上一期《精益求精丨三维测量技术的“降维打击”》我们简单讲述了三维测量的优势,以及常见的测量方式,其中出现最早,技术最成熟的,便是以三坐标测量机为代表的接触式测量技术,它和人类最原始的手摸、尺量等测量方式还有着古老而飘渺的血缘关系。都是通过接触和对比,感知物体的大小、长短和形状等信息,只是相比之下,接触式三维测量所能提供的信息数量和准确性早已不是一个量级。
早在上世纪六十年代,第一批三坐标测量机(CMM)便已经出现,随着科技进步,接触式测量技术也日趋完善,目前三坐标测量机主要包括移动桥式、固定桥式、龙门式、悬臂式和水平悬臂式,它们几乎包揽了从单一零部件到组装再到整车测量的全部流程。
在开始测量前,三坐标测量机需要先进行测头校验,根据要测量的工件形状、尺寸和状态选择合适的探头、探针,并进行校准以达到测量所需的精度。目前常见的包括触发探头、位移测量探头、接近探头以及多传感器探头,其中使用最广泛也最为古老的便是接触式触发探头,通过让高敏感度的探头接触被测物体,便可记录被测物体表面上的点。
三坐标测量机顾名思义,需要分别记录探头接触的X、Y、Z轴的数据,因此开始测量前需要建立坐标系,最常见的方法便是 ”3—2—1“法,首先要测量平面,进行零件找正,并确定零件坐标系的Z轴方向,随后将机器的轴向与零件的一个轴向联系起来,并确定X轴的方向,最后确定原点,该点坐标为X = 0,Y = 0和 Z = 0。随后便可开始测量,先对工件进行分析,对工具的基本元素进行测量,包括点、线、面、圆、圆柱、圆锥等等,再根据工件的形状,进行公差分析
如今在整个汽车生产流程中,三坐标测量机都是三维测量的重要设备之一。凭借其稳定的性能,测量值可以精确到亚毫米级,对于保证汽车零部件的质量,提高生产效率和车辆安全性至关重要。但正所谓成也萧何,败也萧何,历经半个多世纪,接触式测量的弊端也逐渐暴露出来,三坐标测量机在测量时要求正确摆放零件,并在测量前固定在合适的位置,对于体积和重量较大的物体,需要消耗大量时间和体力,才能完成测量。
除此之外,接触式测量必须要让探头接触测量的各个表面,即便是采用了更加,更加纤细的探头,可如果零件的某些部位被遮挡,或结构过于复杂难以接触,又或是脆弱、柔软的表面。接触探头便无法进行测量,也可能让表面发生形变导致测量数据失真,更严重的甚至会发生粘黏或者刮擦,导致零件损坏报废
也正因如此,各种非接触式测量手段正在逐渐普及,这些以新型传感器为基础的三维测量技术,正在逐渐接手一些接触式测量技术力不从心的岗位,很多三坐标测量机也开始装备非接触式探头。那么在多种新兴技术的加持之下,这些外形怪异,工作起来鬼畜而又炫酷的新鲜血液,又会为汽车的生产带来怎样的变化呢?
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