三坐標組合測量法與應用

河北太行機械工業有限公司 （石家莊 052160） 楊春金 谷永明 任志軍

在承接高鐵零件生產中，零件尺寸精度要求高、檢測量大，即使建好程序，但數量龐大，工作量也隨之加大，因此通過采用將多件產品組合測量方法來解決這個問題，不僅減少取放產品的時間，提高工作效率，而且在組合測量的過程中，操作員隨時觀察、及時對比，對提高檢測精度起到積極作用。下面就以一種簡單的襯套為例（尺寸見圖1），來說明組合測量方法的實現。使用的三坐標測量儀是海克斯康global050705。

圖1 襯套

1.組合測量方法適用條件

（1）單一工作平面（Z+）的尺寸測量。

（2）設計定位工裝，保證被測產品精確定位。

（3）適用于要求全檢或檢測數量大的產品。

2.確定產品組合的件數

根據三坐標工作臺大小和產品的尺寸確定組合測量件數，要求：①不能超出測頭測量范圍。②留出測頭回退的距離，避免測針在測量的過程中發生碰撞。根據襯套的尺寸，我們選擇組合測量件數最大為6件，超過6件就會超出測量范圍，機器就會報錯，也可以根據實際情況確定組合件數（不大于6件）。

3.組合定位

6件產品的組合方式有兩種，第一種是框架式，如圖2所示。這種方式編程時需要調整測量起始、終止角度，觸測點避開襯套間距最近處，并且適當減小測頭回退距離，保證測量過程無碰撞。優點是用來定位的框架工裝不用移動，不影響其他產品的測量；缺點是襯套擺放有微小偏差，測針就容易發生碰撞。

圖2 框架式

第二種是隔離式，如圖3所示。這種方式的優點是襯套之間距離較大，測針不會發生碰撞；缺點是用來定位隔離的工裝在測其他產品時需移走，定位工裝反復安裝和拆卸給操作帶來不便。

圖3 隔離式

4.編程

正常的編程程序是先初建坐標系，切換到DCC模式，再精確建立坐標系，測量所有需要評價的特征元素并進行評價，程序編譯結束。再次測量同樣的產品時，只要手動初建坐標系后，程序就會自動執行，最后得到我們需要的測量結果。

現在保證定位工裝位置固定，把初建坐標系省略，直接切換到DCC模式，精建坐標系，測量所有需要評價的特征元素并進行評價，程序編譯結束。再次測量同樣的產品時，將產品擺放到位，Ctrl+Q程序自動執行，一直到測量結束，輸出測量報告。整個測量過程不用手動采點，實現全自動測量，但是前提條件是每次測量產品時，定位工裝的位置是固定不變的。

以框架式組合測量為例，編程步驟為：

（1）精建坐標系。直接切換到DCC模式，根據產品需要評價的尺寸和基準精建坐標系，襯套比較簡單，我們選擇機器坐標平面Z+作為工作平面，坐標原點平移至第一個襯套內圓圓心。

（2）測量特征元素。測量第一個襯套，選擇自動測量圓的模式，如圖4所示，中心坐標選擇襯套上邊圓圓心坐標，起始角度選擇15°，取點位置錯開襯套之間距離最近的位置，內圓直徑178mm，測點16，深度分別取15mm和45mm測量兩個內圓，得到圓1－1和圓1－2，測量前后設置安全距離。同樣的方法測兩個外圓，深度分別設置為－15mm和－45mm，得到圓1－3、圓1－4。評價4個圓的直徑尺寸和圓度。

圖4 自動測圓

（3）陣列。復制第一個襯套的特征元素和評價結果，選擇陣列，輸入X軸和Y軸的平移距離，陣列粘貼，分別得到其他襯套的測量程序。圖形界面如圖5所示。

5.測量

測量的時候保證定位工裝位置固定，放置6件襯套，執行Ctrl+Q即可。我們也可以放1個、2個、3個、4個、5個，不大于6個就行，你需要測幾個在程序中就選擇幾個，執行Ctrl+L塊操作，程序自動執行所選擇的程序塊，得到相應測量報告。

圖5 陣列結果圖形

6.結語

組合測量方法的實現，首先工作效率將提高一倍，甚至會更多，以襯套為例，一件一件地測量，我們測6件，耗時20min多，而采取組合測量方式，同時測量6件產品共耗時不到8min；其次，組合測量采用全自動觸測取點，觸測速度一致，人為誤差小，提高了測量精度；再次，操作手柄是易損件，頻繁使用容易損壞，更換手柄的費用為8000元左右，組合測量定位好，就可實現全自動測量，無需使用操作手柄，減少了機器的維護維修費用；此外，組合測量的實現同時也節省了人力資源，測量過程中不用頻繁地取放零件，提高了整體工作效率，因此三坐標組合測量方法值得廣泛推廣應用。