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机匣蓝光拍照快速检测方法研究

2018-08-11周巍刘赟奕张宏芳翟宏彬

科学与财富 2018年17期
关键词:机匣蓝光测量

周巍 刘赟奕 张宏芳 翟宏彬

摘 要:某机匣毛料为精密铸件,加工前需对毛料余量进行检查确认。传统方法为划线检查,误差大、周期长,且受操作技能制约。蓝光拍照能够满足预期的测量要求。本文通过对机匣毛料轮廓的测量方法研究,确认了精铸机匣轮廓的贴片、拍照、拟合检测方案,最终找到一种蓝光拍照快速检测机匣尺寸的方法。

关键词:蓝光;机匣;测量;拟合

0 引言

蓝光拍照是近几年开始应用的一种光学检测方法,其优势为:现场测量速度快,拍照速度0.01秒,不受环境震动和光线的影响,可在复杂的环境中进行高精度的测量。系统精度0.030mm,拍照与电脑出图同步,通过观察出图,可确保零件模型无遗漏;通过对拍照所得模型后台计算得到零件三维信息,并可对关注点进行独立分析,同时可根据需要设定公差范围,并将公差以色差的形式显示出来,方便掌控零件余量分布情况;对零件的拟合分析坐标系进行调整后重新分析,可快速确认分析调整是否正确。该测量方式为非接触式测量,测量过程不施加外力,检测周期短,能够满足零件检查的质量及效率要求。

1零件介绍

某机匣为三代机的重要零件,属于发动机承力系统主要部件,其毛料为大型薄壁环形铸件。主要作用是连接发动机与飞机并实现力的传递作用,同时将从低压压气机来的空气分成外涵气流和内涵气流,外环前端连接风扇机匣,后端连接压气机部分,内环支撑发动机主轴。

2检测过程及方法

2.1检测过程中存在的难点

(1) 零件测量过程中镜头转动范围较大。

(2) 贴片损耗大,采用洗涤的方法去除贴片,每件消耗约200个贴片,贴片耗时多。我们检测的零件材料有钛合金、高温合金、不锈钢,没有磁性,不能使用可重复利用的磁性贴。

(3) 若采用人工取下贴片,可重复利用,但取下贴片的时间长,而且不是所有的贴片都能完整取下。

(4) 检测时间有差异,因拍照方式不同,需要拍的照片数量不同,导致检测时间不同。

2.2检测精度确认

通过对不同贴片数量、光照强度等的验证确认实际零件检测精度,在保证正常光线强度时,蓝光拍照精度可控制在0.1mm以内,见表1——蓝光拍照数据统计表。

2.3解决方案

(1) 采用测量转台,直径1000mm,高350mm,配置转动手柄。采用转零件的方式减少设备的移动量。

(2) 针对铸件非加工部位尺寸精度低的特点,选粘性强的胶带,裁成宽10~15mm,长100~120mm的小段,在每个小段上贴2~3个贴片,将单个小贴片改造为成组贴片,见图1。

(3)胶带壁厚不到0.1mm,不影响零件的拍照检查结果,胶带接触面大,粘胶失效慢,且贴片粘在干净的胶带表面,取下后可重复使用6~8次。每个零件贴片成本下降为原来的1/7。

此外,应用新的铸铁工作台,在零件与工作台近的一端,采用磁贴片放在工作台表面,取代零件上贴的目标点,粘片和取片时间缩短。

(4) 根据实际加工部位确定零件的贴片位置、拍照方法、拟合方法,形成固定的检测说明书。

2.4零件检测方案

第1步 校准

打开软件,选择过程>系统校准>输入光学头所在环境的温度,并单击确定,软件显示系统校准画面,显示校准控制窗口,打开校准板箱,留下下箱板;

调整拍照测量镜头右侧的刻线,第1条与手柄处刻线对齐(即拍

照测量镜头与地面垂直),点击遥控器的左键,打开光学头的引导激光和取景器,测量镜头压至激光点合上在分开状态,调整激光点分至校准板数字1-5,使用以下一种方法触发光学头拍照(a:在校准控制窗口中单击当前活动的“阶段n”,该阶段按钮变成被按下状态,下一阶段按钮变成活动状态。b:单击光学头遥控器上的拍照按钮);蓝光拍照测量镜头见图2。

提升测量镜头,至激光点合至数字2~4,拍照;

提升测量镜头,至激光点合至数字3,拍照;

提升测量镜头,至激光点分至数字2~4,拍照;

提升测量镜头,至激光点分至数字1~5,拍照;

提升测量镜头,至激光点分至数字6,拍照;

调整拍照测量镜头右侧的刻线,第2条与手柄处刻线对齐,点击遥控器的左键,显示蓝光范围及校准激光点,调整测量镜头至激光点分至校准板数字7,拍照,再次拍键,完成校准。同时在电脑窗口中显示校准已成功完成。

根据零件特点,内环小端的直径及端面为毛料基准,是毛料划线检查余量的基准,准确性较高,以此处检测出的特征为基准建立坐标系。 以端面的角向孔为特征建立角向基准。坐标系的建立方法与三坐标的坐标系建立方法完全相同。

零件拟合:先粗对齐,在拍照的模型和理论模型的对应点选4-8个点进行对齐,然后采用坐标系精对齐。

出报告:设定显示色差图的公差及步幅,显示前端、后端色差图,针对最大最小的位置截出小图加以说明,并給出零件轮廓尺寸及余量结论。

拟合时间:拟合时间约30分钟

2.5检测效果

通过对10台机匣的拍照数据测量和划线测量结果对比——见表2,以及加工结果数据的对比得出:蓝光拍照检测分析整体趋势一致性好,通常蓝光分析出的最大值比划线的更大,最小值比划线的更小,也就是说蓝光拍照检测分析比划线分析更全面。

划线检测只能对比边缘、表面进行分析,不能发现端面里侧和基体框架存在的最大及最小点,对于一些余量偏小的部位,容易发生误判,当基体框架变形较大时,只对座子表面划线,无法发现质量问题。

蓝光拍照检测方式方便,测量分析过程稳定,蓝光检查内容更加全面,可替代划线检测余量的功能。

3 结论

蓝光拍照检测可在2小时内完成机匣毛料余量检测及分析拟合。蓝光拍照检测技术应用于铸造机匣,降低了复杂轮廓尺寸的检测难度,提升检测效率,减少对手工高技能划线的需求,减少加工误判。

蓝光拍照技术对铸件的轮廓尺寸检测更完整,可充分暴露铸件隐藏的凹凸小面,有效验证铸件的交付质量。可实现中小型机匣零件的精密检测,提前发现产品存在的尺寸异常,为工艺改进及技术改进提供可视化的分析数据。

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