三坐標(biāo)測量機智能技術(shù)

本課題研究三坐標(biāo)測量機的智能技術(shù)，應(yīng)用人工智能和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，分別形成智能系統(tǒng)中子系統(tǒng)的知識庫和閥值矩陣，使其能夠根據(jù)被測對象的圖紙與給定的測量任務(wù)，并針對測量任務(wù)實現(xiàn)精度優(yōu)化，自行正確地確定測量策略，其中包括：自動選擇測頭及其方向，自行選擇測量位置，選擇最佳路徑、防止碰撞，自動實現(xiàn)測量編程。同時討論了測量機與CAD設(shè)計系統(tǒng)的接口問題以實現(xiàn)工作的幾何重構(gòu)，以及利用單攝像頭對工作進行定位和定向。利用這一技術(shù)可將一般計算機數(shù)控三坐標(biāo)測量機改建成為智能三坐標(biāo)測量機，實現(xiàn)信息處理的自動化和決策的智能化，從而大大減輕編程勞動，在避免差錯的同時又能做到優(yōu)化精度，最終研制成新一代的三坐標(biāo)測量機。

光電式數(shù)字化無導(dǎo)軌在線三坐標(biāo)測量機是國家中長期科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃中計量測試儀器發(fā)展方向、重點項目建議之一。關(guān)節(jié)臂式柔性三坐標(biāo)測量機具有結(jié)構(gòu)簡單、量程大、體積小、價格低廉、安裝方便、易于操作、能夠在現(xiàn)場在線使用、便攜等優(yōu)點，具有廣泛應(yīng)用前景。我國還沒有這種測量機生產(chǎn)，國外生產(chǎn)的測量機也存在精度低的問題。本項目著重研究關(guān)節(jié)臂式柔性三坐標(biāo)測量機的關(guān)鍵技術(shù)，包括理想的和有誤差的關(guān)節(jié)臂式測量機的數(shù)學(xué)模型建立，減小臂的彎曲和熱變形、臂的運動誤差的方法，臂的彎曲和熱變形檢測和補償技術(shù)，關(guān)節(jié)臂的運動誤差檢測和補償技術(shù)，關(guān)節(jié)尺寸受到限制情況高精度測角方法、關(guān)節(jié)臂的實際參數(shù)精確標(biāo)定方法，數(shù)據(jù)處理和誤差補償軟件的開發(fā)，總體性能、精度評定和檢測方法等。并通過這些研究為研制精度比國外現(xiàn)有測量機高、價格比其低、有自主知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)節(jié)臂式柔性三坐標(biāo)測量機做好技術(shù)準(zhǔn)備。 2100433B

主要用于機械、汽車、航空、軍工、家具、工具原型、機器等中小型配件、模具等行業(yè)中的箱體、機架、齒輪、凸輪、蝸輪、蝸桿、葉片、曲線、曲面等的測量，還可用于電子、五金、塑膠等行業(yè)中，可以對工件的尺寸、形狀和形位公差進行精密檢測，從而完成零件檢測、外形測量、過程控制等任務(wù)。

三坐標(biāo)測量機模具行業(yè)

三坐標(biāo)測量機在模具行業(yè)中的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，它是一種設(shè)計開發(fā)、檢測、統(tǒng)計分析的現(xiàn)代化的智能工具，更是模具產(chǎn)品無與倫比的質(zhì)量技術(shù)保障的有效工具。當(dāng)今主要使用的三坐標(biāo)測量機有橋式測量機、龍門式測量機、水平臂式測量機和便攜式測量機。測量方式大致可分為接觸式與非接觸式兩種。

模具的型芯型腔與導(dǎo)柱導(dǎo)套的匹配如果出現(xiàn)偏差，可以通過三坐標(biāo)測量機找出偏差值以便糾正。在模具的型芯型腔輪廓加工成型后，很多鑲件和局部的曲面要通過電極在電脈沖上加工成形，從而電極加工的質(zhì)量和非標(biāo)準(zhǔn)的曲面質(zhì)量成為模具質(zhì)量的關(guān)鍵。因此，用三坐標(biāo)測量機測量電極的形狀必不可少。 三坐標(biāo)測量機可以應(yīng)用3D數(shù)模的輸入，將成品模具與數(shù)模上的定位、尺寸、相關(guān)的形位公差、曲線、曲面進行測量比較，輸出圖形化報告，直觀清晰的反映模具質(zhì)量，從而形成完整的模具成品檢測報告。 在某些模具使用了一段時間出現(xiàn)磨損要進行修正，但又無原始設(shè)計數(shù)據(jù)(即數(shù)模)的情況下，可以用截面法采集點云，用規(guī)定格式輸出，探針半徑補償后造型，從而達(dá)到完好如初的修復(fù)效果。

當(dāng)一些曲面輪廓既非圓弧，又非拋物線，而是一些不規(guī)則的曲面時，可用油泥或石膏手工做出曲面作為底胚。然后用三坐標(biāo)測量機測出各個截面上的截線、特征線和分型線，用規(guī)定格式輸出，探針半徑補償后造型，在造型過程中圓滑曲線，從而設(shè)計制造出全新的模具。

三坐標(biāo)測量機以其高精度高柔性以及優(yōu)異的數(shù)字化能力，成為現(xiàn)代制造業(yè)尤其是模具工業(yè)設(shè)計、開發(fā)、加工制造和質(zhì)量保證的重要手段。

