便携式三坐标测量仪在大型设备维修中的应用

近年来，人们对在大型设备(如石油钻井、炼油化工、燃气轮、发电机组等)维修中涉及到的测量问题越来越关注。这些设备的维修由于受场地、环境、温度等因素的影响，不能用常规的固定式三坐标测量机来测量。便携式三坐标测量机的出现，使大型T件的现场测量成为可能。便携式 坐标测量机的种类和形式有多种，常见的有关节臂式测量机、激光跟踪仪、激光扫描仪等。

二、便携式三坐标测量机的一般特点和功能

1．关节臂式三坐标测量机

(1)特点。重量轻，可移动性好；统计（整体)精度较高，单点球测精度最高可达0．004mm；测量范围大，死角较少，对被测物体无特殊要求；测量速度快，可做在线检测，适合车间使用；对外界环境要求较低，可在o～46~C使用；操作简便易学，特别适合复杂曲面和非规则物体的测量，可接激光扫描测头进行扫描和点云对比检测。(2)功能。三坐标测量；在线检测；逆向工程；快速成型；激光扫描技术；计算机辅助检测；弯管测量；大尺寸上件测量。

2．激光跟踪仪

(1)系统构成。激光发生器、控制器、通信线缆、跟踪靶标、计算机。(2)系统原理。利用手持式靶球或移动测头，将激光发生器发出的激光反射回主体，控制器通过计算头部旋转的不同方向的角度及激光束射出的长度，就可以精确计算出靶球所处的三维坐标值。通过测量软件，就可以计算出被测工件的几何尺寸和形位公差。(3)设备特点。大、小尺寸检测；动态、实时性；精度达101．Lrrdm；便携、现场应用。(4)应用范围(图4)。零件与工装检验；零件与工装组装；联机CAD检测；机器人检测与调整。

3．激光扫描仪

(1)测量过程。利用与关节臂测量机或激光跟踪仪配套的扫描仪，可以快速扫描出所测物体复杂形面，生成形面的“点云”文件，通过三维处理软件将“点云”处理成所需要的三维形面。(2)激光扫描仪的特点。非接触扫描；速度快，采样密度高；适用面广(对特殊形状)；对被测物体大小和重量无特别限制。适用于柔软物体(如纸和橡胶制品)扫描；操作方便灵活，死角少，柔性好维护容易，环境要求低，抗干扰性强，特征测量和扫描 一测量可结合大型设备维修中常遇到的测量问题。

三、大型设备维修中常遇到的测量问题

1．原始数据的采集。在设备安装完成后，需要记录下设备的原始安装尺寸，如：长度、高度、直径、各定位销、安装挂钩等尺寸。

2．保留设备的原始定位基准。由于很多大型设备常年T作在高温、高压等恶劣环境下，因此当设备运行一段时间后，许多尺寸都会由于受热变形、振动等发生变化。为了在设备维修后恢复到原始状态，必须记录下设备的原始定位基准，这些原始定位基准，必须不在变形表面、受热表面和振动表面上。

3．维修后恢复设备的原始安装位置。设备维修后，根据记录的原始数据，测量新机器相对原始定位基准的数据，最终调试到原始位置。

4．破损工件的修复。由于设备上有许多非标准件，包括一些异型的接头、阀门、齿轮、涡轮等部件，而且很多这样的设备是早年从国外进口的，很难再找到原生产厂家。因此需要进行受损零件的测绘、试制，用常规的测量计量方法很难做到准确、高效的测绘。使用激光扫描仪，可以快速将工件的异型表面扫描下来，通过三维处理软件将扫描下来的模型生成数控系统能够识别的三维实体模型。同时还可以进行实际工件和理论数模的比对，以提高仿型测绘的精度。

在现场的实际测量，可以利用激光跟踪仪结合关节臂式的扫描仪，基本上满足大型设备维修现场所需的不同尺寸的计量。通过对理论值和实测值的对比，能够为设备的安装、维修、复位等提供有效的技术依据。利用激光扫描仪，成功复制了受损的异形零件的三维模型，为这些零件的再制造及设备的修复提供了有效手段和评价工具。