邁卓諾測(cè)量系統(tǒng)簡單、輕便，可實(shí)現(xiàn)長達(dá)30m的精確測(cè)量，并且具有出色的隱藏點(diǎn)測(cè)量和多點(diǎn)同步測(cè)量能力，非常適用于汽車行業(yè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。
有效縮短新車生產(chǎn)線的啟動(dòng)周期，又快又好地生產(chǎn)出符合設(shè)計(jì)要求的汽車產(chǎn)品，是現(xiàn)代汽車制造企業(yè)的制勝法寶。這就需要一種適用于車間現(xiàn)場(chǎng)的快速、精確的大尺寸測(cè)量手段，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的快速安裝與調(diào)試，以及車身與部件的實(shí)時(shí)在線檢測(cè)。正是基于這種需求，20世紀(jì)80年代，挪威邁卓諾測(cè)量系統(tǒng)有限公司（Metronor AS）利用攝影測(cè)量技術(shù)，開發(fā)了一系列光電式坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)——光筆測(cè)量儀，后來被廣泛應(yīng)用于汽車、航空航天、發(fā)電設(shè)備和工程機(jī)械等大、重型制造行業(yè)，開創(chuàng)了大尺寸坐標(biāo)測(cè)量領(lǐng)域的新紀(jì)元。
光筆測(cè)量儀的技術(shù)特點(diǎn)
邁卓諾光筆測(cè)量儀主要由傳感器系統(tǒng)（相機(jī)）、采點(diǎn)系統(tǒng)（碳纖維測(cè)量光筆及測(cè)針）、電腦與測(cè)量軟件組成（見圖1）。采用精確的攝影測(cè)量技術(shù)，相機(jī)通過測(cè)量鑲嵌在光筆上的多個(gè)紅外發(fā)光二極管（LED）的坐標(biāo)，得到測(cè)量光筆在空間的位置和姿態(tài)（六維參數(shù)）。由于光筆底端的測(cè)針經(jīng)過精確校準(zhǔn)，與光筆的幾何關(guān)系唯一確定，被測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)就可以精確計(jì)算出來（見圖2）。
圖1 光筆測(cè)量儀的組成
圖2 光筆測(cè)量儀的工作原理
源于汽車制造業(yè)的需求，邁卓諾光筆測(cè)量儀可以說是為現(xiàn)代汽車生產(chǎn)量身定制。眾所周知，要生產(chǎn)出高品質(zhì)的汽車，有2個(gè)要素缺一不可：合格的汽車部件和精確的焊接與裝配。而要實(shí)現(xiàn)精確的焊接與裝配，工裝夾具、生產(chǎn)線必須符合設(shè)計(jì)要求，并且需要定期檢驗(yàn)和校準(zhǔn)。而汽車工裝一般大而重，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且都是安裝固定在車間，無法用傳統(tǒng)的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行檢測(cè)。要完成這一檢測(cè)任務(wù)，需要一種適用于車間現(xiàn)場(chǎng)的大尺寸測(cè)量手段，鑒于工裝復(fù)雜的外形特點(diǎn)，設(shè)備要能夠測(cè)量較深的隱藏部位。邁卓諾光筆測(cè)量儀恰恰能很好地滿足了這種生產(chǎn)需求。
首先，光筆測(cè)量儀具有良好的便攜性，非常適合在車間現(xiàn)場(chǎng)使用。整套設(shè)備緊湊、輕便，包括電腦在內(nèi)，被盛裝在一個(gè)長1m的標(biāo)準(zhǔn)拉桿箱內(nèi)（見圖3），包括裝運(yùn)箱在內(nèi)總重量不超過30kg，可以放在汽車后備箱，也可以帶它乘機(jī)旅行；進(jìn)行測(cè)量作業(yè)時(shí)，打開裝運(yùn)箱，將相機(jī)放置在現(xiàn)場(chǎng)需要檢測(cè)的工件旁，連好電纜，打開電腦即可用光筆進(jìn)行采點(diǎn)測(cè)量，不需要熱機(jī)等生產(chǎn)準(zhǔn)備工作；測(cè)量光筆重500g左右，拿在手上非常輕便，而且光筆與相機(jī)之間為無線連接；手持光筆，只要在相機(jī)的視野里，就可以在任何位置進(jìn)行采點(diǎn)，大尺寸測(cè)量變得輕松隨意。值得一提的是，由于設(shè)備主要由數(shù)字相機(jī)和碳纖維測(cè)量光筆組成，光筆測(cè)量儀可以在0～45℃正常工作，測(cè)量精度幾乎沒有影響。
