智能制造检测技术与装备
朱正德;刘攀
【期刊名称】电器《世界制造技术与装备市场》
ide硬盘【年(卷),期】个性签名符号2017(000)001
【总页数】9页(P83-91)
【作 者】朱正德;刘攀
【作者单位】上海大众动力总成有限公司;北京奔驰汽车有限公司
【正文语种】中 文
自21世纪初以来，融入了众多先进技术的“智能化制造”已逐渐为越来越多的企业所接受并予以践行。相比已为人们耳熟能详的“机械化、自动化”，智能化制造所追求的目标并非仅是减轻劳动强度、提高生产效率等较单一的考虑，而是出于最大程度地适应、满足不断变化的市
场和消费者的需求，通过转变企业的运行模式（如采取多品种混线的柔性化生产方式等），并尽量地符合可持续发展和绿色制造的基本原则，而测量技术这一要素占据了其中的重要位置。现今，测量技术，尤其是配置于生产现场的在线检测技术，已经成为汽车制造业中众多企业里一种重要的质量监控手段。在“智能化制造”逐渐为企业接受并推行的大背景下，导致其发展走向发生了更为深刻的变化。
智能化生产的鲜明特征之一就是把监控产品质量的重点转移到生产过程中的制造质量，以及提高对柔性化生产方式的适应程度。这就决定了坐标测量机必须作为一种工序检测手段进入车间现场。为了迎合这一趋势，一些富有远见和前瞻性的仪器供应厂商在主流汽车企业的配合下，藉助不断开发、推出的新产品，以及新的检测理念，为提升智能化制造的应用做出了重要贡献。如不久前（德）蔡司（ZEISS）公司推出的一款全新悬臂式机型CARMET（见图1），就是个典型例子。
众所周知，“悬臂式”是一种技术上相当成熟的坐标测量机，已在汽车车身和覆盖件等类零件的测量中得到了广泛的应用，但被称为测量多面手的新机型CARMET仍然在多方面有所创新和突破：
（1）更强的通用性。整车加工链涉及到的覆盖面有车身分总成、车身骨架、整车、以及夹具、主模型等，尽管均选取“悬臂式”，但一般得采用几种机型才能胜任。而CARMET的新颖结构，尤其是其很有特色的测头和探针，使它能灵活地应对上述汽车企业加工链中的各种检测之需。
（2）严密的安全保护措施。在车间相对恶劣的工作环境下，测量机较之专用检具，结构显得脆弱和易损，为此采取了多项有效措施，如将光栅尺安装于线性导轨之间，而导轨安装在Y轴下方，从而降低了碰撞危险，即使在Y轴经受碰撞时也能提供可靠防护。而且，不同于大多数测量机所选用的齿轮驱动方式，新机型CARMET采取了摩擦驱动，不但降低了噪声的齿轮驱动方式，在保护测量机自身和机器操作员的安全方面也发挥了积极的作用。
（3）“集成控制系统”（见图2）的应用。通过集成可移动的显示、控制单元，使操作者能更方便地进行分析测量，并在编制测量程序时更靠近测量点，在节省体力的同时提高了效率。
（4）软件的兼容性。所采用的车身和覆盖件测量及脱机编程的专用软件IDA具有很好的兼容性，通过DMIS接口可以兼容不同的测量软件。
（5）在采取了不少创新技术和简洁、实用的措施后，降低了制造成本，且该机器经久耐用、便于维护。对于以汽车厂为主的用户来讲，不但降低了初次采购时的投入，因日常维护和更换易损件很容易，至使整个维修时间非常短，使这台设备的生命周期成本大大降低。
此外，通过配备了灵活多变、适应性很强的夹具系统（见图3），特点如下：
一是检测中的测量点将更容易触及。
二是采用模块化设计，整体组成和布局合理，可以更快、更有效地配合主机完成不同的测量任务。
三是该套夹具系统中还包含了所有的紧固件和用于紧锢的工具，故装备一套夹具后即可实现所有拆装、重组功能。
四是由于系统的很多组件能在不使用工具的前提下灵活调整，更易于自由搭配以实现个性化的测量需求，使这套新夹具系统拥有更好的扩展性。
虽然各种类型的高性能光学测量仪器已越来越多地进入了以汽车行业为代表的现代制造业，但客观地说，迄今在广大企业担当着主体检测责任的仍然是三坐标测量机这些设备。然而，为了能更好的发挥它们的作用，除了通过上述技术途径外，还藉助在更核心的检测装置方面采取的措施，有效地提升其功能。温泽公司推出的五轴联动扫描测量系统就是一个很好的案例。
