58、复合材料加工与电动汽车电池焊接技术进展

复合材料加工与电动汽车电池焊接技术进展

1. 复合材料原位混合3D测量方法

在大型机器人加工复合材料的过程中，为了提高加工精度，开发了一种原位混合3D测量方法。该方法通过一个混合传感系统进行测试，该系统使用了一个触发式测头（Renishaw OMP400）和一个高速3D光学表面轮廓仪，并将它们安装在工业机器人手臂（Staubli RX170b）的末端执行器上。

1.1 3D光学表面轮廓仪

开发的3D光学表面轮廓仪主要包括一个波长为850nm的LED光条纹发生器，能够生成并投射不可见的条纹图案，以及一个高分辨率的CCD，其高速采集率可达每秒60帧。基于三角测量原理的五步相移条纹原理被用于测量表面轮廓，在30mm的范围内深度测量精度为5µm。

1.2 实验结果

实验结果如图所示，图5a显示了视野为24×32mm²的3D光学传感的距离图像；图5b和d展示了3D边缘几何形状的提取过程，而图5c和e则显示了加工孔的法向量、圆形特征、位置和尺寸的检测结果。

测量误差定义为三坐标测量机（CMM）测量数据（Xcmm, Ycmm, Zcmm, Dcmm）与实际测量数据（Xm, Ym, Zm, Dm）之间的偏差。通过对测量误差的分析，验证了原位加工误差的最大定位误差在85µm以内。这表明，工业机器人加工复合材料壳体的最大定位误差可以从原来的400µm偏差范围降低到小于100µm，加工精度可以提高四倍，同时关键几何特征也可以自动测量和验证。

以下是工业机器人（Staubli RX170b）加工复合材料壳体的定位误差表：
| Xcmm | Ycmm | Zcmm | Dcmm | Xcad | Ycad | Zcad |