三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)：作為支持汽車制造業(yè)的主要設(shè)備而邁出了重要的一步

車身是每輛汽車必不可少的組成部分，無(wú)論是其內(nèi)部構(gòu)造還是外部構(gòu)造，都得到汽車制造廠商的*高度重視。這是因?yàn)榭蛻艨窜嚿聿粌H要從審美的角度去看它是否美觀，而且還要考慮它的防撞擊**裝置、節(jié)油情況、舒適程度、低噪音操作、**感和其它諸多因素。所有這些因素都關(guān)系到車身的整體**度和質(zhì)量。汽車車身的制造必然涉及到一些大型工件和薄板材料的塑性加工，因此嚴(yán)格保持其各部件尺寸的誤差在公差范圍內(nèi)，確保車身質(zhì)量，是比制造發(fā)動(dòng)機(jī)所需要的小型部件更加難以做到的事情。

三豐從很早以前就開(kāi)始從事專為汽車車身和其模體測(cè)量用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的生產(chǎn)和銷售活動(dòng)，其銷售量已創(chuàng)下*高歷史記錄。（見(jiàn)圖1）

 

圖1用于汽車車身測(cè)量的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)

由于重力影響和三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)結(jié)構(gòu)的不同，盡管上述三種三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)均采用相同的制造技術(shù)，其精度卻有所差別——從臥式、多軸式到立式依次提高。因此，立式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)主要用于模具和檢查器具等；臥式通常用于由模具而成型的模鑄件；多關(guān)節(jié)式主要用于精度要求不是很高的場(chǎng)所（如加固件和撞擊試驗(yàn)等），或用于安裝位置需要移動(dòng)的情況?，F(xiàn)在，又將利用激光器的非接觸傳感器加裝在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的頂端，而且非接觸傳感器可與接觸傳感器交替使用。由于此裝置越來(lái)越多地用于測(cè)量模具、板件和其它車身部件，因此其銷售量也一直呈現(xiàn)向上攀升的趨勢(shì)。

此外，裝配相機(jī)方式（視像方式）的計(jì)量系統(tǒng)也開(kāi)始被靈活應(yīng)用，但從多種角度來(lái)看，使用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)和各種傳感器的測(cè)量系統(tǒng)會(huì)更為有利。其原因如下。

 

(1)	非接觸傳感器的測(cè)量結(jié)果可隨時(shí)得到校準(zhǔn)，并能夠與接觸傳感器的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較。
(2)	可進(jìn)行全自動(dòng)測(cè)量，因此能夠真正實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作（夜間工作等情況下）。
(3)	可為各工件重復(fù)設(shè)置傳感器角度，只要簡(jiǎn)單地重復(fù)運(yùn)行程序就可以進(jìn)行測(cè)量。（各工件可使用同樣的激光角度，有助于保持較高重復(fù)精度。）
(4)	非接觸傳感器可與接觸傳感器交替使用，當(dāng)測(cè)量那些非接觸傳感器難以測(cè)量的工件時(shí)，就可以換用接觸傳感器進(jìn)行測(cè)量（如鏡面，透明表面或深槽測(cè)量等）。
(5)	離線編程系統(tǒng)可進(jìn)行離線學(xué)習(xí)和檢測(cè)離線干擾（見(jiàn)圖2）。   圖2離線編程系統(tǒng)
(6)	測(cè)量前，無(wú)需確定工件定位目標(biāo)，也無(wú)需在工件附近放置目標(biāo)標(biāo)識(shí)。測(cè)量幾何要素時(shí)，接觸傳感器仍廣為使用，因?yàn)槠錅y(cè)量精度高，并且操作人員也比較習(xí)慣使用。但隨著新型非接觸傳感器的問(wèn)世，它們必將更多地逐步用于廣泛的測(cè)量領(lǐng)域。（見(jiàn)圖3。）   圖3加裝在CMM上的非接觸傳感器   我們預(yù)計(jì)，現(xiàn)在由裝配在測(cè)量機(jī)上的接觸傳感器完成的測(cè)量任務(wù)，今后將會(huì)越來(lái)越多地為非接觸傳感器所取代。 非接觸傳感器在穩(wěn)定性方面有**性的提高，可獲得來(lái)自數(shù)百萬(wàn)測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)。這對(duì)于評(píng)估多曲面、評(píng)估材料厚度或進(jìn)行逆向分析都是非常實(shí)用的。（見(jiàn)圖4）非接觸傳感器已廣泛用于整體形狀評(píng)估，例如評(píng)估嵌入操作后模件測(cè)量表面的形狀變化，或評(píng)估樹(shù)脂部件、沖壓部件或鑄件的形狀（包括與3DCAD數(shù)據(jù)的對(duì)比）。它們還可以用于測(cè)量車身部件的虛擬裝配演示。     圖4利用非接觸傳感器進(jìn)行整體形狀評(píng)估   使用非接觸傳感器，可對(duì)多個(gè)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行快速測(cè)量，并可以直觀的圖形方式顯示CAD對(duì)比情況。目前市場(chǎng)上有些產(chǎn)品避開(kāi)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的精度不談，將非接觸傳感器與大家所關(guān)注的的測(cè)量點(diǎn)處理軟件作為開(kāi)發(fā)的主要目標(biāo)。這些產(chǎn)品，僅僅將非接觸傳感器獨(dú)立安裝在基座上，或?qū)⑵浼友b在工業(yè)用機(jī)器手上。就目前來(lái)講，這樣獲得的測(cè)量精度是遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到直接裝有接觸傳感器的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量精度（符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的精度）的。無(wú)論是基于基座的系統(tǒng)還是用于工業(yè)用機(jī)器手的系統(tǒng)，都需要進(jìn)行點(diǎn)群連接后處理任務(wù)。由于短路而引起的點(diǎn)群連接后處理有候補(bǔ)方式和智能方式。然而，由于受諸多因素的影響，大多數(shù)的點(diǎn)群連接工作實(shí)際上有累積誤差產(chǎn)生。這些因素包括與干擾相關(guān)的因素，如測(cè)量點(diǎn)受到來(lái)自工件表面的不規(guī)則反射（由不同的定位和不同的測(cè)量點(diǎn)厚度引起，這種差異即使在厚度為0的情況下也依然存在。），還有周圍空氣或透鏡色差引起的折射因素。（要確切地說(shuō)出基于基座的系統(tǒng)與用于工業(yè)用機(jī)器手的系統(tǒng)在累積誤差的程度方面有什么不同是不可能的事情。）此外，實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，工件的形狀越復(fù)雜，非接觸傳感器的姿勢(shì)改變的次數(shù)和時(shí)間也就相對(duì)越長(zhǎng)，因此，可根據(jù)程序自動(dòng)進(jìn)行高精度姿勢(shì)變換的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)就處于非常有競(jìng)爭(zhēng)力的地位。 目前，在如何表示包含非接觸傳感器精度及其移動(dòng)裝置（三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、工業(yè)用機(jī)器手等）的綜合精度的問(wèn)題上，還沒(méi)有一個(gè)讓制造商和用戶普遍認(rèn)同的規(guī)格，因此，各制造商都采用自己的精度顯示方法?，F(xiàn)在，三豐所使用的方法是,通過(guò)與具有官方規(guī)格的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)/接觸傳感器組合設(shè)備的測(cè)量結(jié)果相對(duì)照比較的方法，來(lái)顯示三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)/非接觸傳感器組合設(shè)備的精度和規(guī)格,也就是所謂的溯源方式。