專利名稱：大型構(gòu)件裝配及焊接變形自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大型構(gòu)件裝配及焊接變形自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的方法，可應(yīng)用于焊接變形的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和構(gòu)件安裝階段指導(dǎo)構(gòu)件安裝至設(shè)計(jì)的位置及姿態(tài)，屬于測(cè)量
背景技術(shù)：
大型構(gòu)件在精度較高的裝配過程中，一般采用光學(xué)對(duì)中的測(cè)量方法來滿足安裝精度要求，光學(xué)對(duì)中需要制作中心工裝、通過建立中心軸線分段安裝來滿足精度要求，而制作和安裝中心工裝勢(shì)必增加成本，且此方法只能滿足直線的構(gòu)件拼裝，對(duì)于有角度及幾何形狀復(fù)雜的構(gòu)件拼裝定位顯得無能為力。
在焊接過程中，由于預(yù)熱、焊接等工藝流程會(huì)導(dǎo)致大型構(gòu)件各部件產(chǎn)生變形，引起部件之間的位置及姿態(tài)關(guān)系產(chǎn)生變化。為保證產(chǎn)品最終滿足設(shè)計(jì)要求，必須在焊接制造過程中實(shí)施變形監(jiān)測(cè)，依據(jù)變形數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)控變形量。
傳統(tǒng)的焊接變形監(jiān)測(cè)方法一般采用千分表與基準(zhǔn)比對(duì)或位移傳感器等設(shè)備，在實(shí)際測(cè)量中還存在一定的不足1.一般需要人工測(cè)量變形量，自動(dòng)化程度低，實(shí)時(shí)性差；2.監(jiān)測(cè)變形的范圍很小，如果對(duì)大構(gòu)件實(shí)施大變形量監(jiān)測(cè)時(shí)，則會(huì)顯得量程不夠；3.焊接時(shí)由于預(yù)熱、焊接層間溫度高達(dá)300℃以上，無法在高溫下測(cè)量；4.只能進(jìn)行一維、二維或三維位移監(jiān)測(cè)，而不能對(duì)變形體的姿態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是發(fā)明一種能在現(xiàn)場(chǎng)，無須設(shè)置固定的測(cè)站、無須特別的工裝即能自動(dòng)實(shí)時(shí)指導(dǎo)任何形狀的大型構(gòu)件裝配和在焊接時(shí)進(jìn)行變形的大型構(gòu)件裝配及焊接變形自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的方法。
為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種大型構(gòu)件裝配及焊接變形自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的方法，其特征在于，在整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)中使用坐標(biāo)系的方式來表示空間的點(diǎn)、線、面所確定的測(cè)量基準(zhǔn)，其方法為一.確立整個(gè)變形監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)步驟1.在構(gòu)件1上建立相應(yīng)的筒體測(cè)量基準(zhǔn)在構(gòu)件1上，其軸線為斜接管圓柱的中心軸線Z，ad、bc所確定的直線稱為母線，在構(gòu)件1內(nèi)、外壁上設(shè)定基準(zhǔn)洋眼，測(cè)量時(shí)以基準(zhǔn)洋眼確定母線，abcd所確定的面稱為母面，且母面經(jīng)過軸線，監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)坐標(biāo)系原點(diǎn)o為斜接管端口圓的圓心；軸線方向?yàn)閦軸，指向焊縫方向?yàn)檎?；x軸指向ad母線，且xoz坐標(biāo)平面與母面重合；右手法則確定y軸，三軸的指向代表其空間姿態(tài)；步驟2.用步驟1的方法在構(gòu)件2上建立相應(yīng)的筒體測(cè)量基準(zhǔn)；步驟3.通過外購的MetroIn軟件結(jié)合智能型全站儀與計(jì)算機(jī)進(jìn)行聯(lián)機(jī)和初始化測(cè)站，智能型全站儀按確立的測(cè)量基準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)測(cè)量步驟4.