大型壁板厚度在位測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種壁板厚度的測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在運載火箭等結(jié)構(gòu)中，采用壁板結(jié)構(gòu)，壁板的一側(cè)表面呈網(wǎng)格狀的加筋板件。所說的壁板是由整塊板坯通過數(shù)控銑床加工而成的，不需要采用連接技術(shù)而將蒙皮與桁條隔框等加強部分制成一個整體的加筋板件。如圖1所示。測試壁板網(wǎng)格中指定點的厚度目前廣泛使用的儀器是超聲波測厚儀(奧林巴斯公司生產(chǎn))，如圖2所示，分辨力lum，保守估計，測量不確定度能夠達到20um以下。在測量時需人工操作:人操作超聲波測厚儀，人工讀數(shù)，大腦記錄最大和最小值，如圖3所示。而且是“下線測量”，即把壁板從銑床上拿下測量?？煽闯觯F(xiàn)有的測量方法存在測量效率低，用時超過4小時；難以找到準(zhǔn)確的測量點；下線(把被測件從機床上拿下)測量，不符合要求；即便超差，也不能修復(fù)；不能獲得整個壁板的全面數(shù)據(jù)，從而不能綜合分析機床的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種大型壁板厚度在位測量方法，以解決現(xiàn)有的測量方法存在測量效率低、測量時被測件需從機床上拿下，無法獲得整個壁板的全面數(shù)據(jù)。本發(fā)明所述的大型壁板中的“大型”是指壁板的長度大于或等于2000mm，寬度大于或等于2000mm。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是:
[0005]一種大型壁板厚度在位測量方法，所述測量方法是基于包括超聲波測厚儀、數(shù)據(jù)傳輸處理模塊、裝卡機構(gòu)和終端處理設(shè)備的測量系統(tǒng)來實現(xiàn)的，將超聲波測厚儀及數(shù)據(jù)傳輸處理模塊通過精密工裝安裝在用于加工大型壁板的數(shù)控銑床上；
[0006]所述方法的實現(xiàn)過程為:
[0007]步驟一、數(shù)控銑床加工完表面呈網(wǎng)格狀的加筋壁板后，卸下所述數(shù)控銑床上的銑刀，將超聲波測厚儀的探頭通過探頭裝卡機構(gòu)安裝在所述數(shù)控銑床的銑刀位置(由于數(shù)控機床與壁板之間的相對位置并未發(fā)生變化，更換探頭后機床坐標(biāo)系Χ、γ軸與產(chǎn)品坐標(biāo)系X、Y軸之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系并未發(fā)生變化)；依據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計要求，確定被測量點在產(chǎn)品坐標(biāo)系中X、Y軸方向的坐標(biāo)值，并通過坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換將其轉(zhuǎn)換到機床坐標(biāo)系中，從而可確定被測點在機床坐標(biāo)系中的位置；通過對刀操作確定壁板測量點的零點Χ、Υ軸坐標(biāo)；
[0008]步驟二、控制超聲波測厚儀的探頭運動到第一個測量點上方；
[0009]步驟三、控制超聲波測厚儀的探頭下降，使探頭與壁板表面接觸，測得第一個測量點的測量數(shù)據(jù)；
[0010]步驟四、再下壓1_以觸發(fā)采樣開關(guān)，使測量數(shù)據(jù)保存到超聲波測厚儀存儲器中；
[0011]步驟五、快速抬起超聲波測厚儀的探頭；
[0012]步驟六、移動超聲波測厚儀的探頭到下一個測量點上方；其中，相鄰兩個測量點之間X軸方向的步長為Π，Y軸方向的步長為m ；
[0013]步驟七、重復(fù)步驟二至步驟六，控制超聲波測厚儀的探頭進行各種運動，使得所述探頭移動到指定位置并與壁板接觸，逐點進行自動掃描測量，直至完成最后一個測量點的測量，得到各個測量點的測量數(shù)值；
[0014]步驟八、通過數(shù)據(jù)傳輸處理模塊分別將超聲波測厚儀的存儲器中的測量數(shù)據(jù)反饋給終端處理設(shè)備進行數(shù)據(jù)處理；測量厚度T與理論值！\之間的偏差值為:
[0015]e = T-T1
[0016]壁板厚度設(shè)計允許上下偏差為e±、eT，通過比較實際偏差值e與設(shè)計允許上下偏差6±、^來分辨實際測量厚度是否符合要求，并得到相應(yīng)的測量點(特征點)的厚度數(shù)值及相應(yīng)位置坐標(biāo)，完成壁板厚度的在位測量。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:
