[发明专利]一种大型球形结构件热处理变形测量装置

说明书

本发明公开了一种大型球形结构件热处理变形测量装置，包括球形结构件、测量基板、激光跟踪仪和靶座，球形结构件是由上、下两块半圆形球块焊接而成，两块半圆形球块之间形成环形焊缝，位于下层的半圆形球块的下方放置有测量基板，测量基板的两侧对称设有第一站位和第二站位，第一站位和第二站位之间通过环形轨道连接，激光跟踪仪通过环形轨道移动，靶座共有四个，作为转站过程的全局控制点。本发明装置为在测量条件不足时，提供了一种易操作、效率高的测量方法，利用SA软件将所有实测点拟合为球体，通过实测点与拟合球体之间偏差值来分析变形区域，将变形区域上点的偏差值与各自拟合最大偏差值比较，分析出对应变形区域的变形量。

技术领域

本发明涉及热处理变形检测技术领域，尤其涉及一种大型球形结构件热处理变形测量装置。

背景技术

激光跟踪仪测量系统是工业中测量系统中一种高精度的大尺寸测量仪器。它集合了激光干涉测距技术、光电探测技术、机密机械技术、计算机控制技术、现代数值计算理论等各种先进技术，对空间运动目标进行跟踪并实时测量目标的空间三维坐标，主要以大型装备制造中几何形状和关键尺寸的精密测量为主，但因自身结构的复杂、操作人员的技术、测量方法以及外界环境对测量精度都有影响，故目前还没有一种统一的、通用的测量方法。

要用激光跟踪仪来测量大型球形结构件热处理前后的变形，通常有两种办法：第一种是在有理论模型和特征点多于6个的情况下，可用快速与CAD模型对齐的方式，将实测特征点与理论特征点进行拟合，保证拟合误差很小时，在实际结构件上采集更多的测量点，把所有测量点拟合至理论模型上，生成实际结构件与理论模型的偏差，分析偏差数据，确定球形结构件的变形区域，比较热处理前后球形结构件对应的变形区域的变化。第二种是在有理论模型和实际结构件上标有许多待测点，通过基准点测量值与理论值进行拟合，将待测点的坐标值转换至理论坐标系下，在拟合误差很小时，对待测点逐个进行测量，生成待测点与理论坐标值的偏差，分析热处理前后结构件上待测点的实测值与理论坐标值的偏差数据，便可得到热处理前后球形结构件上某一点的变形量。有时在测量现场，没有理论模型和球形结构件上未标记测量点的情况下，上述方法便不可行，这时就需要寻找一种新的测量方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种大型球形结构件热处理变形测量装置，在测量大型球形结构件热处理前后变形时，在缺少理论模型和特征点少于6个或是有理论模型但未标记处待测点时，仍能够进行测量工作。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：

一种大型球形结构件热处理变形测量装置，该装置包括球形结构件、测量基板、激光跟踪仪和靶座，除此之外，本装置测量过程中使用测量软件为SA，SA是一套由New RiverKinematics开发的三维测量分析软件，主要用于复杂的工业测量及分析，SA是第一个引入三维视图环境的测量软件，形成了使用便携式测量仪器进行大比例尺测量的工业标准，它在很多行业中是一个标准配套软件，从造船业与土木工程到航空航天工业与核能，并且它是世界上唯一的完全符合ISO可溯源的测量软件。该软件使用方便，可自由进行配置，具有二次开发平台。所述球形结构件是由上、下两块半圆形球块焊接而成，两块半圆形球块之间形成环形焊缝，位于下层的所述半圆形球块的下方放置有测量基板，所述测量基板的两侧对称设有第一站位和第二站位，所述第一站位和第二站位之间通过环形轨道连接，所述激光跟踪仪通过环形轨道移动，将激光跟踪仪在两个站位上的测量数据由测量坐标转换至同一工作坐标系下的过程称为转站过程，通过转站过程能够获取激光跟踪仪在不同工作位置时测量坐标到工作坐标系的转换参数，转换参数包括旋转矩阵R和平移矩阵T；所述靶座共有四个，作为便于实现转站和保证测量精度的全局控制点；该装置的测量方法包括以下步骤：

步骤1)将待测球形结构件置于测量基板上，保证球形结构件的环形焊缝处于水平位置；

步骤2)在测量基板附近固定四个能够作为转站过程中全局控制点的靶座；