三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)普遍具有高精度、高速度、很好的柔性、很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理和適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的能力，尤其是豐富的、不斷擴(kuò)展的軟件功能，目前愈來(lái)愈多的應(yīng)用于汽車(chē)車(chē)身檢測(cè)中。車(chē)身檢測(cè)是汽車(chē)工業(yè)中關(guān)于零部件檢測(cè)的重要部分，該項(xiàng)檢測(cè)直接關(guān)系著整車(chē)的外觀和質(zhì)量。
車(chē)身檢測(cè)的特點(diǎn)
汽車(chē)車(chē)身在加工和工藝裝配的過(guò)程中，由于各種主客觀因素都會(huì)存在各種各樣的誤差，除了操作者本身的技能和經(jīng)驗(yàn)等主觀因素的影響外，還有一些由于檢測(cè)方法本身所造成的影響。有兩種比較典型的情況：一、車(chē)身及其組成的各種零部件大多為鈑金件，工件的剛性一般較差，且車(chē)身表面上的各種孔和相對(duì)尺寸受地球引力的影響而處于變形狀態(tài)，若使用傳統(tǒng)的測(cè)量方式和夾具方法往往對(duì)這種自然變形無(wú)法測(cè)量和評(píng)價(jià)，即使測(cè)量和評(píng)價(jià)，也會(huì)出現(xiàn)較大的偏差。其二、汽車(chē)車(chē)身裝配件是多工種加工件組裝的系統(tǒng)，很難避免在單件檢測(cè)時(shí)存在偏差。
鑒于上述原因，對(duì)車(chē)身檢測(cè)的要求主要有：定位合理；孔的檢測(cè)包含兩項(xiàng)內(nèi)容：孔徑大小，孔的位置；外形檢查：由于該類(lèi)零件輪廓普遍呈自由曲面、不規(guī)則等特征，需要根據(jù)具體情況采取多種方式；以劃線方式檢查工件的輪廓，情況與檢查孔相似；待測(cè)零件需要夾緊。
傳統(tǒng)檢具一般只針對(duì)一項(xiàng)參數(shù)檢驗(yàn)，多為手工操作，工作效率不高。另外，傳統(tǒng)的檢具及檢測(cè)用夾具存在諸多的不足，不具備監(jiān)控生產(chǎn)線上運(yùn)行情況的能力，所以在車(chē)身等大型焊接件的檢測(cè)及測(cè)量應(yīng)用中，傳統(tǒng)檢具已漸漸失去主導(dǎo)地位，取而代之的是高精度的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。
三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)在車(chē)身檢測(cè)中的應(yīng)用
三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是通過(guò)探頭系統(tǒng)與工件的相對(duì)移動(dòng)，來(lái)探測(cè)工件表面點(diǎn)三維坐標(biāo)的測(cè)量系統(tǒng)。除測(cè)量機(jī)主體部分外，系統(tǒng)還包括輸送、裝夾等輔助環(huán)節(jié)，并必須在測(cè)量軟件的配合下才能完成要求的測(cè)量任務(wù)。
三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)普遍具有高精度、高速度、很好的柔性、很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理和適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的能力，尤其是豐富的、不斷擴(kuò)展的軟件功能，這一切使CMM在車(chē)身質(zhì)量控制中發(fā)揮了愈來(lái)愈大的作用。尤其在今天的轎車(chē)生產(chǎn)車(chē)間里，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)已使用在生產(chǎn)線上，而不是使用在遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量間內(nèi)。在沖壓件生產(chǎn)車(chē)間中，采用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)檢測(cè)的比例已過(guò)一半，一些大型的復(fù)雜工件受檢比例更高。焊接件并不是每種都需要進(jìn)行檢驗(yàn)的，但在必須受控的那些車(chē)身總成中，利用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行檢查的比例甚至達(dá)到三分之二。用于生產(chǎn)過(guò)程中檢測(cè)的三坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)事實(shí)上已成為工藝過(guò)程的一個(gè)組成部分。
