一种用于对称双曲率板的曲面辅助测量装置及曲面坐标系确定方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于对称双曲率板的曲面辅助测量装置及曲面坐标系确定方法，涉及航空航天制造机械领域。
【背景技术】
[0002]双曲率零件多用于航空航天工业，如飞机的蒙皮、双曲率壁板等，在民用领域也占有一定的比重。双曲率零件的曲率半径沿不同方向而发生变化，因此其复杂的几何轮廓增加了测量难度。板材在弯曲后会发生回弹，回弹是影响钣金件成形精度的关键因素。为了定量的研究回弹，需要建立曲面件对称中心，并设定该点在回弹前后保持位置不变。依据此对称中心点可建立坐标系，并评价卸载后曲面件相对于卸载前曲面件的回弹量。
[0003]曲面件坐标系的建立需要获得坐标原点以及三维方向的垂直关系，对于具有明显对称特征的曲面，仅从获取的曲面点云难以确立坐标原点和三维方向(如X轴、y轴和Z轴)的垂直关系。已有的专利中介绍了一种扫描仪坐标系与工程测量坐标系的变换方法。不过变换方法较为繁琐，计算量大，同时需要设置标靶以确定所测轮廓的位置关系，测试工作较重。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种用于对称双曲率板的曲面辅助测量装置及曲面坐标系确定方法，以解决目前曲面辅助测量装置及确定坐标系方法繁琐，计算量大的问题。
[0005]本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是:
[0006]装置方案:所述装置包括基座、两个第一固定座、两个第二固定座、两个凸台和四个螺栓，基座上下端面保持平行，基座上相交的两侧壁上分别装有第一固定座，基座上剩余的两个侧壁上各设有凸台，每个凸台开有两个内螺纹孔，每个螺栓的一端穿过内螺纹孔后与第二固定座固接。
[0007]方法方案:步骤一、将曲面件放置在基座的水平端面上，使曲面件相邻两侧壁与第一固定座的水平段侧壁紧密接触，使第二固定座的水平段侧壁与曲面件另相邻侧壁接触，使螺栓穿过凸台的内螺纹孔，并接触两个第二固定座的竖直段的后端面，旋转螺栓使第二固定座的竖直段的前端面与曲面件保持紧密接触；
[0008]步骤二、获取点云数据，利用便携式测量仪的探头扫描曲面件的曲面，同时扫描第二固定座竖直段前端面的轮廓、第一固定座竖直段前端面的轮廓和基座的水平端面，获得相应的点云数据；
[0009]步骤三、构成坐标系，利用Imageware软件处理点云数据，利用软件拟合功能获得5个端面的参考面，利用软件相交功能获得基座水平端面和基座的第一固定座竖直段前端面的两条交线，基座水平端面和第二固定座竖直段前端面的两条交线，根据截线功能，构件四边形并获取每条边的中点，分别连接对向中点获得两条直线，两条直线即为基座水平端面内的X轴线和y轴线，过该两条直线交点建立X轴线和y轴线的垂线，垂线为Z轴线，Z轴与曲面件点云的交点为曲面对称原点，沿z轴方向将X轴和y轴移至对称原点，则构成了曲面件的三维坐标系。
[0010]本发明具有以下有益效果:1、本发明的辅助测量装置，几何尺寸小，操作简易，可实现多种具有对称形状曲面的测量。2、利用辅助测量装置紧固后的曲面零件可用接触式或者非接触式测量仪获取零件曲面轮廓及参考面的点云。3、通过Imageware软件，可对点云进行处理，根据参考面的几何垂直关系，可快速获取曲面的对称原点和坐标系。
【附图说明】
[0011]图1是整体辅助测量装置与待测曲面件的立体图。
【具体实施方式】
[0012]【具体实施方式】一:结合图1说明本实施方式，本实施方式的装置包括基座1、两个第一固定座2、两个第二固定座3、两个凸台4和四个螺栓5，基座I上下端面保持平行，基座I上相交的两侧壁上分别装有第一固定座2，基座I上剩余的两个侧壁上各设有凸台4，每个凸台4开有两个内螺纹孔4-1，每个螺栓5的一端穿过内螺纹孔4-1后与第二固定座3固接。
[0013]【具体实施方式】二:结合图1说明本实施方式，本实施方式第一固定座2和第二固定座3的横截面形状为L形，此结构便于制造。其它实施方式与【具体实施方式】一相同。
[0014]【具体实施方式】三:结合图1说明本实施方式，本实施方式两个第一固定座2固接且二者之间的角度为90°，此结构使用时易操作。其它实施方式与【具体实施方式】一相同。
