[发明专利]一种大型薄壁构件壁厚在位测量系统和方法

摘要

本发明公布一种大型薄壁构件壁厚在位测量系统和方法，所述系统包括：数控机床、靠模夹具、测头支架、双目结构光测量设备、工业计算机及高速通信单元；所述方法基于双目结构光测量技术，根据薄壁构件加工工艺过程中对构件整体三维形貌及壁厚分布在位检测的需求，基于结构光精密测量技术获取点云信息，通过选定测量基准面，之后逐步作差的方法获取对应位置的壁厚，最后将多部位测得的点云数据与构件的CAD模型进行模型比对和数据拼合，实现大型薄壁构件在位检测获取各部位准确的壁厚数据。本发明在非接触条件下实现对大型薄壁构件的精密测量，不仅可以为加工质量评价提供形貌数据，也可以用于指导加工工艺过程。

主权项

1.一种大型薄壁构件壁厚在位测量系统，其特征在于，所述系统包括：数控机床(1)、靠模夹具(3)、测头支架(4)、双目结构光测量设备(5)、工业计算机及高速通信单元；所述数控机床(1)上设置有转台(2)，所述数控机床(1)控制所述转台(2)转动，并且返回所述转台(2)转动的转角信息；所述靠模夹具(3)用于完成大型薄壁构件的夹持并且提供测量基准面；所述测头支架(4)用于实现双目结构光测量设备(5)在工业现场稳定摆放；所述双目结构光测量设备(5)包括一个数字投影仪(6)、两个CCD工业相机(7)和基座(8)，其中：所述基座(8)用于固定所述CCD工业相机(7)和所述数字投影仪(6)，所述数字投影仪(6)用于完成结构光的图像投影，所述CCD工业相机(7)用于完成图像采集，从而完成双目结构光测量数据获取；所述CCD工业相机(7)和所述数字投影仪(6)均通过所述高速通信单元与所述工业计算机连接，所述工业计算机通过所述高速通信单元与所述数控机床(1)通信连接；所述工业计算机通过所述高速通信单元控制所述数字投影仪(6)投影和所述CCD工业相机(7)采集图像完成数据采集，并通过所述高速通信单元控制所述数控机床(1)转动所述转台(2)完成不同位置测量数据的采集，所述工业计算机整合所有数据提取大型薄壁构件壁厚信息，并且反馈给数控机床(1)，使整个系统构成一个整体；其中，将需要测量对象的位置放入测量系统的视场中，利用双目结构光进行单步测量，工业计算机控制数字投影仪(6)投射三频三步相移9幅图片至大型薄壁构件表面；同时，两个CCD工业相机(7)采集经大型薄壁构件表面调制后的光栅图片，利用9幅图片进行多频外差相位解码，进而完成两个CCD工业相机(7)的双目相机的点匹配，利用双目视差测量原理获得视差图，据此进行大型薄壁构件该区域点云三维重建，得到测量区域的点云数据。