[发明专利]卧式容器大法兰对接过程相对位置的监测方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及两竖直平行端面相接近时的相对位置测量方法与装置，尤其涉及卧式容器大法兰对接过程相对位置的监测方法与装置，属于两竖直平行端面位置机械量测量的范畴。

背景技术

本发明的卧式容器大法兰是指法兰直径明显大于成人身高，不便于操作人员直接观察对接过程的卧式容器法兰，在对接过程容易且可能对橡胶圈的产生误伤的容器法兰。

三坐标测量机是现有的对于机械零部件或结构的测定装置之一，该装置能够在一个六面体的空间范围内，表现几何形状、长度及圆周分度等，又称为三坐标测量仪或三次元，是在x、y、z三个或三个以上坐标(圆转台的一个转轴习惯上也算作一个坐标)内进行测量的通用长度测量工具，主要用于测量复杂形状表面轮廓尺寸，例如透平叶片、显象管屏幕、凸轮和轿车等轮廓尺寸、箱体零件各孔的孔径和坐标尺寸等，还常与加工中心配套，成为柔性制造系统的一个组成部分。

按自动化程度，三坐标测量机(简称测量机)一般分为手动、自动和计算机数字控制三种。手动测量机由人工完成对被测长度的全部测量过程。自动测量机由测头自动完成对被测长度的瞄准定位，由人工完成其他测量过程。计算机数字控制测量机除具有自动瞄准定位的功能外，还能按照预先编制好的程序自动完成全部测量和计算过程。

测量机按用途又可分为坐标测量机和万能测量机两类。前者是20世纪50年代中期出现的，常用于测量某种类型的工件，测量效率较高，适宜于在车间使用。这类测量机规格很多，测量范围可达10000×1600×1000毫米或更大。万能测量机是从坐标镗床的基础上发展而来的，测量精度高，单坐标精度可达2微米/1000毫米以上。它带有不同测头和较多附件如数字显示分度台、具有精密轴系的回转工作台等，测量功能较多，适宜在计量室使用。

主要相关文献主要有以下4项：

【1】超大法兰自寻位加工技术的研究，崔科，哈尔滨工业大学工学硕士学位论文，1绪论，2007年7月，目前在“自寻位加工技术”加工超大构件方面应用最多且较为成熟的是利用“自寻位加工技术”加工磁悬浮列车轨道梁。上海交通大学、同济大学、西安交通大学在这方面已经取得了一定的研究成果[39-45]。磁悬浮列车的新型轨道梁是用钢筋混凝土来代替钢或其他金属材料制造梁体，导致装夹的变形和定位面的粗糙度都大大超过金属材料，致使定位无效，无法完成加工要求。同时轨道梁庞大的体积和上百吨的重量，都使传统的定位方法不再适合。利用数控机床上的三坐标测量系统测得轨道梁上特征点在机床坐标系中的位置，将这些特征点与理论特征点进行拟合，计算出工件在机床坐标系中的实际位置，使加工时无需对工件进行找正。

该文献采用数控机床上的三坐标测量系统技术移植到超大型构件的三维测量，三坐标测量系统技术的技术核心为光栅尺测量技术，该技术与本发明无共同之处。

【2】刘晓东.同济大学现代制造技术研究所上海200092；使用激光跟踪仪确定数控机床空间位置关系[J].制造业自动化.2004(08)，主要是确定两台机床之间的相互位置关系，目的是使用两台机床同时加工一个工件。首先使用激光跟踪仪对两台机床进行离散化测量，然后根据测量数据建立两台机床各自的坐标系，并确定两台机床之间的相互位置关系，最后计算了由于建立新坐标系导致的坐标误差。

该文献采用使用激光跟踪仪确定数控机床空间位置关系的方法，系激光测距技术在三坐标测量上的应用，与本发明无共同之处。

【3】解则晓，中国机械工程2008年08期，基于双目立体视觉的光笔式三坐标测量系统，提出了一种基于双目立体视觉系统的光笔式三坐标测量系统，该系统基于接触式测量方式，以带点光源的光笔作为接触测量工具。首先，对摄像机进行了高精度的标定，建立了双目立体视觉系统模型；其次，通过左右摄像机拍摄的二维图像，将两幅图像中的点进行匹配，获得光笔上的LED光斑中心三维坐标；然后，由一系列LED光斑中心的三维坐标拟合直线，从直线上得到笔尖的三维坐标。实验结果表明，该方法实现了对物体的接触式测量，具有结构简单、成本低的优点，并且具有较高的精度。

该文献采用的是图像处理与识别方法，该方法与本发明无共同之处。

【4】张晓芳，光笔式无导轨三坐标测量系统的研究，航空精密制造技术，2003年01期提出一种非正交系统(俗称无机械导轨)，利用位置敏感探测器PSD交汇成像实现三坐标测量，其测量头为一支带有点光源的笔，故称“光笔式无导轨三坐标测量系统”。文章阐述了该系统的结构设计理论及测量原理。