一種用于對稱雙曲率板的曲面輔助測量裝置及曲面坐標系確定方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于對稱雙曲率板的曲面輔助測量裝置及曲面坐標系確定方法，涉及航空航天制造機械領域。
【背景技術】
[0002]雙曲率零件多用于航空航天工業(yè)，如飛機的蒙皮、雙曲率壁板等，在民用領域也占有一定的比重。雙曲率零件的曲率半徑沿不同方向而發(fā)生變化，因此其復雜的幾何輪廓增加了測量難度。板材在彎曲后會發(fā)生回彈，回彈是影響鈑金件成形精度的關鍵因素。為了定量的研究回彈，需要建立曲面件對稱中心，并設定該點在回彈前后保持位置不變。依據此對稱中心點可建立坐標系，并評價卸載后曲面件相對于卸載前曲面件的回彈量。
[0003]曲面件坐標系的建立需要獲得坐標原點以及三維方向的垂直關系，對于具有明顯對稱特征的曲面，僅從獲取的曲面點云難以確立坐標原點和三維方向(如X軸、y軸和Z軸)的垂直關系。已有的專利中介紹了一種掃描儀坐標系與工程測量坐標系的變換方法。不過變換方法較為繁瑣，計算量大，同時需要設置標靶以確定所測輪廓的位置關系，測試工作較重。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種用于對稱雙曲率板的曲面輔助測量裝置及曲面坐標系確定方法，以解決目前曲面輔助測量裝置及確定坐標系方法繁瑣，計算量大的問題。
[0005]本發(fā)明為解決上述技術問題采取的技術方案是:
[0006]裝置方案:所述裝置包括基座、兩個第一固定座、兩個第二固定座、兩個凸臺和四個螺栓，基座上下端面保持平行，基座上相交的兩側壁上分別裝有第一固定座，基座上剩余的兩個側壁上各設有凸臺，每個凸臺開有兩個內螺紋孔，每個螺栓的一端穿過內螺紋孔后與第二固定座固接。
[0007]方法方案:步驟一、將曲面件放置在基座的水平端面上，使曲面件相鄰兩側壁與第一固定座的水平段側壁緊密接觸，使第二固定座的水平段側壁與曲面件另相鄰側壁接觸，使螺栓穿過凸臺的內螺紋孔，并接觸兩個第二固定座的豎直段的后端面，旋轉螺栓使第二固定座的豎直段的前端面與曲面件保持緊密接觸；
[0008]步驟二、獲取點云數(shù)據，利用便攜式測量儀的探頭掃描曲面件的曲面，同時掃描第二固定座豎直段前端面的輪廓、第一固定座豎直段前端面的輪廓和基座的水平端面，獲得相應的點云數(shù)據；
[0009]步驟三、構成坐標系，利用Imageware軟件處理點云數(shù)據，利用軟件擬合功能獲得5個端面的參考面，利用軟件相交功能獲得基座水平端面和基座的第一固定座豎直段前端面的兩條交線，基座水平端面和第二固定座豎直段前端面的兩條交線，根據截線功能，構件四邊形并獲取每條邊的中點，分別連接對向中點獲得兩條直線，兩條直線即為基座水平端面內的X軸線和y軸線，過該兩條直線交點建立X軸線和y軸線的垂線，垂線為Z軸線，Z軸與曲面件點云的交點為曲面對稱原點，沿z軸方向將X軸和y軸移至對稱原點，則構成了曲面件的三維坐標系。
[0010]本發(fā)明具有以下有益效果:1、本發(fā)明的輔助測量裝置，幾何尺寸小，操作簡易，可實現(xiàn)多種具有對稱形狀曲面的測量。2、利用輔助測量裝置緊固后的曲面零件可用接觸式或者非接觸式測量儀獲取零件曲面輪廓及參考面的點云。3、通過Imageware軟件，可對點云進行處理，根據參考面的幾何垂直關系，可快速獲取曲面的對稱原點和坐標系。
【附圖說明】
[0011]圖1是整體輔助測量裝置與待測曲面件的立體圖。
【具體實施方式】
[0012]【具體實施方式】一:結合圖1說明本實施方式，本實施方式的裝置包括基座1、兩個第一固定座2、兩個第二固定座3、兩個凸臺4和四個螺栓5，基座I上下端面保持平行，基座I上相交的兩側壁上分別裝有第一固定座2，基座I上剩余的兩個側壁上各設有凸臺4，每個凸臺4開有兩個內螺紋孔4-1，每個螺栓5的一端穿過內螺紋孔4-1后與第二固定座3固接。
[0013]【具體實施方式】二:結合圖1說明本實施方式，本實施方式第一固定座2和第二固定座3的橫截面形狀為L形，此結構便于制造。其它實施方式與【具體實施方式】一相同。
[0014]【具體實施方式】三:結合圖1說明本實施方式，本實施方式兩個第一固定座2固接且二者之間的角度為90°，此結構使用時易操作。其它實施方式與【具體實施方式】一相同。
