淺析光學測量方法在修理企業（yè）零件製造方麵的應用-檢驗測量網-數（shù）控機床市場網

您現在的位置：檢驗測量網> 技術前（qián）沿>淺析光學測量方法在修理企業零件製造方麵的應用

淺析光學（xué）測量方法在修理企業零件製造（zào）方麵的應用

2016-12-30 來源：大連長（zhǎng）豐實業有限公司作者：武（wǔ）耀德

摘要：介紹了應用光學（xué）測量方法還原無圖零件、鑄造件、磨損件以及（jí）測繪零件三維模型的方法，運用（yòng）數控加工、增材製造等加工（gōng）方法（fǎ），實現了無圖樣零件的製造和檢測。

關（guān）鍵詞（cí）：光學測量；零件製造；三維模型

在飛機深度修理的過程中，需要更換多種複（fù）雜零件，其中（zhōng）部分零件是由修理（lǐ）企業按照技術文件自（zì）行（háng）生產。隨著航空（kōng）修（xiū）理企業製造水平的（de）提升，一些複雜零件的製造也已經可以通過數控加工方式來完成。複雜零件的數控製造以零件三維模型為基礎，建立零件的三維模型是修理企業生產零件的首要環節。但有（yǒu）些零件隻有實物零件，處於（yú）圖樣缺失或者信息不全的狀態，難以建立零件三維（wéi）模型（xíng）。本文應用光學測量方法，掃描（miáo）實（shí）物零件表麵信息，建立零（líng）件（jiàn）三維模型，完成（chéng）複雜零件的數控製（zhì）造，保障了飛機修理過程中（zhōng）對（duì）複雜零件的需求。

1.光學測量過程

光學三維輪廓測量技（jì）術具有非接觸、高精度、高效率等特（tè）點，其在（zài）製造和檢測方麵的操作流程如圖1所示。通過光學測量方法獲取樣件數字化信息，操作過程中應保證掃描範圍有效，由於環（huán）境會對掃描過程產生一定影響，主要（yào）是外界（jiè）光源會在零部件上造成陰影，導致掃描的數據表麵信息缺失，可以通過調整零件掃描時的

圖1　光學測量在製造和檢測領域的（de）應用操作流程

位（wèi）置避免這種情況的發生。在光源射（shè）入掃（sǎo）描部位實（shí）現反射（shè）的過程中，根據不同零件的自身特點，可能會產生反射路徑被零件自身阻擋的問題，需要統一對零件未掃描部分進行修補[1]。零件數字化信息的（de）光學測量通過光學測量設備完成（圖2所示），設備應滿足（zú）光學測量原（yuán）理及應用流程的（de）要求，保證掃描精度達到±40μm，曲麵擬合精度達到±10μm，掃描過程快速高（gāo）效。

光學掃（sǎo）描設備一般采用超高精度Range7非接觸式三（sān）維掃描，通過（guò）了AIST（先進工業科學及技術國家協會）標準確保了設（shè）備的可靠性。其主要特點為：主（zhǔ）機與控製器集成為一體，重量輕，攜帶方便，可以完成固定零件的掃描；能（néng）夠提（tí）供自動對焦功能，包含多次對焦模式，可以自動將對焦位（wèi）置轉移到更精確、更尖銳的部位，通過（guò）自動對焦功能由（yóu）用戶調（diào）整對焦到特殊部位；用戶可以（yǐ）在視窗內看到實時的（de）測量區域（yù）；設備（bèi）可（kě）提供三維預覽功能，使用（yòng）戶快速預先知道掃描結果；擁有0.4秒的預掃描功能，用戶可以根據預（yù）見（jiàn）的測量結果和物體表麵，決定（dìng）掃描深度、死角等其他掃描情況，預先減少掃描（miáo）錯誤。

圖（tú）2　光學測量設備（bèi）

2.光學測量方法的應用

光學測量方（fāng）法的（de）應用主要包含零件三維建模應用與零件輔助檢測應用（yòng）兩個方麵。零（líng）件三維建模應用主要研究鑄造件、磨損零件（jiàn）及複雜結構件的（de）三維建（jiàn）模；零件輔助檢測主要研究傳統方法不易測量的零件，將正向建立的零件三維模型（xíng）與光學測量得到的實物零件三維模型信息進（jìn）行對比，得到（dào）零件檢（jiǎn）測數據[2]。

2.1 零（líng）件（jiàn）三維建模應用

1）鑄造件光學測量

鑄造件形狀結構複雜，表麵精度（dù）要求不高。應用光學測量方（fāng）法可以獲（huò）取鑄（zhù）造件表麵信息，建立零件（jiàn）三維模型，將（jiāng）傳統鑄造方法製造的零（líng）件轉變（biàn）為數控製造（zào）。選取多孔結構的鑄造件，其特征包（bāo）含孔（kǒng）及螺紋，初（chū）次掃描以下端麵為（wéi）固定基準，主要零（líng）件（jiàn）尺寸範圍在非接觸式測量掃描轉（zhuǎn）台的範圍內，並且上下孔表麵尺寸平整(見圖3)，在轉（zhuǎn）台旋（xuán）轉的過程中（zhōng）滿足掃描過程穩定的要求。選擇轉台掃描，即將零件放置在旋轉工作台中間（jiān）位置，設定（dìng）旋轉角度，進行（háng）自動（dòng）旋轉掃描，其特點是可以自動拚接每次旋（xuán）轉掃描的數（shù）據，掃描速（sù）度較快，但是重（chóng）複數據（jù）較多，數據量較大，對後期處理提出較高要求。

