長(zhǎng)筒類工件的檢測(cè)需求

　　在以航空航天、石油化工、核能發(fā)電等高端制造為代表的工業(yè)領(lǐng)域，長(zhǎng)筒類工件有比較廣泛的應(yīng)用，且通常對(duì)于該類工件的制造標(biāo)準(zhǔn)較高，需在嚴(yán)格的公差范圍內(nèi)保障高質(zhì)高效的產(chǎn)品輸出。對(duì)于這些長(zhǎng)筒類工件的測(cè)量，有些可以使用常規(guī)量具實(shí)現(xiàn);還有一些管徑較大的，測(cè)量人員可以通過(guò)進(jìn)入到筒子內(nèi)部進(jìn)行測(cè)量。但是，對(duì)于剛性一般、或者管徑在300mm-600mm左右的、不方便人員進(jìn)入的筒狀工件，使用人工加常規(guī)量具的方式就不易實(shí)現(xiàn)檢測(cè)目的、保障檢測(cè)質(zhì)量。

對(duì)于上述長(zhǎng)筒類工件的典型檢測(cè)需求有：

　　1.工件的內(nèi)徑尺寸;

　　2.中心軸線的直線度;

　　3.在20米的測(cè)量范圍保障0.3mm誤差精度。

　　API解決方案

　　針對(duì)上述長(zhǎng)筒類工件尺寸大、要求精度高、不易實(shí)現(xiàn)人工精確測(cè)量的特點(diǎn)，API為此類應(yīng)用開(kāi)發(fā)了一套大尺寸、自動(dòng)精密測(cè)量解決方案，利用Radian激光跟蹤儀與爬行機(jī)器人的完美配合，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)筒狀工件的自動(dòng)化精密測(cè)量。

　　圖為：Radian系列激光跟蹤儀

　　1.關(guān)于Radian激光跟蹤儀

　　Radian激光跟蹤儀，是大尺寸精密測(cè)量的絕佳解決方案，擁有微米級(jí)別的測(cè)量精度以及超過(guò)160米(半徑80米)的測(cè)量范圍。

　　測(cè)量時(shí)，Radian激光跟蹤儀射出的激光會(huì)跟蹤操作者手中內(nèi)置棱鏡的靶球(SMR)，操作者只需用靶球碰觸需要測(cè)量的部位，Radian即會(huì)迅速采集該位置的3D數(shù)據(jù)，并記錄在軟件中。通過(guò)若干采集到的3D點(diǎn)，即可根據(jù)需要構(gòu)建相應(yīng)的線、面、體，并分析它們之間的幾何量關(guān)系，從而達(dá)到檢測(cè)目的。

　　圖為：爬行機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意

　　2.關(guān)于爬行機(jī)器人

　　本案中，爬行機(jī)器人的作用，是代替靶球(SMR)操作人員，配合Radian激光跟蹤儀實(shí)現(xiàn)對(duì)筒狀工件內(nèi)壁數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集。

　　爬行機(jī)器人主要由爬行器、回轉(zhuǎn)檢測(cè)模塊、控制終端組成，其移動(dòng)速度可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)，能在直筒內(nèi)的任意位置定位;可自適應(yīng)不同管徑的直筒，同時(shí)機(jī)器人的中心軸線能夠與直筒的中心軸線保持一致。

　　檢測(cè)模塊固定在爬行器的前端，可圍繞軸線方向360°連續(xù)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)具有伸縮功能，能夠保持跟蹤儀靶球(SMR)與筒內(nèi)壁始終接觸，并有1-5牛接觸力可調(diào)范圍，回轉(zhuǎn)速度和角度也可根據(jù)需要調(diào)整?？刂平K端用于控制爬行器和回轉(zhuǎn)檢測(cè)模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)和手動(dòng)兩種工作模式，并按照檢測(cè)工藝的要求執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，同時(shí)實(shí)時(shí)采集機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)信息。

　　圖為：長(zhǎng)筒形工件測(cè)量采數(shù)示意

　　實(shí)際測(cè)量與數(shù)據(jù)分析

　　實(shí)際測(cè)量中，將跟蹤儀靶球(SMR)固定在爬行器前端的檢測(cè)模塊上，面向跟蹤儀并鎖定激光束;爬行機(jī)器人隨即以設(shè)置的增量在筒內(nèi)自動(dòng)執(zhí)行爬行、停留、檢測(cè)模塊旋轉(zhuǎn)配合數(shù)據(jù)采集等一系列程序;Radian激光跟蹤儀隨即在設(shè)置的位置進(jìn)行3D點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集并記錄在軟件中。

　　在測(cè)量軟件中，將每組測(cè)量的截面圓投影到對(duì)應(yīng)的截面上，進(jìn)行多點(diǎn)擬合計(jì)算，得到實(shí)際截面圓，從而得到每個(gè)截面圓的直徑、圓度。將多個(gè)截面圓的圓心擬合直線，得到各個(gè)截面圓心位置的偏差，從而得到直筒的直線度。

　　截面圓投影的處理方式，巧妙的規(guī)避了直接使用位移傳感器對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的高精度要求。(如果使用十字型測(cè)頭組件，需要自動(dòng)推進(jìn)機(jī)構(gòu)非常準(zhǔn)確的在筒內(nèi)行進(jìn)，運(yùn)行軌跡必須嚴(yán)格平行長(zhǎng)筒軸線。如果稍有偏移，十字型測(cè)頭組件將會(huì)隨之發(fā)生扭轉(zhuǎn)，這樣直接導(dǎo)致內(nèi)徑尺寸和圓度的測(cè)量失真，造成較大的測(cè)量誤差。同時(shí)，檢測(cè)工件的直線度偏差也會(huì)造成執(zhí)行機(jī)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)，影響內(nèi)徑尺寸和圓度的精度。實(shí)踐證明，此類的推進(jìn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)制造成本極高，同時(shí)工作的可靠性較低。)

　　測(cè)量軟件中可以預(yù)先做好檢測(cè)模板，將所有的理論數(shù)據(jù)和處理步驟按照實(shí)際檢測(cè)要求設(shè)置好。實(shí)際測(cè)量時(shí)，只需按照提示采點(diǎn)即可完成整個(gè)測(cè)量任務(wù)。采點(diǎn)結(jié)束的同時(shí)，完成報(bào)告更新。整個(gè)測(cè)量過(guò)程無(wú)須人員干預(yù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量和報(bào)告更新。

　　圖為：長(zhǎng)筒形工件測(cè)量數(shù)據(jù)分析示意

　　解決方案特征&亮點(diǎn)

　　?專用的管道檢測(cè)機(jī)器人配合API激光跟蹤儀使用，同時(shí)依靠專用測(cè)量軟件中的自動(dòng)數(shù)據(jù)處理方式，實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化檢測(cè);

　　? 爬行機(jī)器人具有自動(dòng)化運(yùn)行、智能化調(diào)整的特點(diǎn)，是配合激光跟蹤儀進(jìn)行管道自動(dòng)化檢測(cè)的專業(yè)設(shè)備;

　　? API激光跟蹤儀同時(shí)具備超高的測(cè)量精度(微米級(jí))及大尺度測(cè)量范圍(測(cè)量半徑80米)，是長(zhǎng)筒類零部件檢測(cè)的絕佳設(shè)備;

　　?專業(yè)三維測(cè)量軟件，能夠處理空間尺寸和形位公差，完美配合API激光跟蹤儀的使用，在大型機(jī)加和工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用;

　　?一次測(cè)量，可以同時(shí)得到內(nèi)徑尺寸、圓度和直線度數(shù)據(jù)，效率極高。