光学检测作业

2026/1/16 9:40:37

9. 激光跟踪仪的应用

激光跟踪仪配备了高精度的水平和垂直角度编码器,实现精确的角度测量;专利的徕卡激光干涉仪实现精确的相对距离测量;高精度的绝对测距仪则实现快速检测。这些特点弥补了对大型构件的传统测量方法——经纬仪法的不足之处,例如人工测量的效率相对较低、观测精度差等缺点。激光跟踪测量系统测量范围大、携带方便、对环境要求不高、适合现场作业等优点,使它的应用领域逐渐扩大。

在重型机械制造业中,大尺寸部件的检测和逆向工程常采用激光跟踪测量系统。在零部件生产中,该系统可以快速精确地检验每个成品零部件的尺寸是否与设计尺寸完全一致,同时迅速地数字化零部件的物理模型,得到的数字化文件可以用各种方法处理从而得出测量结果。在机械领域中,逆向工程(Reverse Engineering)是在没有设计图纸或者设计图纸不完整以及没有CAD模型的情况下,按照现有零件的模型(称为零件原形),利用各种数字化技术及CAD技术重新构造原形CAD模型的过程。CMM是逆向工程中的接触式测量方法,由于激光跟踪测量系统的原理也是基于三维坐标测量的方法,所以这套系统也在逆向工程中应用。激光跟踪测量系统对工件模型进行扫描测量后建立数据模型,由数据模型生成可以被加工中心识别的加工程序,从而加工出模具。

三维管片和模具测量系统就是激光跟踪测量系统的一个工程实践应用,通过跟踪测量已经制成成品的管片各面上的空间点的坐标,经过坐标系转换纠正,将各面上的数据点拟合成平面或曲面,检验管片的尺寸与设计尺寸的偏差,以便判断成品的质量是否合格。比起传统的检测测量方法,此套系统测量速度快,能在短时间内采集大量空间数据点信息,同时可以直接处理数据,给出成果报表,工作效率高,也大大节省了人力物力,一般只需要一个计算机操控人员及一个手持反射器移动的作业人员。该套系统同样也适用于制造管片的模具的测量检测。

在汽车工业领域中,激光跟踪测量系统常用来在线检测车身、测量汽车外形、汽车工装检具的检测与调整。通过激光跟踪仪采集汽车不同部位的点云数据,再进行拼接得到完整的汽车曲面点云数据,利用三维造型软件得到汽车三维模型,在测量过程中,应调整好激光跟踪仪与汽车的相对位置,尽量减小角向测量长度,提高汽车点云数据精度。如果激光跟踪仪能配合轻便型三坐标测量机等精密测量设备连接测量,则能对汽车轮廓等大型零件表面不易测量的凹槽等部位进行测量,得到较高精度的汽车点云数据,提高汽车车身曲面拟合的精度。

另外,汽车的生产线都需要以最高级别的自动化程度和准确性进行定期检测,以进行重复性和适产性的测试。激光跟踪测量系统这种移动坐标测量设备,适合工业现场使用,在检测工程中使汽车生产的停工期大幅缩短,在生产线上的工装、夹具和检具也能进行精密的现场检测。Leica的LTD800激光跟踪测量系统已经在莱比锡工厂的BMW新车试生产阶段运用于生产线工具装备的检测中。

在航天航空制造业领域,飞行器具有外形尺寸及重量大、外部结构特殊、部件之间相互位置关系要求严格等特点。飞行器的装配通常是在各部件分别安装后再进行总体装配,在部装的某些环节和总装的整个过程中都需要进行严格的检测。在飞行器装配过程中的测量误差可能会导致很严重的后果,因此必须要确保航天航空领域测量的精确性。激光跟踪测量系统的现场性和实时性以及它的高精度性都满足了飞机行架的定位安装,飞机外形尺寸的检测,零部件的检测,飞机的维修等工程项目的需要。

测量一架大型飞机的内外形尺寸,首先要确定整架飞机的空间坐标,保证所

要测量到的外形尺寸空间点都在一个坐标系中,要求布置足够的测站,这些测站就保证了飞机上、下、左、右、前、后等整个外形都在激光跟踪仪测量范围内。其次要保证飞机处于静止状态,测量过程中不能产生移动。激光跟踪仪在每一个测站测量某一个区域的飞机外形坐标点,将各个测站的飞机外形坐标连接起来就构成整架飞机的外形尺寸坐标,将这些点处理后就形成了飞机外形的数字模型。激光跟踪测量系统扫描范围大,采集数据速度快,数据采集量大,精度高,大大提高了工作效率。

在造船工业领域中,激光跟踪测量系统常用于轮船外形尺寸的检测,重要部件安装位置的检测,逆向工程等。激光跟踪测量系统的高精度,激光束射程远,在制造业、机械业、质量控制业领域对于大型部件、机械零件的测量检测能更有效地实现。

在科研领域中,激光跟踪测量系统已在机器人的制造校准过程使用。机器人在工厂机械安装、马达驱动安装、夹具重组等整个生产周期过程中如果能维持它的精确度,那么它才是一个成功的工业机器人。机器人的设计尺寸与实际生产尺寸的偏差往往在8-15mm之间,主要是由于机械公差和部件安装时所产生的误差所引起的。在校准机器人的实际应用中,有两个相邻的工作测量组,一组负责装配机器人,一组则负责检测校准安装部件,激光跟踪测量系统则安置在这两个测量组之间。操作人员通过计算机控制定位,激光跟踪测量系统可以检测两个工作小组的测量工作。在一组操作人员利用激光跟踪仪检测机器人配件的同时,另一组工作人员则负责装配已经经过检测的工件,装配完后再利用激光跟踪仪进行校准。依此类推,大幅提高了机器人生产安装的工作效率,也节省人力物力 。


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