第一、測量機能夠為模具工業(yè)提供質(zhì)量保證，是模具制造企業(yè)測量和檢測的最好選擇。測量機在處理不同工作方面的靈活性以及自身的高精度，使其成為一個仲裁者。在為過程控制提供尺寸數(shù)據(jù)的同時，測量機可提供入廠產(chǎn)品檢驗、機床的校驗、客戶質(zhì)量認(rèn)證、量規(guī)檢驗、加工試驗以及優(yōu)化機床設(shè)置等附加性能。高度柔性的三坐標(biāo)測量機可以配置在車間環(huán)境，并直接參與到模具加工、裝配、試模、修模的各個階段，提供必要的檢測反饋，減少返工的次數(shù)并縮短模具開發(fā)周期，從而最終降低模具的制造成本并將生產(chǎn)納入控制。

第二、測量機具備強大的逆向工程能力，是一個理想的數(shù)字化工具。通過不同類型測頭和不同結(jié)構(gòu)形式測量機的組合，能夠快速、精確的獲取工件表面的三維數(shù)據(jù)和幾何特征，這對于模具的設(shè)計、樣品的復(fù)制、損壞模具的修復(fù)特別有用。此外，測量機還可以配備接觸式和非接觸式掃描測頭，并利用PC-DMIS測量軟件提供的強大的掃描功能，完成具備自由曲面形狀特征的復(fù)雜工件CAD模型的復(fù)制。無需經(jīng)過任何轉(zhuǎn)換，可以被各種CAD軟件直接識別和編程，從而大大提高了模具設(shè)計的效率。

具體來說，在模具制造企業(yè)中應(yīng)用測量機完成設(shè)計和檢測任務(wù)時，要密切關(guān)注測量基準(zhǔn)的選擇、測頭的標(biāo)定和選擇、測點數(shù)及測量位置的規(guī)劃、坐標(biāo)系的建立、環(huán)境的影響、局部幾何特征的影響、CNC控制參數(shù)等多方面的因素。這當(dāng)中的每一個因素，都足以影響測量結(jié)果的精確和效率。

三坐標(biāo)測量機汽車行業(yè)

坐標(biāo)測量機是通過測頭系統(tǒng)與工件的相對移動，探測工件表面點三維坐標(biāo)的測量系統(tǒng)。通過將被測物體置于三坐標(biāo)測量機的測量空間，利用接觸或非接觸探測系統(tǒng)獲得被測物體上各測點的坐標(biāo)位置，根據(jù)這些點的空間坐標(biāo)值，由軟件進行數(shù)學(xué)運算，求出待測的幾何尺寸和形狀、位置。因此，坐標(biāo)測量機具備高精度、高效率和萬能性的特點，是完成各種汽車零部件幾何量測量與品質(zhì)控制的理想解決方案。

汽車零部件具有品質(zhì)要求高、批量大、形狀各異的特點。根據(jù)不同的零部件測量類型，主要分為箱體、復(fù)雜形狀和曲線曲面三類，每一類相對測量系統(tǒng)的配置是不盡相同的，需要從測量系統(tǒng)的主機、探測系統(tǒng)和軟件方面進行相互的配套與選擇。

三坐標(biāo)測量機發(fā)動機制造業(yè)

發(fā)動機是由許多各種形狀的零部件組成，這些零部件的制造質(zhì)量直接關(guān)系到發(fā)動機的性能和壽命。因此，需要在這些零部件生產(chǎn)中進行非常精密的檢測，以保證產(chǎn)品的精度及公差配合。在現(xiàn)代制造業(yè)中，高精度的綜合測量機越來越多的應(yīng)用于生產(chǎn)過程中，使產(chǎn)品質(zhì)量的目標(biāo)和關(guān)鍵漸漸由最終檢驗轉(zhuǎn)化為對制造流程進行控制，通過信息反饋對加工設(shè)備的參數(shù)進行及時的調(diào)整，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定生產(chǎn)過程，提高生產(chǎn)效率。

在傳統(tǒng)測量方法選擇上，人們主要依靠兩種測量手段完成對箱體類工件和復(fù)雜幾何形狀工件的測量，即：通過三坐標(biāo)測量機執(zhí)行箱體類工件的檢測；通過專用測量設(shè)備，例如專用齒輪檢測儀、專用凸輪檢測設(shè)備等完成具有復(fù)雜幾何形狀工件的測量。因此對于從事生產(chǎn)復(fù)雜幾何形狀工件的企業(yè)來說，完成上述產(chǎn)品的質(zhì)量控制企業(yè)不僅需要配置通用測量設(shè)備，例如三坐標(biāo)測量機，通用標(biāo)準(zhǔn)量具、量儀，同時還需要配置專用檢測設(shè)備，例如各種尺寸類型的齒輪專用檢測儀器，凸輪檢測儀器等。這樣往往導(dǎo)致企業(yè)的計量部門需要配置多類型的計量設(shè)備和從事計量操作的專業(yè)檢測人員，計量設(shè)備使用率較低，同時企業(yè)負(fù)擔(dān)較高的計量人員的培訓(xùn)費用和計量設(shè)備使用和維護費用；企業(yè)無法實現(xiàn)柔性、通用計量檢測。因此，降低企業(yè)的測量成本，計量人員的培訓(xùn)費用，測量設(shè)備的使用和維修費用，達(dá)到提高測量檢測效率的目的，使企業(yè)具備生產(chǎn)過程的實時質(zhì)量控制能力，這將關(guān)系到企業(yè)在市場活動中的應(yīng)變能力，對幫助企業(yè)建立并維護良好的市場信譽，具有重要的決定作用。