三坐標(biāo)測量機在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用

韋鐘夫

柳州上汽汽車變速器有限公司 廣西柳州 545006

工程師 韋鐘夫

1 序言

三坐標(biāo)測量相較于過去的測量技術(shù)，對汽車零件的檢測精度更高，且能夠利用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和云計算等現(xiàn)代技術(shù)，對測量誤差的原因進行全面分析。采用人工與設(shè)備共同操作的模式，在規(guī)范測量技術(shù)應(yīng)用流程的基礎(chǔ)上，自動提取產(chǎn)品關(guān)鍵幾何信息，借助信息平臺進行高效換算，即使是不規(guī)則、復(fù)雜結(jié)構(gòu)等測量難度較高的零件，也可以利用三坐標(biāo)立體化觸探，獲取高精度的測量結(jié)果，可以有效地為產(chǎn)品生產(chǎn)數(shù)據(jù)的調(diào)整提供客觀數(shù)據(jù)參考，對于汽車零件規(guī)模化、規(guī)范化生產(chǎn)有著重要的支持作用。

2 三坐標(biāo)測量機工作原理與技術(shù)優(yōu)勢

2.1 設(shè)備工作原理

三坐標(biāo)測量機的工作原理是將測量對象放在工作臺上，構(gòu)建直角坐標(biāo)系后，使用測量探頭進行全方位、立體化的觸測，得到產(chǎn)品幾何坐標(biāo)參數(shù)，然后上傳至計算機，借助大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)，對產(chǎn)品尺寸、結(jié)構(gòu)和幾何公差等數(shù)值進行計量、對比與分析。通過測量觸頭的動態(tài)測量，自動化收集幾何數(shù)據(jù)，并利用信息系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行智能化整合，使得測量結(jié)果更全面、更精確，在產(chǎn)品質(zhì)量檢測領(lǐng)域具有較廣闊的應(yīng)用前景。在對特殊產(chǎn)品進行測量時，還需要一些專業(yè)工具，包括裝夾夾具、傳感裝置、固定設(shè)備與探頭等，以保證檢測結(jié)果的精確度。

2.2 技術(shù)優(yōu)勢

三坐標(biāo)測量機相較于以往的測量儀器，具有精密度高、測量周期短和檢驗結(jié)果客觀等優(yōu)勢，尤其是在產(chǎn)品幾何數(shù)據(jù)的分辨率檢驗項目中，數(shù)據(jù)測量精度可以達到微米級別，實用性強。在數(shù)據(jù)采集后，利用數(shù)控管理系統(tǒng)，可以對各項尺寸、結(jié)構(gòu)等參數(shù)進行高效計算、對比與整合，在此基礎(chǔ)上，通過對數(shù)據(jù)的擬合，還可以為測量產(chǎn)品三維模型的構(gòu)建提供支持，出具3D 圖形，更直觀地展示所測量產(chǎn)品的各項幾何數(shù)據(jù)[1]。

此外，這種高精密的測量設(shè)備還可以準(zhǔn)確、快速地判定誤差范圍、位置，并對誤差來源進行追蹤，為產(chǎn)品生產(chǎn)數(shù)據(jù)的優(yōu)化修改提供依據(jù)，全面提升產(chǎn)品生產(chǎn)制造的機械化、自動化和智能化水平。

3 操作特點

3.1 融合了人工與機械測量方法

三坐標(biāo)測量機可以采用人工與機械測量結(jié)合的方式，同時完成大批量零件的檢測工作，在提升檢測工作效率的同時，優(yōu)化了零件檢測流程。在自動測量前，先根據(jù)手工測量的情況，通過經(jīng)驗與實際情況進行簡單的分析，制定大致的目標(biāo)。人工檢測完成后，按照測量設(shè)備操作規(guī)范與檢測方案，確定具體的操作方法。在測量過程中，需要同步對數(shù)據(jù)進行記錄，上傳到信息平臺上，基于智能化、自動化控制程序，設(shè)定觸探力度、方位和速度，直接完成裝夾工作，保證大批量零件檢測能夠一步完成，提升零件生產(chǎn)制造整體能效。

3.2 操作流程有著統(tǒng)一的規(guī)范

三坐標(biāo)測量機在設(shè)計與實際操作過程中，有著統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范，技術(shù)人員結(jié)合零件測量的要求，按照規(guī)范配置探頭，在工作臺上對產(chǎn)品進行立體化、全方位的測量，可以得到準(zhǔn)確、全面的幾何數(shù)據(jù)。與此同時，在得出三坐標(biāo)幾何測量數(shù)據(jù)后，需要合理分析數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，確定檢測距離，保證裝夾操作能夠一步到位。

3.3 結(jié)果換算更準(zhǔn)確

以往汽車生產(chǎn)制造的測量更注重產(chǎn)品整體結(jié)構(gòu)、形狀與尺寸方面的測量，在結(jié)果轉(zhuǎn)換方面以數(shù)字計算為主，結(jié)果誤差性較大，尤其是對產(chǎn)品曲面的測量，由于零件空間結(jié)構(gòu)不規(guī)則，所以探測的幾何數(shù)據(jù)差距較大[2]。采用高精度、智能化設(shè)備對零件進行檢測，可以利用智能化信息處理平臺，對原始數(shù)據(jù)進行精確換算，有效提升了測量結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性。

