便攜式搖臂坐標(biāo)測量儀的妙用

開發(fā)便攜式CMM測量儀的目的是為了滿足惡劣環(huán)境中工件坐標(biāo)測量的要求，它具有攜帶方便、精度可靠的特點。讓我們來看一看便攜式坐標(biāo)測量儀在模具設(shè)計和生產(chǎn)中的優(yōu)越特性。

圖1  設(shè)法將大量沉重的模具搬到固定CMM坐標(biāo)測量儀的恒溫質(zhì)量控制

室內(nèi)進行測量簡直是一場噩夢。如采用便攜式CMM坐標(biāo)測量儀，只要將

該測量裝置安裝到需要檢測的零件旁邊即可，不需要采用其他的方法

坐標(biāo)測量儀（CMM）是用于測量長度、寬度和在X、Y和Z坐標(biāo)方向上測量3D物體幾何尺寸的測量儀器（見圖1）。由于傳統(tǒng)的CMM坐標(biāo)測量儀是比較沉重的固定式測量裝置，因此需要將被檢測的物體擺放到測量機上進行測量。一般來說，開發(fā)便攜式CMM測量儀的目的是為了滿足惡劣環(huán)境中工件坐標(biāo)測量的要求，它具有攜帶方便、精度可靠的特點。最好的CMM坐標(biāo)測量儀裝有帶關(guān)節(jié)的伸縮搖臂，結(jié)構(gòu)結(jié)實、可移動，并且靈活性好，能夠精確重復(fù)地測量物體的幾何形狀，其測量精度可達0.0002in（1in=25.4mm）。

用戶可以直接將該測量裝置安裝到加工零件的機床上，然后將接觸式探針引導(dǎo)到被測物體的表面上進行掃描測量。同時，筆記本電腦開始在屏幕上顯示3D測量過程，并將所有的測量數(shù)據(jù)記錄下來。從本質(zhì)上來說，它可以創(chuàng)建一個部件的3D“藍圖”，或制造這個部件所需的機加工零件“藍圖”。可以利用測量儀檢測模具是否符合質(zhì)量要求，并進行CAD至零件的分析，甚至專用零件的逆向工程分析。

鈑金件樣板的數(shù)字化處理

鈑金件加工車間常常將他們普通的切割用樣板進行編程處理，然后將這些程序應(yīng)用于新型激光切割機、水噴射切割機和自動沖壓機械的操作。

其整個轉(zhuǎn)換過程包括對模型輪廓的掃描，然后將經(jīng)過數(shù)字化處理的數(shù)據(jù)以.dxf文件的格式輸入到后處理器之中，通過后處理器自動地將信息轉(zhuǎn)換成NC數(shù)控切割程序（見圖2）。在借助便攜式CMM坐標(biāo)測量儀工作以后，過去需要一整天時間的編程工作，現(xiàn)在只需幾分鐘時間就可以完成。

圖2  用便攜式CMM坐標(biāo)測量儀檢測加工中的零件，不必將模具拆卸開來

分析哪些地方需要改進。只需簡單地檢測現(xiàn)有的模具，然后可立即與

原先的CAD文件進行比較。便攜式CMM坐標(biāo)測量儀可以精確地測量磨損

和毀壞的零件，然后創(chuàng)建一個3D模型，并將其輸入到CNC數(shù)控文件之中

老式CAD圖紙的更新

在鈑金件切割程序創(chuàng)建以后，還將利用數(shù)字化數(shù)據(jù)和AutoCAD軟件創(chuàng)建一份更新的零件圖紙。為了提高生產(chǎn)能力和制作水平，這些樣板需要經(jīng)常在車間內(nèi)修改，但并沒有在軟件文件中記錄下來。其結(jié)果是沒有精確的圖紙。如采用數(shù)字化數(shù)據(jù)更新圖紙，則可以保證該圖紙與實際樣板的一致。

這種方法也適用于更新工具和工裝夾具的圖紙，因為在生產(chǎn)前，這些圖紙也經(jīng)常需要多次修改。測量生產(chǎn)中設(shè)置的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)反饋給CAD系統(tǒng)來更新圖紙，這樣可以節(jié)約幾個小時的試運行時間和糾正幾年后工具需要返修時的錯誤。這種帶有伸縮搖臂的測量裝置對于這個領(lǐng)域是非常理想的，因為不需要拆卸就可以對模具進行測量。

