摘要：动车组，全称动车组列车，已经成为衡量一个国家交通运输业发展水平的重要指标。由于动车组时速快，空气动力效应明显，动车组对车身密闭性的要求非常高，因此在动车组安装过程中，经常使用内装异型件以减少构造缝，提高机车密闭性。但动车组内装异型件不仅制造工艺复杂，产品精度也难以检测，导致内装异型件良品率较低，安装效率低下。本文以使用激光扫描技术对动车组开闭罩的轮廓外形进行曲面检测为例，说明激光扫描技术可以准确快速的检测到开闭罩外形构造的曲面缺陷，解决开闭罩外形构造难以检测的技术难题，进而提出激光扫描技术也可以在动车组其他内装异形件安装中应用的设想。
关键词：激光扫描技术、动车组、内装异型件
0 引言
本文提出利用激光扫描技术对动车组内装异型件的外形构造进行检测，可以快速而精准的找到其表面缺陷，根据缺陷位置和缺陷类型采用合理的打磨修补方案，提高动车组内装异型件的良品率，减少安装的反复次数，提高安装效率。
1 激光扫描技术在动车组内装异型件安装中应用的设想
为减少动车组的构造缝，特别是曲面处的构造缝，提高动车组车身的密闭性，动车组内装构件中大量采用异型件，比如开闭罩、门框。这些内装异型件的规格一般较大，需要与一些零配件配合安装，但由于内装异型件的制作工艺复杂，且结构面一般为不规则的曲面，常规的检测方法无法判断其精度，只有在安装时出现与周边零配件无法搭配的情况，才知道异型已经变形，需要进行拆卸和返修，大大降低了安装效率。为了减少拆卸和返修，提高安装效率，必须掌握对异型件精度的检测方法，提高异型件良品率，所以提出运用激光扫描技术进行异型件检测的设想。
1.1 激光扫描技术的原理
激光扫描仪是凭借扫描技术来测量工作的形状和尺寸的一种仪器，一般由激光扫描发射器、激光扫描接收器、控制器和半导体激光电源组成。激光扫描发射器发射脉冲光信号，在被扫描物体表面反射后回传到接收器，光信号经过图形处理技术处理后，得到被扫描物体表面各个点的三维坐标。
1.2 激光扫描技术能够满足动车组内装异型件的检测需求
（1）激光扫描通过发射接收光脉冲信号检测物体外形和尺寸，不需要接触被检测物体。
（2）激光扫描技术扫描速度快，精度高，通过图形处理技术可以动态观察被检测物体的三维模型。
（3）激光扫描技术能检测到缺陷物件的缺陷程度，给物件修复提供一定的参考。
由于动车组内装异型件外形构造都是不规则曲面，常规检测方法无法提供准确测量数据，且检测流程复杂，速度很慢。而激光扫描技术的技术特点可以完美解决内装异型件检测中的各项问题，满足各项检测需求。
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2 激光扫描技术在动车组开闭罩轮廓外形曲面检测中的应用
2.1 当前动车组开闭罩研发和安装面临的难题
动车组开闭罩是动车组头部导流、左右开闭装置，左右开闭罩开启后便于与其他动车组连接使用，由于动车组运行速度很快，开闭罩又是动车组头部迎风面，其设计必须符合空气动力学原理，因此开闭罩的设计都是流线型的，且开闭罩轮廓外形不规则，一般的检测方法很难检测。在实际安装过程中，只能采取反复拆装、调试的方法，浪费大量的人力物力。利用激光扫描技术，可以对开闭罩外曲面进行快速精确的检测，保证开闭罩一次性安装成功，大大提高了效率。
2.2 利用激光扫描仪检测动车组开闭罩轮廓外形曲面
利用FARO公司的关节臂扫描仪检测CRH6A型动车组开闭罩。将扫描仪与电脑连接，并打开图形处理软件，手持扫描仪对开闭罩进行扫描，在电脑软件上会出现开闭罩的三维图像，将三维图形与标准开闭罩的三维图形进行组合对比，如果两个图形完全重合则表示检测的开闭罩合格，如果没有完全重合，可以通过软件分析，得到色谱分析图，绿色区域的表示被检测开闭罩与标准开闭罩一致，黄、红色区域表示被检测开闭罩相应位置凸出，青、蓝色表示被检测开闭罩相应位置凹陷。同时，在色谱分析图中可以标注被检测开闭罩凸出凹陷点距标准点的距离。
2.3 利用检测数据对开闭罩进行修补
利用色谱分析图可以准确找到开闭罩的缺陷位置和缺陷类型，比如标注“D-6.254”表示标注点与标准点偏差6.254毫米，负号表示凹陷，标注点附近区域都是凹陷区域，我们可以在被检测开闭罩表面相应位置做相应标记并标注偏差数值，然后我们对该区域进行补料处理，填补大约6.254毫米厚原子灰，打磨光滑后重新进行激光扫描，直至扫描色谱分析图显示该区域为绿色。标注“D+4.689”表示标注点与标准点偏差4.689毫米，正号表示凸出，标注点附近区域都是凸出区域，我们可以在被检测开闭罩表面相应位置做相应标记并标注偏差数值，然后我们对该区域进行打磨处理，打磨掉厚度4.689毫米，打磨光滑后重新进行激光扫描，直至扫描色谱分析图显示该区域为绿色。
通过激光扫描技术检测动车组开闭罩轮廓外形曲面，可以精准快速并且直观的观察到被检测开闭罩是否合格，不合格的是哪些区域存在缺陷，存在凸出还是凹陷缺陷，凸出和凹陷具体数量时多少，从而便于集中对缺陷区域进行集中修补。从而可以保证开闭罩的良品率，使开闭罩在安装时可以一次安装成功，减少拆卸和打磨修补次数，节约人力物力。
3 结论
综上所述，激光扫描技术在动车组开闭罩轮廓外形曲面检测中有非常广和非常有效的应用，优势明显。同理，在门框、框架等其他动车组内装异型件的外形轮廓检测中，也可以采用激光扫描技术，确保动车组内装异型件的质量，保证在动车组组装过程中一次性安装成功，减少拆卸和修补打磨次数，提高工作效率。
参考文献：
[1]赵峻松, 尹志春, 朱文战,等. 激光扫描技术在动车组内装异型件安装中的应用[J]. 机械工程师, 2017(11):133-134.
[2]赵峻松, 尹志春, 朱文战,等. 激光扫描仪在动车组开闭罩外形曲面检测中的应用[J]. 广东科技, 2017(4):83-85.
[3]单清群, 孙福庆. 实现列车长大尺寸及曲面弧度形状的精确检测[J]. 金属加工(冷加工), 2016(s1):42-47.
论文作者:寇许,孙志伟,刘永兵,孙惠新
论文发表刊物:《防护工程》2019年第2期
论文发表时间:2019/5/5
标签：车组论文; 开闭论文; 激光论文; 曲面论文; 内装论文; 技术论文; 异型件论文; 《防护工程》2019年第2期论文;