在構(gòu)件1外壁上通過球型棱鏡，設(shè)置至少5點(diǎn)測(cè)量點(diǎn)位P1-PN，其中前三個(gè)點(diǎn)P1-P3在圓柱的一個(gè)橫斷面上，第一點(diǎn)P1放置在d點(diǎn)，經(jīng)軟件擬合圓柱和軸線，并確定以d點(diǎn)為x正方向，建立xyz斜接管測(cè)量基準(zhǔn)坐標(biāo)系；步驟5.在構(gòu)件2外壁上通過球型棱鏡，設(shè)置至少5點(diǎn)測(cè)量點(diǎn)位PN+1-PM，其中前三個(gè)點(diǎn)PN+1-PN+3在圓柱的一個(gè)橫斷面上，第一點(diǎn)放置在D點(diǎn)，經(jīng)軟件擬合圓柱和軸線，并確定以D點(diǎn)為X正方向，建立XYZ筒體測(cè)量基準(zhǔn)坐標(biāo)系；二.在構(gòu)件1及構(gòu)件2外壁上設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并在安裝和監(jiān)測(cè)前測(cè)量出所有測(cè)點(diǎn)在各自測(cè)量基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)步驟6.在構(gòu)件1外壁一側(cè)上隨意焊接至少5根接長定位桿，只要在智能型全站儀測(cè)量范圍內(nèi)，避免測(cè)量棱鏡受高溫烘烤而產(chǎn)生形變，裝上L棱鏡并用螺帽旋緊，一共有Pt1-PtN個(gè)，作為監(jiān)測(cè)點(diǎn)，；步驟7.用智能型全站儀以擬合的圓柱為當(dāng)前坐標(biāo)系，分別測(cè)量構(gòu)件1外壁上Pt1-PtN個(gè)L棱鏡基準(zhǔn)坐標(biāo)，并將監(jiān)測(cè)點(diǎn)基準(zhǔn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)導(dǎo)出保存；步驟8.在構(gòu)件2外壁上隨意焊接至少5根接長定位桿，只要在智能型全站儀測(cè)量范圍內(nèi)，避免測(cè)量棱鏡受高溫烘烤而產(chǎn)生形變，裝上L棱鏡并用螺帽旋緊，一共有PtN+1-PtM個(gè)，作為監(jiān)測(cè)點(diǎn)，安裝的L棱鏡要考慮與構(gòu)件1組裝時(shí)在工件的一側(cè)；步驟9.用智能型全站儀以擬合的圓柱為當(dāng)前坐標(biāo)系，分別測(cè)量構(gòu)件2外壁上的至少5個(gè)L棱鏡基準(zhǔn)坐標(biāo)，并將監(jiān)測(cè)點(diǎn)基準(zhǔn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)導(dǎo)出保存；步驟10.在構(gòu)件2和構(gòu)件1組裝時(shí)，將智能型全站儀置于被測(cè)件的一側(cè)，通過計(jì)算機(jī)啟動(dòng)WDAMS軟件聯(lián)機(jī)并初始化智能型全站儀，依據(jù)安裝和焊接過程中不同的監(jiān)測(cè)要求進(jìn)行參數(shù)設(shè)置工件參數(shù)設(shè)置(1)輸入名稱(2)依據(jù)被測(cè)件焊接、安裝的技術(shù)要求輸入(3)輸入監(jiān)測(cè)點(diǎn)(4)輸入每兩個(gè)監(jiān)測(cè)周期之間的時(shí)間間隔，(5)依據(jù)儀器檢定資料，輸入儀器加乘常數(shù)；(6)輸入監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的氣象條件，用于對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)改正；(7)輸入監(jiān)測(cè)棱鏡被遮擋后重新搜索的次數(shù)及搜索時(shí)間間隔；(8)輸入步驟7和步驟9導(dǎo)出并保存的監(jiān)測(cè)點(diǎn)基準(zhǔn)坐標(biāo)；三.構(gòu)件1和構(gòu)件2安裝測(cè)量步驟11.測(cè)點(diǎn)概略位置測(cè)量對(duì)所有構(gòu)件1的Pt1-Pt5、構(gòu)件2的PtN+1-PtM的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，按步驟7、步驟9測(cè)量時(shí)的順序一致，進(jìn)行概略位置測(cè)量，以便在后續(xù)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)中快速準(zhǔn)確地自動(dòng)搜索到監(jiān)測(cè)點(diǎn)棱鏡；步驟12.點(diǎn)擊WDAMS軟件測(cè)量按鈕，開始進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，智能型全站儀將逐點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)跟蹤測(cè)量，一個(gè)周期測(cè)量完畢后，軟件會(huì)自動(dòng)顯示解算的構(gòu)件1和構(gòu)件2各項(xiàng)變形參數(shù)；參數(shù)內(nèi)容表示監(jiān)測(cè)點(diǎn)在各自監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)坐標(biāo)系下沿X、Y、Z軸方向的變形量，分別用dX、dY、dZ表示；監(jiān)測(cè)點(diǎn)的總體點(diǎn)位變形量用dP表示；
