全球四大测量公司谈车间测量仪器发展趋势

[2011/6/9]

　　海克斯康测量集团(Hexagon Metrology)旗下Romer公司的产品经理Dave Armstrong认为，“目前一个确定的趋势是测量更加靠近生产现场。”其证据是便携式关节臂型坐标测量机(PCMM)的流行——该公司在生产现场安装使用的此类仪器已达数千台。Armstrong将其流行部分归结于该产品测量精度的提高。例如，Romer公司最近推出的8′(2.4m)规格的Infinite系列便携式关节臂测量机精度已达到24.5?m。用户可以使用PCMM完成从产品和工艺的统计检验到(有时会实施的)100%全数检测。用户可以利用海克斯康测量集团的PC-DMIS软件从工件的CAD模型创建出测量程序。这种测量程序可用于检测后续工件，指导用户完成每一道检测步骤。

　　Armstrong指出，尽管PCMM有可能会取代手动量具，但根据他的看法，PCMM并不一定会取代固定式坐标测量机(CMM)。他表示，“一般来说，便携式关节臂测量机只是CMM的一种补充，而不会取代它。每一种测量系统都有其各自的用途。CMM非常适合批量生产，如果你有同一批生产出来的大量产品需要检测，最好是编写一个测量程序用CMM检测。如果你需要检测单件或小批量产品，或者用CMM测量耗时太长，那么采用关节臂测量机是一个很好的选择。”例如，2008年，海克斯康测量集团的Sheffield业务部开发了用于车间测量的Discovery III坐标测量机。该机可以使用视频传感系统、激光传感系统或接触式测头，在三种不同的测量空间范围内(最大为762mm×1016mm×609mm)，其接触式测头的测量精度可达到3.9?m。

　　法如(Faro)公司产品经理Rob Sanville表示，“已经大量采用便携式关节臂测量机(如FaroArm)的重要行业包括航空、汽车和医疗器械制造业。一般而言，任何切削加工行业都可以使用它。”用户发现，PCMM能够用于在机测量和加工中测量，这就意味着如果工件存在误差，通常可以不必将其从机床夹具上卸下，而立即对其进行修正。法如公司还可以提供各种型号的关节臂测量机，从规格为12′(3.7m)的FaroArm Quantum测量机(空间测量精度可达60?m)，到在直径1200mm测量空间范围内测量精度可达5?m的PowerGage测量机。PowerGage能够利用英国Delcam公司开发的PowerInspect软件从工件的CAD模型创建测量程序。

　　FARO Gage是PCMM的一个有趣的变化品种，它是一种1200mm的测量臂，其测量精度也达到了5?m，但不包括使用离线编程软件(如PowerInspect)的接口。Sanville介绍说，“FARO Gage是为车间设计的，可在工件加工现场使用。它并不一定会取代手动量具，但确实能提供更好的测量一致性。更重要的是，它可以提供打印的测量数据报告。”Romer公司2008年推出的MultiGage便携式关节臂测量机是一种与此类似的测量装置，其1200mm长的测量臂也能达到5?m的测量精度，该测量机是作为手持量具的一种具有柔性的替代手段而开发的。凭借其PC-DMIS版本的测量软件，MultiGage可以实现常见的三维测量(如尺寸、特征和结构)，甚至可以模仿高度规检测工件高度。

　　PCMM的另一类变化品种称为光学三坐标测量机，它使用一个固定的摄像系统来跟踪在便携式测量装置上的测量目标。其中一个例子是Metris公司开发的K系列光学三坐标测量机。它利用安装在手持测量装置(称为SpaceProbes)上的发光二极管(LED)，通过一台使用三线阵CCD摄像机的测量装置进行远距离三角法测量。如Metris K610测量机采用三角法测量测头上LED的位置时，其空间精度可达60?m。作为一种柔性好、易于使用的检测系统，该测量机能够测量很大的空间(如整辆轿车)，而不需要像便携式关节臂CMM那样进行原点“转接”。这种K系列测量机的另一个特点是具有动态基准点，从而使测量非静止的动态工件成为可能。

　　便携式关节臂CMM用于生产环境可能存在一些局限性。Perceptron公司工业业务部门高级副总裁Mark Hoefing解释说，“在以相对较大的批量生产价值昂贵的复杂工件时，你将需要一种自动化的测量解决方案。”对于将在线测量技术集成到制造工艺中，Perceptron公司已有28年的经验，最早始于汽车车身的装配。为了满足车间检测需求，该公司的产品在测量柔性、易用性以及准确性上均有很大提高。与多年来作为在线测量标准选择的、传统的固定式在线检测装置相比，该公司的AutoGauge机器人测量系统具有更好的测量柔性。在频繁更换产品、需要对生产工艺进行验证时，自动化测量系统(如AutoGauge)只需修改测量程序，即可开始测量新的工件。

　　为了实现更好的测量柔性，该公司还提供机器人式、固定传感器式以及混合式等多种型式的AutoGauge产品。固定传感器式测量系统最适合生产率高、品种模式单一的产品检测。而机器人式测量系统则最适合品种模式多样化的生产线。不过，选用测量系统时需要进行综合权衡。Hoefing在对机器人测量系统与传统的固定传感器解决方案进行比较时指出，“机器人可以提供更大的测量柔性，但每次测量的时间要增加2-3秒，原因在于其测量是顺序进行而非同时进行的。”无论采用何种结构型式，该系统均可达到约200?m的空间测量精度(6σ)。机器人测量系统在初始安装时需要进行校准，其内置功能可对温度变化(通常发生在测量循环的更换工件材料阶段)进行自动补偿。

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