重型機械的位移數(shù)字化檢測，在大型工程機械制造領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用需求。作為機械工程大型設(shè)備，挖掘機、起重機是其中的典型代表，測量工作狀態(tài)下挖掘機、起重機設(shè)備的振動位移，可以掌握設(shè)備在工作狀況下的操作體驗，通過各種方式減少關(guān)鍵負載部位的擺幅，使設(shè)備更加穩(wěn)定。

　　用戶需求

　　某工程機械企業(yè)，尋求精準高效的機械設(shè)備動態(tài)位移檢測設(shè)備及解決方案。目標是檢測挖掘機原地運作時，檢測尾部負載部位振動位移；起重機不同工作速度停頓時，檢測吊臂偏擺位移。

　　檢測難點

　　挖掘機、起重機工作狀態(tài)下，振動位移較大對設(shè)備正常工作不利，可能給駕駛員較大的操作壓力和心理壓力，因此需要測試具體的振動位移數(shù)據(jù)，改進和優(yōu)化設(shè)備；

　　已在用的位移傳感器只能測量一個方向上的位移，未找到合適的測量方法測量工程機械設(shè)備各個方向的位移量，給研發(fā)人員改進設(shè)備帶來了困擾和挑戰(zhàn)。

　　三維光學(xué)測量方案

　　新拓三維XTDIC應(yīng)變變形測量系統(tǒng)，基于攝影測量技術(shù)和圖像處理技術(shù)，可實現(xiàn)對挖掘機、起重機關(guān)鍵負載部位的三維位移測量，根據(jù)用戶具體的需求，對數(shù)據(jù)進行整理和分析，輸出精準的三維動態(tài)應(yīng)變變形測量結(jié)果。

　　一、挖掘機振動相對位移測量

　　測量過程重點關(guān)注挖掘機尾部負載位置和垂直地面之間的相對位移，由駕駛員操作挖掘機進行模擬工況操作進行測量。

　　1、標記編碼點

　　首先需要在挖掘機尾部負載位置貼上標記編碼點，標記編碼點大概需要幾分鐘時間。

　　2、三維動態(tài)位移檢測

　　挖掘機隨后進行一系列挖掘操作，新拓三維XTDIC動態(tài)測量系統(tǒng)采用非接觸式測量技術(shù)，實時采集整個過程的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行計算分析，通過標記編碼點三維坐標的變化，計算出挖掘機上所有編碼點的振動位移。

　　挖掘機位移分析數(shù)據(jù)

　　3、分析曲線

　　從分析曲線看，當(dāng)分析曲線出現(xiàn)小幅波動時，此時挖掘機已經(jīng)開機處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)；出現(xiàn)大幅波動，此時挖掘機正在做挖掘動作。

　　用戶價值

　　基于新拓三維XTDIC系統(tǒng)對挖掘機尾部負載部位進行位移測量，通過曲線分析發(fā)現(xiàn)，曲線走勢能夠完全反映挖掘機整個操作動作，同時給出具體的位移數(shù)值，方便后續(xù)對挖掘機進行振動研究以及產(chǎn)品改進。

　　二、起重機吊臂偏擺位移測量

　　重點測量起重機吊臂偏擺位移，利用新拓三維XTDIC系統(tǒng)，對兩臺分別以低速、高速的不同速度運轉(zhuǎn)的起重機吊臂關(guān)鍵負載部位進行測量。

　　1、標記編碼點

　　首先需要在起重機吊臂頂端貼上若干個標記編碼點，大概需要花幾分鐘時間。

　　2、三維動態(tài)位移檢測

　　為了測量吊臂的擺動位移，新拓三維XTDIC動態(tài)測量系統(tǒng)實時采集數(shù)據(jù)，根據(jù)標記編碼點的位移變化，測量垂直于吊臂平面方向上吊臂的擺動位移。

　　第一臺起重機低速運轉(zhuǎn)時吊臂位移分析數(shù)據(jù)

　　第二臺起重機高速運轉(zhuǎn)時吊臂位移分析數(shù)據(jù)

　　3、分析曲線

　　此次測量最高波峰與最低波谷的差值是值得關(guān)注的數(shù)值，從曲線圖可以看出，起重機低速運轉(zhuǎn)時，三個點的最高波峰值和波谷值差值分別為46.08、44.78、43.05（單位mm）；

　　起重機高速運轉(zhuǎn)時，三個點的最高波峰值和波谷值差值分別為76.12、73.73、71.44（單位mm）。后續(xù)長時間的小幅波動說明吊臂也是在最終穩(wěn)定位置的左右擺動。

　　用戶價值

　　對起重機來說，吊臂偏擺幅度的大小是極其重要的一個參數(shù)，會影響工作狀態(tài)的安全性。吊臂偏擺幅度小，說明起重機結(jié)構(gòu)性能較為穩(wěn)定，起吊重物時晃動較??；反之，若吊臂偏擺幅度較大，說明起重機結(jié)構(gòu)性能有待改善，需要通過各種方式減少擺幅，以使起重機性能更加穩(wěn)定。