[发明专利]一种大型球形结构件热处理变形测量装置

权利要求书

1.一种大型球形结构件热处理变形测量装置，其特征在于：该装置包括球形结构件、测量基板、激光跟踪仪和靶座，所述球形结构件是由上、下两块半圆形球块焊接而成，两块半圆形球块之间形成环形焊缝，位于下层的所述半圆形球块的下方放置有测量基板，所述测量基板的两侧对称设有第一站位和第二站位，所述第一站位和第二站位之间通过环形轨道连接，所述激光跟踪仪通过环形轨道移动，将激光跟踪仪在两个站位上的测量数据由测量坐标转换至同一工作坐标系下的过程称为转站过程，通过转站过程能够获取激光跟踪仪在不同工作位置时测量坐标到工作坐标系的转换参数，转换参数包括旋转矩阵R和平移矩阵T；所述靶座共有四个，作为便于实现转站和保证测量精度的全局控制点；该装置的测量方法包括以下步骤：

步骤1）将待测球形结构件置于测量基板上，保证球形结构件的环形焊缝处于水平位置；

步骤2）在测量基板附近固定四个能够作为转站过程中全局控制点的靶座；

步骤3）选择激光跟踪仪的两个站位，保证转站过程前后均能测到至少三个全局控制点；

步骤4）转站过程前将激光跟踪仪放置在第一站位，调整好激光跟踪仪的水平位置之后，对四个全局控制点依次进行测量，之后将激光跟踪仪移动至第二站位，对四个全局控制点按照相同的顺序依次进行测量，提前测量两个站位之间的转站误差，保证转站误差在满足测量精度要求后，测量并记录下四个全局控制点的坐标，开始采集测量点；

步骤5）激光跟踪仪的转站是通过在第一站位和第二站位所测得全局控制点的坐标进行拟合完成的，具体描述为：移动激光跟踪仪到第二站位，使用转站，至少测量三个全局控制点与在第一站位所测得全局控制点进行拟合，保证转站误差在满足测量精度要求下，继续采集测量点，直至测量点布满整个球形结构件，并在几何尺寸过渡急剧处的环形焊缝处提高测量点的分布密度；

步骤6）用SA软件中“拟合几何体”将所有测量点拟合为球体，保证拟合球体与理论模型的半径误差要在允许范围内，通过SA软件中“N点全部拟合到对象”再将所有测量点拟合至拟合球体上，使用SA软件中“关系匹配”生成所有测量点与拟合球体之间的偏差，并在偏差值最大点处附近进行补测若干个补测点；

步骤7）通过分析正、负方向的最大偏差数据，找出多个偏差值比较大并集中分布在某一区域的点，得出球形结构件上的凹、凸变形区域；

步骤8）重复上述步骤，得出热处理后球形结构件上的凹、凸变形区域；

步骤9）分析比较热处理前后球形结构件上对应的凹、凸变形区域，生成有数据、图表和图片的分析报告。

2.根据权利要求1所述的大型球形结构件热处理变形测量装置，其特征在于：所述测量基板为圆柱状套筒。

3.根据权利要求2所述的大型球形结构件热处理变形测量装置，其特征在于：所述套筒的直径为球形结构件直径的1/40-1/30，所述球形结构件直径为900-1500mm。

4.根据权利要求1所述的大型球形结构件热处理变形测量装置，其特征在于：所述补测点全部测量后，与其余所有测量点再次拟合，生成第二次所有测量点和拟合球体的偏差，当该偏差值还是比较大时，即可排除人为测量误差，提高测量结果的准确性。

5.根据权利要求1所述的大型球形结构件热处理变形测量装置，其特征在于：所述补测点的数量为3-5个。

6.根据权利要求1所述的大型球形结构件热处理变形测量装置，其特征在于：步骤7）中，所述偏差值为正时，则该点在拟合球体法向量方向上是远离球心的，即为凸起变形；所述偏差值为负值时，则该点在拟合球体法向量方向上是靠近球心的，即为凹陷变形。