表示軸線沿X、Y、Z軸方向的旋轉(zhuǎn)變化量，分別用Rotx、Roty、Rotz表示；ty為二筒體中心的偏移量；步驟13.根據(jù)解算的數(shù)據(jù)，調(diào)整構(gòu)件1和構(gòu)件2的相對(duì)位置，每調(diào)整一次全站儀跟蹤測(cè)量一個(gè)周期，直至安裝正確為止；四.構(gòu)件1和構(gòu)件2焊接變形監(jiān)測(cè)步驟14.將智能型全站儀置于焊接構(gòu)件的一側(cè)，聯(lián)機(jī)并初始化智能型全站儀；步驟15.監(jiān)測(cè)點(diǎn)概略位置測(cè)量對(duì)所有構(gòu)件1的Pt1-Pt5和構(gòu)件2的PtN+1-PtM的監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行概略位置測(cè)量，按步驟7、步驟9測(cè)量時(shí)的順序一致，以便在后續(xù)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)中快速準(zhǔn)確地自動(dòng)搜索到監(jiān)測(cè)點(diǎn)棱鏡；步驟16.點(diǎn)擊WDAMS軟件測(cè)量按鈕，開始進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，智能型全站儀將逐點(diǎn)進(jìn)行跟蹤測(cè)量，一個(gè)周期測(cè)量完畢后，軟件會(huì)自動(dòng)顯示解算的構(gòu)件各項(xiàng)變形參數(shù)，根據(jù)解算的數(shù)據(jù)，調(diào)整焊接位置，智能型全站儀跟蹤測(cè)量直至焊接結(jié)束。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)大型構(gòu)件裝配及焊接中的位移及變形量自動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并能同時(shí)進(jìn)行三維的位置變形及姿態(tài)變形測(cè)量，解決了大型構(gòu)件焊接前進(jìn)行精確拼裝與定位及焊后無法進(jìn)行監(jiān)測(cè)的技術(shù)難題，能將構(gòu)件位移及變形量實(shí)時(shí)輸出，將出現(xiàn)的問題及時(shí)解決；同時(shí)克服了由于生產(chǎn)場(chǎng)地狹小、沒有固定的測(cè)站等不利因素的影響，測(cè)站可以任意設(shè)置和搬動(dòng)，不需要設(shè)置監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)；降低了車間震動(dòng)對(duì)監(jiān)測(cè)精度的影響。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是能在現(xiàn)場(chǎng)，無須設(shè)置固定的測(cè)站、無須特別的工裝即能自動(dòng)實(shí)時(shí)指導(dǎo)任何形狀的大型構(gòu)件裝配和在焊接時(shí)進(jìn)行變形，測(cè)量速度快，一個(gè)周期僅需3分鐘，大大提高工作效率。


圖1為氣體返向室結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為大型構(gòu)件裝配及焊接變形自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)流程圖；圖3為氣體返向室監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)示意圖；圖4為斜接管測(cè)量基準(zhǔn)坐標(biāo)系示意圖；
