三坐标组合测量法与应用

河北太行机械工业有限公司 （石家庄 052160） 杨春金 谷永明 任志军

在承接高铁零件生产中，零件尺寸精度要求高、检测量大，即使建好程序，但数量庞大，工作量也随之加大，因此通过采用将多件产品组合测量方法来解决这个问题，不仅减少取放产品的时间，提高工作效率，而且在组合测量的过程中，操作员随时观察、及时对比，对提高检测精度起到积极作用。下面就以一种简单的衬套为例（尺寸见图1），来说明组合测量方法的实现。使用的三坐标测量仪是海克斯康global050705。

图1 衬套

1.组合测量方法适用条件

（1）单一工作平面（Z+）的尺寸测量。

（2）设计定位工装，保证被测产品精确定位。

（3）适用于要求全检或检测数量大的产品。

2.确定产品组合的件数

根据三坐标工作台大小和产品的尺寸确定组合测量件数，要求：①不能超出测头测量范围。②留出测头回退的距离，避免测针在测量的过程中发生碰撞。根据衬套的尺寸，我们选择组合测量件数最大为6件，超过6件就会超出测量范围，机器就会报错，也可以根据实际情况确定组合件数（不大于6件）。

3.组合定位

6件产品的组合方式有两种，第一种是框架式，如图2所示。这种方式编程时需要调整测量起始、终止角度，触测点避开衬套间距最近处，并且适当减小测头回退距离，保证测量过程无碰撞。优点是用来定位的框架工装不用移动，不影响其他产品的测量；缺点是衬套摆放有微小偏差，测针就容易发生碰撞。

图2 框架式

第二种是隔离式，如图3所示。这种方式的优点是衬套之间距离较大，测针不会发生碰撞；缺点是用来定位隔离的工装在测其他产品时需移走，定位工装反复安装和拆卸给操作带来不便。

图3 隔离式

4.编程

正常的编程程序是先初建坐标系，切换到DCC模式，再精确建立坐标系，测量所有需要评价的特征元素并进行评价，程序编译结束。再次测量同样的产品时，只要手动初建坐标系后，程序就会自动执行，最后得到我们需要的测量结果。

现在保证定位工装位置固定，把初建坐标系省略，直接切换到DCC模式，精建坐标系，测量所有需要评价的特征元素并进行评价，程序编译结束。再次测量同样的产品时，将产品摆放到位，Ctrl+Q程序自动执行，一直到测量结束，输出测量报告。整个测量过程不用手动采点，实现全自动测量，但是前提条件是每次测量产品时，定位工装的位置是固定不变的。

以框架式组合测量为例，编程步骤为：

（1）精建坐标系。直接切换到DCC模式，根据产品需要评价的尺寸和基准精建坐标系，衬套比较简单，我们选择机器坐标平面Z+作为工作平面，坐标原点平移至第一个衬套内圆圆心。

（2）测量特征元素。测量第一个衬套，选择自动测量圆的模式，如图4所示，中心坐标选择衬套上边圆圆心坐标，起始角度选择15°，取点位置错开衬套之间距离最近的位置，内圆直径178mm，测点16，深度分别取15mm和45mm测量两个内圆，得到圆1－1和圆1－2，测量前后设置安全距离。同样的方法测两个外圆，深度分别设置为－15mm和－45mm，得到圆1－3、圆1－4。评价4个圆的直径尺寸和圆度。

图4 自动测圆

（3）阵列。复制第一个衬套的特征元素和评价结果，选择阵列，输入X轴和Y轴的平移距离，阵列粘贴，分别得到其他衬套的测量程序。图形界面如图5所示。

5.测量

测量的时候保证定位工装位置固定，放置6件衬套，执行Ctrl+Q即可。我们也可以放1个、2个、3个、4个、5个，不大于6个就行，你需要测几个在程序中就选择几个，执行Ctrl+L块操作，程序自动执行所选择的程序块，得到相应测量报告。

图5 阵列结果图形

6.结语

组合测量方法的实现，首先工作效率将提高一倍，甚至会更多，以衬套为例，一件一件地测量，我们测6件，耗时20min多，而采取组合测量方式，同时测量6件产品共耗时不到8min；其次，组合测量采用全自动触测取点，触测速度一致，人为误差小，提高了测量精度；再次，操作手柄是易损件，频繁使用容易损坏，更换手柄的费用为8000元左右，组合测量定位好，就可实现全自动测量，无需使用操作手柄，减少了机器的维护维修费用；此外，组合测量的实现同时也节省了人力资源，测量过程中不用频繁地取放零件，提高了整体工作效率，因此三坐标组合测量方法值得广泛推广应用。