試析測量技術在機械生產制造中的應用

王春偉

（百超（天津）激光技術有限公司，天津300308）

測量技術的應用不僅能夠有效提升機械制造的水平，還能提高激光切割機等機械產品的整體質量。因此，機械制造企業生產產品時，要重視測量技術的應用，掌握測量技術的要點，做好零件幾何測量等工作，保證機械安裝的精準度。

1 測量技術簡述

測量技術能夠按照生產要求測量構筑物等的平面位置和高程并標定，以便為后續機械加工、生產提供數據依據，在機械生產制造過程中，測量技術起到指導和銜接各個工序的作用。另外，社會發展水平的提升，提高了人們對測量精準度的要求，測量技術的應用一方面滿足了人們對測量準確性的要求，進一步促進人類的進步，提升機械生產的精準度，提高了機械生產效率。

2 測量技術在機械制造生產中的應用

2.1 在線測量技術在機械制造生產中的應用。開展機械制造加工生產工作期間，相關人員要重視在線測量技術，以期提升產品生產效率和質量，降低機械加工成本。相較于傳統的測量方式而言，在線測量技術不僅保證產品加工生產質量，還能準確判斷零件加工的精準度，判斷零件是否符合生產標準，并根據零件生產中存在的問題制定針對性的解決措施，提升零件加工的水平。另外，機械加工過程中需要進行測量工作，測量與加工本身為密不可分的關系，測量和加工要在不同機械設備上進行，這一情況在一定程度上降低了機械加工工作的效率。在線測量技術將機械加工制造與測量技術充分的結合在一起，準確測量零件的精準度，能夠保證測量與加工同時作業，提升機械加工生產的效率。開展機械加工過程中，采用在線測量技術能夠有效測量零件的圓度、平面度、同軸度等參數，現在我國很多企業制造加工機械過程中，都會將激光切割機與在線測量技術結合在一起，在激光切割機上安裝測量傳感器，磨削、車削過程中實現零件測量，不僅能夠有效提升機械加工的效率，還能最大程度上降低不合格零件出現的概率。

制作加工機械環境較為復雜，機床震動和溫度變化等都會對測量工作質量造成影響，這些都給測量傳感器質量提出了更高的要求，要求測量傳感器不僅要具有較高的抗干擾能夠，還必須具有能夠快速測量零件參數的功能，最大程度上減少溫度等對零件材料質量造成的影響。現在我國很多企業制作加工機械過程中，采用的在線測量傳感器一般為超聲波式傳感器、電子式傳感器、機械式傳感器、光學式傳感器、氣動傳感器，其中機械式傳感器對周圍環境要求最低，數據處理程度較為簡單，激光切割機進行磨削和車削過程中，機械式傳感器都會采用直接接觸的方式測量零件數據，數據的精準度與接觸點的磨損程度有著密切關系；電子式傳感器能夠準確測量零件的圓度和直徑，采用的傳感器一般為電容傳感器和電感，相較于機械式傳感器而言，這種傳感器本身具有測量誤差較小、船帆器的測量范圍有限的特點；超聲波測量傳感器能夠在激光切削機運行過程中對零件進行在線測量，這種測量方式的穩定性較高；光學式傳感器是所有傳感器中應用范圍最廣大，主要用于激光切割機磨削、車削加工操作過程中，能夠有效測量零件的直徑，并且還能銑削期間準確測量零件的平面度誤差。但是，這種傳感器應用過程中會受到周圍環境的影響；氣動式傳感器主要用于非接觸測量中，在多種機械加工中都得到廣泛應用。這種傳感器本身具有測量間隙較大的缺點，會對測量工作的精準度造成較大影響。

2.2 離線測量技術在機械制造中的應用。開展機械加工測量過程中，除了上述在線測量技術而言，還包括很多離線測量技術，由于機械加工環境較為復雜，部分兩件無法在加工過程中測量，只能采用離線測量技術開展測量工作，現在我國很多較為復雜的零件加工期間都會采用離線測量技術。另外，離線測量技術應用過程中，需要將工件轉移到專門的夾具中，采用專業的千分表、測量儀、卡尺等開展測量工作，傳統離線測量技術需要采用人工開展測量工作，這種測量方式本身具有效力較低的特點，并且對操作人員專業素質要求較高，為了更好的滿足人們對高精度測量的要求，現在我國很多機械加工企業，開展零件測量工作時，都會采用激光干涉儀、三坐標測量機，工業攝影測量系統、手持激光掃描儀等。

