[发明专利]一种基于壁厚分布可视化及分析的测厚方法

说明书

本发明公开了一种基于壁厚分布可视化及分析的测厚方法，步骤：1)对零件进行三维建模，在三维数模表面的待测区域进行网格划分；2)将零件三维数模表面待测区域及边界的网格曲线离散为点集；3)将零件待测区域及边界的网格点集投影至平面并对待测厚区域的网格进行编号；4)平面化的网格点集在平面上形成网格曲线；5)使用测厚仪对零件待测区域厚度进行测量，并将所测的各个位置的厚度值标识在网格曲线上；6)基于网格曲线上的厚度值，形成壁厚分布图、零件壁厚的公差带以及不合格壁厚值信息展示。本发明极大地缩短了测量时间，保证了壁厚数值的准确性，为壁厚数字化测量提供了新的思路。

技术领域

本发明属于无损检测壁厚技术领域，涉及一种基于壁厚分布可视化及分析的测厚方法，属于一种提升壁厚数值记录的准确性和减轻工人劳动量的壁厚测量辅助方法。

背景技术

薄壁结构零件是航天领域火箭、导弹、卫星等装备中应用最为广泛的一类结构件，数量众多。壁厚制造精度对薄壁结构件整体质量控制至关重要。为了提高制造效率和降低成本，航天领域薄壁结构件通常采用热成形工艺方法近净成形，留有少量切削余量。保证制造壁厚精度的前提是能够准确检测壁厚，零件在加工前加工后都需要对加工区域的壁厚分布进行测量，以确定加工量和反应加工结果。当前，薄壁结构零件的壁厚检测大多数依赖于检测人员手持超声测厚仪进行。工人首先在被测零件表面上，用记号笔和软尺画出等距的网格；然后，测量壁厚值并在零件表面用记号笔标记；最后，壁厚测量完毕后在记录本上手绘出壁厚分布图。此过程人工记录壁厚值存在劳动强度大、壁厚准确率难保证、检测效率低等问题。目前，有些商用手持式测厚仪带有配套软件可实时记录零件的壁厚数值，但通常以Excel表格形式，无法直观地体现壁厚分布情况。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是：提供一种基于壁厚分布可视化及分析的测厚方法，解决人工记录壁厚工作量大、壁厚记录易出错、壁厚统计分析耗时长的问题，缩短壁厚测量时间，提高测量准确性。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于壁厚分布可视化及分析的测厚方法，包括以下步骤：

1)对零件进行三维建模，在三维数模表面的待测区域进行网格划分；

2)将零件三维数模表面待测区域及边界的网格曲线离散为点集；

3)将零件待测区域及边界的网格点集投影至平面并对待测厚区域的网格进行编号；

4)平面化的网格点集在平面上形成网格曲线；

5)使用测厚仪对零件待测区域厚度进行测量，并将所测的各个位置的厚度值标识在网格曲线上；

6)基于网格曲线上的厚度值，形成壁厚分布图、零件壁厚的公差带以及不合格壁厚值等信息，采用Word、PDF、Excel等格式显示。

步骤1)中，在零件的三维数模表面构造三维网格曲线和待测区域的边界线，可采用UG软件来实现。三维网格曲线的构造具体包括：在零件数模表面构建两条相垂直的直线，在两个方向对两条曲线进行阵列操作，构建网格线效果，最后使用多段线构建包络网格线的封闭边界线。网格线的间距为阵列操作中间距的参数值。

步骤2)中，边界的网格曲线离散为点集的方式为：在所有的封闭边界线上创建点集，按照等弧长的方式在曲线上分布点。其中点的数量不少于1000个，使得点集的视觉效果为一条连续的曲线。

步骤3)中，网格点集投影至平面的过程为：构建待测区域的正视图平面，再沿该平面法向的方向将点集投影至切平面上。