圖5為主筒體測(cè)量基準(zhǔn)坐標(biāo)系示意圖；圖6為斜接管裝L棱鏡示意圖；圖7為用智能型全站儀分別測(cè)量斜接管外壁的上L棱鏡基準(zhǔn)坐標(biāo)示意圖；圖8為筒體和斜接管組裝水平狀態(tài)示意圖；圖9為筒體和斜接管組裝焊接狀態(tài)示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例煤代油工程煤氣化裝置關(guān)鍵設(shè)備壓力容器——?dú)怏w返向室如圖1所示，為氣體返向室結(jié)構(gòu)示意圖，氣體返向室由斜筒體1與主筒體2組成，總重約184噸，斜筒體1直徑為φ2440mm，高度3718mm，主筒體2直徑為φ3820mm，高度9700mm，筒壁最大處厚度285mm，要求焊接后主筒體2與斜筒體1軸線間角度45°偏差值為±0.1°且兩線須共面；軸線焦點(diǎn)到各端面偏差值為±1mm，要確保安裝和焊接后各項(xiàng)參數(shù)均滿足技術(shù)要求，保證下道工序的順利進(jìn)行。
為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種高精度、實(shí)用且方便的實(shí)時(shí)檢測(cè)控制手段和系統(tǒng)，設(shè)備包括在MC-P5通訊控制器上通過電纜線、拖線板分別連接智能型全站儀、計(jì)算機(jī)，設(shè)備均為外購，智能型全站儀型號(hào)為LeicaTDA5005。
圖2為大型構(gòu)件裝配及焊接變形自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)流程圖；其測(cè)量方法為一.確立整個(gè)變形監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)，如圖2所示步驟1.在斜接管1上建立相應(yīng)的筒體測(cè)量基準(zhǔn)如圖3所示，在斜接管1上，其軸線為斜接管圓柱的中心軸線z，ad、bc所確定的直線稱為母線，在斜接管1內(nèi)、外壁上設(shè)定基準(zhǔn)洋眼，測(cè)量時(shí)以基準(zhǔn)洋眼確定母線，abcd所確定的面稱為母面，且母面經(jīng)過軸線，監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)坐標(biāo)系原點(diǎn)o為斜接管端口圓的圓心；軸線方向?yàn)閦軸，指向焊縫方向?yàn)檎?；x軸指向ad母線，且xoz坐標(biāo)平面與母面重合；右手法則確定y軸，三軸的指向代表其空間姿態(tài)；步驟2.用步驟1的方法在筒體2上建立相應(yīng)的筒體測(cè)量基準(zhǔn)；步驟3.通過外購的MetroIn軟件進(jìn)行智能型全站儀與計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)和初始化測(cè)站，智能型全站儀按確立的測(cè)量基準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)測(cè)量步驟4.如圖4所示，在斜接管1外壁上通過球型棱鏡3設(shè)置8點(diǎn)測(cè)量點(diǎn)位P1-P8，其中前三個(gè)點(diǎn)P1-P3在圓柱的一個(gè)橫斷面上，第一點(diǎn)P1放置在d點(diǎn)，經(jīng)軟件擬合圓柱和軸線，并確定以d點(diǎn)為x正方向，建立xyz斜接管測(cè)量基準(zhǔn)坐標(biāo)系；步驟5.如圖5所示，在筒體2外壁上通過球型棱鏡3設(shè)置8點(diǎn)測(cè)量點(diǎn)位P9-P16，其中前三個(gè)點(diǎn)P9-P11在圓柱的一個(gè)橫斷面上，第一點(diǎn)放置在D點(diǎn)，經(jīng)軟件擬合圓柱和軸線，并確定以D點(diǎn)為X正方向，建立XYZ筒體測(cè)量基準(zhǔn)坐標(biāo)系；二.在斜接管1及筒體2外壁上設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并在安裝和監(jiān)測(cè)前測(cè)量出所有測(cè)點(diǎn)在各自測(cè)量基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)由于上述建立的測(cè)量基準(zhǔn)不能在安裝和監(jiān)測(cè)時(shí)采用全站儀直接測(cè)量，需在斜接管及筒體外壁上設(shè)置足夠數(shù)量的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并在安裝和監(jiān)測(cè)前測(cè)量出所有測(cè)點(diǎn)在各自測(cè)量基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。