2.2.1 三坐標測量機。三坐標測量機是一種基于坐標測量的通用化數字測量設備，不能直接應用于零件測量工作中，主要通過測量零件上的特點收集坐標數據，然后通過空間坐標值間接計算零件集合參數，并計算零件本身的變形誤差。另外，三坐標測量機主要應用于零件的評定、快速和準確測量中，比如：箱體的孔徑、孔位、汽車外擴等尺寸檢查中都可以應用三坐標測量機。

2.2.2 激光干涉儀。激光干涉儀應用于制作加工機械中，主要采用光干涉的方式測量零件長度，本身為高精密度設備，運用邁克耳遜干涉系數開展測量工作，并配合反射鏡、折射鏡測量零件的角度、速度、反射度、平行度等參數，相較于其他離線測量方式而言，激光干涉儀本身具有穩定性較高、精度較高等的特點，應用于機械制造中，不僅能夠有效提升激光切割機的精準度，還能補償激光切割機的誤差，提高零件的精準度和質量。

2.2.3 手持式掃描儀。制作加工機械過程中，應用手持式掃描儀能夠集中采集零件數據，采用三維激光掃描技術，運用激光測距原理，采用高頻脈沖的方式采集零件的空間位置信息。除此之外，手持式掃描儀還能高效采集零件的紋理、反射率等信息，作為三維掃描技術的載體，手持式掃描儀具有自定位、高精度、高分辨率、廉價等多種優勢，主要用于與汽車制造、模具制造行業，能夠有效檢測產品的質量，提升產品修復效果，在逆向工程中手持式掃描儀的應用范圍最廣，能夠準確獲取零件的數據信息。

2.2.4 工業攝影測量系統。工業攝影測量系統應用過程中，主要采用工業攝影測量技術，能夠準確對零件進行量測，通過拍攝目標的方式計算出零件的三維坐標，運用多角度、時刻多幅圖像后方交會方式，明確零件的標志點，從而能夠獲取目標不同時刻的三維形態變量，相較于其他測量方式而言，工業攝影測量系統本身具有尺度擴展性好、非接觸式測量、實時性、測量速度較快等特點，主要應用于飛機、船舶、車輛等機械制造業中，能夠有效提升零件加工的精準度，比如：進行飛機外形測量過程中，可以應用工業攝影測量系統，多角度拍攝飛機部件的外形，并準確利用目標標志點建立三維坐標，以便為后續兩件加工提供數據依據，同時，進行全尺寸飛機結構試驗中，也可以運用工業攝影測量系統測量全尺寸飛機結構位移，以期能夠準確獲取飛機結構三維變形量數據。

2.3 納米位移測量技術。在機械制造中，納米位移測量技術的應用，實現了機械制造業一次質的飛躍。納米位移測量技術是建立在雙頻激光技術的基礎上，在測量時，通過其所合成波長，區分干涉條紋，進而確定測量的數據，一方面，有效地擴大了測量范圍，解決了微運動的技術問題，另一方面，提高測量的超高精度，通常情況下，其進行的位移測量，精度達到納米級、范圍擴大到毫米量程。

2.4 激光器測量技術。在機械制造中，激光器測量技術的應用，使得機械測量的線性度、量程能為精度都有了很大的進步和改進，通過激光器能夠有效提高聚物測量精密度，目前，這種技術還要深入研究中，比如當前建立在正交偏振激光器上，所研發出的各種測量儀器，這些測量儀器在應用過程中，不僅操作簡便，而且測量精度極高，能夠有效提升機械制造測量水平。

2.5 超精密儀器核心技術。這種測量的應用主查將儀器與測量技術進行了完美的融合，在機械制造中，形成一個完備的制造系統，從而來滿足所需要的測量精度。比如Walter 公司在機械制造中所使用的刀具萬能測量儀，既滿足了非接觸性測量，又可以實現測量自動化，使得機件在生產過程中，加強對相關參數的修正，使得零廢品制造目標的實現成為可能。因此，要加大這種技術的研究和開發，進而實現滿足測量技術的不斷發展，為機械制造業的發展做出更大的貢獻。

3 結論

機械制造過程中經常會應用測量技術，常見的測量技術主要包括：納米位移測量技術、激光器測量技術、在線在機測測量技術等，主要用于設備安裝等工序中，能夠降低大型機械安裝的準確性和快捷性，提升機械設備運行的安全性和穩定性。