4 具體應(yīng)用流程

4.1 設(shè)備操作準(zhǔn)備

在操作三坐標(biāo)測量機進行檢測前，由于測量精確度要求較高，因此需要事先對檢具進行規(guī)范檢測，制定具體的測量計劃，科學(xué)安排檢測順序、操作人員及不同環(huán)節(jié)的檢測內(nèi)容等。首先對測量的各項要求進行分析，選取合適的測量機型號及其配置，然后對測量的整體過程做出規(guī)劃，按照規(guī)劃進行實際操作。結(jié)合檢測要求與設(shè)備使用規(guī)范，確定各項測量參數(shù)，包括觸探采點的位置、數(shù)量及關(guān)鍵特征提取點等。技術(shù)人員應(yīng)深入研究幾何誤差的計算公式、測量要求，選擇具體的測量方法，為后期編程測量規(guī)劃的制定提供有效的參考。此外，在三坐標(biāo)測量機使用前，還應(yīng)對各項操作性能進行調(diào)試，保證設(shè)備整體運維狀態(tài)的穩(wěn)定性。

4.2 檢定編程流程

使用三坐標(biāo)測量機前，需要先編訂檢定程序，結(jié)合基準(zhǔn)孔、基準(zhǔn)球和基準(zhǔn)塊等測量數(shù)據(jù)建立坐標(biāo)系。但是在編程的過程中，由于對檢具幾何參數(shù)的精確度要求較高，如果選擇以迭代法為基礎(chǔ)建立坐標(biāo)系，則產(chǎn)品測量平面數(shù)值與實際平面測量數(shù)值間的誤差將會拉大，因此，為降低誤差值，可以以3個圓形基準(zhǔn)孔的測量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，按照三點、兩線、一面的順序，為檢具構(gòu)建基礎(chǔ)坐標(biāo)體系，之后再與數(shù)據(jù)模型進行擬合，這樣做的優(yōu)勢在于可以將誤差降到最小。如果測量結(jié)果還是存在較大的誤差，那么很可能是因為測量設(shè)備或軟件程序出現(xiàn)運行異常問題，需要對設(shè)備進行狀態(tài)檢修，及時解決異常問題，保證基準(zhǔn)孔位置準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)建模合理。在程序檢測過程中，可以通過初始坐標(biāo)值與實際測量坐標(biāo)值對比的形式，找準(zhǔn)誤差點，重新建立坐標(biāo)系。

4.3 檢定結(jié)果的評定與優(yōu)化

三坐標(biāo)測量技術(shù)是原有產(chǎn)品測量與信息化技術(shù)的融合應(yīng)用，按照零件檢測需求對設(shè)備進行優(yōu)化調(diào)試后，可以有效控制檢測過程中不確定因素的影響。同時，得出測量結(jié)果后，需要相關(guān)技術(shù)人員、管理人員對比報告中數(shù)據(jù)模型與檢具的各項參數(shù)，確保參數(shù)相符的情況下，出具合格認(rèn)證，貼上標(biāo)簽。標(biāo)簽上對檢具的名稱、測量項目及使用周期等信息進行標(biāo)注。如果檢具測量結(jié)果與質(zhì)量合格標(biāo)準(zhǔn)存在誤差，則需要對檢具進行重新加工修復(fù)后，再次進行測定[3]。

在三坐標(biāo)測量過程中，應(yīng)保證設(shè)備操作的規(guī)范性，對檢定結(jié)果進行專業(yè)化評定與優(yōu)化，降低測量誤差值，提升產(chǎn)品測量結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性，避免后期出現(xiàn)檢測誤差、產(chǎn)品不合格而導(dǎo)致零件返修、淘汰等情況。

除此之外，三坐標(biāo)測量機能夠準(zhǔn)確分析產(chǎn)品質(zhì)量檢測的不確定度，對于誤差產(chǎn)生的位置、原因與影響等進行智能化分析，得出誤差規(guī)律，從而制定出結(jié)果不確定度的控制對策。

5 結(jié)束語

三坐標(biāo)測量機憑借測量精度較高、檢測周期短及測量數(shù)據(jù)全面等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于零件制造產(chǎn)業(yè)，保障了汽車零件的生產(chǎn)質(zhì)量與效率。在設(shè)備實際操作過程中，相關(guān)技術(shù)部門應(yīng)在全面分析三坐標(biāo)測量機工作原理、操作特點的基礎(chǔ)上，規(guī)范設(shè)備的使用流程，結(jié)合零件檢測的具體要求，制定科學(xué)的檢測方案，確保檢定編程的合理性與可操作性。在得出測量結(jié)果后，借助計算機系統(tǒng)對測量結(jié)果進行評估與優(yōu)化，為汽車產(chǎn)業(yè)零件生產(chǎn)制造提供準(zhǔn)確的檢定測量數(shù)據(jù)。