步驟6.如圖6所示，在斜接管1外壁上焊接5根接長定位桿5，避免測(cè)量棱鏡受高溫烘烤而產(chǎn)生形變，然后裝上5個(gè)L棱鏡7并用螺帽6旋緊；步驟7.如圖7所示，用智能型全站儀8，以擬合的斜接管圓柱為當(dāng)前坐標(biāo)系，分別測(cè)量斜接管1外壁的上5個(gè)L棱鏡7基準(zhǔn)坐標(biāo)Pt1-Pt5，并將監(jiān)測(cè)點(diǎn)基準(zhǔn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)導(dǎo)出保存；步驟8.如圖8所示，在筒體2外壁上焊接7根接長定位桿5，避免測(cè)量棱鏡受高溫烘烤而產(chǎn)生形變，然后裝上L棱鏡7并用螺帽6旋緊，一共7個(gè)Pt6-Pt12，安裝的L棱鏡7要考慮與斜接管1組裝時(shí)在工件的一側(cè)；步驟9.用智能型全站儀8，以擬合的主筒體圓柱為當(dāng)前坐標(biāo)系，分別測(cè)量筒體2外壁上的至少5個(gè)L棱鏡7基準(zhǔn)坐標(biāo)，并將監(jiān)測(cè)點(diǎn)基準(zhǔn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)導(dǎo)出保存；步驟10.在筒體2和斜接管1組裝時(shí)，將智能型全站儀8置于被測(cè)件的一側(cè)，啟動(dòng)WDAMS軟件，聯(lián)機(jī)并初始化智能型全站儀8，依據(jù)安裝和焊接過程中不同的監(jiān)測(cè)要求進(jìn)行參數(shù)設(shè)置工件參數(shù)設(shè)置(1)輸入名稱斜接管1、筒體2；(2)依據(jù)被測(cè)件焊接、安裝的技術(shù)要求輸入45°；(3)輸入監(jiān)測(cè)點(diǎn)斜接管1、5個(gè)Pt1-Pt5，筒體2、7個(gè)Pt6-Pt12；(4)輸入每兩個(gè)監(jiān)測(cè)周期之間的時(shí)間間隔，安裝手動(dòng)控制；變形監(jiān)測(cè)15分鐘；(5)依據(jù)儀器檢定資料，輸入儀器加乘常數(shù)；(6)輸入監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的氣象條件，用于對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)改正；(7)輸入監(jiān)測(cè)棱鏡被遮擋后重新搜索的次數(shù)及搜索時(shí)間間隔5s；(8)輸入步驟7和步驟9導(dǎo)出并保存的監(jiān)測(cè)點(diǎn)基準(zhǔn)坐標(biāo)；工件名，點(diǎn)號(hào)，X坐標(biāo)，Y坐標(biāo)，Z坐標(biāo)，焊接流程段，日期時(shí)間。斜接管，Pt1，617.759，-1164.767，102.489，安裝前，從工件基準(zhǔn)坐標(biāo)系，2005 04 2511:25:03斜接管，Pt2，1143.853，-645.764，1285.279，安裝前，從工件基準(zhǔn)坐標(biāo)系，2005 04 25 11:25:03斜接管，Pt3，1218.997，-492.818，2588.457，安裝前，從工件基準(zhǔn)坐標(biāo)系，2005 04 25 11:25:03斜接管，Pt4，-297.267，-1283.574，1668.501，安裝前，從工件基準(zhǔn)坐標(biāo)系，2005 04 25 11:25:03斜接管，Pt5，-969.338，-889.212，84.623，安裝前，從工件基準(zhǔn)坐標(biāo)系，200504 25 11:25:03筒體，Pt1，-2066.378，-316.929，1747.962，安裝前，主工件基準(zhǔn)坐標(biāo)系，200504 25 11:25:03筒體，Pt2，-2079.099，61.68，4135.737，安裝前，主工件基準(zhǔn)坐標(biāo)系，200504 25 11:25:03筒體，Pt3，-2073.035，-176.785，5535.843，安裝前，主工件基準(zhǔn)坐標(biāo)系，2005 04 25 11:25:03筒體，Pt4，-235.386，-1940.101，7600.787，安裝前，主工件基準(zhǔn)坐標(biāo)系，2005 04 25 11:25:03筒體，Pt5，-11.664，-2100.967，3520.384，安裝前，主工件基準(zhǔn)坐標(biāo)系，200504 25 11:25:03筒體，Pt6，1583.192，-1367.326，5757.029，安裝前，主工件基準(zhǔn)坐標(biāo)系，2005 04 25 11:25:03筒體，Pt7，538.772，-2029.551，554.885，安裝前，主工件基準(zhǔn)坐標(biāo)系，200504 25 11:25:03所輸入的工件參數(shù)將保存在當(dāng)前工作文件中，在未進(jìn)行新的設(shè)置前，這些參數(shù)將一直有效。