三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的種類(lèi)和特點(diǎn)
目前，世界上為汽車(chē)行業(yè)車(chē)身檢測(cè)提供專(zhuān)業(yè)檢測(cè)方案的最知名廠家當(dāng)屬意大利DEA公司，并在推動(dòng)汽車(chē)車(chē)身研究和“白車(chē)身”的尺寸檢測(cè)方面作出了突出貢獻(xiàn)。針對(duì)汽車(chē)車(chē)身檢測(cè)的應(yīng)用特點(diǎn)，DEA開(kāi)發(fā)了適應(yīng)汽車(chē)檢測(cè)每個(gè)環(huán)節(jié)的各種設(shè)計(jì)，加之以針對(duì)鈑金件特征而設(shè)定的軟件功能，能夠?yàn)檐?chē)身的開(kāi)發(fā)、試制、部件/分總成/總成檢測(cè)、在線檢測(cè)以及質(zhì)量控制提供保障。
常用的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)主要有水平臂測(cè)量機(jī)、活動(dòng)橋式測(cè)量機(jī)和固定龍門(mén)型測(cè)量機(jī)。其中水平臂測(cè)量機(jī)又分雙水平臂和單水平臂兩種，主要用于對(duì)車(chē)身和大型鈑金件的測(cè)量，也可測(cè)中小件?；顒?dòng)橋式測(cè)量機(jī)精度較高，主要用于對(duì)形狀復(fù)雜的薄壁工件，特別適用于在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)中小型沖壓件和焊接件進(jìn)行在線測(cè)量。固定龍門(mén)型測(cè)量機(jī)的精度高于水平臂測(cè)量機(jī)，主要用于如航空、汽車(chē)等細(xì)長(zhǎng)件的測(cè)量。
水平臂式測(cè)量機(jī)
可以配置手腕測(cè)座CW43L，這種測(cè)頭增加了兩個(gè)回轉(zhuǎn)坐標(biāo)，并可以使用加長(zhǎng)桿，最長(zhǎng)可達(dá)800mm，這種形式的結(jié)構(gòu)能使測(cè)頭易于進(jìn)入工件的各個(gè)被測(cè)部位，包括車(chē)身骨架的內(nèi)部區(qū)域或各種鈑金件的底部甚至底部?jī)?nèi)側(cè)，最多時(shí)控制系統(tǒng)可以操作10個(gè)坐標(biāo)的雙臂，同時(shí)可從兩側(cè)對(duì)工件進(jìn)行檢測(cè)，適用的工件如：車(chē)身、側(cè)圍等。根據(jù)測(cè)量任務(wù)的需要，承載平臺(tái)上可設(shè)置測(cè)頭庫(kù)，即可在檢驗(yàn)一個(gè)復(fù)雜的工件過(guò)程中通過(guò)更換測(cè)頭，一次完成任務(wù)。
雙水平臂測(cè)量機(jī)，如Bravo雙水平臂測(cè)量機(jī)（如圖1）的特點(diǎn)為：水平臂復(fù)合陶瓷材料高剛性結(jié)構(gòu)；Renishaw PH10 或 DEA CW43L手腕測(cè)座都可以安裝在測(cè)量軸上等。所有的測(cè)量軸可機(jī)動(dòng)；軸向的運(yùn)動(dòng)由控制系統(tǒng)和測(cè)量軟件進(jìn)行管理；X和Y軸的移動(dòng)部件在空氣軸承上運(yùn)動(dòng)，Z軸配置由機(jī)械導(dǎo)軌及空氣軸承組成的混合運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)；所有各軸由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，Y及Z軸采用帶傳動(dòng)，X軸采用齒輪齒條傳動(dòng)；氣動(dòng)控制的機(jī)械安全制動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)中心滑架的自動(dòng)鎖緊；光學(xué)光柵尺讀數(shù)頭編譯系統(tǒng)；可利用其寬范圍的附件及選項(xiàng)配置機(jī)器應(yīng)對(duì)特殊的應(yīng)用需求；開(kāi)敞的水平臂結(jié)構(gòu)便于工件的裝卸操作；隨動(dòng)罩使得更容易更安全地接近測(cè)量區(qū)域，并和外罩、防塵罩一起提供完全的內(nèi)部保護(hù)；在手動(dòng)模式下，操作者通過(guò)操縱桿單元實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制；一組風(fēng)扇防止在測(cè)量機(jī)本體自身內(nèi)部發(fā)生溫度層化；通過(guò)軟件對(duì)機(jī)器幾何誤差進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償；Bravo