引言
随着社会的发展，对铸造行业产品质量要求越来越高，产品验收不仅是卡尺的测量，还要求外观无铸造缺陷，铸件的平面曲面、外表面内腔都要满足图形技术要求和国际标准，特别是比较复杂的铸件，传统的检验方法已经无法实现准确检验。采用扫描检测评定方法是用光学检测仪器扫描铸件获得点云，利用计算机软件将点云与铸件三维模型进行对比分析。
1三维激光扫描仪的基本工作原理
在扫描开始之前，要在被测物体表面合适的位置粘贴反光定位点，扫描过程中EXAscan扫描仪可实时捕捉定位点的分布，进而计算和记录其各自相对于扫描仪的位置。这些目标定位点能建立EXAscan扫描仪可识别的形貌，由于定位点是随意放置的，因此不同的位置特征可确定不同的形貌，通过辨别形貌使EXAscan扫描仪得到自定位。扫描仪上的线激光器发出十字交叉激光束扫描物体表面，由3个CCD照相机采集被测物体表面上激光扫描线的反射图像，在计算机中对激光扫描线图像进行处理，得到铸件的三维坐标数据，快速建立铸件的三维模型，从而实现铸件到三维模型的数字化过程。
2激光扫描技术在铸件尺寸控制中的应用
2.1铸件三维数据与产品设计数据的拟合对齐
在进行拟合对齐之前，首先在GeomagicQualify软件中分别设置铸件三维数据和产品设计数据为测试模型和参考模型，并且在软件中设置坐标系作为测量坐标系。常用的对齐方式有最佳拟合对齐和基准/特征对齐。使用最佳拟合对齐，软件系统会基于使两个模型的平均尺寸偏差最小的原则，自动将测试模型与参考模型进行对齐。基准/特征对齐需要先在参考模型上创建基准或者特征，并且在测试模型上相应位置创建基准或者特征，然后使用相应的基准或者特征将两个模型拟合对齐。如果基准或者特征的数量足够约束铸件三维数据相对于设计数据在坐标系中的平移和旋转，则可实现完全约束；如果基准或者特征的数量只能够使铸件三维数据和设计数据实现部分约束，那么可以使用最佳拟合得到对齐结果。变速器前壳体铸件内腔中有4个在同一平面上的加工定位点，规定机械加工时以4个点的位置作为加工基准，在这4个点的位置建立基准平面，用基准对齐实现部分约束，将铸件三维数据的基准位置和产品设计数据对齐，其余部分使用最佳拟合进行约束，使两者拟合对齐。将铸件三维数据与产品设计数据对齐后，就可以进行3D比较，旁边的色标表明了每一个颜色段所代表的尺寸范围，通过颜色可以直观地看出尺寸的偏差，以便进行尺寸分析。
2.2铸件扫描
铸件扫描前，在铸件表面喷洒一层薄薄的显影剂，让激光更好识别铸件轮廓表面，然后，在铸件表面上粘贴感光点，感光点的粘贴位置很重要，一般在50~100mm，比较高级的扫描仪不必粘贴感光点。感光点是让三维激光扫描仪自动旋转回绝对坐标的主要参考点，粘贴感光点时，不管铸件多薄，同一个方向上的感光点至少粘3点以上，否则会导致扫描点云出现偏差。铸件结构比较复杂，需要分2次扫描：一次是外表扫描；另一次是解剖后对内部扫描。铸件解剖时会存在少量的变形，为了减少变形影响铸件原位置点云的准确采集，最好的办法是解剖一块扫描一块，扫描采集获得铸件云点数据。经过上述工作，把铸件扫描得到的云点数据采集到后，需对数据进行进一步处理。内部扫描的点云要对解剖面的点云进行删除，然后将外表扫描点云和内部扫描点云拟合在一起，形成铸件点云。
2.3铸件基准合理性评定
铸件基准（特别是铸件加工基准）按传统的方法需要加工完成后，根据加工尺寸对应整个铸件形状尺寸进行评定，实际加工基准也是人为设定的1个面和尺寸，基准一旦有偏差就会误导对整个铸件的收缩率设计、砂芯外型的模具精度以及组芯下芯偏差的分析判断。铸件形状尺寸扫描检测是点云自动与三维模型拟合，可以得到90%以上的点云重合，加工基准是否存在偏差可以直观看到，包括定位铸件水平高度方向、长度方向。铸件长度方向两端偏蓝，说明收缩率设计略偏小，铸件是合格的。如果铸件存在问题，经过扫描检测后，快速全面地查找问题，通过更改模具，问题就可以得到解决，这是传统检测是无法评定出来的。此种检测方法推广应用到多种铸件上，模具做好后浇注1批铸件，经过扫描检测后，通过更改模具，缩短模具验证周期。与传统的铸件验证周期一般要1~2年才能完成相比，铸件的模具验证效率提高50%以上。
3 结束语
铸件形状尺寸扫描检测的评定方法对齿轮室铸件扫描检测评定是比较直观、全面、科学的方法，可以对铸件所有部位进行检测，特别是在铸件曲面检测具有精准度高、效率高等优势。铸件扫描检测有利于提高铸件模具验证、铸造工艺验证的工作效率，降低成本。铸件形状尺寸扫描通过点云与设计的三维模型自动拟合，可以准确找到铸件加工基准。
参考文献
[1]郑鹏，韩雨萌.大型复杂零件的三维扫描测量精度研究[J].电大理工，2016，（03）：15-17.