API公司不僅是激光跟蹤儀在全球范圍內(nèi)的最初發(fā)明人，而且不斷推出許多新的擴(kuò)展技術(shù)。傳統(tǒng)的激光跟蹤測(cè)量技術(shù)在汽車行業(yè)遇到的最大挑戰(zhàn)是光線阻斷的問(wèn)題，而現(xiàn)在這一難題有了兩套行之有效的解決方案，一是絕對(duì)測(cè)距技術(shù)（absolute distance measurement. 縮寫ADM），一是智能測(cè)頭技術(shù)（Itelliprobe）。
傳統(tǒng)的激光跟蹤儀因?yàn)椴捎眉す飧缮娴脑頊y(cè)量靶球到跟蹤頭的距離，要求激光頭和靶球之間的光線始終不能被阻斷，在測(cè)量汽車工裝夾具時(shí)這點(diǎn)往往是很難保證的。API的絕對(duì)測(cè)距（ADM）技術(shù)允許跟蹤過(guò)程中斷光，甚至可以直接把靶球放到目標(biāo)位置，然后再將跟蹤頭指向靶球進(jìn)行測(cè)量，這是一種基于紅外光脈沖反射拍頻計(jì)數(shù)的絕對(duì)測(cè)距技術(shù)，其10m內(nèi)精度可以高達(dá)0.02mm。這項(xiàng)技術(shù)在在線檢測(cè)汽車夾具重復(fù)定位精度方面效果非常好。通常我們把光學(xué)靶安裝在活動(dòng)的夾頭上，每次夾頭到達(dá)工作位置后，軟件驅(qū)動(dòng)跟蹤頭指向光學(xué)靶的理論位置，實(shí)際每次夾頭所處的位置都將偏離理論位置，跟蹤頭將在理論位置周圍以螺旋線軌跡運(yùn)動(dòng)搜索光學(xué)靶，鎖定目標(biāo)后再用絕對(duì)測(cè)距技術(shù)測(cè)出光學(xué)靶到跟蹤頭的距離，從而計(jì)算出此時(shí)夾頭所處的實(shí)際位置。在軟件的配合下激光跟蹤儀可以在極短時(shí)間（通常只需幾秒鐘）就測(cè)量出多個(gè)夾頭的重復(fù)定位精度，且精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于基于數(shù)碼相機(jī)的交匯照相測(cè)量技術(shù)。
另外，API的TrackerIIPlus還支持一種智能測(cè)頭技術(shù)，智能測(cè)頭是一種特殊的光學(xué)靶。底部裝有長(zhǎng)度可達(dá)幾百毫米的測(cè)桿，光靶設(shè)置在測(cè)頭的頂端。智能測(cè)頭內(nèi)部集成的傳感器，可以感知智能測(cè)頭相對(duì)于激光光線的姿態(tài)角變化。通過(guò)頂端光學(xué)靶的坐標(biāo)值和姿態(tài)角計(jì)算出底部測(cè)桿尖端的坐標(biāo)值，這樣就可以用測(cè)桿尖端去測(cè)量激光照射不到的工件背面以及較深的孔和槽。智能測(cè)頭的外形如圖3所示。
圖3 智能測(cè)頭
激光跟蹤儀像所有的三坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備一樣，提供了豐富的建坐標(biāo)方式，除了傳統(tǒng)的三點(diǎn)建坐標(biāo)、點(diǎn)線面建坐標(biāo)、多點(diǎn)擬合坐標(biāo)系等方式以外，還提供了一種獨(dú)特的復(fù)雜擬合建坐標(biāo)方式，這種建坐標(biāo)方式允許使用工件上的任意曲面、平面、定位孔、定位點(diǎn)組合起來(lái)作為建坐標(biāo)的基準(zhǔn)，擬合計(jì)算出工件坐標(biāo)系。
圖4在工件數(shù)模上選擇擬合坐標(biāo)系基準(zhǔn)
