三坐標測量機應用于產品質量檢測中的路徑探思

摘要：三坐標測量機是一種高性能的測量設備，它的分辨率和精度可以達到微米范圍以上。在工業產品的質量控制過程中引入三坐標測量機不僅可以幫助測量人員提高測量工作的實效性，保證所生產產品的質量，而且還可以為公司帶來巨大的競爭優勢。因此，為了產品質量檢驗工作能夠更為高效地進行，檢驗員應該對三坐標測量機的使用和性能等工作有一個清晰、明確的認識，在充分熟悉三坐標測量機的基礎上使用三坐標測量機進行產品的質量檢測工作，以此來促進產品質量檢測工作效率的提高。

關鍵詞：三坐標測量機;工業生產;產品質量檢測

引言：

隨著我國社會經濟的不斷發展，工業生產活動中對產品質量檢驗的標準和要求也變得越來越高。三坐標測量機作為一種高性能的測量設備，在工業生產活動中的使用范圍也開始不斷的擴大，相關的技術人員通過不斷提高三坐標測量機在實際檢測工作中所測數據的準確性和工作效率，來促進三坐標測量機更好的服務于工業生產活動之中。因此，本文將對三坐標測量機的性能和工作原理進行一個簡要的分析，結合三坐標測量機的特性和使用方法以及可能導致三坐標測量機測量結果出現誤差的因素來探討減少三坐標測量機測量誤差的有效對策。

一、三坐標測量機的性能與工作原理

三坐標測量機是一種能夠將分辨率控制在微米范圍內具有極高精密度的高性能測量機，它主要采用數控系統來完成產品質量的監測工作。

在我國目前的工業生產中，大多數測量員在工作中往往選擇使用固定橋式的三坐標測量機。該機的精密度非常之高，它所測量數據的誤差可以控制在±2μm以內。三坐標測量機的工作原理是將要進行質量檢測的產品放置在機器的工作臺上，并建立一個直角坐標系，利用三坐標測量機所自帶的探頭對所測產品進行較為全面的接觸測量，以此來得到更多的一些坐標，最后依靠計算機對測量數據的形式和耐久性的錯誤或不一致進行處理。三坐標測量機在進行產品測量的工作時，可以將幾何坐標中的數據進行存儲和組織，并利用計算機中的測量軟件完成計算工作，較為準確的得出所測產品不同尺寸和形狀之間的公差。這是三坐標測量機與一般測量機器的區別之處，也是其最明顯的特征之一。

為了使三坐標測量機的測量工作得以順利進行，并且能夠最大程度保持其所測產品數據的準確性，就必須要加強對相應技術人員技術水平方面的培訓和進修，促進技術人員專業素質的提高。在此基礎上，還需要使用一些相關的輔助方法，以此來更好地避免測量數據的誤差來源，提高產品質量檢驗的準確性和準時性，促進生產效率的提高，使產品能夠更好地滿足市場發展的需求。

二、三坐標測量機的測量特性

（一）手動與自動測量相結合

在使用三坐標測量機進行產品質監測的工作時，除了需要用到機器設備自行的自動測量技術，還需要輔以運用手動測量的操作方式。由于手動測量相對簡單，因此，如果可以將手動測量所測出的數據與自動測量所測出的數據結合起來，會使測量結果的精準性和實效性大大增強。相關技術人員在利用機器的自動測量技術對產品質量進行監測之前，應該先根據自己的工作經驗和所測產品的實際數據進行一個較為全面的分析，對產品質量監測工作的每一個環節以及每一個環節所能監測出的數據結果都要有一個總的預判。基于此，技術人員可以確定三坐標測量機的測量方法，并且要記錄好產品質量監測過程中每一個環節的檢測數據和信息。最后，由計算機軟件的信息程序來控制測量的強度和方向，控制速度，使夾鉗一步閉合，減少三坐標測量機調整角度的時間和頻率，以此來提高測量質量的準確性。

（二）測量效率高

正確的測量方法可以幫助三坐標測量機在進行測量工作時得以更為平穩的運行。在實際的產品質量檢測過程中，技術人員根據所測產品的特點和測量需求選擇和調整好測量方法，并采用正確的計算方法來對所測數據進行分析計算。三坐標測量機的測量方法與傳統的測量方法是不同的，它無需憑借廣泛的產品加工技術，這樣不僅可以簡化機器檢查的繁雜步驟，還可以使得三坐標測量機的工作效率大大提高。

（三）具有高標準的產品測量要求

三坐標測量機具有高標準的產品測量要求。在運用三坐標測量機進行產品質量檢測的過程中，相關技術人員首先要對所測產品與三坐標測量機之間的連接點進行一個全面、清晰的計算和分析工作，確保產品在進行質量檢測的過程中能夠被機器及時的裝夾，使得產品產品與量規之間的角度或距離保持在規定范圍內，可以有效避免產品在檢測過程中出現需要調整位置的情況，為檢測工作節省了時間，還有利于機器能夠提高工作效率，完成更多的檢測任務[1]。