NT既可安裝于地表以下也可安裝于地面上，配有溫度傳感器使控制系統(tǒng)能夠檢測(cè)并動(dòng)態(tài)地補(bǔ)償溫度梯度引起的測(cè)量系統(tǒng)的變形。
活動(dòng)橋式測(cè)量機(jī)
如Brown & Sharpe集團(tuán)的Global測(cè)量機(jī)（如圖2）。其特點(diǎn)包括：獨(dú)特的TRICISIONTM式（精密三角梁）橫梁設(shè)計(jì)，提供良好的剛性質(zhì)量比，輕合金橋架較傳統(tǒng)設(shè)計(jì)剛性提高25％，X向?qū)к壷匦慕档?/SPAN>50％從而保證了平穩(wěn)、精確的運(yùn)動(dòng)；移動(dòng)橋上軸承跨距更寬，降低了由于橋架自轉(zhuǎn)而引起的誤差，從而保證了整機(jī)空間精度更高，降低了重復(fù)性誤差，提高了加速和減速性能，使測(cè)量效率更高；獲得專(zhuān)利的、經(jīng)過(guò)精密加工的整體燕尾型導(dǎo)軌，提高了機(jī)器的精度和重復(fù)性。非接觸式光柵尺避免了摩擦，裝配時(shí)一端固定，另一端可隨溫度變化而調(diào)整，光柵熱膨脹系數(shù)獲得PTB認(rèn)證。
Global Image是一種集單點(diǎn)探測(cè)和模擬掃描技術(shù)為一體的高性能檢測(cè)設(shè)備，同時(shí)可配制接觸式和非接觸掃描測(cè)?；谛乱淮叻€(wěn)定性控制系統(tǒng)，與溫度和精度補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合與優(yōu)化，加上先進(jìn)的算法，實(shí)現(xiàn)了高速、高精度模擬開(kāi)環(huán)以及閉環(huán)掃描。獲有專(zhuān)利的快速探測(cè)模式中的指向、點(diǎn)擊和掃描技術(shù)，可把掃描測(cè)頭當(dāng)作觸發(fā)式測(cè)頭使用，而不會(huì)損失速度和精度。
檢測(cè)用柔性?shī)A具
傳統(tǒng)夾具做法是每次在測(cè)量零件以前，首先根據(jù)測(cè)量要求，制定各種定位及夾緊方案，接著就要制作一些夾具，然后按照既定方案，在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的工作臺(tái)面上，把這些定位及夾緊裝置搭建起來(lái)，在此基礎(chǔ)上建立測(cè)量坐標(biāo)系后方可測(cè)量。這種傳統(tǒng)的做法存在交貨周期長(zhǎng)、缺乏靈活性、更改費(fèi)用高、儲(chǔ)存費(fèi)用大等缺點(diǎn)。
現(xiàn)代化大規(guī)模、多品種汽車(chē)生產(chǎn)要求的柔性?shī)A具系統(tǒng)可用于任何測(cè)量機(jī)（懸臂或垂直臂）；而且它不需要與檢測(cè)設(shè)備有特殊的電氣和軟件的聯(lián)結(jié)。這類(lèi)夾具系統(tǒng)維護(hù)方便，使用簡(jiǎn)單。
常用的柔性?shī)A具系統(tǒng)有兩類(lèi)，第一類(lèi)是可編程的圓柱提升型，第二類(lèi)是機(jī)械式模塊拼合型。在第一類(lèi)中又有全自動(dòng)和手動(dòng)之分，而第二類(lèi)也還有不同結(jié)構(gòu)形式。
全自動(dòng)柔性裝夾系統(tǒng)
以DEA生產(chǎn)的FIVE全自動(dòng)柔性裝夾系統(tǒng)（如圖3）為例，其主體部分是一組圓柱體，內(nèi)充壓縮空氣，若打開(kāi)氣閥，底部即形成氣墊，圓柱體能在平臺(tái)上輕快地移動(dòng)，且高度可變，提升高度最大一種是500mm；頂端配以標(biāo)準(zhǔn)化的支撐，用以承載工件。在非工作狀態(tài)下，這些圓柱體整齊地置于坐標(biāo)測(cè)量機(jī)平臺(tái)的后部。該系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，借助FIVE完善的軟件和自動(dòng)操作功能將圓柱體一個(gè)一個(gè)地移至平臺(tái)上的某個(gè)預(yù)先設(shè)定位置；當(dāng)圓柱體按確定的X、Y、Z坐標(biāo)停在平臺(tái)上的設(shè)定點(diǎn)后，測(cè)頭旁側(cè)的機(jī)械手開(kāi)始向上，即沿Z軸移動(dòng)，把圓柱體內(nèi)的活塞提升到規(guī)定的高度；通過(guò)執(zhí)行事先編制的程序，X、Y、Z坐標(biāo)就在坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量空間建立了起來(lái)。只要針對(duì)不同的工件編制相應(yīng)的程序，FIVE系統(tǒng)就能滿足各種工件的支撐、裝夾要求，顯示了極大的靈活性，即柔性。
