重型车辆&主体结构件

重型车辆，是指尺寸和重量达到或超过界定数值的车辆的统称。通常，重型车辆也被赋予特殊的用途，如载重、牵引、拖挂、举升等。

由于作业用途及作业环境复杂多变，同时需要在复杂的作业环境中确保操作人员和财物的安全，重型车辆本身的质量和性能需要得到严格的保障。

故而在制造过程中，对于每一个部件（尤其是核心结构件）的制造公差都要求在极小的范围之内，以确保顺利实现其功能，为作业提供坚实稳定的保障。

图1：某型号重型车辆主体结构件部件测量现场

重型车辆主体结构件的检测需求&特征

在重型车辆的整体结构中，主体结构件往往承载着承上启下、衔接、和承受各种外力的功能，是保障车辆质量的核心部件，有着较为严格的检测标准。

以本案例中待测重型车辆主体结构件为例，需要着重对如下部位进行关注和检测：

1、 结构件各加工面的关系（如图1，需评价面A与面B的垂直度关系）；

2、 结构件上各孔与基面间的位置关系；

3、 特定孔之间的同轴度；

4、 公差要求：通常位置关系要求在0.1mm-0.2mm；位于铰点的孔需要承担枢纽和承重的作用，其同轴度要求更为严苛，公差要求为0.05mm。

图2：API Radian系列激光跟踪仪（从左到右分别为：Plus、Pro、Core型号）

API解决方案

基于重型车辆主体结构件的测量需求，使用API品牌Radian激光跟踪仪，配合以相应的功能拓展附件，即可完美实现检测。

Radian激光跟踪仪是大尺寸精密测量的绝佳解决方案，拥有微米（μm）级别的测量精度，且测量范围可达160米，可以为重型车辆制造中各环节提供精准的测量保障。

测量时，操作者手持内置棱镜的激光跟踪仪靶球（SMR）碰触待测部位，激光跟踪仪主机会射出一道激光锁定并跟踪SMR的球心，并在SMR碰触待测部位时，以1000Hz的采数速率将该待测点的3D坐标进行精准采集，并传输至测量软件进行记录和保存。

当在工件上采集了若干这样的标的点后，即可在软件中根据各点的位置，组成相应的线、面、体，并计算相应的形位公差数据，也可以和数模进行比对，从而达到测量检测的目的。

图3：使用靶球（主图）、圆柱销（右上小图）、vProbe测头（右下小图）对部件不同位置进行采点测量

图4：软件中显示的基面与部件上各孔的位置及相互关系示意

本案中的实际测量

1、面与面关系的测量（图1中A面与B面垂直度为例） 

    使用Radian激光跟踪仪配合SMR靶球在两个面上分别采集若干个点，这些点的3D坐标同时反馈到分析软件，待所有点的坐标采集完毕后，即可基于这些点的实际坐标，在软件中分别构建出两个面的位置，并自动计算、分析，实现对两个面垂直度的评价。

2、孔与基面位置关系的测量

首先，使用Radian激光跟踪仪配合SMR靶球在设定的基面上采数测量并在软件中构建基面；然后，配合靶球及圆柱销附件（如图3，圆柱销可用于配合靶球探入孔内进行精准测量；位置较深的孔位则可以通过使用vProbe隐藏点测头实现测量），在待测孔上取点测量，并在软件中构建相应的孔（圆柱）；最后软件即可基于采集的点的数据，自动构建并分析孔与基面的位置关系（如图4示意）。

3、铰点处孔和孔的同轴度

使用Radian激光跟踪仪配合圆柱销或vProbe测头对待测孔分别进行数据采集，并在软件中分别构建圆柱，即可自动计算出各孔的轴线，并分析轴线间的相互关系，实现对同轴度的评价。

图5：Radian激光跟踪仪功能拓展附件（从左至右分别为：ActiveTarget主动靶标、STS六维传感器、iScan3D智能扫描测头、测量附件套装）

灵活的数据采集方式

实际测量作业中，除上述测量隐藏点的圆柱销和vProbe智能测头外，API还开发出了多种激光跟踪仪功能拓展附件（如图5），以广泛适配各种检测需求：

-       iScan3D扫描测头：可实现对型面数据的快速扫描采集；

-       STS六维传感器：配合跟踪仪实现对待测目标的6自由度（6DoF）测量;

-       ActiveTarget活动靶标：始终锁定激光跟踪仪光束，实现连续自动化静、动态测量；

-       RapidScan扫描仪：配合激光跟踪仪实现高精度在线非接触批量检测；

-       以及小尺寸靶球、尖点探针、打点工具、边缘座等实用附件。

结论

API品牌的Radian系列激光跟踪仪，以超高的精度（微米级别，μm，0.001mm），可充分满足重型车辆主体结构形位公差检测0.1mm-0.2mm、最高0.05mm的精度要求；丰富的激光跟踪仪功能拓展附件，也极大地方便了操作者的使用，让人机交互更加友好，测量作业更加灵活、便捷。