系统通过采用以革命性的测头REVOTM为基础的五轴扫描技术Renscan5TM，如图4所示，从而具有了将三坐标测量机移动时因结构重量所导致的动态误差降至最小，从而显著地提高扫描速度的优势。众所周知，为确保精确度，在大多数情况下，传统坐标测量机的扫描速度均限制在10mm/s左右，这就极大地限制了生产率。然而当采用五轴测量系统时，因为测头REVOTM不但更轻巧而且动态性能更好，其频率响应特性很出色，故能快速地跟随工件几何形状的变化，就不会引起动态误差，使测量机可按最佳的原设计方式进行，即可匀速移动。而之所以具备如此的功能，主要是测头REVOTM所采用的一系列新颖技术: 譬如，为了使测头机构在高速运动状态下的动态效应降至最低，利用激光来精确测定探针端部的确切位置。一束激光从REVOTM测头一直射到探针端部的反射镜上。
此外，REVOTM探针采取不同于传统探针的弯曲设计，意在偏转激光束的返回路径，它将由同样安装在测头体内部的PSD（位置传感器）接收。射在PSD上激光点的移动将与测头座和测头几何运动变化，以及三坐标测量机每轴光学尺的输出值结合在一起，并被转换成测量值输出。从而可推算出探针端部在空间中的确切位置。正是这一新颖的原理在降低测量中运动误差和动态误差的同时，进而提高了测量效率（最高速可达500mm/s）。此外还有诸多优点，如由于扫描作用力极小，探针几乎不会磨损；由于采用了无级定位方式和五轴联动，因此可以测量更复杂的工件；以及减少辅助时间，简化工件之程序编制过程等。以下通过一个汽缸盖测量（见图5）来感受该系统的优越性。
任务：12个进排气阀门座，含36个扫描段（每个阀门座3段）。
效率：采用传统的三坐标扫描测量方式：3轴扫描速度15 mm/s，扫描耗时为29分13秒；当采用扫描耗时为29分13秒；当采用三坐标联动扫描测量方式：扫描速度400mm/s，耗时为3分42秒。从而使零件的测量效率提升高了近7倍。
测头校准：之前采用传统的方式时为：32min，而改为联动扫描方式后：25min，校准效率提升28%。
1.智能制造对尺寸测量的要求
随着智能化制造的理念逐步为国内主流汽车企业所接受并推行，原来的一些用于质量监控的传统方式的不足也越来越多地反映了出来。在车身和覆盖件这类总成和零部件测量方面，为进一步满足现代汽车厂随着智能化制造水平的提升而对尺寸测量提出的要求，在检测方面还做了如下的提升，如:
（1）在保证足够精度前提下提高测量效率。
（2）从之前的只对部分特征点的检测扩展到通过图像色差分析实现对整个被测区域的监控。
（3）立足于为车间现场的产品制造质量服务的宗旨，快速提供清晰、直观的检测结果（报告）。
秋三月
（4）为迎合汽车厂用户越来越短的生产准备时间、投放周期，必须缩短设备的安装、调整周期。
（5）出于当前社会上技能型工人欠缺的现状，希望整个测量过程中尽量减少对操作人员的依赖。
烘焙教程在动力总成和零部件领域，越来越多的新工艺、新技术在企业的实际生产中获得了应用，如：以桁架机械手替代滚道式传递零件（见图6），由加工中心替代专机、组合机床，采用多型号零件公用托盘（Adapter Plate）来取代传统的工装夹具定位（见图7）等。从而使多品种、多型号产品共线生产、以及真正意义上的无人化生产模式的实现成为可能。
集结号观后感
但问题是这一智能化的工艺配置也在尺寸检测方面提出了诸多要求，必须得以妥善、有效地解决。它们包括：
（1）测量系统必须融入智能化加工生产线，且无需人工参与。
（2）在保证足够精度的前提下提高测量效率。
（3）测量系统需要具备多功能多用途，它将不仅仅是位置尺寸测量，最好能涵盖轮廓及表面粗糙度等微观形状尺寸测量。
（4）测量系统需要更加柔性化，尽量降低投资成本并追求绿色、环保。
2.激光测量、白光测量的应用
计开头的四字成语正是这一切来自企业实际生产的需求，促使了光学测量——激光测量、兰光测量和白光测量（WLS）等方式，也渐渐地成为现代汽车制造企业的主流检测手段之一。
>运动员代表发言稿
