三維掃描在承載鞍檢測中的應(yīng)用

費(fèi) 強(qiáng)

(中車齊齊哈爾車輛有限公司 黑龍江 齊齊哈爾 161002 )

目前承載鞍環(huán)帶尺寸主要采用弦表和素線尺配合來檢測，檢查員的個人因素影響很大。為驗(yàn)證其檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，結(jié)合公司多年來對三維掃描儀的使用情況，利用三維掃描技術(shù)對承載鞍環(huán)帶尺寸進(jìn)行抽檢，驗(yàn)證既有檢測方法的準(zhǔn)確性和可靠性。

1 三維掃描的檢測方法

三維掃描是集光、機(jī)、電和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的高新技術(shù)，主要用于物體空間外形和結(jié)構(gòu)的掃描，以獲得物體表面的空間坐標(biāo)。它能夠?qū)?shí)物的立體信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能直接處理的數(shù)字信號，為實(shí)物數(shù)學(xué)化提供了快捷的手段。三維掃描后得到的測量數(shù)據(jù)是由大量的三維坐標(biāo)點(diǎn)組成的[1]，根據(jù)掃描儀的性質(zhì)、掃描參數(shù)和被測物體的大小，由幾百到幾百萬個點(diǎn)組成，這些大量的三維數(shù)據(jù)點(diǎn)稱為點(diǎn)云。

使用三維掃描儀掃描被測產(chǎn)品，將點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集到計(jì)算機(jī)中。掃描時通過設(shè)置參數(shù)來改變掃描精度,精度設(shè)置越高，采集的點(diǎn)云數(shù)據(jù)越多。采集到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)構(gòu)建成面，然后將掃描數(shù)據(jù)與產(chǎn)品模型進(jìn)行擬合分析[2]。三維掃描技術(shù)檢測承載鞍尺寸的過程如圖1所示。

圖1 檢測過程

2 承載鞍檢測中的應(yīng)用

2.1 現(xiàn)有檢測方法

目前采用弦表和素線尺配合來檢測承載鞍環(huán)帶尺寸和素線度(見圖2)。每次檢測前弦表須在校準(zhǔn)環(huán)上進(jìn)行標(biāo)定，素線尺在平板上進(jìn)行標(biāo)定。

圖2 素線尺、弦表和標(biāo)準(zhǔn)環(huán)

2.2 三維掃描檢測

通過采用三維掃描，整個承載鞍環(huán)帶面與三維模型的對比情況如圖3所示。

圖3 承載鞍擬合過程和擬合結(jié)果圖

2.3 整體掃描和局部掃描

圖4 承載鞍掃描時拼接誤差示意圖

2.4 數(shù)據(jù)對比分析

圖5 整體掃描對比

圖6 整體掃描最佳擬合平均偏差對比

結(jié)合承載鞍在實(shí)際裝車運(yùn)行中的狀況，承載鞍環(huán)帶尺寸的精度直接影響承載鞍與軸承配合的情況。又因三維掃描是通過局部掃描，疊加次數(shù)越多，造成的拼接誤差越大。為了避免拼接誤差對檢測結(jié)果的影響，采用局部掃描方法只檢測承載鞍的環(huán)帶尺寸，掃描1次，不存在拼接誤差，提高檢測的精度。其對比結(jié)果如圖7、圖8所示。

圖7 承載鞍環(huán)帶局部掃描對比

圖8 局部掃描最佳擬合平均偏差對比

3 驗(yàn)證

通過上述承載鞍環(huán)帶尺寸檢測結(jié)果對比表可以看出，三維掃描的檢測結(jié)果和采用弦表與素線尺的檢測結(jié)果是一致的。

4 結(jié)語

采用三維掃描來檢測零部件尺寸測量速度快，測量數(shù)據(jù)完整、精確，不需要接觸被測物體等。尤其在對尺寸精度高的零部件進(jìn)行檢測時，可以通過掃描方式的變化來確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。但考慮到控制成本和檢測效率等因素三維掃描未在實(shí)際中廣泛應(yīng)用，一般只用于抽檢，本文利用三維掃描對承載鞍的環(huán)帶尺寸進(jìn)行抽檢，驗(yàn)證了目前承載鞍環(huán)帶尺寸的檢測方法是可靠的。

表1 承載按環(huán)帶尺寸檢測結(jié)果對比表

[1] 張國雄.三坐標(biāo)測量機(jī)[M].天津：天津大學(xué)出版社，1999.

[2] 陳宏鈞．實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)加工手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.□