[0018]本發(fā)明方法實現(xiàn)了利用數(shù)控銑床和超聲波測厚儀的各自優(yōu)勢，以及分別對其進行二次開發(fā)，再配合精密工裝、數(shù)據(jù)傳輸處理模塊和專用軟件，實現(xiàn)壁板厚度的在線自動化掃描測量。這種自動化測試方案替代了原先的人工手動測量，不但可以進行在線檢測，而且提高測試準(zhǔn)確度，最重要的是將大幅度提高測試效率，測試一塊壁板的時間僅為1-2小時，與現(xiàn)有手動操作方法相比，工作效率至少提高50%以上。
【附圖說明】
[0019]圖1是成形的壁板的圖片，圖中I表示壁板；
[0020]圖2提供奧林巴斯公司生產(chǎn)的超聲波測厚儀的照片圖；
[0021]圖3為人工操作利用超聲波測厚儀的探頭進行手動測量壁板厚度的圖片；
[0022]圖4為自動化測厚系統(tǒng)示意圖片(圖中:2_超聲波測厚儀、3-數(shù)據(jù)傳輸處理模塊、4-裝卡機構(gòu)、5-終端處理設(shè)備、6-數(shù)控銑床上)；
[0023]圖5為智能的超聲波探頭裝卡機構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0024]【具體實施方式】一:如圖1?5所示，本實施方式所述的方法是基于測量系統(tǒng)來實現(xiàn)的，所述測量系統(tǒng)主要包括超聲波測厚儀、精密工裝、數(shù)據(jù)傳輸處理模塊、專用軟件和終端處理設(shè)備等部分。
[0025]一種大型壁板厚度在位測量方法，所述測量方法是基于包括超聲波測厚儀、數(shù)據(jù)傳輸處理模塊、裝卡機構(gòu)和終端處理設(shè)備的測量系統(tǒng)來實現(xiàn)的，將超聲波測厚儀及數(shù)據(jù)傳輸處理模塊通過精密工裝安裝在用于加工大型壁板的數(shù)控銑床上；
[0026]所述方法的實現(xiàn)過程為:
[0027]步驟一、數(shù)控銑床加工完表面呈網(wǎng)格狀的加筋壁板后，卸下所述數(shù)控銑床上的銑刀，將超聲波測厚儀的探頭通過探頭裝卡機構(gòu)安裝在所述數(shù)控銑床的銑刀位置(由于數(shù)控機床與壁板之間的相對位置并未發(fā)生變化，更換探頭后機床坐標(biāo)系Χ、γ軸與產(chǎn)品坐標(biāo)系X、Y軸之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系并未發(fā)生變化)；依據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計要求，確定被測量點在產(chǎn)品坐標(biāo)系中X、Y軸方向的坐標(biāo)值，并通過坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換將其轉(zhuǎn)換到機床坐標(biāo)系中，從而可確定被測點在機床坐標(biāo)系中的位置；通過對刀操作確定壁板測量點的零點Χ、Υ軸坐標(biāo)；
[0028]步驟二、控制超聲波測厚儀的探頭運動到第一個測量點上方；
[0029]步驟三、控制超聲波測厚儀的探頭下降，使探頭與壁板表面接觸，測得第一個測量點的測量數(shù)據(jù)；
[0030]步驟四、再下壓Imm以觸發(fā)采樣開關(guān)，使測量數(shù)據(jù)保存到超聲波測厚儀存儲器中；
[0031]步驟五、快速抬起超聲波測厚儀的探頭；
[0032]步驟六、移動超聲波測厚儀的探頭到下一個測量點上方；其中，相鄰兩個測量點之間X軸方向的步長為Π，Y軸方向的步長為m ；
[0033]步驟七、重復(fù)步驟二至步驟六，控制超聲波測厚儀的探頭進行各種運動，使得所述探頭移動到指定位置并與壁板接觸，逐點進行自動掃描測量，直至完成最后一個測量點的測量，得到各個測量點的測量數(shù)值；
[0034]步驟八、通過數(shù)據(jù)傳輸處理模塊分別將超聲波測厚儀的存儲器中的測量數(shù)據(jù)反饋給終端處理設(shè)備進行數(shù)據(jù)處理；測量厚度T與理論值！\之間的偏差值為:
[0035]e = T-T1
[0036]壁板厚度設(shè)計允許上下偏差為e±、eT，通過比較實際偏差值e與設(shè)計允許上下偏差6±、^來分辨實際測量厚度是否符合要求，并得到相應(yīng)的測量點(特征點)的厚度數(shù)值及相應(yīng)位置坐標(biāo)，完成壁板厚度的在位測量。
[0037]在步驟八中，還包括:根據(jù)各個