圖3 光筆測(cè)量儀便于攜帶
不僅如此，光筆測(cè)量儀集大尺寸與高精度于一身，其技術(shù)指標(biāo)能夠很好地滿足汽車工裝檢測(cè)的要求。作為一套基于攝影測(cè)量技術(shù)的光學(xué)坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，光筆測(cè)量儀可以實(shí)現(xiàn)長達(dá)30m的精確測(cè)量。采用專利的圖象處理與相機(jī)校準(zhǔn)技術(shù)，空間長度測(cè)量精度可達(dá)25μm。不管是2m、3m的普通夾具，還是6m、7m的整車焊裝工裝，邁卓諾光筆測(cè)量儀都能很好地滿足其測(cè)量所要求的尺寸和精度要求。
此外，出色的隱藏點(diǎn)測(cè)量能力，成為光筆測(cè)量儀突出的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。眾所周知，汽車工裝一般在基板上裝有密密麻麻的立柱，立柱上就是控制面或定位銷，很多幾何尺寸處于比較深的隱藏位置。光筆測(cè)量儀直接使用測(cè)針采點(diǎn)測(cè)量，從這一點(diǎn)上，它是真正意義上的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。相對(duì)于其他大尺寸光學(xué)測(cè)量設(shè)備（比如激光跟蹤儀），光筆測(cè)量儀具有出色的隱蔽點(diǎn)測(cè)量能力。用戶通過配備帶有加長部分的測(cè)量光筆，結(jié)合測(cè)針和加長桿，可以輕易測(cè)量600mm或更深的隱藏位置。
還值得一提的是，光筆測(cè)量儀具有獨(dú)一無二的多點(diǎn)同步測(cè)量能力。除了使用光筆進(jìn)行采點(diǎn)測(cè)量外，邁卓諾系統(tǒng)還有另外一種測(cè)量方式，即直接測(cè)量分散、獨(dú)立的LED光靶。將多個(gè)LED光靶用磁力或膠粘等手段固定在目標(biāo)上，相機(jī)一次可以同時(shí)采集多個(gè)點(diǎn)的空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)。利用這一功能，邁卓諾測(cè)量系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)六維測(cè)量、重復(fù)性測(cè)量、變形實(shí)時(shí)監(jiān)控以及動(dòng)態(tài)坐標(biāo)系下的測(cè)量等多種應(yīng)用，可以完成比如工裝重復(fù)性檢測(cè)、震動(dòng)環(huán)境下的測(cè)量和移動(dòng)目標(biāo)的測(cè)量等多種復(fù)雜任務(wù)。
用于汽車生產(chǎn)的實(shí)例
綜上所述，我們可以發(fā)現(xiàn)，邁卓諾光筆測(cè)量儀的技術(shù)特點(diǎn)，很好地契合了汽車生產(chǎn)，特別是工裝現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的需要。邁卓諾公司與一些知名汽車制造企業(yè)緊密合作，制定了一套適合現(xiàn)代汽車生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)操作流程（SOP），以保證客戶能夠既快又好地制造出符合設(shè)計(jì)要求的汽車產(chǎn)品。
操作流程主要由以下幾部分組成：
1.檢驗(yàn)工裝安裝基板的平面度。
這是最基本的一步，也非常關(guān)鍵和必要。如果基板不平，安裝于其上的立柱一定會(huì)有偏斜，控制面和定位削的位置肯定就會(huì)出現(xiàn)偏差。由于光筆測(cè)量儀測(cè)量范圍大、隱藏點(diǎn)測(cè)量能力強(qiáng)，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大型工裝的整個(gè)平面均布采點(diǎn)，包括后部和中間位置，實(shí)現(xiàn)平面度的全面分析評(píng)價(jià)，很少有其他測(cè)量設(shè)備能夠做到。
