58、复合材料加工与电动汽车电池焊接技术研究

复合材料加工与电动汽车电池焊接技术研究

一、复合材料原位混合3D测量方法

随着工业制造的发展，对于复合材料加工精度的要求越来越高。为了提高大型机器人加工复合材料的精度，研究人员开发了一种原位混合3D测量方法。

1. 实验系统搭建

   • 采用了混合传感系统，将触发式测头（Renishaw OMP400）和高速3D光学表面轮廓仪安装在工业机器人手臂（Staubli RX170b）的末端执行器上。
   • 所开发的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，以及一个高速采集率高达每秒60帧的高分辨率CCD。它基于三角测量原理的五步相移条纹原理来测量表面轮廓，在30mm的范围内深度测量精度可达5µm。

2. 实验结果分析

   • 通过该方法获得的实验结果如图所示。图中展示了3D光学传感的距离图像，以及提取的3D边缘几何形状，同时检测并显示了加工孔的法向量、圆形特征、位置和尺寸。
   • 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）的偏差。分析测量误差可知，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从原来的400µm偏差范围降低到小于100µm，加工精度提高了四倍，同时还能自动测量和验证关键几何特征。