具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明提供的一种适用于舱段类产品姿态测量的装置，主要包括：测量头架5和测量尾架6，测量头架5和测量尾架6分别位于被测产品2的首尾两端，测量被测产品2的轴线姿态。具体的，如图4所示，测量头架5通过测量仪9检测得到被测产品的头部轮廓曲线，测量尾架6过测量仪检测得到被测产品的尾部轮廓曲线，检测仪可采用激光检测仪，本年反对此不作限制，如图3所示，激光测量仪的线激光束垂直于被测产品的圆周线。将头部轮廓曲线和尾部轮廓曲线分别拟合成圆，得到对应的圆心，并将多个圆心拟合即可得到被测产品的轴线。测量仪在第一安装面或第二安装面上的位置不在同一圆周上，从而可以得到多个轮廓曲线。

每个测量仪获取的是一段曲线，曲线由几千个测量点构成，由于每3点拟合成一个圆，头架/尾架的3段曲线根据所在空间位置拟合成多个圆(激光光线束宽度有限，只能测量一小段曲线)。头架和尾架拟合多组圆的圆心相组合，最终拟合出整个舱段类产品的轴线姿态。

这样处理的原因：

1)舱段类产品外圆柱面是非高精加工面，通过点云扫描外轮廓精度的方式精度低，且点云数量多整个过程周期长，效率低；通过在测量产品工装的形式不可取，工装夹持的是外轮廓。

激光测量仪的激光线束经过应物体的表面，根据各点反射光斑位置的不同，结合数千个点测量结果呈现物体形状轮廓；激光测量仪针对圆柱类物体常用的方法就是，根据圆柱直径大小选择激光测量宽度，光线束与物体轴线方向大致垂直布置，并沿着轴线匀速移动，直至整段全部扫描完。

上述方法可以获取圆柱表面上半部分实际轮廓，但存在3个问题，一是由于每移动一次就测量一段轮廓，整段轮廓测完，形成的是3D点云，系统计算和处理时间较长；二是通过外表形状轮廓拟合轴线的处理方式，需要外表面具有较高的加工精度；三是这种方法在选择激光测量仪时是根据圆柱直径大小，当物体直径较大时难以覆盖，或需要选择较贵的激光测量仪。

2)舱段类产品两端为安装连接面，为精加工，可用于测量，现在有用三坐标式接触式测量三个点定两头圆心然后确定轴线的，三坐标本身移动再测量效率低且容易出错，仅评一个面上几个点定圆心容易出错。

舱段产品的特点是舱体两端对接止口处有尺寸精度、同轴度和圆度要求，而外表圆筒只需要外形尺寸正确，没有母线精度要求，因此以外圆柱轮廓测量的方法精度不高。本方案中采用两头激光测量仪布置形式，直接测量对接止口处，切单次测量就生成结果，不需要测量过程中仪器位置移动，减少累积误差。

3)本方案中首先用的是非接触式测量，测的是精加工面，此外，线激光测量，每个测量仪只测量一组轮廓曲线，速度快；最后我们是以精加工的前后端的拟合的多组圆获得整个轴的姿态，更接近实际产品本身，避免了少数几个点来定轴线出现较大误差的情况。

为了实现产品的安装和移动，本发明还包括：调姿平台4和装配平台3。被测产品安装在调姿平台4上，调姿平台4、测量头架5和测量尾架6驱动连接在装配平台3上。装配平台3包括第一水平滑轨和第二水平滑轨，调姿平台4驱动连接在第一水平滑轨上可水平移动，测量头架5和测量尾架6驱动连接在第二水平滑轨可水平移动。

调姿平台4用于调整被测产品2的姿态，调姿平台4包括固定部和活动部，固定部驱动连接在装配平台3上，活动部和固定部之间通过竖直滑轨连接，被测产品放置于活动部。在本实施例中，固定部和活动部的数量都为两个，一个固定部通过竖直滑轨连接在一个活动部上，被测产品2的两端分别放置在两个活动部上，实现水平和实现整体水平、整体竖直以及单端竖直移动。

如图2所示，测量头架5包括第二固定部53和第二活动部52，第二固定部驱动连接在装配平台3上，第二活动部和第二固定部之间通过第二竖直滑轨51连接，第二活动部用于安装测量仪；测量尾架6包括第三固定部63和第三活动部62，第三固定部驱动连接在装配平台3上，第三活动部和第三固定部之间通过第三竖直滑轨61连接，第三活动部用于安装测量仪。测量头架5包括用于安装测量仪的第一安装面，测量尾架6具有用于安装测量仪的第二安装面，第一安装面和第二安装面垂直于被测产品的轴线。

在本实施例中，测量头架5和测量尾架6上分别安装了3个互成120°线激光测量仪，测量头架5还包含一个智能相机8，用于测量舱段类产品的定位豁口以确定角向。

本发明的测量轴线姿态的实现方法如下：

1)、3个激光测量仪的安装面与第一水平滑轨垂直，且激光测量仪的线激光束垂直于第一水平滑轨。

2)、激光测量仪测量下获得舱段截面所在附近的实际轮廓形状，该形状表现为多个测量点构成的曲线，产品的倒角、凹凸等情况均可测量。

3)、测量头架5/测量尾架6通过3个激光测量仪分别测量的3个曲线根据其所在空间位置拟合成多个圆，并将测量头架5和测量尾架6拟合的这些圆的圆心为基础，最终拟合成整个舱段的轴线。

测量头架5和测量尾架6同时水平移动时为调整测量点的位置，当不同时移动时则为根据待测量产品的尺寸调整跨距，测量头架5和测量尾架6需要调整位置时，沿着竖直导轨上升，以脱离舱段类产品的位置，从而实现水平移动。激光测量仪测量时，对预先注册的基准图像进行瞬时比对可就计算出产品的错位与倾斜，对光路被挡情况进行自动修正，不影响测量结果。为了保证激光测量仪在小幅度舱段歪斜能完整测出轴线，首先舱段放置于调姿台上，以调姿平台所在滑轨位基准，用千分表或者激光干涉仪测量舱段两端对接止口轴线，并通过调姿平台调整到预设的精度范围内，作为基准舱段，再通用测量头架和测量尾架下移去测量基准舱段的轴线，以此测量结果作为注册的基准图像。

本发明提供的一种适用于舱段类产品姿态测量的软件系统，软件系统被执行时实现的方法。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。