如圖4所示，首先在導(dǎo)入的工件數(shù)學(xué)模型上選擇適當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)面上的表面點(diǎn)（對(duì)應(yīng)工裝上的定位面）和基準(zhǔn)孔中心（對(duì)應(yīng)工裝上的定位銷），然后依次測(cè)量工件上的這些基準(zhǔn)元素位置，得到擬合計(jì)算的結(jié)果。如果定位基準(zhǔn)屬于過(guò)定位，通過(guò)分析結(jié)果數(shù)據(jù)，可以知道基準(zhǔn)之間存在哪些沖突，然后再?zèng)Q定是否應(yīng)該舍棄某些可能存在問(wèn)題的基準(zhǔn)（通過(guò)放棄某些擬合計(jì)算約束條件來(lái)實(shí)現(xiàn)），這種復(fù)雜擬合建坐標(biāo)的功能使得激光跟蹤儀可以代替各種機(jī)械工裝檢具來(lái)檢測(cè)白車身和沖壓件。具體方法是，首先固定好零件，選擇工裝檢具檢測(cè)時(shí)的定位元素（包括定位面和定位銷）作為建坐標(biāo)的參考基準(zhǔn)，這樣擬合得到的工件坐標(biāo)系，就準(zhǔn)確再現(xiàn)了機(jī)械檢具檢測(cè)時(shí)使用的工件坐標(biāo)系，此時(shí)測(cè)量出的工件偏差和機(jī)械檢具檢測(cè)出的偏差數(shù)據(jù)一致，能準(zhǔn)確反映工件的實(shí)際狀態(tài)。這就是所謂的“電子工裝”技術(shù)。白車身、焊裝夾具、檢具的檢測(cè)需要遵循的原則就是，建坐標(biāo)的基準(zhǔn)和實(shí)際工件的安裝定位基準(zhǔn)或者工作基準(zhǔn)保持一致，這樣才能最大限度的減小測(cè)量坐標(biāo)系帶來(lái)的誤差。采用這種基于數(shù)學(xué)模型的“電子工裝”技術(shù)，在節(jié)省下制造機(jī)械工裝的高額成本的同時(shí)也省去了對(duì)這些機(jī)械工裝進(jìn)行檢測(cè)和維護(hù)的人力資源，可以大大提高生產(chǎn)效率。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
圖 5 擬合計(jì)算的調(diào)整和計(jì)算結(jié)果
此外，激光跟蹤儀也可以用于汽車外形設(shè)計(jì)。由藝術(shù)家在木模上雕刻設(shè)計(jì)的新車型，需要精確的變成計(jì)算機(jī)中的數(shù)學(xué)模型，在以往，這需要一臺(tái)造價(jià)不菲的高精度大型導(dǎo)軌式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，而現(xiàn)在一臺(tái)TrackerIIPlus激光跟蹤儀，配合其功能強(qiáng)大的測(cè)量軟件就能完成這套復(fù)雜的逆向工程，激光跟蹤儀形式多樣的動(dòng)態(tài)掃描工作方式，能夠精確反求出空間自由曲線、曲面的數(shù)學(xué)模型，從而大大降低沖壓模具的生產(chǎn)制造成本，同時(shí)，激光跟蹤儀也可以用于這些沖壓模具和工件的檢測(cè)。
激光跟蹤儀測(cè)量技術(shù)在我國(guó)的汽車生產(chǎn)在線檢測(cè)領(lǐng)域還是方興未艾，在汽車制造業(yè)中推廣應(yīng)用有著廣闊的前景。
參考文獻(xiàn)：
?。?］《激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)的原理及在車身在線檢測(cè)中的應(yīng)用》，李廣云。《上海計(jì)量測(cè)試》，2002年04期。
［2］《激光跟蹤儀在大尺寸工件幾何參數(shù)測(cè)量中的應(yīng)用》，張春富、張軍、唐文彥、盧紅根?！豆ぞ呒夹g(shù)》，2002年05期。
［3］《采用激光跟蹤儀測(cè)量飛機(jī)外形》，韓清華、鄭保、郭宏利、王鴻翔。《航空計(jì)測(cè)技術(shù)》，2004年01期。
?。?］《使用激光跟蹤儀確定數(shù)控機(jī)床空間位置關(guān)系》，劉曉東?！吨圃鞓I(yè)自動(dòng)化》，2004年08期。
?。ㄗ髡撸好绹?guó)自動(dòng)精密工程公司 王瑋）
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。
相關(guān)文章
熱門資訊
精彩導(dǎo)讀
關(guān)注我們
