[发明专利]基于线阵传感器法的大型曲面重构装置与检测方法

说明书

本发明公开了一种基于线阵传感器法的大型曲面重构装置与检测方法。包括机架、同步导轨、线阵传感器夹具、线阵传感器和工控箱；机架架设在被检曲面上，被检曲面两侧的机架上分别安装有一个同步导轨，同步导轨平行于被检曲面轴向布置，两侧的同步导轨之间连接有线阵传感器夹具，线阵传感器夹具上间隔安装有多个线阵传感器，线阵传感器测量方向均向正下朝向被检曲面，各个线阵传感器电连接到工控箱。本发明结构简单，操作方便，可推广应用于大型曲面在线测量。

技术领域

本发明涉及了一种检测装置和检测方法，尤其是涉及了一种用于大型曲面重构装置与检测方法。

背景技术

随着数字化造船的推进，对大型加工制造过程中的测量能力要求也越来越高。大型曲面作为组成船舶等海工装备的基础零件，具有种类多，尺寸复杂的特点，现阶段船舶企业主要使用木制、金属制的样板、样条、样箱作为模具进行检测，这种方法有两个问题，一是针对每个曲面加工需要制作一套检测模板，加工材料成本与时间成本较大，二是利用样板、样条、样箱检测无法得到数字化的检测结果，很难为进一步的补充加工提供数字化的指导。这两个原因导致船舶加工中曲面加工进度偏慢，很难推进船舶快速、精准数字化加工。

发明内容

为了解决现有大型曲面加工过程数字化程度不高，自动化程度低，测量模具浪费等技术问题，本发明提供了基于线阵传感器法的大型曲面重构装置与检测方法。

本发明采用的技术方案如下：

一、一种基于线阵传感器法的大型曲面重构装置：

包括机架、同步导轨、线阵传感器夹具、线阵传感器和工控箱；机架架设在被检曲面上，被检曲面两侧的机架上分别安装有一个同步导轨，同步导轨平行于被检曲面轴向布置，两侧的同步导轨之间连接有线阵传感器夹具，线阵传感器夹具上间隔安装有多个线阵传感器，线阵传感器测量方向均向正下朝向被检曲面，各个线阵传感器电连接到工控箱。

所述的线阵传感器夹具上安装电机，电机经传动结构带动线阵传感器夹具两端同步沿同步导轨移动。

所述的线阵传感器夹具采用一根水平布置的横梁，横梁上间隔固定安装多个线阵传感器。

所述的被检曲面为类圆弧形内凹曲面。

还包括电路拖链，电路拖链安装在其中一侧同步导轨下方的机架上，线阵传感器信号线连接到电路拖链上，电路拖链再电连接到工控箱。

还包括线阵传感器保护外壳，线阵传感器夹具和各个线阵传感器被包裹安装在线阵传感器保护外壳之内。

所述的工控箱位于机架侧旁。

所述的工控箱连接到外部的上位机。

二、一种大型曲面重构检测方法：

通过电机驱动带动线阵传感器夹具及其上的各个线阵传感器沿同步导轨水平移动进行线性扫描，获得沿同步导轨的传感器扫描路径上测量的被检曲面表面所在点的三维坐标值，从而测量获得被检曲面的空间三维点云数据；包含了线阵传感器与运动信息的三维坐标。

然后根据空间三维点云数据，通过ICP自由曲面特征匹配，获得曲面点云数据与预先的数字模型的匹配结果，利用测量的坐标与曲面数据所在点位的距离偏差，获得曲面加工的误差，可以为下一步测量加工提供数字化加工反馈。

线阵传感器在沿线阵传感器夹具方向上的位置和线阵传感器夹具在沿同步导轨方向上的位置形成二维坐标系，加上利用线阵传感器探头获得的数据作为Z坐标，从而获得被测曲面和线阵传感器的三维坐标系。

每个线阵传感器测量获得自身到被检曲面表面的距离作为Z方向坐标，根据线阵传感器在沿线阵传感器夹具方向上的位置作为X方向坐标，根据线阵传感器夹具在沿同步导轨方向上的位置作为Y方向坐标，构建XYZ三维坐标系，从而获得线阵传感器正下方所测量的被检曲面表面所在点的三维坐标。