三、使用三坐標測量機的具體方法

（一）調整機器位置，校準三坐標測量機的測量點

在啟動三坐標測量機進行產品質量檢測工作時，首先應該打開RationalDMIS軟件，并在“操作欄工具欄”中選擇查詢“機器狀態”，再依次點擊“基本尺寸”和“回零”。這個流程結束后，相關測量人員可以在標準球體上手動測量5個點，然后“更新校準”，如果“通過”，則校準完成。

（二）建立與產品系統配對的直角坐標系

測量人員可以在“動作選擇工具欄”中選擇點擊“坐標”;選擇“3-2-1 創建坐標”來創建一個完美的坐標系。如果完全控件（即輸入單元可以完全控制新坐標系），則新坐標系與當前坐標系無關。如果是局部控件，則新坐標系會連接到現有的坐標系中。

（三）確定3D模型的原始坐標系并導入RationalDMIS之中

從文件下拉菜單中，單擊 CAD 輸入，選擇要導入的 CAD 模型文件類型，然后打開所要選擇的模型文件。打開后，系統會自動加載模型，并將需要加載的對象模型默認添加到源數據區的窗口中，在這種情況下系統會直接引導CAD模型對應于機器中的坐標。

（四）根據測量機的二維圖測量數據并發送檢測報告

相關技術人員需要檢查圖紙上的所需數據，并發送檢查報告，如圖1所示。

四、可能導致三坐標測量機測量結果出現誤差的因素

（一） 外界環境因素的影響

1.工作環境溫度的高低

在長期的實踐中可以得知適應三坐標測量機開展測量工作的最佳環境溫度為20攝氏度，在此基礎上，允許溫度值偏移2攝氏度。如果環境溫度與三坐標測量機開展測量工作時的最佳溫度偏值過大，可能會導致機器的零件發生膨脹和收縮的現象，從而影響三坐標測量機所測數據的準確性，導致測量工作的實效性大大降低[2]。

2.空氣濕度的高低

三坐標測量機長期在較為潮濕的空氣環境下進行產品的測量工作，可能會導致三坐標測量機的內部零件出現生銹、腐蝕的現象，導致三坐標測量機的使用壽命大大縮短。此外，如果空氣的濕度過低，就非常容易出現靜電的現象，靜電會吸附空氣中的灰塵并影響傳送帶和其他影響測量的物體，繼而導致三坐標測量機在工作時，很容易發生機器表面瞬時電壓過高、電器元件故障和測量機損壞的情況，從而影響其所測數據的精準性。

3.機器設備工作的振動頻率

像三坐標測量機這樣的高級精密設備都對機器的振動頻率十分的敏感，機器設備工作的振動頻率可以直接的影響到三坐標測量機進行產品檢測工作中所測數據的準確性。

4.壓縮空氣的組成成分

三坐標測量機中坐標裝置的氣流必須是由壓縮空氣來控制的，它的氣壓的額定數值是必須> 0.5 MPa。最為關鍵的是，壓縮空氣中不能含有水和油等其他液體。如果壓縮空氣的氣壓不足或含有雜質，就會導致氣床發生嚴重的故障，對三坐標測量機所測數據的精準性和測量結果均有較大的負面影響。

5.機器的清潔度和零件溫度的穩定性

三坐標測量機在進行產品測量工作后，可能會有產品上的雜質或者液體殘留物遺留在機器零件的表面，如果技術人員不對三坐標測量機的機器進行一個較為全面的清潔，可能會導致這些殘留物長期附著在三坐標測量機上。長此以往，可能對所機器開展測量工作的結果產生較為重大的影響。此外，如果不對三坐標測量機的零件進行恒定的熱處理，可能會導致零件溫度的穩定性出現偏差，最終影響到其所測數據的精準性。

（二）內在因素的影響

三坐標測量機的每個部分每個零件如果得不到有效的維修保障工作和清潔工作，都會導致其最終所測數據的準確性受到影響。此外，影響三坐標測量機內部環境測量精度的重要因素還包括橡皮擦、校準球等工件是否在各軸上干燥，工作臺和槳是否定期清潔并由專業的清潔人員來進行的，機械零件是否松動，空氣中壓縮空氣的壓力和純度是否符合操作標準，三坐標測量機內部的電路及電氣控制是否在正常的工作以及各軸傳動系統的排放等[3]。