[0015]【具体实施方式】四:结合图1说明本实施方式，本实施方式包括如下步骤:步骤一、将曲面件6放置在基座I的水平端面上，使曲面件6相邻两侧壁与第一固定座2的水平段侧壁紧密接触，使第二固定座3的水平段侧壁与曲面件6另相邻侧壁接触，使螺栓5穿过凸台4的内螺纹孔4-1，并接触两个第二固定座3的竖直段的后端面，旋转螺栓5使第二固定座3的竖直段的前端面与曲面件6保持紧密接触；
[0016]步骤二、获取点云数据，利用便携式测量仪的探头扫描曲面件6的曲面，同时扫描第二固定座3竖直段前端面的轮廓、第一固定座2竖直段前端面的轮廓和基座I的水平端面，获得相应的点云数据；
[0017]步骤三、构成坐标系，利用Imageware软件处理点云数据，利用软件拟合功能获得5个端面的参考面，利用软件相交功能获得基座I水平端面和基座I的第一固定座2竖直段前端面的两条交线，基座I水平端面和第二固定座3竖直段前端面的两条交线，根据截线功能，构件四边形并获取每条边的中点，分别连接对向中点获得两条直线，两条直线即为基座I水平端面内的X轴线和I轴线，过该两条直线交点建立X轴线和I轴线的垂线，垂线为z轴线，z轴与曲面件点云的交点为曲面对称原点，沿z轴方向将X轴和y轴移至对称原点，则构成了曲面件的三维坐标系。
【主权项】
1.一种用于对称双曲率板的曲面辅助测量装置，其特征在于所述装置包括基座(I)、两个第一固定座(2)、两个第二固定座(3)、两个凸台(4)和四个螺栓(5)，基座(I)上下端面保持平行，基座(I)上相交的两侧壁上分别装有第一固定座(2)，基座(I)上剩余的两个侧壁上各设有凸台(4)，每个凸台(4)开有两个内螺纹孔(4-1)，每个螺栓(5)的一端穿过内螺纹孔(4-1)后与第二固定座(3)固接。2.根据权利要求1所述的一种用于对称双曲率板的曲面辅助测量装置，其特征在于第一固定座(2)和第二固定座(3)的横截面形状为L形。3.根据权利要求1或2所述的一种用于对称双曲率板的曲面辅助测量装置，其特征在于两个第一固定座(2)固接且二者前端面形成的角度为90°。4.利用权利要求1所述的用于对称双曲率板的曲面辅助测量装置对曲面坐标系确定方法，其特征在于 步骤一、将曲面件(6)放置在基座(I)的水平端面上，使曲面件(6)相邻两侧壁与第一固定座(2)的水平段侧壁紧密接触，使第二固定座(3)的水平段侧壁与曲面件(6)另相邻侧壁接触，使螺栓(5)穿过凸台(4)的内螺纹孔(4-1)，并接触两个第二固定座(3)竖直段的后端面，旋转螺栓(5)使第二固定座(3)竖直段的前端面与曲面件(6)保持紧密接触； 步骤二、获取点云数据，利用便携式测量仪的探头扫描曲面件(6)的曲面，同时扫描第二固定座(3)竖直段前端面的轮廓、第一固定座(2)竖直段前端面的轮廓和基座(I)的水平端面，获得相应的点云数据； 步骤三、构成坐标系，利用Imageware软件处理点云数据，利用软件拟合功能获得5个端面的参考面，利用软件相交功能获得基座(I)水平端面和基座(I)的第一固定座(2)竖直段前端面的两条交线，基座(I)水平端面和第二固定座(3)竖直段前端面的两条交线，根据截线功能，构件四边形并获取每条边的中点，分别连接对向中点获得两条直线，两条直线即为基座(I)水平端面内的X轴线和y轴线，过该两条直线交点建立X轴线和y轴线的垂线，垂线为z轴线，z轴与曲面件点云的交点为曲面对称原点，沿z轴方向将X轴和y轴移至对称原点，则构成了曲面件的三维坐标系。
【专利摘要】一种用于对称双曲率板的曲面辅助测量装置及曲面坐标系确定方法，涉及航空航天制造机械领域。该装置及方法解决目前曲面辅助测量装置及确定坐标系方法繁琐，计算量大的问题。方案：基座上下端面保持平行，基座上相交的两侧壁上分别装有第一固定座，基座上剩余的两个侧壁上分别设有凸台，每个凸台开有内两个内螺纹孔，每个螺栓的一端穿过内螺纹孔后与第二固定座固接。方法方案：步骤一、将曲面件放置在装置内进行固定；步骤二、获取点云数据；步骤三、构成坐标系，利用Imageware软件处理点云数据。本发明用于对称双曲率板的曲面的辅助测量。
【IPC分类】G01B21/00, G01B21/20
【公开号】CN105136094
【申请号】CN201510288841
【发明人】宗影影, 刘坡, 单德彬, 郭斌
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年5月29日