三.斜接管1和筒體2安裝測(cè)量步驟11.監(jiān)測(cè)點(diǎn)概略位置測(cè)量對(duì)所有斜接管1的Pt1-Pt5、筒體2的Pt6-Pt12的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，共計(jì)12個(gè)進(jìn)行概略位置測(cè)量，按步驟7、步驟9測(cè)量時(shí)的順序一致，以便在后續(xù)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)中快速準(zhǔn)確地自動(dòng)搜索到監(jiān)測(cè)點(diǎn)棱鏡；步驟12.點(diǎn)擊WDAMS軟件測(cè)量按鈕，開始進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，智能型全站儀8將逐點(diǎn)自動(dòng)進(jìn)行跟蹤測(cè)量，一個(gè)周期測(cè)量完畢后，軟件會(huì)自動(dòng)顯示解算的斜接管1和筒體2各項(xiàng)變形參數(shù)；參數(shù)內(nèi)容表示監(jiān)測(cè)點(diǎn)在各自監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)坐標(biāo)系下沿X、Y、Z軸方向的變形量，分別用dX、dY、dZ表示；監(jiān)測(cè)點(diǎn)的總體點(diǎn)位變形量用dP表示；表示軸線沿X、Y、Z軸方向的旋轉(zhuǎn)變化量，分別用Rotx、Roty、Rotz表示；ty為二筒體中心的偏移量；步驟13.根據(jù)解算的數(shù)據(jù)，調(diào)整斜接管1和筒體2的相對(duì)位置，每調(diào)整一次全站儀跟蹤測(cè)量一個(gè)周期，直至安裝正確為止；四.斜接管1和筒體2焊接變形監(jiān)測(cè)步驟14.如圖9所示，將智能型全站儀8置于焊接構(gòu)件的一側(cè)，聯(lián)機(jī)并初始化智能型全站儀8。
步驟15.監(jiān)測(cè)點(diǎn)概略位置測(cè)量對(duì)所有斜接管1的Pt1-Pt5筒體2的Pt6-Pt12的監(jiān)測(cè)點(diǎn)共計(jì)12個(gè)進(jìn)行概略位置測(cè)量，以便在后續(xù)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)中快速準(zhǔn)確地自動(dòng)搜索到監(jiān)測(cè)點(diǎn)棱鏡7；步驟16.點(diǎn)擊WDAMS軟件測(cè)量按鈕，開始進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，智能型全站儀8將逐點(diǎn)進(jìn)行跟蹤測(cè)量，一個(gè)周期15分鐘測(cè)量完畢后，軟件會(huì)自動(dòng)顯示解算的構(gòu)件各項(xiàng)變形參數(shù)，參數(shù)包括1、主筒體及斜接管坐標(biāo)系X、Y、Z三個(gè)方向的平移變化量；2、主筒體及斜接管坐標(biāo)系沿X、Y、Z軸方向的旋轉(zhuǎn)變化量；3、主筒體及斜接管中心軸線的夾角。
在整個(gè)焊接變形監(jiān)測(cè)過程中，主筒體2與斜筒體1軸線間角度偏差值一旦＞45°±0.1°時(shí)，對(duì)焊接工藝進(jìn)行適當(dāng)修正，改變焊接方位，通過焊接位置的不同來調(diào)整變形帶來的偏移。智能型全站儀8跟蹤測(cè)量直至焊接結(jié)束。
權(quán)利要求
1.一種大型構(gòu)件裝配及焊接變形自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的方法，其特征在于，在整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)中使用坐標(biāo)系的方式來表示軸線及母面所確定的測(cè)量基準(zhǔn)，其方法為一.確立整個(gè)變形監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)步驟1.在構(gòu)件(1)上建立相應(yīng)的筒體測(cè)量基準(zhǔn)在構(gòu)件(1)上，其軸線為斜接管圓柱的中心軸線z，ad、bc所確定的直線稱為母線，在構(gòu)件(1)內(nèi)、外壁上設(shè)定基準(zhǔn)洋眼，測(cè)量時(shí)以基準(zhǔn)洋眼確定母線，abcd所確定的面稱為母面，且母面經(jīng)過軸線，監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)坐標(biāo)系原點(diǎn)o為斜接管端口圓的圓心；軸線方向?yàn)閦軸，指向焊縫方向?yàn)檎?