Leitz PMM—C高精度三坐標測量機的應用與發展

【摘 要】 遼寧省計量科學研究院于2009年引入Leitz PMM-C高精度三坐標測量機，經過6年的實際應用，工作人員積累了豐富的使用三坐標測量機檢測復雜零部件的經驗。文章介紹了三坐標測量機在東北地區汽車、計量標準器溯源、機械加工等領域的應用案例以及未來應用發展方向。

【關鍵詞】 高精度三坐標測量機 應用案例

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2016.04.012

1 Leitz PMM-C三坐標測量機介紹

遼寧省計量科學研究院于2009年引進的Leitz PMM-C高精度三坐標測量機，它具有極高的測量精度和檢測復雜形狀工件的能力，是一臺把高精度、高效率有機結合在一起的通用測量中心。它的最大允許示值誤差MPE：±（0.4+L/1000）μm，探測誤差達到P<0.5μm，目前為國內最高精度計量型三坐標測量機。它采取了可靠的“封閉框架”設計技術，確保了系統的剛性和長期穩定性，采用Leitz三維探測技術，并結合高速掃描技術實現了大量點云數據的采集，使得PMM-C坐標機能夠完成復雜形狀的測量和分析任務。

由于精度極高，因此對于環境的需要也是十分苛刻。遼寧省計量院建立的三坐標測量室溫度24小時控制在（20+0.5）℃，每小時變化不超過0.2℃，房間空間全面積內溫度梯度每米變化不超過0.2℃。

2 Leitz PMM-C三坐標測量機的應用案例

2.1 汽車領域

華晨寶馬汽車有限公司的曲軸Master以前一直送到國外廠家進行檢測，往返一般需要2-3個月，送檢周期長，費用高。但在我院PMM-C坐標機檢測，在滿足曲軸檢測精度要求的前提下，一般能在7-15個工作日完成檢測，極大地縮短了檢測時間，而且費用遠低于前者，得到客戶的好評。大眾汽車自動變速器（大連）有限公司和蒂森克虜伯發動機系統（大連）有限公司送檢的軸類標準件主要是用來校準企業檢測軸類零部件的專用軸類測量儀，由于前者是生產大眾品牌汽車關鍵部位變速器，后者是生產汽車的“心臟”發動機，所以對該軸類標準件的尺寸精度要求極高，個別測量位置公差達到2μm。而PMM-C坐標機的高精度與軟件強大的編程功能，可以對其完成測量。采埃孚倫福德汽車系統（沈陽）有限公司生產的汽車底盤，前后轎及其附件具有極其不規則的殼體，類似于“頭盔”形，圖紙尺寸十分復雜。使用PMM-C型坐標機，通過QUINDOS 7軟件進行編程，可以輕松實現對“頭盔”的測量。同時，該公司生產的適配盤可以檢測大量的幾何尺寸和形位公差。米其林沈陽輪胎有限公司送檢的輪胎標準模具，我院在與廠家外籍技術人員溝通后確認檢測方法：在模具上安裝14mm量塊，檢測模具的直徑外尺寸及圓度。該方案解決了米其林公司長期以來國內無法進行相關模具尺寸溯源問題。賽博底盤制動（大連）有限公司送檢的剎車盤，該部件是汽車制動系統的重要部件，使用PMM-C可以對剎車盤進行高精度的檢測。上海通用（沈陽）北盛汽車有限公司送檢大量不規則形狀的Master、標準球等標準器，可以對其直徑進行檢測。

2.2 計量標準器溯源領域

中國第一汽車股份有限公司檢測服務中心、漢拿空調（大連）有限公司、通用電氣能源（沈陽）有限公司等公司送檢的步距規是一種便攜式長度計量標準器具。在引進PMM-C之后，遼寧省計量院可以開展對該計量器具的檢測，不確定度U=1.0μm+1.0×10-6L（k=2）。大連連城數控機器股份有限公司送檢的莫氏錐度量規依據檢定規程，可以對母線直線度和錐角進行檢測。大連東芝機車電氣設備有限公司送檢的錐度環規和錐度塞規，本身是大直徑且錐度達到1：50和1：10，經過校準后給出精確的錐度，這樣企業可以使用該溯源值繼續傳遞到工作用計量器具。

2.3 機械加工領域

大連精工自控儀表成套技術開發公司生產加工的長徑噴嘴、流量測量裝置部分用于出口且國外客戶對該產品的質量要求較高。該零部件按照圖紙，幾何量尺寸公差一般在±0.1mm，雖然精度相對較低，但是由于其質量大，形狀復雜（具有很深的凹凸孔徑），因此一般的檢測儀器是無法滿足要求的。Leitz PMM-C坐標測量機的加長桿長度達到300mm，同時利用組合探針可以檢測深孔和凹凸孔，滿足實際檢測要求。遼寧陸平機器股份有限公司生產的殼體，尺寸達到（1000×300×300）mm，一般坐標機是無法檢測的。配合PMM-C的天吊，安全平穩的擺放殼體，可以對其實現幾何量尺寸檢測。

3 Leitz PMM-C三坐標測量機的應用發展方向

這些年，我們對于Leitz PMM-C三坐標測量機的使用積累了一些經驗，但是還有許多需要進一步發展的方向。

第一，使用坐標機的石油螺紋量規檢測模塊對石油螺紋量規單項參數進行測量，同時引進石油螺紋量規校對規對緊密距進行測量，建立大區級石油螺紋量規計量標準。

第二，基于QUINDOS 7的大型箱體的檢測、螺紋和齒輪測量。進一步學習并應用包括孔的掃描、鍵槽對稱度測量、深孔和長軸的測量、螺紋孔的測量、數學公式以及循環的使用DO/ENDDO、平行度和位置度特別是空間位置度、曲線掃描、螺紋測量等的使用方法和技巧。

第三，QUINDOS 7的CAD選項以及I++模擬器功能的實際應用。QUINDOS 7軟件完全集成的CAD核心結合移動路徑信息、測量點、計算元素和坐標系統，支持所有零件幾何形狀的表達，CAD Basis選項用于導入三維CAD模型，實現點的生成、顯示和評價。I++模擬器選項是一個單機軟件，模擬整個測量過程，優化整個過程的可視性，實現對真實全面的碰撞檢測。

4 總結

6年來，Leitz PMM-C三坐標測量機在遼寧省計量科學研究院復雜幾何量長度檢測方面發揮著重要的作用并且廣泛地應用于汽車、計量標準器溯源、機械加工、航空航天、核電核能等計量校準領域。在分析了現有典型應用案例的基礎上，本文展望了三坐標測量機在遼寧省計量科學研究院的發展方向，希望高精度三坐標測量機能夠更好地服務于計量行業。