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軌道交通新聞

激光跟蹤儀在汽車制造業(yè)在線檢測(cè)中的應(yīng)用(二)

星之球激光 來(lái)源:中國(guó)自動(dòng)化網(wǎng)2012-12-12 我要評(píng)論(0 )   

API公司不僅是激光跟蹤儀在全球范圍內(nèi)的最初發(fā)明人,而且不斷推出許多新的擴(kuò)展技術(shù)。傳統(tǒng)的激光跟蹤測(cè)量技術(shù)在汽車行業(yè)遇到的最大挑戰(zhàn)是光線阻斷的問題,而現(xiàn)在這一難題...

        API公司不僅是激光跟蹤儀在全球范圍內(nèi)的最初發(fā)明人,而且不斷推出許多新的擴(kuò)展技術(shù)。傳統(tǒng)的激光跟蹤測(cè)量技術(shù)在汽車行業(yè)遇到的最大挑戰(zhàn)是光線阻斷的問題,而現(xiàn)在這一難題有了兩套行之有效的解決方案,一是絕對(duì)測(cè)距技術(shù)(absolute distance measurement. 縮寫ADM),一是智能測(cè)頭技術(shù)(Itelliprobe)。

  傳統(tǒng)的激光跟蹤儀因?yàn)椴捎眉す飧缮娴脑頊y(cè)量靶球到跟蹤頭的距離,要求激光頭和靶球之間的光線始終不能被阻斷,在測(cè)量汽車工裝夾具時(shí)這點(diǎn)往往是很難保證的。API的絕對(duì)測(cè)距(ADM)技術(shù)允許跟蹤過程中斷光,甚至可以直接把靶球放到目標(biāo)位置,然后再將跟蹤頭指向靶球進(jìn)行測(cè)量,這是一種基于紅外光脈沖反射拍頻計(jì)數(shù)的絕對(duì)測(cè)距技術(shù),其10m內(nèi)精度可以高達(dá)0.02mm。這項(xiàng)技術(shù)在在線檢測(cè)汽車夾具重復(fù)定位精度方面效果非常好。通常我們把光學(xué)靶安裝在活動(dòng)的夾頭上,每次夾頭到達(dá)工作位置后,軟件驅(qū)動(dòng)跟蹤頭指向光學(xué)靶的理論位置,實(shí)際每次夾頭所處的位置都將偏離理論位置,跟蹤頭將在理論位置周圍以螺旋線軌跡運(yùn)動(dòng)搜索光學(xué)靶,鎖定目標(biāo)后再用絕對(duì)測(cè)距技術(shù)測(cè)出光學(xué)靶到跟蹤頭的距離,從而計(jì)算出此時(shí)夾頭所處的實(shí)際位置。在軟件的配合下激光跟蹤儀可以在極短時(shí)間(通常只需幾秒鐘)就測(cè)量出多個(gè)夾頭的重復(fù)定位精度,且精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于基于數(shù)碼相機(jī)的交匯照相測(cè)量技術(shù)。

  另外,API的TrackerIIPlus還支持一種智能測(cè)頭技術(shù),智能測(cè)頭是一種特殊的光學(xué)靶。底部裝有長(zhǎng)度可達(dá)幾百毫米的測(cè)桿,光靶設(shè)置在測(cè)頭的頂端。智能測(cè)頭內(nèi)部集成的傳感器,可以感知智能測(cè)頭相對(duì)于激光光線的姿態(tài)角變化。通過頂端光學(xué)靶的坐標(biāo)值和姿態(tài)角計(jì)算出底部測(cè)桿尖端的坐標(biāo)值,這樣就可以用測(cè)桿尖端去測(cè)量激光照射不到的工件背面以及較深的孔和槽。智能測(cè)頭的外形如圖3所示。

  

圖3 智能測(cè)頭

        激光跟蹤儀像所有的三坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備一樣,提供了豐富的建坐標(biāo)方式,除了傳統(tǒng)的三點(diǎn)建坐標(biāo)、點(diǎn)線面建坐標(biāo)、多點(diǎn)擬合坐標(biāo)系等方式以外,還提供了一種獨(dú)特的復(fù)雜擬合建坐標(biāo)方式,這種建坐標(biāo)方式允許使用工件上的任意曲面、平面、定位孔、定位點(diǎn)組合起來(lái)作為建坐標(biāo)的基準(zhǔn),擬合計(jì)算出工件坐標(biāo)系。