可創(chuàng)建完美的拋物線圖形

直徑為8ft(1ft=304.8mm)的模壓衛(wèi)星天線盤，其性能取決于外形輪廓與拋物線圖形之間的完美接近程度。

制造廠不可能花費幾十萬美金購置一臺固定式CMM坐標(biāo)測量儀來測量他們的模具。相反，他們在測試產(chǎn)品的功能時，采用一個麥克風(fēng)，將其擺放到衛(wèi)星天線盤的焦點上，分析捕捉到的噪聲。根據(jù)分析結(jié)果對模具進行修改，并重新壓制一個新的衛(wèi)星天線盤，然后進一步試驗，經(jīng)過多次反復(fù)，直至接收到最清晰的聲音為止。這是一個長期而艱苦的過程。

今天，可采用便攜式測量設(shè)備掃描測量模具的表面。由測量系統(tǒng)生成的表面輪廓，用計算機輔助設(shè)計軟件使其與一個完美的拋物線圖形疊加。兩個疊加圖形之間的不一致，表明了模具不是太深，就是太淺，同時還能了解其深淺程度。

為了糾正解決這個問題，可再次利用便攜式測量設(shè)備，找出問題，并在模具上相關(guān)的地方做出記號，以便進一步返工修改。

掃描輪廓邊緣

大部分CMM坐標(biāo)測量儀只能在預(yù)先確定的間隔范圍內(nèi)采集一些離散點的測量數(shù)據(jù)。而便攜式CMM坐標(biāo)測量儀則可以用手工掃描連續(xù)的輪廓表面。

最近，為便攜式測量設(shè)備開發(fā)了一個新的應(yīng)用領(lǐng)域，在航空工業(yè)中，將其應(yīng)用于測量那些經(jīng)過修整的零件。大部分層壓復(fù)合零件在最后的組裝過程中需要進行修整，以達到非常精確的尺寸（見圖3）。

圖3  某些便攜式CMM坐標(biāo)測量儀還具有激光掃描功能，每秒鐘可

以采集幾千個測量點數(shù)據(jù)，對檢測復(fù)雜的零件表現(xiàn)出極大的優(yōu)越

性，并且可以利用這些數(shù)據(jù)進行逆向工程分析和有限元分析（FEA）

零件的機器人切割程序被復(fù)制到CATIA軟件之中。第一個工件的檢測值可用于驗證切割程序的精確度。普通的加工工藝要求檢驗員采用樣板進行切割，然后根據(jù)切割的形狀來驗證修整的情況。采用這種工藝可能需要花費一整天的時間。而今只需花費大概2h就可以設(shè)置好便攜式測量設(shè)備，用CATIA軟件沿著復(fù)雜零件的整個周邊掃描一千個測量點。其測量精度大大提高，NC數(shù)控編程員可以在同一天時間內(nèi)獲得他所需要的零件的反饋信息。

現(xiàn)有零件的再次工程設(shè)計

航空工業(yè)中的一家生產(chǎn)廠最近碰到了一系列的項目，要求他們對現(xiàn)有的一些零件進行重新工程設(shè)計，并將其輸入到CAD軟件之中。這項工作要求對一些長期以來客戶一直使用的零件進行修改，但實際上這些零件目前仍然符合客戶的要求。

原先在桌面上設(shè)計的東西早已是十幾年以前的產(chǎn)品了，這些零件的設(shè)計歷史和模具的修改并沒有在圖紙上標(biāo)明。便攜式CMM坐標(biāo)測量儀可迅速地掃描零件，并可對掃描的數(shù)據(jù)進行快速的數(shù)字化處理，然后轉(zhuǎn)換成3D計算機零件設(shè)計的格式，最后將這些數(shù)據(jù)傳送到計算機系統(tǒng)中。

便攜式坐標(biāo)測量儀是一種有效的測量工具。它可以保證模具能夠生產(chǎn)出精確的零件，為新產(chǎn)品的逆向工程分析提供追溯性的質(zhì)量控制文件。他們?yōu)橹圃鞆S提供了其所需要的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)具有精確和良好的適應(yīng)性，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量和工藝水平。

他們也可以從中節(jié)約很多資金，包括節(jié)約室內(nèi)測量用夾具的運輸和測量費用。而且，便攜式CMM坐標(biāo)測量儀本身的價格要比固定式CMM坐標(biāo)測量儀的價格便宜得多，但卻具有相當(dāng)大的測量范圍。如果在CMM測量儀上檢測同樣大小的模具，固定式CMM所需要的投資要比便攜式CMM高出4、5倍以上。