關于建立高精密測量實驗室探討

袁平+杜勇奕+袁鋼

摘 要： 隨著制造業(yè)不斷朝著精密化、快速化的方向發(fā)展，對零件的檢測提出了越來越高的要求。本文針對當前迅猛發(fā)展的精密檢測技術，遵循與企業(yè)實際緊密結合的原則，深入企業(yè)進行調(diào)研[1]，將精密測量技術實驗室的建設與企業(yè)實際緊密結合起來，建立精密實驗室來滿足企業(yè)的需求。

關鍵詞： 精密測量 三坐標測量機 實驗室

1.實驗室簡介

先進制造技術的發(fā)展日新月異，使得未來制造業(yè)發(fā)展的主要趨勢向精密化、柔性化、智能化、集成化、全球化、網(wǎng)絡化、虛擬化的方向發(fā)展。精密測試技術就要適應這種發(fā)展，它在機械學科中的作用是為先進制造業(yè)服務，擔負起質(zhì)量技術保證的重任。

作為專門為常州企業(yè)技術服務的科研院所，我們研究所積極調(diào)研企業(yè)需求，準備成立精密測量實驗室為常州機械制造類企業(yè)做更好的檢測服務及專業(yè)人才培訓。

該實驗室主要儀器設備：三坐標測量機、激光干涉儀API-3D、三維激光掃描儀、VMS影像測量儀、粗糙度儀、圓柱度儀、輪廓儀及被測零件等。

2.實驗項目介紹

2.1常規(guī)測量。精度要求不高，常規(guī)零件的檢測。這些零件的檢測方法通常很簡單，只需要使用游標卡尺、千分尺、高度規(guī)、粗糙度檢測樣板、角規(guī)等這些常規(guī)量具，就可對工件進行檢測，是測量人員應具備的基本技能。

2.2三坐標測量機。三坐標測量機主要用于機械、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[2]。三坐標測量機采用接觸式與非接觸式兩種測量方法，結合相應的軟件對零件進行全尺寸檢測，可為逆向工程技術采集數(shù)據(jù)，測量精度一般可達μm級。利用三坐標測量機進行零件的檢測是目前企業(yè)測量采用的主要手段。

2.3激光干涉儀API-3D。激光干涉儀用于幾何精度檢測，檢測直線度、垂直度、俯仰與偏擺、平面度、平行度等。位置精度的檢測及其自動補償，可檢測數(shù)控機床定位精度、重復定位精度、微量位移精度等。利用激光干涉儀不僅能自動測量機器的誤差，而且能通過接口自動對其線性誤差進行補償，比通常的補償方法節(jié)省了大量時間，并且避免了手工計算和手動數(shù)控鍵入而引起的操作者誤差，同時可最大限度地選用被測軸上的補償點數(shù)，使機床達到最佳精度，另外，操作者無須具備機床參數(shù)及補償方法的知識。

2.4三維激光掃描儀。三維激光掃描儀在工業(yè)生產(chǎn)在線檢測產(chǎn)品時，利用這種非接觸式而不需停機，設有自動警報及回饋控制等功能。測量600mm×800mm×400mm，精度可達3μm。可以廣泛應用在鐵路鐵軌、汽車制造、精密機械零件、電子元件的檢測工藝中，而且可運用于逆向工程中，以及新產(chǎn)品開發(fā)和產(chǎn)品改型設計、產(chǎn)品仿制、質(zhì)量分析檢測等領域。

2.5VMS影像測量儀。影像儀在企業(yè)的應用比較廣泛，它利用光學測量原理并結合非接觸測量手段，可以實現(xiàn)二維平面內(nèi)尺寸的測量，量測對象可為塑膠五金件、PCB板、底片或其他具有2D特性的物件。它可以量測物體上圓（弧）心、半徑、線寬、夾角、距離、交點，還具有統(tǒng)計分析、自動對焦、自動檢測等功能。適合行業(yè)二維抄數(shù)、繪圖、工程開發(fā)、各種精密電子、模具、五金塑膠、PCB板、導電橡膠、螺絲、沖壓件、手表、手機等測量需要，測量精度可達μm級。

2.6粗糙度儀。加工零件時，除需要對尺寸精度、形位公差進行檢測以外，還需要檢測其表面光潔程度。除了常規(guī)的粗糙度檢測樣板以外，目前企業(yè)用到比較多的是使用粗糙度儀檢測。糙度儀是檢測工件表面粗糙度的數(shù)字化電子儀器，由于準確度高、穩(wěn)定性好、便于操作等優(yōu)點，迅速普及開來。

2.7圓柱度儀。采用極坐標測量法，工件旋轉式，以精密軸系為圓回轉測量基準，圓周方向采用精密開式圓光珊計數(shù)，半徑方向采用電感傳感器計量徑向變化量。經(jīng)采集、控制系統(tǒng)轉化由PC機進行運動控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析，以圖形、表格方式顯示測量結果。用于測量圓柱度、圓度、直線度、徑向單跳動、徑向全跳動、軸向單跳動、同軸度、錐度、平行度、壁厚差、同心度、平面度。

2.8輪廓儀。采用直角坐標測量法，即通過X軸、Z軸傳感器，測繪出被測零件的表面輪廓的坐標點，通過電器組件，將傳感器所測量的坐標點數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔籔C機，軟件對所采集的原始坐標數(shù)據(jù)進行數(shù)學運算處理，標注所需的工程測量項目。主要測量各種類型工件表面的線要素、點要素，點與點的距離、線與線的距離，各要素的位置度包括距離、平行度、垂直度、角度、槽深、槽寬、半徑，可進行直線度分析，凸度分析、輪廓度分析。

3.實驗室環(huán)境

由于實驗室的儀器均為高精密儀器，需恒溫恒濕，對環(huán)境有較高的要求，現(xiàn)根據(jù)具體的設備大小，制定以下平面圖：

4.結語

精密測量技術實驗室的建成，遵循產(chǎn)學研合作這一原則，以培養(yǎng)滿足企業(yè)實際需求的高技能人才為導向，為常州周邊地區(qū)做好高精密檢測服務發(fā)揮作用。

參考文獻：

[1]姚小群，陳統(tǒng)堅.展望新世紀的制造技術.東莞理工學院學報，2002（02）.

[2]張作鵬，陳學奎.淺談三坐標測量機及其應用.廣西輕工業(yè)，2009（07）.

本文為2014省科技支撐計劃（BE2014004-5）面向五軸龍門加工中心的高速高精節(jié)能型數(shù)控系統(tǒng)的研制論文之一。