三坐標測量機智能技術

本課題研究三坐標測量機的智能技術，應用人工智能和神經(jīng)網(wǎng)絡技術，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，并針對測量任務實現(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設計系統(tǒng)的接口問題以實現(xiàn)工作的幾何重構，以及利用單攝像頭對工作進行定位和定向。利用這一技術可將一般計算機數(shù)控三坐標測量機改建成為智能三坐標測量機，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測量機。

光電式數(shù)字化無導軌在線三坐標測量機是國家中長期科學技術發(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。關節(jié)臂式柔性三坐標測量機具有結構簡單、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。本項目著重研究關節(jié)臂式柔性三坐標測量機的關鍵技術，包括理想的和有誤差的關節(jié)臂式測量機的數(shù)學模型建立，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，關節(jié)臂的運動誤差檢測和補償技術，關節(jié)尺寸受到限制情況高精度測角方法、關節(jié)臂的實際參數(shù)精確標定方法，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)權的關節(jié)臂式柔性三坐標測量機做好技術準備。 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。

三坐標測量機模具行業(yè)

三坐標測量機在模具行業(yè)中的應用相當廣泛，它是一種設計開發(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)量技術保障的有效工具。當今主要使用的三坐標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柱導套的匹配如果出現(xiàn)偏差，可以通過三坐標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)量和非標準的曲面質(zhì)量成為模具質(zhì)量的關鍵。因此，用三坐標測量機測量電極的形狀必不可少。 三坐標測量機可以應用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，從而達到完好如初的修復效果。

當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，從而設計制造出全新的模具。

三坐標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)量認證、量規(guī)檢驗、加工試驗以及優(yōu)化機床設置等附加性能。高度柔性的三坐標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構形式測量機的組合，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，這對于模具的設計、樣品的復制、損壞模具的修復特別有用。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雜工件CAD模型的復制。無需經(jīng)過任何轉換，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計的效率。

具體來說，在模具制造企業(yè)中應用測量機完成設計和檢測任務時，要密切關注測量基準的選擇、測頭的標定和選擇、測點數(shù)及測量位置的規(guī)劃、坐標系的建立、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。這當中的每一個因素，都足以影響測量結果的精確和效率。

三坐標測量機汽車行業(yè)

坐標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的測量系統(tǒng)。通過將被測物體置于三坐標測量機的測量空間，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位置，根據(jù)這些點的空間坐標值，由軟件進行數(shù)學運算，求出待測的幾何尺寸和形狀、位置。因此，坐標測量機具備高精度、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用于生產(chǎn)過程中，使產(chǎn)品質(zhì)量的目標和關鍵漸漸由最終檢驗轉化為對制造流程進行控制，通過信息反饋對加工設備的參數(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雜幾何形狀工件的測量，即：通過三坐標測量機執(zhí)行箱體類工件的檢測；通過專用測量設備，例如專用齒輪檢測儀、專用凸輪檢測設備等完成具有復雜幾何形狀工件的測量。因此對于從事生產(chǎn)復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備，例如三坐標測量機，通用標準量具、量儀，同時還需要配置專用檢測設備，例如各種尺寸類型的齒輪專用檢測儀器，凸輪檢測儀器等。這樣往往導致企業(yè)的計量部門需要配置多類型的計量設備和從事計量操作的專業(yè)檢測人員，計量設備使用率較低，同時企業(yè)負擔較高的計量人員的培訓費用和計量設備使用和維護費用；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，計量人員的培訓費用，測量設備的使用和維修費用，達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，這將關系到企業(yè)在市場活動中的應變能力，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。