五、減少三坐標測量機測量誤差的實用對策

（一）為其營造一個良好的工作環境

為了使產品的質量檢測工作能夠順利的進行，相關技術人員應該根據三坐標測量機的性能要求來為其創造一個良好的工作環境。第一，技術人員應該對放置三坐標測量機的房間做一個恒溫處理，使房間內部的溫度始終保持在20攝氏度，溫度偏差的數值不得超過2攝氏度;第二，要在安置三坐標測量機的房間內安裝加濕或者減濕氣裝置，使房間的濕度保持一個較為平穩的狀態;第三，將一些震動幅度較大、頻率較高的機器設備搬離靠近放有三坐標測量機的房間附近;第四，保證壓縮空氣的純度;第五，定期對三坐標測量機進行清潔工作[4]。

（二）提高產品質量檢測的檢驗標準

隨著我國半導體行業的發展，半導體中的激光干涉法已經被廣泛的運用到了三坐標測量機中。光是在封閉的光路中運行的，盡管光纖是真空的，但大氣依然在外面，外界依然能對其產生負面影響。當外界的氣壓發生變化時，可能會導致滑座發生變形的現象，從而影響三坐標測量機所測數據的準確性。為了有效防止激光產生的熱量會對三坐標測量機所測數據產生負面的影響，相關部門應該根據三坐標測量機自身的特點來提高產品質量檢測的檢驗標準，以此來倒逼企業和技術人員進行創新，尋求規避激光干涉法對產品質量檢測工作的負面影響。

（三）加強對其檢測技術的研發和分析力度

三坐標測量機最主要的性能就是檢測技術，在其進行產品質量檢測的實際工作過程中，它主要通過自身所具備的測頭來檢測產品的各項數據，其探測技術水平的高低直接可以影響到三坐標測量機所測數據的準確程度。因此，相關部門應該加強對三坐標測量機檢測技術的研發和分析力度，開發出能夠提高三坐標測量機探測技術的各種輔助軟件和技術，使得測頭能夠完成更加高速、有效的檢測工作，并能夠保證測量結果的準確性，也能進一步擴大非接觸式的探測觸頭技術的普及力度。此外，在進行一些質量和體積較少的產品質量檢測過程中，可以先對所需檢測的產品進行一個合理的分析，選擇適宜的探測技術來完成該產品的質量檢測工作[5]。一般情況下，質量和體積均比較小的產品大多選擇接觸式的溶液測量儀來進行產品的質量檢測，接觸式的溶液測量儀可以很好的使測量機器進入產品中的某個既定部分，便于測量機器更好的進行測量工作，對于提高測量結果精準性也有很大的益處。

（四）加大對檢測人員專業技能的培訓力度

在進行質量檢測工作中需要檢測人員對三坐標測量機的基本情況有一個清晰明確的認知，并且具備一個較好的數據分析和處理能力和較高的計算機控制能力。因此，這就需要加大對檢測人員專業技能的培訓力度，以此來幫助檢驗人員熟練地運用計算機進行產品質量檢測過程中的數據分析和計算工作，并能夠較為準確的對三坐標測量機所測的數據進行分析和比較，從誤差數據和測量值中得出影響測量結果準確性的主要因素，幫助檢測人員更為高效地解決產品質量檢測過程中所遇到的問題[6]。

六、結語

現階段，三坐標測量機在我國已經被廣泛的應用于工業產品的質量檢測工作之中。為了使三坐標測量機更好地滿足工業生產的需要，必須不斷的提高其測量結果的精度。為此，相關技術人員應該不斷提高自身的專業技術知識和操作技能，能夠在培訓過程中熟悉各類測量裝置，并總結一些較為先進的實踐經驗。在此基礎上，還要積極尋找優化三坐標測量機的契機，努力提高三坐標測量機所測數據的準確性，以此來促進三坐標測量機能夠更好的發展，更好地為我國工業生產服務。

參考文獻：

[1]李定群.加強電廠電氣設備的安全運行管理與養護[J].科技風，2019（4）：190，198.

[2]王會成，王思遠.加強電廠電氣設備的安全運行管理與養護[J].環球市場，2019（15）：343.

[3]李亮.三坐標測量機在產品質量檢測中的應用[J].科技創新導報，2020，17（01）：89+91.

[4]郭建芬，秦貞明，徐井利，等.三坐標測量在產品質量檢測中的應用[J].機械制造，2019，57（11）：89-92.

[5]劉佳.三坐標測量機在數控機床配件檢測中的應用初探[J].內燃機與配件，2019（04）：75-76.

[6]張弛.檢具測量與三坐標測量的關系[J].科學與信息化，2018（8）：102，105.

作者簡介：王艷軍（1985-），男，漢族，甘肅定西人，大學本科學歷，甘肅機電職業技術學院講師，研究方向：機械設計制造及其自動化，數控技術，自動檢測。