；x軸指向ad母線，且xoz坐標(biāo)平面與母面重合；右手法則確定y軸，三軸的指向代表其空間姿態(tài)；步驟2.用步驟1的方法在構(gòu)件(2)上建立相應(yīng)的筒體測(cè)量基準(zhǔn)；步驟3.通過外購的MetroIn軟件進(jìn)行智能型全站儀與計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)和初始化測(cè)站，智能型全站儀按確立的測(cè)量基準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)測(cè)量步驟4.在構(gòu)件(1)外壁上通過球型棱鏡(3)設(shè)置至少5點(diǎn)測(cè)量點(diǎn)位P1-PN，其中前三個(gè)點(diǎn)P1-P3在圓柱的一個(gè)橫斷面上，第一點(diǎn)P1放置在d點(diǎn)，經(jīng)軟件擬合圓柱和軸線，并確定以d點(diǎn)為x正方向，建立xyz斜接管測(cè)量基準(zhǔn)坐標(biāo)系；步驟5.在構(gòu)件(2)外壁上通過球型棱鏡(3)設(shè)置至少5點(diǎn)測(cè)量點(diǎn)位PN+1-PM，其中前三個(gè)點(diǎn)PN+1-PN+3在圓柱的一個(gè)橫斷面上，第一點(diǎn)放置在D點(diǎn)，經(jīng)軟件擬合圓柱和軸線，并確定以D點(diǎn)為X正方向，建立XYZ筒體測(cè)量基準(zhǔn)坐標(biāo)系；二.在構(gòu)件(1)及構(gòu)件(2)外壁上設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并在安裝和監(jiān)測(cè)前測(cè)量出所有測(cè)點(diǎn)在各自測(cè)量基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)步驟6.在構(gòu)件(1)外壁上通過焊接體(4)隨意焊接至少5根接長定位桿(5)，只要使智能型全站儀(8)看得到，裝上L棱鏡(7)并用螺帽(6)旋緊，一共有Pt1-PtN個(gè)；步驟7.用智能型全站儀(8)分別測(cè)量構(gòu)件(1)外壁的上Pt1-PtN個(gè)L棱鏡(7)基準(zhǔn)坐標(biāo)，并將監(jiān)測(cè)點(diǎn)基準(zhǔn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)導(dǎo)出保存；步驟8.在構(gòu)件(2)外壁上通過焊接體(4)焊接至少5根接長定位桿(5)，避免測(cè)量棱鏡受高溫烘烤而產(chǎn)生形變，裝上L棱鏡(7)并用螺帽(6)旋緊，一共有PtN+1-PtM，個(gè)安裝的L棱鏡(7)要考慮與構(gòu)件(1)組裝時(shí)在工件的一側(cè)；步驟9.用智能型全站儀(8)分別測(cè)量構(gòu)件(2)外壁上的至少5個(gè)L棱鏡(7)基準(zhǔn)坐標(biāo)，并將監(jiān)測(cè)點(diǎn)基準(zhǔn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)導(dǎo)出保存；步驟10.在構(gòu)件(2)和構(gòu)件(1)組裝時(shí)，將智能型全站儀(8)置于被測(cè)件的一側(cè)，啟動(dòng)WDAMS軟件，聯(lián)機(jī)并初始化智能型全站儀(8)，依據(jù)安裝和焊接過程中不同的監(jiān)測(cè)要求進(jìn)行參數(shù)設(shè)置工件參數(shù)設(shè)置(1)輸入名稱(2)依據(jù)被測(cè)件焊接、安裝的技術(shù)要求輸入(3)輸入監(jiān)測(cè)點(diǎn)(4)輸入每兩個(gè)監(jiān)測(cè)周期之間的時(shí)間間隔，(5)依據(jù)儀器檢定資料，輸入儀器加乘常數(shù)；(6)輸入監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的氣象條件，用于對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)改正；(7)輸入監(jiān)測(cè)棱鏡(7)被遮擋后重新搜索的次數(shù)及搜索時(shí)間間隔；(8)輸入步驟7和步驟9導(dǎo)出并保存的監(jiān)測(cè)點(diǎn)基準(zhǔn)坐標(biāo)；三.構(gòu)件(1)和構(gòu)件(2)安裝測(cè)量步驟11.監(jiān)測(cè)點(diǎn)概略位置測(cè)量對(duì)所有構(gòu)件(1)的Pt1-Pt5、構(gòu)件(2)的PtN+1-PtM的監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行概略位置測(cè)量，以便在后續(xù)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)中快速準(zhǔn)確地自動(dòng)搜索到監(jiān)測(cè)點(diǎn)棱鏡；步驟12.