[发明专利]一种基于激光跟踪测量的复杂异形铸件测量检查方法

说明书

本发明公开了一种基于激光跟踪测量的复杂异形铸件测量检查方法，属于机械加工制造领域，解决毛坯的铸造误差而导致产品加工后壁薄、切透、亏肉等问题，该方法采用测量激光跟踪仪或扫描仪对复杂异型铸件进行测量，实现对铸件外形及内腔的高精度尺寸扫描与测量，从而获取到复杂异型铸件外形及内腔点云数据。再通过软件，将坐标点生成实体模型，从而实现毛坯实物的三维模型获取，最后以位置配准和包容性分析为基础比对原则，得到产品加工余量的分布规律，为后续数控加工、制造合格产品提供数据支撑。

技术领域

本发明属于机械加工制造领域，涉及异形舱体的测量检查，特别是大型复杂异型铸件的测量检查。

背景技术

在大型复杂异形铸造舱体的实际生产中，往往因为毛坯的铸造误差而导致产品加工后壁薄、切透、亏肉等问题，严重时甚至导致直接报废。解决此问题的关键在于在机加初期就能全面掌握毛坯情况，建立毛坯的三维模型，通过与设计模型进行对比，对毛坯进行全面检查。目前的毛坯检查主要依靠测厚仪及钳工手工测量，效率低、精度差，难以全面有效地掌握毛坯情况，导致加工过程中不得不采用“加工-测量-调整-再加工”的反复流程、拖长加工周期、降低加工效率、造成制造资源浪费等突出问题；而激光跟踪仪及坐标测量仪等精度较高的测量手段虽然能够通过扫描建立毛坯的三维模型，但目前缺乏比对原则和比对基准，使之难以与理论模型进行比对分析和计算，亦无法实现毛坯的有效检查。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提供一种基于激光跟踪测量的复杂异形铸件测量检查方法，解决毛坯的铸造误差而导致产品加工后壁薄、切透、亏肉等问题。

本发明的技术方案是，一种基于激光跟踪测量的复杂异形铸件测量检查方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤一：检测前的准备及装夹；

导轨能够穿过铸件内部，且检测设备安装在导轨上时，在轴向及转动运动过程中不会与舱体发生碰撞及干涉；

步骤二：产品检测；

1)使用检测设备检测铸件外部，获取铸件外部的型面数据；

2)将检测设备固定在导轨上，对铸件内部进行自动测量获取铸件内腔的型面数据：导轨上轴向运动伺服电机驱动丝杠使检测设备在舱段轴线方向上下运动，利用转动伺服电机驱动检测设备绕测量导轨中心进行转动；

3)测量方法是：从铸件底部开始沿竖直方向每隔一个固定步长取一个平面，在平面上，按固定的步长，等间距获取测量点；

步骤三：对测量得到的舱体铸件外形、内腔型面数据建模，拟合生成铸件毛坯模型：

步骤四：将毛坯模型与理论模型进行比对分析；

1)首先，通过软件实现毛坯模型与理论模型自动配准比对；

2)然后，人工实现毛坯模型与理论模型配准比对；

基于以上方法，在六个自由度上移动比对体毛坯模型与理论模型，然后再次计算毛坯模型与理论模型的余量分布；其中，检测设备在转动电机、轴向运动电机的带动下能够转动运动及沿着导轨轴向运动，检测设备是采用激光跟踪测量获得位置信息的设备。

优选地，通过软件实现毛坯模型与理论模型自动配准比对方法为：计算毛坯模型中所有点与设计模型的距离；利用最小二乘法计算所有距离的总体最小值，得到毛坯模型各点与设计模型各点的距离总体最小值。

优选地，人工配准比对的方法是：

a)首先铸件要尽可能将设计模型包裹起来；

b)铸件的非加工面要与零件对应面对齐，

c)铸件的加工面必须留出余量，而且余量尽量均匀分布。

检测设备包括激光跟踪仪或激光扫描仪。