测量背景

客户是大型风电桩筒生产厂家，由于近期承接国外项目的业主要求，需要对法兰和桩筒上的形状、尺寸、形位公差等进行测量。测量要求在大尺度的空间范围内保障测量高精度，同时还需要兼顾检测效率。

在对比多种测量方案后，决定使用API品牌的Radian激光跟踪仪进行测量。Radian激光跟踪仪是精密测量的代表性工具，激光跟踪仪测量技术已被广泛应用于各行业高端制造以及科研院所的学术研究中。API开发、生产的Radian以及iLT系列激光跟踪仪，具有性能卓越、表现稳定、极致便携、易于操作等特点，是大尺寸精密测量的卓越解决方案。

    激光跟踪仪测量

使用激光跟踪仪测量时，需将反射靶球放在被测物体的表面上，激光跟踪发出激光光束射向靶球，靶球接收光束后，通过靶球中的三个反射表面把激光光束反射回激光跟踪仪中，激光跟踪仪可以测定通过俯仰角（EL）和方位角（AZ）两个角度以及径向距离，测定反射镜的坐标。EL 和 AZ 角度采用安装在激光测量仪方位轴和仰角轴编码器进行测量。

图1：API品牌Radian系列 / iLT系列激光跟踪仪

在跟踪仪失去对靶球的跟踪时，会使用位于主机头上的内置高清摄像头查找靶球并将其锁定在视野范围内。通过这一方法，无需任何用户辅助，跟踪仪也可快速重新捕获丢失的靶球。

现场测量

根据客户的检测需求，API工程师对客户现有桩筒跟法兰进行了如下内容的测量：

① 被测桩筒有168个法兰孔，每4个分为一组（共42组），对每组固定位置的法兰孔进行测量；

② 42组孔对角线位置两两对应，测量孔心距离；

③ 测量法兰外侧平面的平面度；

④ 评价法兰外侧平面是否外翻。

图2：应用案例测量现场

42组圆测量数据及分析

图3：42组圆测量数据及分析

图4：法兰孔测量数据分析

法兰端面平面度测量

平面度的评估方式为最小包络法，既在被测平面点中最远的两个点形成的包络平面到基准平面的距离均为相等时，两包络面的距离值为平面度测量值（如图5所示，d的值即为平面度的测量值）。

图5：平面度测量示意

图6：法兰端面平面度测量及偏差情况分析

法兰孔对角线长度测量

图7：法兰孔对角线长度测量数据分析

法兰内倾测量

法兰在生产过程中法兰面允许内倾但不允许外翻，所以需要评估法兰面上的点是否发生外翻。通过测量点与被测法兰面的偏差彩图判断是否有外翻，请参考图8，暖色系向上延伸直线为外翻测量点，冷色系向下延伸曲线为内倾测量点。

图8：法兰内倾测量示意及数据分析

两侧法兰同轴度测量

当要测量的两侧法兰的同轴度时，可以把跟踪仪放置在桩筒内部，然后使用靶球测量一侧法兰的圆柱面，完成后再对另一侧进行测量即可，评估时以一侧的为基准计算另一侧的同轴度。

图9：两侧法兰同轴度测量示意

小结

    以本案例中对风电桩筒法兰的检测为例，API激光跟踪仪的大尺度、高精度测量能力，可充分满足风电行业对大型部件的高精度检测，实现大范围与高精度的兼容。