  

圖4在工件數(shù)模上選擇擬合坐標(biāo)系基準(zhǔn)

  如圖4所示,首先在導(dǎo)入的工件數(shù)學(xué)模型上選擇適當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)面上的表面點(diǎn)(對(duì)應(yīng)工裝上的定位面)和基準(zhǔn)孔中心(對(duì)應(yīng)工裝上的定位銷),然后依次測(cè)量工件上的這些基準(zhǔn)元素位置,得到擬合計(jì)算的結(jié)果。如果定位基準(zhǔn)屬于過定位,通過分析結(jié)果數(shù)據(jù),可以知道基準(zhǔn)之間存在哪些沖突,然后再?zèng)Q定是否應(yīng)該舍棄某些可能存在問題的基準(zhǔn)(通過放棄某些擬合計(jì)算約束條件來(lái)實(shí)現(xiàn)),這種復(fù)雜擬合建坐標(biāo)的功能使得激光跟蹤儀可以代替各種機(jī)械工裝檢具來(lái)檢測(cè)白車身和沖壓件。具體方法是,首先固定好零件,選擇工裝檢具檢測(cè)時(shí)的定位元素(包括定位面和定位銷)作為建坐標(biāo)的參考基準(zhǔn),這樣擬合得到的工件坐標(biāo)系,就準(zhǔn)確再現(xiàn)了機(jī)械檢具檢測(cè)時(shí)使用的工件坐標(biāo)系,此時(shí)測(cè)量出的工件偏差和機(jī)械檢具檢測(cè)出的偏差數(shù)據(jù)一致,能準(zhǔn)確反映工件的實(shí)際狀態(tài)。這就是所謂的“電子工裝”技術(shù)。白車身、焊裝夾具、檢具的檢測(cè)需要遵循的原則就是,建坐標(biāo)的基準(zhǔn)和實(shí)際工件的安裝定位基準(zhǔn)或者工作基準(zhǔn)保持一致,這樣才能最大限度的減小測(cè)量坐標(biāo)系帶來(lái)的誤差。采用這種基于數(shù)學(xué)模型的“電子工裝”技術(shù),在節(jié)省下制造機(jī)械工裝的高額成本的同時(shí)也省去了對(duì)這些機(jī)械工裝進(jìn)行檢測(cè)和維護(hù)的人力資源,可以大大提高生產(chǎn)效率。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

  圖 5 擬合計(jì)算的調(diào)整和計(jì)算結(jié)果

  此外,激光跟蹤儀也可以用于汽車外形設(shè)計(jì)。由藝術(shù)家在木模上雕刻設(shè)計(jì)的新車型,需要精確的變成計(jì)算機(jī)中的數(shù)學(xué)模型,在以往,這需要一臺(tái)造價(jià)不菲的高精度大型導(dǎo)軌式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī),而現(xiàn)在一臺(tái)TrackerIIPlus激光跟蹤儀,配合其功能強(qiáng)大的測(cè)量軟件就能完成這套復(fù)雜的逆向工程,激光跟蹤儀形式多樣的動(dòng)態(tài)掃描工作方式,能夠精確反求出空間自由曲線、曲面的數(shù)學(xué)模型,從而大大降低沖壓模具的生產(chǎn)制造成本,同時(shí),激光跟蹤儀也可以用于這些沖壓模具和工件的檢測(cè)。

  激光跟蹤儀測(cè)量技術(shù)在我國(guó)的汽車生產(chǎn)在線檢測(cè)領(lǐng)域還是方興未艾,在汽車制造業(yè)中推廣應(yīng)用有著廣闊的前景。

  參考文獻(xiàn):

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 ?。?]《采用激光跟蹤儀測(cè)量飛機(jī)外形》,韓清華、鄭保、郭宏利、王鴻翔?!逗娇沼?jì)測(cè)技術(shù)》,2004年01期。

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 ?。ㄗ髡撸好绹?guó)自動(dòng)精密工程公司 王瑋)

 

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