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发布时间:2023-12-18 11:54:10 阅读: 来源:奶瓶厂家

量身定制的现场测量解决方案

有效缩短新车生产线的启动周期,又快又好地生产直刀出符合设计要求的汽车产品,是现代汽车制造企业的制胜法宝。这就需要一种适用于车间现场的快速、精确的大尺寸测量手段,以实现生产线的快速安装与调试,以及车身与部件的实时检测。正是基于这种需求,20世纪80年代,挪威迈卓诺测量系统有限公司(Metronor AS)利用摄影测量技术,开发了一系列光电式坐标测量系统——光笔测量仪,后来被广泛应用于汽车、航空航天、发电设备和工程机械等大、重型制造行业,开创了大尺寸坐标测量领域的新纪元。

光笔测量仪的技术特点

迈卓诺光笔测量仪主要由传感器系统(相机)、采点系统(碳纤维测量光笔及测针)、电脑与测量软件组成(见图1)。采用精确的摄影测量技术,相机通过测量镶嵌在光笔上的多个红外发光二极管(LED)的坐标,得到测量光笔在空间的位置和姿态(六维参数)。由于光笔底端的测针经过精确校准,与光笔的几何关系唯一确定,被测点的三维坐标就可以精确计算出来(见图2)。

图1 光笔测量仪的组成

图2 光笔测量仪的工作原理

源于汽车制造业的需求,迈卓诺光笔测量仪可以说是为现代汽车生产量身定制。众所周知,要生产出高品质的汽车,有2个要素缺一不可:合格的汽车部件和精确的焊接与装配。而要实现精确的焊接与装配,工装夹具、生产线必须符合设计要求,并且需要定期检验和校准。而汽车工装一般大而重,结构复杂,并且都是安装固定在车间,无法用传统的坐标测量机进行检测。要完成这一检测任务,需要一种适用于车间现场的大尺寸测量手段,鉴于工装复杂的外形特点,设备要能够测量较深的隐藏部位。迈卓诺光笔测量仪恰恰能很好地满足了这种生产需求。

首先,光笔测量仪具有良好的便携性,非常适合在车间现场使用。整套设备紧凑、轻便,包括电脑在内,被盛装在一个长1m的标准拉杆箱内(见图3),包括装运箱在内总重量不超过30kg,可以放在汽车后备箱,也可以带它乘机旅行;进行测量作业时,打开装运箱,将相机放置在现场需要检测的工件旁,连好电缆,打开电脑即可用光笔进行采点测量,不需要热机等生产准备工作;测量光笔重500g左右,拿在手上非常轻便,而且光笔与相机之间为无线连接;手持光笔,只要在相机的视野里,就可以在任何位置进行采点,大尺寸测量变得轻松随意。值得一提的是,由于设备主要由数字相机和碳纤维测量光笔组成,光笔测量仪可以在0~45℃正常工作,测量精度几乎没有影响0.5级。

图3 光笔测量仪便于携带

不仅如此,光笔测量仪集大尺寸与高精度于一身,其技术指标能够很好地满足汽车工装检测的要求。作为一套基于摄影测量技术的光学坐标测量系统,光笔测量仪可以实现长达30m的精确测量。采用专利的图象处理与相机校准技术,空间长度测量精度可达25μm。不管是2m、3m的普通夹具,还是6m、7m的整车焊装工装,迈卓诺光笔测量仪都能很好地满足其测量所要求的尺寸和精度要求。

此外,出色的隐藏点测量能力,成为光笔测量仪突出的技术优势。众所周知,汽车工装一般在基板上装有拉伸曲线会出现折线密密麻麻的立柱,立柱上就是控制面或定位销,很多几何尺寸处于比较深的隐藏位置。光笔测量仪直接使用测针采点测量,从这一点上,它是真正意义上的三坐标测量机。相对于其他大尺寸光学测量设备(比如激光跟踪仪),光笔测量仪具有出色的隐蔽点测量能力。用户通过配备带有加长部分的测量光笔,结合测针和加长杆,可以轻易测量600mm或更深的隐藏位置。