2.建立工件坐標(biāo)系。
這是所有后續(xù)測(cè)量作業(yè)的基礎(chǔ)。通過測(cè)量工件上的參考幾何量（點(diǎn)、線和面），轉(zhuǎn)移機(jī)器坐標(biāo)系為工件坐標(biāo)系。光筆測(cè)量儀可以精確地實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，比如可以通過均布采點(diǎn)來測(cè)量整個(gè)平面，并以此作為基準(zhǔn)建立坐標(biāo)系。而其他的測(cè)量手段，比如關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)或激光跟蹤儀，或是由于測(cè)量范圍的限制，或是由于無法測(cè)量隱藏點(diǎn)，都只能測(cè)量平面的局部，以此作為建系基準(zhǔn)，是不準(zhǔn)確、不科學(xué)的。
3.檢測(cè)各控制面和定位銷。
這是工裝檢測(cè)的基本要求。光筆測(cè)量儀就象一臺(tái)大尺寸坐標(biāo)測(cè)量機(jī)一樣，可以快速、精確地在車間現(xiàn)場(chǎng)完成測(cè)量作業(yè)。
4.檢測(cè)工裝夾具的重復(fù)性。
現(xiàn)在，越來越多的汽車制造企業(yè)要求檢測(cè)這一項(xiàng)指標(biāo)。汽車生產(chǎn)是批量生產(chǎn)，工裝的重復(fù)性不好，汽車的質(zhì)量就會(huì)不穩(wěn)定。利用光筆測(cè)量儀多點(diǎn)同步測(cè)量功能，重復(fù)性檢測(cè)的難題迎刃而解。只要在工件上固定多個(gè)LED光靶，將工件在夾具上重復(fù)裝夾多次，相機(jī)每次可以同步測(cè)量這多個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)。通過系統(tǒng)隨機(jī)軟件，可以快速得到工裝重復(fù)性的指標(biāo)。而以往，用戶不得不在工件上人為打多個(gè)點(diǎn)，采用破壞工件的方式實(shí)現(xiàn)重復(fù)性的檢測(cè)。
5.將部件在工裝上裝夾好后，再對(duì)部件進(jìn)行測(cè)量，并與CAD模型進(jìn)行實(shí)時(shí)比對(duì)。
這是真正的生產(chǎn)狀態(tài)，將零件和工裝的偏差因素集合在一起。只有完成這一步，部件測(cè)量合格，才可以說生產(chǎn)出來的汽車是合格的。
綜觀整個(gè)操作流程可以發(fā)現(xiàn)，它不僅檢驗(yàn)了工裝，而且檢測(cè)了工裝的重復(fù)性，并對(duì)在裝夾狀態(tài)下的部件進(jìn)行測(cè)量，整個(gè)流程全面、嚴(yán)謹(jǐn)且科學(xué)，涵蓋了各個(gè)環(huán)節(jié)，為制造合格的汽車產(chǎn)品提供了質(zhì)量保證。而光筆測(cè)量儀由于其良好的便攜性、大尺寸測(cè)量、隱藏點(diǎn)測(cè)量和多點(diǎn)同步測(cè)量等技術(shù)特點(diǎn)，為完成這一流程提供了恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段保證。
基于與汽車制造企業(yè)一致的訴求和20年成功的行業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，邁卓諾光筆測(cè)量儀被國內(nèi)外各大汽車廠商廣泛采用（見圖4、圖5），并得到了一致認(rèn)同，廣泛應(yīng)用于汽車制造的各個(gè)環(huán)節(jié)：工裝夾具測(cè)量、工裝夾具重復(fù)性檢驗(yàn)、生產(chǎn)線的安裝調(diào)試與檢測(cè)、車身部件及白車身測(cè)量、部件變形監(jiān)測(cè)與分析以及模具檢測(cè)等，在新車研發(fā)與試制、車間現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量等方面都發(fā)揮著重要作用。
圖4 工裝夾具、整車焊裝線的安裝、調(diào)試及檢測(cè)
圖5汽車零部件、白車身及模具的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)檢測(cè)
