機(jī)匣藍(lán)光拍照快速檢測方法研究

周巍　劉赟奕　張宏芳　翟宏彬

摘 要：某機(jī)匣毛料為精密鑄件，加工前需對毛料余量進(jìn)行檢查確認(rèn)。傳統(tǒng)方法為劃線檢查，誤差大、周期長，且受操作技能制約。藍(lán)光拍照能夠滿足預(yù)期的測量要求。本文通過對機(jī)匣毛料輪廓的測量方法研究，確認(rèn)了精鑄機(jī)匣輪廓的貼片、拍照、擬合檢測方案，最終找到一種藍(lán)光拍照快速檢測機(jī)匣尺寸的方法。

關(guān)鍵詞：藍(lán)光；機(jī)匣；測量；擬合

0 引言

藍(lán)光拍照是近幾年開始應(yīng)用的一種光學(xué)檢測方法，其優(yōu)勢為：現(xiàn)場測量速度快，拍照速度0.01秒，不受環(huán)境震動和光線的影響，可在復(fù)雜的環(huán)境中進(jìn)行高精度的測量。系統(tǒng)精度0.030mm，拍照與電腦出圖同步，通過觀察出圖，可確保零件模型無遺漏；通過對拍照所得模型后臺計算得到零件三維信息，并可對關(guān)注點(diǎn)進(jìn)行獨(dú)立分析，同時可根據(jù)需要設(shè)定公差范圍，并將公差以色差的形式顯示出來，方便掌控零件余量分布情況；對零件的擬合分析坐標(biāo)系進(jìn)行調(diào)整后重新分析，可快速確認(rèn)分析調(diào)整是否正確。該測量方式為非接觸式測量，測量過程不施加外力，檢測周期短，能夠滿足零件檢查的質(zhì)量及效率要求。

1零件介紹

某機(jī)匣為三代機(jī)的重要零件，屬于發(fā)動機(jī)承力系統(tǒng)主要部件，其毛料為大型薄壁環(huán)形鑄件。主要作用是連接發(fā)動機(jī)與飛機(jī)并實(shí)現(xiàn)力的傳遞作用，同時將從低壓壓氣機(jī)來的空氣分成外涵氣流和內(nèi)涵氣流，外環(huán)前端連接風(fēng)扇機(jī)匣，后端連接壓氣機(jī)部分，內(nèi)環(huán)支撐發(fā)動機(jī)主軸。

2檢測過程及方法

2.1檢測過程中存在的難點(diǎn)

（1） 零件測量過程中鏡頭轉(zhuǎn)動范圍較大。

（2） 貼片損耗大，采用洗滌的方法去除貼片，每件消耗約200個貼片，貼片耗時多。我們檢測的零件材料有鈦合金、高溫合金、不銹鋼，沒有磁性，不能使用可重復(fù)利用的磁性貼。

（3） 若采用人工取下貼片，可重復(fù)利用，但取下貼片的時間長，而且不是所有的貼片都能完整取下。

（4） 檢測時間有差異，因拍照方式不同，需要拍的照片數(shù)量不同，導(dǎo)致檢測時間不同。

2.2檢測精度確認(rèn)

通過對不同貼片數(shù)量、光照強(qiáng)度等的驗(yàn)證確認(rèn)實(shí)際零件檢測精度，在保證正常光線強(qiáng)度時，藍(lán)光拍照精度可控制在0.1mm以內(nèi)，見表1——藍(lán)光拍照數(shù)據(jù)統(tǒng)計表。

2.3解決方案

（1） 采用測量轉(zhuǎn)臺，直徑1000mm，高350mm，配置轉(zhuǎn)動手柄。采用轉(zhuǎn)零件的方式減少設(shè)備的移動量。

（2） 針對鑄件非加工部位尺寸精度低的特點(diǎn)，選粘性強(qiáng)的膠帶，裁成寬10～15mm，長100～120mm的小段，在每個小段上貼2～3個貼片，將單個小貼片改造為成組貼片，見圖1。

（3）膠帶壁厚不到0.1mm，不影響零件的拍照檢查結(jié)果，膠帶接觸面大，粘膠失效慢，且貼片粘在干凈的膠帶表面，取下后可重復(fù)使用6～8次。每個零件貼片成本下降為原來的1/7。

此外，應(yīng)用新的鑄鐵工作臺，在零件與工作臺近的一端，采用磁貼片放在工作臺表面，取代零件上貼的目標(biāo)點(diǎn)，粘片和取片時間縮短。

（4） 根據(jù)實(shí)際加工部位確定零件的貼片位置、拍照方法、擬合方法，形成固定的檢測說明書。

2.4零件檢測方案

第1步 校準(zhǔn)

