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API Radian激光跟踪仪在重型车辆主体结构件检测领域的高效应用

国际金属加工网 2022年03月17日

重型车辆&主体结构件

重型车辆,是指尺寸和重量达到或超过界定数值的车辆的统称。通常,重型车辆也被赋予特殊的用途,如载重、牵引、拖挂、举升等。

由于作业用途及作业环境复杂多变,同时需要在复杂的作业环境中确保操作人员和财物的安全,重型车辆本身的质量和性能需要得到严格的保障。

故而在制造过程中,对于每一个部件(尤其是核心结构件)的制造公差都要求在极小的范围之内,以确保顺利实现其功能,为作业提供坚实稳定的保障。

图1:某型号重型车辆主体结构件部件测量现场

重型车辆主体结构件的检测需求&特征

在重型车辆的整体结构中,主体结构件往往承载着承上启下、衔接、和承受各种外力的功能,是保障车辆质量的核心部件,有着较为严格的检测标准。

以本案例中待测重型车辆主体结构件为例,需要着重对如下部位进行关注和检测:

1.结构件各加工面的关系(如图1,需评价面A与面B的垂直度关系);

2.结构件上各孔与基面间的位置关系;

3.特定孔之间的同轴度;

4.公差要求:通常位置关系要求在0.1mm-0.2mm;位于铰点的孔需要承担枢纽和承重的作用,其同轴度要求更为严苛,公差要求为0.05mm。

图2:APIRadian系列激光跟踪仪(从左到右分别为:Plus、Pro、Core型号)

API解决方案

基于重型车辆主体结构件的测量需求,使用API品牌Radian激光跟踪仪,配合以相应的功能拓展附件,即可很好实现检测。

Radian激光跟踪仪是大尺寸精密测量的非常好解决方案,拥有微米(μm)级别的测量精度,且测量范围可达160米,可以为重型车辆制造中各环节提供精准的测量保障。

测量时,操作者手持内置棱镜的激光跟踪仪靶球(SMR)碰触待测部位,激光跟踪仪主机会射出一道激光锁定并跟踪SMR的球心,并在SMR碰触待测部位时,以1000Hz的采数速率将该待测点的3D坐标进行精准采集,并传输至测量软件进行记录和保存。

当在工件上采集了若干这样的标的点后,即可在软件中根据各点的位置,组成相应的线、面、体,并计算相应的形位公差数据,也可以和数模进行比对,从而达到测量检测的目的。

图3:使用靶球(主图)、圆柱销(右上小图)、vProbe测头(右下小图)对部件不同位置进行采点测量

图4:软件中显示的基面与部件上各孔的位置及相互关系示意

本案中的实际测量

01面与面关系的测量(图1中A面与B面垂直度为例)

使用Radian激光跟踪仪配合SMR靶球在两个面上分别采集若干个点,这些点的3D坐标同时反馈到分析软件,待所有点的坐标采集完毕后,即可基于这些点的实际坐标,在软件中分别构建出两个面的位置,并自动计算、分析,实现对两个面垂直度的评价。

02孔与基面位置关系的测量

首先,使用Radian激光跟踪仪配合SMR靶球在设定的基面上采数测量并在软件中构建基面;然后,配合靶球及圆柱销附件(如图3,圆柱销可用于配合靶球探入孔内进行精准测量;位置较深的孔位则可以通过使用vProbe隐藏点测头实现测量),在待测孔上取点测量,并在软件中构建相应的孔(圆柱);最后软件即可基于采集的点的数据,自动构建并分析孔与基面的位置关系(如图4示意)。

03铰点处孔和孔的同轴度

使用Radian激光跟踪仪配合圆柱销或vProbe测头对待测孔分别进行数据采集,并在软件中分别构建圆柱,即可自动计算出各孔的轴线,并分析轴线间的相互关系,实现对同轴度的评价。

图5:Radian激光跟踪仪功能拓展附件(从左至右分别为:ActiveTarget主动靶标、STS六维传感器、iScan3D智能扫描测头、测量附件套装)

灵活的数据采集方式

实际测量作业中,除上述测量隐藏点的圆柱销和vProbe智能测头外,API还开发出了多种激光跟踪仪功能拓展附件(如图5),以广泛适配各种检测需求:

✦iScan3D扫描测头:可实现对型面数据的快速扫描采集;

✦STS六维传感器:配合跟踪仪实现对待测目标的6自由度(6DoF)测量;

✦ActiveTarget活动靶标:始终锁定激光跟踪仪光束,实现连续自动化静、动态测量;

✦RapidScan扫描仪:配合激光跟踪仪实现高精度在线非接触批量检测;

✦以及小尺寸靶球、尖点探针、打点工具、边缘座等实用附件。

结  论

API品牌的Radian系列激光跟踪仪,以超高的精度(微米级别,μm,0.001mm),可充分满足重型车辆主体结构形位公差检测0.1mm-0.2mm、卓越0.05mm的精度要求;丰富的激光跟踪仪功能拓展附件,也极大地方便了操作者的使用,让人机交互更加友好,测量作业更加灵活、便捷。

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