平臺測量與數(shù)字測量的比較

因為制造水平有限和工藝的落后，通用量具和組合量規(guī)作為主要的檢測手段得到了廣泛應(yīng)用。于是，在產(chǎn)品檢測方面提出了一個新課題，即如何適應(yīng)數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，處理好平臺測量與數(shù)字測量之間的差異。

一、坐標(biāo)系

平臺測量是建立在一維坐標(biāo)系基礎(chǔ)上的，所以它一次只能表述一個方向上的數(shù)值，不能表述測量對象的空間具體方位。

數(shù)字測量一般由三個正交的直線運動軸系構(gòu)成。如圖1所示，X向?qū)к壪到y(tǒng)裝在工作臺1上，移動橫梁3是Y向?qū)к壪到y(tǒng)，主軸4是Z向?qū)к壪到y(tǒng)，裝在滑架2內(nèi)。三個方向軸上均裝有光柵尺，用來度量各軸位移值。測頭5安裝在主軸4上，被測零件放置在三坐標(biāo)測量空間，通過測頭可獲得被測零件上各個測點在X、Y、Z三個方向上的精確坐標(biāo)位置。

二、零件找正

如圖2所示，圓盤形零件沿圓周均勻分布3個小孔的位置度需要測量。

1.平臺測量零件找正

選擇中心孔 15的軸心線和零件底平面為測量基準。零件找正過程需要靠人工不斷地進行實物調(diào)整，操作手續(xù)較多，花費時間較長。如圖3所示，首先，將可脹式芯軸插入中心孔 15緊密配合，裝夾在分度裝置上；其次，將指示表測頭觸及零件的底平面（T面）并調(diào)零，測量整個表面，確定軸心線與基準平面垂直；最后，將芯軸插入被測孔緊密配合，用指示表找平芯軸與平臺平行。

2.數(shù)字測量零件找正

利用被測零件的幾何特征建立零件坐標(biāo)系，通常采用6點找正法，即“3-2-1”方法。首先，通過在指定平面上測量三點（1，2，3）或三點以上的點校準基準面；其次，通過測量兩點（4，5）或兩點以上的點來校準基準軸；最后，再測一點（6）來計算原點。如圖4所示，第一步，測量零件上的三個 6小孔圓心，作為零件坐標(biāo)系的XY平面；第二步，測量零件上的1個 6小孔和中心孔 15，兩孔的連線作為Y軸方向；第三步，測量零件上的中心孔 15，作為零件坐標(biāo)系的原點。

三、數(shù)據(jù)采集

1.平臺測量數(shù)據(jù)

如圖5所示，首先，將芯軸依次插入各被測孔，測出各孔的軸心線的徑向值f1，并記錄讀數(shù)；其次，任取一個被測孔作角向定位，使它與中心孔的連線處于水平位置，將指示表測頭觸及芯軸并調(diào)零，再用分度裝置分度120°。當(dāng)?shù)诙€被測孔處于水平位置時，將指示表測頭觸及芯軸測量切向值f2，并記錄讀數(shù)，第三個被測孔用同樣的方法測量；最后，求各被測孔的位置度誤差 ，取最大值作為該零件的位置度誤差。

2.數(shù)字測量過程

數(shù)字測量過程為3D產(chǎn)品模型→理論點采集→三坐標(biāo)測量儀→輸出數(shù)據(jù)→產(chǎn)品質(zhì)量評估分析。通過在產(chǎn)品模型上采集理論測量點，自動生成測量點幾何特征；通過測量儀的測頭系統(tǒng)與被測零件表面接觸的方式，提取測量點的相關(guān)信息（X、Y、Z、I、J、K），供三坐標(biāo)測量儀使用，再由計算機進行數(shù)字運算，生成數(shù)據(jù)報告，真實地反映出產(chǎn)品的質(zhì)量。三坐標(biāo)測量儀是一種高速度、高精度的檢測設(shè)備，測量值可提高到萬分之一毫米的精度，且能夠快速準確地評定測量數(shù)據(jù)，這與平臺測量有很大區(qū)別。

四、誤差評定

平臺測量是由手工記錄測量數(shù)據(jù)，容易引起讀數(shù)錯誤和計算錯誤。數(shù)字測量是將檢測點的數(shù)據(jù)與3D模型理論測量點直接進行比較，分析出點的測量數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)的偏差情況，產(chǎn)生完整的測量數(shù)據(jù)信息，得出誤差檢測報告。技術(shù)測量用于評定產(chǎn)品的質(zhì)量，盡管平臺測量和數(shù)字測量有差異，但目的是一致的。

數(shù)字化設(shè)計制造一體化技術(shù)的推廣和使用的突出特點是產(chǎn)品從零件的三維數(shù)模到零件的數(shù)控加工再到零件的數(shù)字檢測，其整個制造過程實現(xiàn)了數(shù)字量傳遞，獲得了準確的測量結(jié)果與生產(chǎn)過程控制信息，深受檢測人員的喜歡。

（作者單位：江西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院）