點(diǎn)擊WDAMS軟件測(cè)量按鈕，開始進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，智能型全站儀(8)將逐點(diǎn)自動(dòng)進(jìn)行跟蹤測(cè)量，一個(gè)周期測(cè)量完畢后，軟件會(huì)自動(dòng)顯示解算的構(gòu)件(1)和構(gòu)件(2)各項(xiàng)變形參數(shù)；參數(shù)內(nèi)容表示監(jiān)測(cè)點(diǎn)在各自監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)坐標(biāo)系下沿X、Y、Z軸方向的變形量，分別用dX、dY、dZ表示；監(jiān)測(cè)點(diǎn)的總體點(diǎn)位變形量用dP表示；表示軸線沿X、Y、Z軸方向的旋轉(zhuǎn)變化量，分別用Rotx、Roty、Rotz表示；ty為二筒體中心的偏移量；步驟13.根據(jù)解算的數(shù)據(jù)，調(diào)整構(gòu)件(1)和構(gòu)件(2)的相對(duì)位置，每調(diào)整一次全站儀跟蹤測(cè)量一個(gè)周期，直至安裝正確為止；四.構(gòu)件(1)和構(gòu)件(2)焊接變形監(jiān)測(cè)步驟14.將智能型全站儀(8)置于焊接構(gòu)件的一側(cè)，聯(lián)機(jī)并初始化智能型全站儀(8)；步驟15.監(jiān)測(cè)點(diǎn)概略位置測(cè)量對(duì)所有構(gòu)件(1)的Pt1-Pt5構(gòu)件(2)的PtN+1-PtM的監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行概略位置測(cè)量，以便在后續(xù)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)中快速準(zhǔn)確地自動(dòng)搜索到監(jiān)測(cè)點(diǎn)棱鏡(5)；步驟16.點(diǎn)擊WDAMS軟件測(cè)量按鈕，開始進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，智能型全站儀(6)將逐點(diǎn)進(jìn)行跟蹤測(cè)量，一個(gè)周期測(cè)量完畢后，軟件會(huì)自動(dòng)顯示解算的構(gòu)件各項(xiàng)變形參數(shù)，根據(jù)解算的數(shù)據(jù)，調(diào)整焊接位置，智能型全站儀(6)跟蹤測(cè)量直至焊接結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大型構(gòu)件裝配及焊接變形自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的方法，其特征在于，在整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)中使用坐標(biāo)系的方式來表示軸線及母面所確定的測(cè)量基準(zhǔn)，其方法為確立整個(gè)變形監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)，在構(gòu)件1及構(gòu)件2外壁上設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并在安裝和監(jiān)測(cè)前測(cè)量出所有測(cè)點(diǎn)在各自測(cè)量基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，進(jìn)行構(gòu)件1和構(gòu)件2安裝測(cè)量，和焊接變形監(jiān)測(cè)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是能在現(xiàn)場(chǎng)，無須設(shè)置固定的測(cè)站、無須特別的工裝即能自動(dòng)實(shí)時(shí)指導(dǎo)任何形狀的大型構(gòu)件裝配和在焊接時(shí)進(jìn)行變形，測(cè)量速度快，一個(gè)周期僅需3分鐘，大大提高工作效率。
文檔編號(hào)G01B11/16GK1948901SQ20061011814
公開日2007年4月18日 申請(qǐng)日期2006年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月9日
發(fā)明者江燕云, 黃建華, 陳繼華 申請(qǐng)人:上海鍋爐廠有限公司