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重型車(chē)輛&主體結(jié)構(gòu)件

重型車(chē)輛，是指尺寸和重量達(dá)到或超過(guò)界定數(shù)值的車(chē)輛的統(tǒng)稱(chēng)。通常，重型車(chē)輛也被賦予特殊的用途，如載重、牽引、拖掛、舉升等。

由于作業(yè)用途及作業(yè)環(huán)境復(fù)雜多變，同時(shí)需要在復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境中確保操作人員和財(cái)物的安全，重型車(chē)輛本身的質(zhì)量和性能需要得到嚴(yán)格的保障。

故而在制造過(guò)程中，對(duì)于每一個(gè)部件（尤其是核心結(jié)構(gòu)件）的制造公差都要求在極小的范圍之內(nèi)，以確保順利實(shí)現(xiàn)其功能，為作業(yè)提供堅(jiān)實(shí)穩(wěn)定的保障。

圖1：某型號(hào)重型車(chē)輛主體結(jié)構(gòu)件部件測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)

重型車(chē)輛主體結(jié)構(gòu)件的檢測(cè)需求&特征

在重型車(chē)輛的整體結(jié)構(gòu)中，主體結(jié)構(gòu)件往往承載著承上啟下、銜接、和承受各種外力的功能，是保障車(chē)輛質(zhì)量的核心部件，有著較為嚴(yán)格的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。

以本案例中待測(cè)重型車(chē)輛主體結(jié)構(gòu)件為例，需要著重對(duì)如下部位進(jìn)行關(guān)注和檢測(cè)：

1、 結(jié)構(gòu)件各加工面的關(guān)系（如圖1，需評(píng)價(jià)面A與面B的垂直度關(guān)系）；

2、 結(jié)構(gòu)件上各孔與基面間的位置關(guān)系；

3、 特定孔之間的同軸度；

4、 公差要求：通常位置關(guān)系要求在0.1mm-0.2mm；位于鉸點(diǎn)的孔需要承擔(dān)樞紐和承重的作用，其同軸度要求更為嚴(yán)苛，公差要求為0.05mm。

圖2：API Radian系列激光跟蹤儀（從左到右分別為：Plus、Pro、Core型號(hào)）

API解決方案

基于重型車(chē)輛主體結(jié)構(gòu)件的測(cè)量需求，使用API品牌Radian激光跟蹤儀，配合以相應(yīng)的功能拓展附件，即可實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。

Radian激光跟蹤儀是大尺寸精密測(cè)量的解決方案，擁有微米（μm）級(jí)別的測(cè)量精度，且測(cè)量范圍可達(dá)160米，可以為重型車(chē)輛制造中各環(huán)節(jié)提供精準(zhǔn)的測(cè)量保障。

測(cè)量時(shí)，操作者手持內(nèi)置棱鏡的激光跟蹤儀靶球（SMR）碰觸待測(cè)部位，激光跟蹤儀主機(jī)會(huì)射出一道激光鎖定并跟蹤SMR的球心，并在SMR碰觸待測(cè)部位時(shí)，以1000Hz的采數(shù)速率將該待測(cè)點(diǎn)的3D坐標(biāo)進(jìn)行精準(zhǔn)采集，并傳輸至測(cè)量軟件進(jìn)行記錄和保存。

當(dāng)在工件上采集了若干這樣的標(biāo)的點(diǎn)后，即可在軟件中根據(jù)各點(diǎn)的位置，組成相應(yīng)的線(xiàn)、面、體，并計(jì)算相應(yīng)的形位公差數(shù)據(jù)，也可以和數(shù)模進(jìn)行比對(duì)，從而達(dá)到測(cè)量檢測(cè)的目的。

圖3：使用靶球（主圖）、圓柱銷(xiāo)（右上小圖）、vProbe測(cè)頭（右下小圖）對(duì)部件不同位置進(jìn)行采點(diǎn)測(cè)量

圖4：軟件中顯示的基面與部件上各孔的位置及相互關(guān)系示意

本案中的實(shí)際測(cè)量

1、面與面關(guān)系的測(cè)量（圖1中A面與B面垂直度為例） 

    使用Radian激光跟蹤儀配合SMR靶球在兩個(gè)面上分別采集若干個(gè)點(diǎn)，這些點(diǎn)的3D坐標(biāo)同時(shí)反饋到分析軟件，待所有點(diǎn)的坐標(biāo)采集完畢后，即可基于這些點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)，在軟件中分別構(gòu)建出兩個(gè)面的位置，并自動(dòng)計(jì)算、分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)面垂直度的評(píng)價(jià)。

2、孔與基面位置關(guān)系的測(cè)量

首先，使用Radian激光跟蹤儀配合SMR靶球在設(shè)定的基面上采數(shù)測(cè)量并在軟件中構(gòu)建基面；然后，配合靶球及圓柱銷(xiāo)附件（如圖3，圓柱銷(xiāo)可用于配合靶球探入孔內(nèi)進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量；位置較深的孔位則可以通過(guò)使用vProbe隱藏點(diǎn)測(cè)頭實(shí)現(xiàn)測(cè)量），在待測(cè)孔上取點(diǎn)測(cè)量，并在軟件中構(gòu)建相應(yīng)的孔（圓柱）；最后軟件即可基于采集的點(diǎn)的數(shù)據(jù)，自動(dòng)構(gòu)建并分析孔與基面的位置關(guān)系（如圖4示意）。

3、鉸點(diǎn)處孔和孔的同軸度

使用Radian激光跟蹤儀配合圓柱銷(xiāo)或vProbe測(cè)頭對(duì)待測(cè)孔分別進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并在軟件中分別構(gòu)建圓柱，即可自動(dòng)計(jì)算出各孔的軸線(xiàn)，并分析軸線(xiàn)間的相互關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)同軸度的評(píng)價(jià)。

圖5：Radian激光跟蹤儀功能拓展附件（從左至右分別為：ActiveTarget主動(dòng)靶標(biāo)、STS六維傳感器、iScan3D智能掃描測(cè)頭、測(cè)量附件套裝）

靈活的數(shù)據(jù)采集方式

實(shí)際測(cè)量作業(yè)中，除上述測(cè)量隱藏點(diǎn)的圓柱銷(xiāo)和vProbe智能測(cè)頭外，API還開(kāi)發(fā)出了多種激光跟蹤儀功能拓展附件（如圖5），以廣泛適配各種檢測(cè)需求：

-       iScan3D掃描測(cè)頭：可實(shí)現(xiàn)對(duì)型面數(shù)據(jù)的快速掃描采集；

-       STS六維傳感器：配合跟蹤儀實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)目標(biāo)的6自由度（6DoF）測(cè)量;

-       ActiveTarget活動(dòng)靶標(biāo)：始終鎖定激光跟蹤儀光束，實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)化靜、動(dòng)態(tài)測(cè)量；

-       RapidScan掃描儀：配合激光跟蹤儀實(shí)現(xiàn)高精度在線(xiàn)非接觸批量檢測(cè)；

-       以及小尺寸靶球、尖點(diǎn)探針、打點(diǎn)工具、邊緣座等實(shí)用附件。

結(jié)論

API品牌的Radian系列激光跟蹤儀，以超高的精度（微米級(jí)別，μm，0.001mm），可充分滿(mǎn)足重型車(chē)輛主體結(jié)構(gòu)形位公差檢測(cè)0.1mm-0.2mm、0.05mm的精度要求；豐富的激光跟蹤儀功能拓展附件，也極大地方便了操作者的使用，讓人機(jī)交互更加友好，測(cè)量作業(yè)更加靈活、便捷。