三坐标测量机在汽车制造业中的应用

韦钟夫

柳州上汽汽车变速器有限公司 广西柳州 545006

工程师 韦钟夫

1 序言

三坐标测量相较于过去的测量技术，对汽车零件的检测精度更高，且能够利用大数据、物联网和云计算等现代技术，对测量误差的原因进行全面分析。采用人工与设备共同操作的模式，在规范测量技术应用流程的基础上，自动提取产品关键几何信息，借助信息平台进行高效换算，即使是不规则、复杂结构等测量难度较高的零件，也可以利用三坐标立体化触探，获取高精度的测量结果，可以有效地为产品生产数据的调整提供客观数据参考，对于汽车零件规模化、规范化生产有着重要的支持作用。

2 三坐标测量机工作原理与技术优势

2.1 设备工作原理

三坐标测量机的工作原理是将测量对象放在工作台上，构建直角坐标系后，使用测量探头进行全方位、立体化的触测，得到产品几何坐标参数，然后上传至计算机，借助大数据、云计算等技术，对产品尺寸、结构和几何公差等数值进行计量、对比与分析。通过测量触头的动态测量，自动化收集几何数据，并利用信息系统对数据进行智能化整合，使得测量结果更全面、更精确，在产品质量检测领域具有较广阔的应用前景。在对特殊产品进行测量时，还需要一些专业工具，包括装夹夹具、传感装置、固定设备与探头等，以保证检测结果的精确度。

2.2 技术优势

三坐标测量机相较于以往的测量仪器，具有精密度高、测量周期短和检验结果客观等优势，尤其是在产品几何数据的分辨率检验项目中，数据测量精度可以达到微米级别，实用性强。在数据采集后，利用数控管理系统，可以对各项尺寸、结构等参数进行高效计算、对比与整合，在此基础上，通过对数据的拟合，还可以为测量产品三维模型的构建提供支持，出具3D 图形，更直观地展示所测量产品的各项几何数据[1]。

此外，这种高精密的测量设备还可以准确、快速地判定误差范围、位置，并对误差来源进行追踪，为产品生产数据的优化修改提供依据，全面提升产品生产制造的机械化、自动化和智能化水平。

3 操作特点

3.1 融合了人工与机械测量方法

三坐标测量机可以采用人工与机械测量结合的方式，同时完成大批量零件的检测工作，在提升检测工作效率的同时，优化了零件检测流程。在自动测量前，先根据手工测量的情况，通过经验与实际情况进行简单的分析，制定大致的目标。人工检测完成后，按照测量设备操作规范与检测方案，确定具体的操作方法。在测量过程中，需要同步对数据进行记录，上传到信息平台上，基于智能化、自动化控制程序，设定触探力度、方位和速度，直接完成装夹工作，保证大批量零件检测能够一步完成，提升零件生产制造整体能效。

3.2 操作流程有着统一的规范

三坐标测量机在设计与实际操作过程中，有着统一的技术规范，技术人员结合零件测量的要求，按照规范配置探头，在工作台上对产品进行立体化、全方位的测量，可以得到准确、全面的几何数据。与此同时，在得出三坐标几何测量数据后，需要合理分析数据关联，确定检测距离，保证装夹操作能够一步到位。

3.3 结果换算更准确

以往汽车生产制造的测量更注重产品整体结构、形状与尺寸方面的测量，在结果转换方面以数字计算为主，结果误差性较大，尤其是对产品曲面的测量，由于零件空间结构不规则，所以探测的几何数据差距较大[2]。采用高精度、智能化设备对零件进行检测，可以利用智能化信息处理平台，对原始数据进行精确换算，有效提升了测量结果的准确性与可靠性。

4 具体应用流程

4.1 设备操作准备

在操作三坐标测量机进行检测前，由于测量精确度要求较高，因此需要事先对检具进行规范检测，制定具体的测量计划，科学安排检测顺序、操作人员及不同环节的检测内容等。首先对测量的各项要求进行分析，选取合适的测量机型号及其配置，然后对测量的整体过程做出规划，按照规划进行实际操作。结合检测要求与设备使用规范，确定各项测量参数，包括触探采点的位置、数量及关键特征提取点等。技术人员应深入研究几何误差的计算公式、测量要求，选择具体的测量方法，为后期编程测量规划的制定提供有效的参考。此外，在三坐标测量机使用前，还应对各项操作性能进行调试，保证设备整体运维状态的稳定性。

4.2 检定编程流程

使用三坐标测量机前，需要先编订检定程序，结合基准孔、基准球和基准块等测量数据建立坐标系。但是在编程的过程中，由于对检具几何参数的精确度要求较高，如果选择以迭代法为基础建立坐标系，则产品测量平面数值与实际平面测量数值间的误差将会拉大，因此，为降低误差值，可以以3个圆形基准孔的测量数据为基础，按照三点、两线、一面的顺序，为检具构建基础坐标体系，之后再与数据模型进行拟合，这样做的优势在于可以将误差降到最小。如果测量结果还是存在较大的误差，那么很可能是因为测量设备或软件程序出现运行异常问题，需要对设备进行状态检修，及时解决异常问题，保证基准孔位置准确、数据建模合理。在程序检测过程中，可以通过初始坐标值与实际测量坐标值对比的形式，找准误差点，重新建立坐标系。

4.3 检定结果的评定与优化

三坐标测量技术是原有产品测量与信息化技术的融合应用，按照零件检测需求对设备进行优化调试后，可以有效控制检测过程中不确定因素的影响。同时，得出测量结果后，需要相关技术人员、管理人员对比报告中数据模型与检具的各项参数，确保参数相符的情况下，出具合格认证，贴上标签。标签上对检具的名称、测量项目及使用周期等信息进行标注。如果检具测量结果与质量合格标准存在误差，则需要对检具进行重新加工修复后，再次进行测定[3]。

在三坐标测量过程中，应保证设备操作的规范性，对检定结果进行专业化评定与优化，降低测量误差值，提升产品测量结果的准确性与可靠性，避免后期出现检测误差、产品不合格而导致零件返修、淘汰等情况。

除此之外，三坐标测量机能够准确分析产品质量检测的不确定度，对于误差产生的位置、原因与影响等进行智能化分析，得出误差规律，从而制定出结果不确定度的控制对策。

5 结束语

三坐标测量机凭借测量精度较高、检测周期短及测量数据全面等优势，被广泛应用于零件制造产业，保障了汽车零件的生产质量与效率。在设备实际操作过程中，相关技术部门应在全面分析三坐标测量机工作原理、操作特点的基础上，规范设备的使用流程，结合零件检测的具体要求，制定科学的检测方案，确保检定编程的合理性与可操作性。在得出测量结果后，借助计算机系统对测量结果进行评估与优化，为汽车产业零件生产制造提供准确的检定测量数据。