大型设备箱体类部件&检测

箱体类部件，一般用作于传动部件/组件的基座，将轴、套、齿轮等有关零件组成为一个整体，同时保持正确的相互位置关系，以保障设备整机运转的安全、流畅与高效。其主要种类涉及加工设备的主轴箱、进给箱、变速箱体、减速箱体、以及各类机座等。所有这些加工设备箱体都具有类似的特点，即：形状复杂、加工部位多、呈腔体结构。

复杂的结构再加之以箱体在整个设备中起到的衔接以及枢纽核心的作用，就要求在生产制造的过程中，在测量环节上更加精益求精。通常来讲，大型箱体类部件生产制造中，对于各加工位置的平面度、位置度、以及各开孔间的同轴度及位置关系的测量精度，往往需要达到0.1mm，在某些精密级别较高的设备中，更是设置了0.05mm或更高标准的精度要求。

在针对箱体类部件测量检测的实际操作中，由于其结构复杂、且通常尺寸较大、同时要求精度高，使用传统的测量手段实施测量，受到测量范围、测量精度、操作者经验、现场环境等客观因素影响较多，较难达到理想的效果。

图1：API品牌Radian系列激光跟踪仪

Radian激光跟踪仪测量解决方案

Radian激光跟踪仪，是一款用于大尺寸零部件精密检测的仪器，其具有精度高、测量范围广、高度集成、便携性佳、现场适应能力强、易于操作等特点，是大型箱体类部件检测的绝佳解决方案。

测量时，操作者手持内置棱镜的高精度激光跟踪仪靶球（SMR），Radian跟踪仪发出的激光会射向SMR的球心并实时锁定跟踪；操作者只需用SMR碰触箱体上的待测部位，Radian即会以1000Hz（1000点/秒）的采集速率，将待测点的三维位置数据精准测量，并反馈至测量软件中进行记录，用于分析；待所有待测点的数据采集完成，操作者即可在软件中，使用这些点的空间数据构建相应的线、面、体，从而实施各部件或待测位置之间的形位公差分析。

测量软件可以以包括表格、柱状图、饼图、箭头、色差图等等在内的各种形式快速生成检测报告，让测量结果一目了然，为生产提供可靠的改进数据。

测量实例

本测量实例，记录了使用Radian激光跟踪仪对大型碾环机箱体部件进行数据采集及分析的全过程。

图2：本案待测工件及各部位示意

1、测量需求

对碾环机箱体部件A、B两面孔的位置度、同轴度进行测量检测与评估。请参见图2示意，具体为：

（1）      测量并评估孔A1与B1的同轴度；

（2）      测量并评估孔A2与B2的同轴度；

（3）      测量并评估孔A3与B3的同轴度；

（4）      评价以上各孔间位置关系及各轴平行度；

（5）      测量精度要求0.1mm。

2、实施过程

（1）设备就位

根据现场环境，将Radian激光跟踪仪布设在待测箱体部件周边位置，连接笔记本电脑后，开机即可开始测量。（请参见图3）

图3：Radian激光跟踪仪就位

图4：本案中转站点的布设

（2）布设转站点

由于仅使用靶球测量时，需将激光跟踪仪布设于对被测点可通视的位置，才能不遮挡激光，顺利采数。

本案中，对孔A1、B1、A2、B2完成通视测量后，由于被测箱体的纵深较大，无法在同一位置对孔A3和B3实施全面的通视测量。此时，则需要在固定位置设定转站点P1、P2、P3、P4（请参考图4），在首站测量各转站点位置后，将跟踪仪转移至可对孔A3、B3进行通视测量的位置，然后在新的站位再次测量设置的4个转站点，通过这4个公共的转站点，将两个站位的测量数据代入同一坐标系，进行统一的分析与评估。

图5：测量现场（孔A1数据采集中）

（3）测量数据采集

手持靶球，在待测位置触碰，跟踪仪绿灯闪烁，即可实现待测位置的三维坐标数据的采集和记录。

图6：测量现场（孔B2数据采集中）

图7：测量现场（孔B3数据采集中）

（4）数据分析

Radian激光跟踪仪采集到的三维坐标数据，会发送至测量软件并记录，以本案为例，通过若干三维点的数据，即可构建相应的圆、圆柱、面，随即可计算出圆柱的轴线，实现对孔同轴度的检测以及对各轴平行度的分析；根据圆周上的点、圆心等坐标数据，即可分析得出各孔之间或和加工面的位置关系。

图8：本案测量数据分析及列表报告

（5）隐藏位置一站式测量解决方案

如本流程中第（2）步骤所述，仅使用靶球测量时，需将激光跟踪仪布设于对被测点可通视的位置，才能不遮挡激光，顺利采数。

除使用设置转站点进行转站测量外，API还针对各种现场测量环境和需求，设计研发了多款激光跟踪仪功能拓展附件。其中vProbe隐藏点智能测头，就可配合激光跟踪仪在不转站的情况下，对不可直接通视的隐藏部位实施测量。（请参考图9）

vProbe隐藏点智能测头可安装从50mm到500mm不同长度规格的红宝石、尖点等探针，测量时，使用vProbe主机上的激光接收装置接收跟踪仪激光，随后用探针的顶端部位代替传统靶球，触碰待测位置，即可实现对待测位置坐标数据的测量采集。

使用vProbe隐藏点智能测头，进一步为有隐藏部位测量需求的用户提供了便捷。

图9：vProbe隐藏点智能测头外形展示及应用示意

结论

API品牌Radian系列激光跟踪仪，以其高精度、大范围、高集成、便捷易操作的特点，充分满足了箱体类部件的测量需求，同时较传统测量手段大幅度提升了效率，在保障测量质量的同时，为客户节约了生产的时间成本，创造了效益。

关于API

API品牌由Kam Lau博士在1987年创立于美国马里兰州的罗克韦尔，是激光跟踪仪的发明者，同时持有多项全球领先测量科技的专利，是精密测量科技领域的引领者；API自成立以来，始终致力于机械制造领域精密测量仪器和高性能传感器的研发和生产，产品已广泛应用于世界各国的先进制造领域，并在坐标测量和机床性能测试的高精度标准方面处于领先地位。