2）磨損零件非（fēi）接（jiē）觸式光學測量

在飛機（jī）修理過（guò）程中（zhōng），經常需（xū）要對（duì）發生磨損的（de）零（líng）件進行修複。對於結構對稱的磨損零件（jiàn），可以采（cǎi）用光學測量方法，運用鏡像操作（zuò）指令獲取零件磨損部位信息，建立零（líng）件三維模型。

例如，多孔位的緊固零（líng）件單側單孔損壞，零件沿著中線位置左右對稱，獲取單麵尺寸後可以通過外輪廓尺（chǐ）寸和掃麵的（de）厚度構建損壞零件的三維數模，如圖4所示。為了保（bǎo）證掃描零件的（de）厚度，將零件大尺寸麵（miàn）垂直於轉台放置，采用工作轉台自動旋轉（zhuǎn）進行掃描。零件掃描完成後，測量零件厚度（dù）即極限點尺寸，創建零件對稱平麵，刪除損壞零件一側的點數據，通過數據對稱（chēng）操作（zuò），完成零件三維建模。

3）複（fù）雜結構件光學測量

複（fù）雜結構件是指結構中有多曲麵（miàn）或滑槽等特征的零件，多（duō）曲麵或滑槽是裝配（pèi）的主要（yào）參（cān）數，在缺少原工裝夾具的情（qíng）況（kuàng）下難以保證曲（qǔ）麵或（huò）滑槽（cáo）的尺寸，應（yīng）用光學測量（liàng）方（fāng）法建立零件三維模型，通過數控製造可以有效解決這一問（wèn）題。

以結構相對複雜、具有（yǒu）曲線形狀滑槽、超（chāo）出一次（cì）掃描成型範圍的（de）零（líng）件為（wéi）例，如圖5所示。將零件大尺寸（cùn）平麵在旋轉台上固定（dìng）時零件出現傾斜，導致零件與轉台由預（yù）期的麵麵接觸變為麵線接觸，許多特征尺寸不能一次掃描完成。

選擇配對點掃描方式，即每次手動完成對焦和掃描。但是兩次（cì）掃描數據有相（xiàng）對重合的特征，提取特征位置對多次掃麵數據進行拚（pīn）接完成掃描，為了提（tí）高（gāo）掃描範圍的精確度，可在零件周圍放（fàng）置輔助（zhù）物品提供特征（zhēng）點（如標識貼等），掃描過程中隻要輔助點與掃描麵前後位置有重合，零件和掃描設備就可以任意處置。使用配對點掃描可以將拚接完成的數據內重複的部分刪除，減少（shǎo）數據量（liàng），提高零件三維建模效率。

2.2 零件輔助檢測應用

零件輔（fǔ）助檢測方法主要指通過圖樣正向建立零件三維模型，再運（yùn）用光學測量方法（fǎ）掃描零件得到逆向三維模型，將上述兩個模型進行對比，分析兩組數據的實測值與偏差（chà），實現對零件的輔（fǔ）助檢（jiǎn）測。

圖3　鑄造零件光學測量數據

圖4　磨損零件光學測量數據

圖5 複雜結構（gòu）件光學測量數據

圖6　檢測截（jié）麵　

圖7　對比檢（jiǎn）測數據

如圖6所示（shì），在同一工作（zuò）平台下，導入正向建立的零件三維模型與光學測量得到零件三維模型，選擇合適的基準將二者數據重合。在檢測數據時，選擇檢測截麵上的7個（gè）截麵位置點（diǎn）進行分析，檢測得到距離差值為-0.8790～0.8531mm，標準要求公差在±0.3mm，所以7個截（jié）麵位置點的尺寸圖5 複雜結構件光學測量（liàng）數據（jù）都（dōu）符合要求。如圖7所示，特征（zhēng）點選擇了2個半徑尺寸（cùn）和2個長度尺寸，半徑尺寸基（jī）準（zhǔn）值為53mm和33mm，實測值為52.2561mm和（hé）32.3999mm，偏差（chà）值在公差範圍內（nèi）；長（zhǎng）度尺寸的實際測量值也（yě）符合公差要求。

3.總結

光學測量方法可以解決傳統零件的（de）製造難題，保（bǎo）障了飛機修理過程中對零件製造的需求。通過（guò）光（guāng）學測（cè）量技術還可以對比任意截麵的任意尺寸，無盲區地測量零（líng）件（jiàn）的表麵特征信息，為（wéi）零件的檢驗提供了有效的方法。

投稿箱：
如果您有機床行業、企業相關新（xīn）聞稿件（jiàn）發表，或進行資訊合作，歡迎聯係本網編輯部，郵箱：skjcsc@vip.sina.com

更多相（xiàng）關信息

名（míng）企推薦

業界視點

| 更多

行業數據

| 更多

博文（wén）選萃

| 更多

數控（kòng）機床