[发明专利]一种针对薄壁零件的线激光三维测量系统和方法

说明书

本发明公开了一种针对薄壁零件的线激光三维测量系统和方法，属于自动化测量相关技术领域。系统包括导轨，其上设有滑块；安装架，固定于滑块上；两个线激光传感器，分别通过紧固件安装在所安装架的两端；夹持组件，用于夹持待测零件并将待测零件的位姿调整至垂直于线激光传感器的激光发射面。测量时，先通过对标准球的扫描测量结果分析计算导轨实际运动方向偏离理论方向的方向向量，将传感器的测量坐标系正交化；再通过对标定块的扫描测量结果分析计算传感器测量坐标系相对于世界坐标系的变换矩阵，直接使用传感器对被测件进行同步扫描即可实现线激光传感器测量数据的快速拼接。本发明适用性较强，且极大地提高了测量效率和质量，适用范围广。

技术领域

本发明属于自动化测量相关技术领域，更具体地，涉及一种针对薄壁零件的线激光三维测量系统和方法。

背景技术

随着科学技术的不断进步，零件制造精度要求越来越高，针对零件自动化三维测量问题的研究也引发越来越多的关注，尤其是在航空航天、核力发电等重要工业领域，复杂零件尺寸的测量精度对零件性能的影响至关重要。

根据测量原理的不同，零件尺寸的测量方式可以分为：传统量规、三坐标测量机、射线测量法。传统量规多为手动测量方式，测量效率低，人工劳动强度大，且零件表面被测点的法线方向难以找到，测量精度较低；三坐标测量机多采用触发式测量方式，测量精度高，测量范围大，可以获得零件的尺寸分布，但数据处理周期长，且探头可能引起工件的划伤和变形；射线测量在灵敏度、精度、效率等方面具有优势，因此基于射线测量原理的仪器已有较成熟的商业应用，但是仪器结构相对复杂，造价较高，射线强度变化易造成大量干扰噪声影响结果稳定性。

以上的方法针对大多数普通零件有良好的测量效果，但是测量表面结构复杂的零件还存在很多问题。以核电换热板为例，核电换热板是由人字形波纹压制成的复杂薄壁件，表面结构复杂，形状特征提取困难，测量难度大，需要高精度的测量方法，且每个核电站约有600～800片大型换热板，检测整个系统的作业任务量巨大，需要高效率的自动测量系统。可见，传统的测量方法不但存在结果一致性差、易划伤零件表面等问题，还难以满足高速、高精度的测量需求，因此寻求一种针对复杂薄壁零件的测量方法很有意义。

发明内容

针对相关技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种针对薄壁零件的线激光三维测量系统和方法，旨在解决现有复杂薄壁零件测量的结果一致性差、易划伤零件表面、速度精度不高的问题。

为实现上述目的，本发明的一个方面提供了一种针对薄壁零件的线激光三维测量系统，包括：

导轨，其上设有滑块；

安装架，固定于所述滑块上；

两个线激光传感器，分别通过紧固件安装在所述安装架的两端；

夹持组件，用于夹持待测零件并将待测零件的位姿调整至垂直于线激光传感器的激光发射面；其中，所述待测零件位于两个线激光传感器之间。

进一步地，还包括标准球和标定块，用于在正式测量之前对所述线激光三维测量系统进行标定，所述标定块为非标件，包括两个标定面，每个标定面在上、下、左、右方向上都至少设有一个斜面特征用于定位。

进一步地，所述线激光传感器为单线扫描激光传感器。

本发明的另一方面还提供了一种基于上述线激光三维测量系统的测量方法，包括以下步骤：

(1)所述滑块带动线激光传感器沿导轨运动，扫描测量标准球左、右方向上的原始点云；

(2)对所述原始点云执行点云分割，去除非必要特征和噪点，获取标准球左、右方向上的测量点云；

(3)对两侧线激光传感器测量坐标系下标准球的测量点云的截面进行圆心坐标提取；