打開軟件，選擇過程>系統(tǒng)校準(zhǔn)>輸入光學(xué)頭所在環(huán)境的溫度，并單擊確定，軟件顯示系統(tǒng)校準(zhǔn)畫面，顯示校準(zhǔn)控制窗口，打開校準(zhǔn)板箱，留下下箱板；

調(diào)整拍照測量鏡頭右側(cè)的刻線，第1條與手柄處刻線對齊（即拍

照測量鏡頭與地面垂直），點(diǎn)擊遙控器的左鍵，打開光學(xué)頭的引導(dǎo)激光和取景器，測量鏡頭壓至激光點(diǎn)合上在分開狀態(tài)，調(diào)整激光點(diǎn)分至校準(zhǔn)板數(shù)字1-5，使用以下一種方法觸發(fā)光學(xué)頭拍照（a：在校準(zhǔn)控制窗口中單擊當(dāng)前活動的“階段n”，該階段按鈕變成被按下狀態(tài)，下一階段按鈕變成活動狀態(tài)。b：單擊光學(xué)頭遙控器上的拍照按鈕）；藍(lán)光拍照測量鏡頭見圖2。

提升測量鏡頭，至激光點(diǎn)合至數(shù)字2～4，拍照；

提升測量鏡頭，至激光點(diǎn)合至數(shù)字3，拍照；

提升測量鏡頭，至激光點(diǎn)分至數(shù)字2～4，拍照；

提升測量鏡頭，至激光點(diǎn)分至數(shù)字1～5，拍照；

提升測量鏡頭，至激光點(diǎn)分至數(shù)字6，拍照；

調(diào)整拍照測量鏡頭右側(cè)的刻線，第2條與手柄處刻線對齊，點(diǎn)擊遙控器的左鍵，顯示藍(lán)光范圍及校準(zhǔn)激光點(diǎn)，調(diào)整測量鏡頭至激光點(diǎn)分至校準(zhǔn)板數(shù)字7，拍照，再次拍鍵，完成校準(zhǔn)。同時在電腦窗口中顯示校準(zhǔn)已成功完成。

根據(jù)零件特點(diǎn)，內(nèi)環(huán)小端的直徑及端面為毛料基準(zhǔn)，是毛料劃線檢查余量的基準(zhǔn)，準(zhǔn)確性較高，以此處檢測出的特征為基準(zhǔn)建立坐標(biāo)系。 以端面的角向孔為特征建立角向基準(zhǔn)。坐標(biāo)系的建立方法與三坐標(biāo)的坐標(biāo)系建立方法完全相同。

零件擬合：先粗對齊，在拍照的模型和理論模型的對應(yīng)點(diǎn)選4-8個點(diǎn)進(jìn)行對齊，然后采用坐標(biāo)系精對齊。

出報告：設(shè)定顯示色差圖的公差及步幅，顯示前端、后端色差圖，針對最大最小的位置截出小圖加以說明，并給出零件輪廓尺寸及余量結(jié)論。

擬合時間：擬合時間約30分鐘

2.5檢測效果

通過對10臺機(jī)匣的拍照數(shù)據(jù)測量和劃線測量結(jié)果對比——見表2，以及加工結(jié)果數(shù)據(jù)的對比得出：藍(lán)光拍照檢測分析整體趨勢一致性好，通常藍(lán)光分析出的最大值比劃線的更大，最小值比劃線的更小，也就是說藍(lán)光拍照檢測分析比劃線分析更全面。

劃線檢測只能對比邊緣、表面進(jìn)行分析，不能發(fā)現(xiàn)端面里側(cè)和基體框架存在的最大及最小點(diǎn)，對于一些余量偏小的部位，容易發(fā)生誤判，當(dāng)基體框架變形較大時，只對座子表面劃線，無法發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題。

藍(lán)光拍照檢測方式方便，測量分析過程穩(wěn)定，藍(lán)光檢查內(nèi)容更加全面，可替代劃線檢測余量的功能。

3 結(jié)論

藍(lán)光拍照檢測可在2小時內(nèi)完成機(jī)匣毛料余量檢測及分析擬合。藍(lán)光拍照檢測技術(shù)應(yīng)用于鑄造機(jī)匣，降低了復(fù)雜輪廓尺寸的檢測難度，提升檢測效率，減少對手工高技能劃線的需求，減少加工誤判。

藍(lán)光拍照技術(shù)對鑄件的輪廓尺寸檢測更完整，可充分暴露鑄件隱藏的凹凸小面，有效驗(yàn)證鑄件的交付質(zhì)量。可實(shí)現(xiàn)中小型機(jī)匣零件的精密檢測，提前發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品存在的尺寸異常，為工藝改進(jìn)及技術(shù)改進(jìn)提供可視化的分析數(shù)據(jù)。