还值得一提的是,光笔测量仪具有独一无二的多点同步测量能力。除了使用光笔进行采点测量外,迈卓诺系统还有另外一种测量方式,即直接测量分散、独立的LED光靶。将多个LED光靶用磁力或胶粘等手段固定在目标上,相机一次可以同时采集多个点的空间坐标数据。利用这一功能,迈卓诺测量系统可以实现六维测量、重复性测量、变形实时监控以及动态坐标系下的测量等多种应用,可以完成比如工装重复性检测、震动环境下的测量和移动目标的测量等多种复杂任务。

用于汽车生产的实例

综上所述,我们可以发现,迈卓诺光笔测量仪的技术特点,很好地契合了汽车生产,特别是工装现场检测的需要。迈卓诺公司与一些知名汽车制造企业紧密合作,制定了一套适合现代汽车生产的标准操作流程(SOP),以保证客户能够既快又好地制造出符合燃煤锅炉设计要求的汽车产品。

操作流程主要由以下几部分组成:

1.检验工装安装基板的平面由于弹性元件外表粘贴有应变片度。

这是最基本的一步,也非常关键和必要。如果基板不平,安装于其上的立柱一定会有偏斜,控制面长裤和定位削的位置肯定就会出现偏差。由于光笔测量仪测量范围大、隐藏点测量能力强,就可以实现对大型工装的整个平面均布采点,包括后部和中间位置,实现平面度的全面分析评价,很少有其他测量设备能够做到。

2.建立工件坐标系。

这是所有后续测量作业的基础。通过测量工件上的参考几何量(点、线和面),转移机器坐标系为工件坐标系。光笔测量仪可以精确地实现坐标系的转换,比如可以通过均布采点来测量整个平面,并以此作为基准建立坐标系。而其他的测量手段,比如关节臂测量机或激光跟踪仪,或是由于测量范围的限制,或是由于无法测量隐藏点,都只能测量平面的局部,以此作为建系基准,是不准确、不科学的。

3.检测各控制面和定位销。

这是工装检测的基本要求。光笔测量仪就象一台大尺寸坐标测量机一样,可以快速、精确地在车间现场完成测量作业。

4.检测工装夹具的重复性。

现在,越来越多的汽车制造企业要求检测这一项指标。汽车生产是批量生产,工装的重复性不好,汽车的质量就会不稳定。利用光笔测量仪多点同步测量功能,重复性检测的难题迎刃而解。只要在工件上固定多个LED光靶,将工件在夹具上重复装夹多次,相机每次可以同步测量这多个点的坐标。通过系统随机软件,可以快速得到工装重复性的指标。而以往,用户不得不在工件上人为打多个点,采用破坏工件的方式实现重复性的检测。

5.将部件在工装上装夹好后,再对部件进行测量,并与CAD模型进行实时比对。

这是真正的生产状态,将零件和工装的偏差因素集合在一起。只有完成这一步,部件测量合格,才可以说生产出来的汽车是合格的。

综观整个操作流程可以发现,它不仅检验了工装,而且检测了工装的重复性,并对在装夹状态下的部硅橡胶件进行测量,整个流程全面、严谨且科学,涵盖了各个环节,为制造合格的汽车产品提供了质量保证。而光笔测量仪由于其良好的便携性、大尺寸测量、隐藏点测量和多点同步测量等技术特点,为完成这一流程提供了恰当的技术手段保证。

图4 工装夹具、整车焊装线的安装、调试及检测

图5 汽车零部件、白车身及模具的现场实时检测

基于与汽车制造企业一致的诉求和20年成功的行业应用经验,迈卓诺光笔测量仪被国内外各大汽车厂商广泛采用(见图4、图5),并得到了一致认同,广泛应用于汽车制造的各个环节:工装夹具测量、工装夹具重复性检验、生产线的安装调试与检测、车身部件及白车身测量、部件变形监测与分析以及模具检测等,在新车研发与试制、车间现场测量等方面都发挥着重要作用。

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