手動(dòng)柔性裝夾系統(tǒng)
FIVE自動(dòng)系統(tǒng)也有明顯的不足，一是用戶(hù)投資偏大，二是盡管操作過(guò)程為全自動(dòng)，但工作效率并不高。近年來(lái)推出手動(dòng)柔性裝夾系統(tǒng)，類(lèi)似于FIVE 系統(tǒng)，根據(jù)被測(cè)工件的不同情況先編制相應(yīng)的程序，測(cè)量機(jī)的測(cè)頭逐次進(jìn)入到指定點(diǎn)，操作人員則一次次把圓柱體人工移動(dòng)到測(cè)頭下，再手動(dòng)提升到對(duì)準(zhǔn)測(cè)量頭上的指定位置，然后裝上模塊化支撐夾頭，這種系統(tǒng)比全自動(dòng)的夾具系統(tǒng)工作效率高，經(jīng)濟(jì)性也好。
上下料等輔助系統(tǒng)
上下料系統(tǒng)包括傳送帶、地軌車(chē)及動(dòng)力部分等。在測(cè)量機(jī)的前后安裝上下料系統(tǒng)，參照與裝配線的位置，上下料可在任一側(cè)進(jìn)行。這樣，把停機(jī)時(shí)間、即空運(yùn)行時(shí)間減至最少，提高了工作效率。當(dāng)一個(gè)待測(cè)薄壁件在測(cè)量工位被檢測(cè)時(shí)，下一個(gè)薄壁件被裝在上料工位處的承載平臺(tái)上，而在測(cè)量循環(huán)完成后，該件就被自動(dòng)移出測(cè)量區(qū)域，裝著新工件的第二個(gè)平臺(tái)被移入。根據(jù)測(cè)量任務(wù)的需要，承載平臺(tái)上還可設(shè)置測(cè)頭庫(kù)，既可在檢驗(yàn)一個(gè)復(fù)雜的工件過(guò)程中通過(guò)更換測(cè)頭，一次完成任務(wù)。
通用測(cè)量軟件和專(zhuān)用測(cè)量軟件
基本測(cè)量軟件是坐標(biāo)測(cè)量機(jī)必備的最小配置軟件。它負(fù)責(zé)完成整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的管理，包括探針校正、坐標(biāo)系的建立與轉(zhuǎn)換、輸入輸出管理、基本幾何要素的尺寸與形位公差評(píng)價(jià)以及元素構(gòu)成基本功能。（形位公差包括：直線度、平面度、圓度、圓柱度、線輪廓度、面輪廓度、平行度、垂直度、傾斜度、位置度、同軸（心）度、對(duì)稱(chēng)度、圓跳動(dòng)、全跳動(dòng)）
專(zhuān)用測(cè)量軟件是針對(duì)某種具有特定用途的零部件測(cè)量問(wèn)題而開(kāi)發(fā)的軟件，如：齒輪、螺紋、自由曲線和自由曲面等。一般還有一些附屬軟件模塊，如：統(tǒng)計(jì)分析、誤差檢測(cè)、補(bǔ)償、CAD等。
先進(jìn)的計(jì)量和檢測(cè)軟件可為計(jì)量需要提供完美的的解決方案，是高效正確完成檢測(cè)功能的關(guān)鍵因素。如PC-DMIS測(cè)量軟件操作界面簡(jiǎn)潔，可以指導(dǎo)使用者進(jìn)行零件編程、參數(shù)設(shè)置和工件檢測(cè)；同時(shí)，其一體化的圖形功能，能夠?qū)z測(cè)數(shù)據(jù)生成可視化的圖形報(bào)告；還可以移植傳統(tǒng)的測(cè)量軟件，并提供捆綁方案如MM4、TUTOR等軟件。此外還包括各種鈑金件和塑料玻璃和管件的全套測(cè)量程序，以及自動(dòng)尋找測(cè)量元素、實(shí)時(shí)三維測(cè)頭補(bǔ)償、自動(dòng)補(bǔ)償變形工件的表面位置和方向等；對(duì)鈑金件和變形大的工件的孔搜尋功能，即控制測(cè)量機(jī)在理論孔中心附近區(qū)域?qū)ふ規(guī)追N有效的幾何形狀，具備了智能化的特征。該軟件還具備強(qiáng)大的CAD圖形功能，允許用戶(hù)采用三維CAD數(shù)據(jù)，脫機(jī)或者聯(lián)機(jī)生成工件檢測(cè)程序，同時(shí)完成圖形化工件模型和探測(cè)路徑的模擬，生成計(jì)算機(jī)數(shù)模完成逆向工程。
（轉(zhuǎn)載）