[0015]【具體實施方式】四:結合圖1說明本實施方式，本實施方式包括如下步驟:步驟一、將曲面件6放置在基座I的水平端面上，使曲面件6相鄰兩側壁與第一固定座2的水平段側壁緊密接觸，使第二固定座3的水平段側壁與曲面件6另相鄰側壁接觸，使螺栓5穿過凸臺4的內螺紋孔4-1，并接觸兩個第二固定座3的豎直段的后端面，旋轉螺栓5使第二固定座3的豎直段的前端面與曲面件6保持緊密接觸；
[0016]步驟二、獲取點云數(shù)據，利用便攜式測量儀的探頭掃描曲面件6的曲面，同時掃描第二固定座3豎直段前端面的輪廓、第一固定座2豎直段前端面的輪廓和基座I的水平端面，獲得相應的點云數(shù)據；
[0017]步驟三、構成坐標系，利用Imageware軟件處理點云數(shù)據，利用軟件擬合功能獲得5個端面的參考面，利用軟件相交功能獲得基座I水平端面和基座I的第一固定座2豎直段前端面的兩條交線，基座I水平端面和第二固定座3豎直段前端面的兩條交線，根據截線功能，構件四邊形并獲取每條邊的中點，分別連接對向中點獲得兩條直線，兩條直線即為基座I水平端面內的X軸線和I軸線，過該兩條直線交點建立X軸線和I軸線的垂線，垂線為z軸線，z軸與曲面件點云的交點為曲面對稱原點，沿z軸方向將X軸和y軸移至對稱原點，則構成了曲面件的三維坐標系。
【主權項】
1.一種用于對稱雙曲率板的曲面輔助測量裝置，其特征在于所述裝置包括基座(I)、兩個第一固定座(2)、兩個第二固定座(3)、兩個凸臺(4)和四個螺栓(5)，基座(I)上下端面保持平行，基座(I)上相交的兩側壁上分別裝有第一固定座(2)，基座(I)上剩余的兩個側壁上各設有凸臺(4)，每個凸臺(4)開有兩個內螺紋孔(4-1)，每個螺栓(5)的一端穿過內螺紋孔(4-1)后與第二固定座(3)固接。2.根據權利要求1所述的一種用于對稱雙曲率板的曲面輔助測量裝置，其特征在于第一固定座(2)和第二固定座(3)的橫截面形狀為L形。3.根據權利要求1或2所述的一種用于對稱雙曲率板的曲面輔助測量裝置，其特征在于兩個第一固定座(2)固接且二者前端面形成的角度為90°。4.利用權利要求1所述的用于對稱雙曲率板的曲面輔助測量裝置對曲面坐標系確定方法，其特征在于 步驟一、將曲面件(6)放置在基座(I)的水平端面上，使曲面件(6)相鄰兩側壁與第一固定座(2)的水平段側壁緊密接觸，使第二固定座(3)的水平段側壁與曲面件(6)另相鄰側壁接觸，使螺栓(5)穿過凸臺(4)的內螺紋孔(4-1)，并接觸兩個第二固定座(3)豎直段的后端面，旋轉螺栓(5)使第二固定座(3)豎直段的前端面與曲面件(6)保持緊密接觸； 步驟二、獲取點云數(shù)據，利用便攜式測量儀的探頭掃描曲面件(6)的曲面，同時掃描第二固定座(3)豎直段前端面的輪廓、第一固定座(2)豎直段前端面的輪廓和基座(I)的水平端面，獲得相應的點云數(shù)據； 步驟三、構成坐標系，利用Imageware軟件處理點云數(shù)據，利用軟件擬合功能獲得5個端面的參考面，利用軟件相交功能獲得基座(I)水平端面和基座(I)的第一固定座(2)豎直段前端面的兩條交線，基座(I)水平端面和第二固定座(3)豎直段前端面的兩條交線，根據截線功能，構件四邊形并獲取每條邊的中點，分別連接對向中點獲得兩條直線，兩條直線即為基座(I)水平端面內的X軸線和y軸線，過該兩條直線交點建立X軸線和y軸線的垂線，垂線為z軸線，z軸與曲面件點云的交點為曲面對稱原點，沿z軸方向將X軸和y軸移至對稱原點，則構成了曲面件的三維坐標系。
【專利摘要】一種用于對稱雙曲率板的曲面輔助測量裝置及曲面坐標系確定方法，涉及航空航天制造機械領域。該裝置及方法解決目前曲面輔助測量裝置及確定坐標系方法繁瑣，計算量大的問題。方案：基座上下端面保持平行，基座上相交的兩側壁上分別裝有第一固定座，基座上剩余的兩個側壁上分別設有凸臺，每個凸臺開有內兩個內螺紋孔，每個螺栓的一端穿過內螺紋孔后與第二固定座固接。方法方案：步驟一、將曲面件放置在裝置內進行固定；步驟二、獲取點云數(shù)據；步驟三、構成坐標系，利用Imageware軟件處理點云數(shù)據。本發(fā)明用于對稱雙曲率板的曲面的輔助測量。
【IPC分類】G01B21/00, G01B21/20
【公開號】CN105136094
【申請?zhí)枴緾N201510288841
【發(fā)明人】宗影影, 劉坡, 單德彬, 郭斌
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年5月29日