重型机械的位移数字化检测，在大型工程机械制造领域中有着广泛的应用需求。作为机械工程大型设备，装载机是其中的典型代表之一，测量工作状态下装载机机械设备的振动位移，可以掌握设备在工作状况下的操作体验，通过各种方式减少摆幅，使设备更加稳定。

    用户需求

    某大型工程机械领域客户，寻求精准高效的机械设备变形检测设备及解决方案。目标是检测装载机原地负载工作时，驾驶室相对底座的相对位移；装载机在不同速度运动状态下，轮胎变形位移。

    检测难点

    装载机负载工作状态下，驾驶室相对底座振动相对较大，驾驶员在驾驶室晃动较为厉害；同时装载机在高速运动时轮胎变形位移较大，同样造成驾驶室颠簸较大，两方面因素均会导致装载机驾驶员操作体验不佳；已在用位移传感器只能测量一个方向上的位移，未找到合适的测量方法测量装载机各个方向的位移量，给研发人员改进设备增加难度。

    三维光学测量方案

    新拓三维动态测量系统，基于摄影测量技术和图像处理技术，实现对装载机的三维位移测量，根据用户具体的需求，对数据进行整理和分析，输出精准的三维位移测试结果。

    检测流程

    一、装载机振动相对位移测量

    测量过程重点关注垂直地面方向上驾驶室和油箱底座之间的相对位移，使用两辆不同配置的装载机加入应变测量。

    1、标记编码点

    首先需要在装载机表面贴上标记编码点，标记编码点大概需要几分钟时间。

    2、数据采集

    装载机随后进行一系列动作，新拓三维动态测量系统采用非接触式测量技术，实时记录整个装载机的动作，对数据进行计算分析，通过标记编码点三维坐标的变化，计算出装载机上各个位置以及各个方向的振动位移。

    第一辆装载机应变分析数据

第二辆装载机应变分析数据

    3、分析曲线

    整个装载机垂直地面方向上的位移最大差在2mm以内，其他位移值基本上在某一值上下波动，代表驾驶室和油箱底座在缓冲。

    第一辆装载机应变分析曲线

   
第二辆装载机应变分析曲线

    测量结果分析

    两辆装载机的位移测量结果比较类似，通过曲线比较分析发现也有差别：第一辆装载机的位移曲线明显振动幅度和振动频率都比第二辆装载机高，说明第二辆装载机整体上更加平稳，驾驶室的操作人员颠簸没有第一辆装载机大，操作体验更佳，便于研发人员有针对性地改进设备。

    二、装载机轮胎变形位移

    此次重点测量装载机轮胎变形位移，采用两台分别以低速、高速的不同速度通过视场范围内的装载机进行测量。

    1、标记编码点

    首先需要在轮胎轴心上标记编码点，并在附近贴上几个标记编码点标记编码点，大概需要花几分钟时间。  
                     

   
2、三维数据采集

    为了测量轮胎垂直地面方向上的位移，新拓三维动态测量系统实时记录，地面上与轴心的标记编码点的变化，计算轴心编码点距离地面上的相对位移。

    第一辆低速行驶装载机轮胎应变分析数据

第二辆高速行驶装载机轮胎应变分析数据

    3、分析曲线

    此次设备测量从曲线图可以看出，装载机低速行驶时，轮胎的整体变形量约为13mm（波峰波谷差值）；当装载机速度提高时，轮胎的整体变形量约为28mm（波峰波谷差值）。

    第一辆低速行驶装载机轮胎应变数据分析曲线

第二辆低速行驶装载机轮胎应变数据分析曲线

    测量结果分析

    不管装载机高度行驶还是低速行驶，轮胎均有变形量，而且呈现的变形量曲线形状大致类似，但是波峰波谷值以及斜率均有不同；换言之，当装载机低速行驶时，轮胎变形量较小，驾驶室相对平稳；当装载机高速行驶时，轮胎变形量较大，驾驶室颠簸较为严重，可以采取多种手段改进设备。