隨著大型極端制造技術的發(fā)展,大工件形狀越來越復雜、精度要求越來越高,這些都對測量和質(zhì)量保障提出了要求,盡管目前出現(xiàn)了多種高精度、大范圍的測量技術和儀器,但由于大工件自身要求和環(huán)境等方面的約束,在實際測量與質(zhì)量控制過程中出現(xiàn)了許多問題,這里就一些主要問題展開初步討論,以起到拋磚引玉的作用。
什么是大工件
目前對大工件的概念并沒有一個嚴格的定義。一般認為,大工件就是具有一定測量精度要求,體量特別大,找不到合適固定坐標測量機測量的工件。
但從目前大型機械極端制造的角度看,大工件可以從以下兩個方面大致框定:①工件一般由機加工成形或機加工件裝配成形,其被測量內(nèi)容不僅包括尺寸,還包括幾何公差(俗稱形位公差)。測量精度和幾何公差的測量要求是大工件的第一個特征,它在相當程度上制約了諸如經(jīng)緯儀、全站儀等測量儀器以及一般光學(包括激光)測量方法的應用;②其形狀和體量是目前常規(guī)尺寸的坐標測量機所無法應對的。這里強調(diào)的是常規(guī)尺寸,不包括專用的坐標測量系統(tǒng)。在這種情況下,移動測量就成為了大工件測量的第二個特征。
所以說,大工件應該是精度和體量的統(tǒng)一體。如果一定要從尺寸上來區(qū)分的話,也許以2m體量起,有機加工精度要求的機械零件就可以認為是大工件。比較典型的如大型注塑機殼體(2000×2000mm×800mm)、小的風電輪轂(球徑3000mm左右)等,而且其孔系的位置度要求非常高(0.03mm左右),能應對其長寬高體量特征和測量精度的常規(guī)固定式坐標測量機已不多。
以此類推,那么汽車白車身這一類工件的測量則不被認為是大工件,因為已經(jīng)有成系列的專用坐標測量機,同時由于是鈑金成形及拼接件,其總體精度與機加工件相比還有一定的差距。而在白車身車間的那些在線測量工具,其檢測與調(diào)整則常被認為是大工件,因為它們一般都會用到移動測量工具。
大工件的常用測量手段
從對大工件的初步定義來看,其測量手段應具有三種功能:①具有足夠的精度,即根據(jù)測量精度分配的原則和要求,以及現(xiàn)場實際測量情況,當在圖紙規(guī)范的1/3~1/10;②具有移動性,并能在多次定位(俗稱轉(zhuǎn)站、蛙跳等)情況下保證測量精度;③具有坐標測量功能,即配備有幾何數(shù)字測量軟件功能,能進行采樣測量、幾何要素擬合、測量坐標和評定基準構建、尺寸計算和公差評定、幾何公差計算和評定等。
目前市場上滿足上述要求的測量手段主要有:激光跟蹤儀、便攜式測量臂(俗稱關節(jié)臂)、3D攝影測量系統(tǒng)等。
事實上,從這些測量儀器的測量原理來看,都是通過對被測幾何特征上點的提取、采樣、擬合、計算和評定來完成測量工作的,都屬于坐標測量機范疇。
但各種測量儀器有其各自的技術特點、應用范圍,當然價格也有差別,下面就此作義簡單比較:
1、激光跟蹤儀
這是目前測量精度最高的大工件幾何尺寸和幾何公差測量工具,而且一次定位的測量范圍最大(目前最大的可達球徑60m)。此外,通過隱藏點(如Leica的T-probe)和掃描附件(如Lecia的T-Scan)的配置,應用范圍十分廣。此外,激光跟蹤儀的自動跟蹤功能,使其還具有動態(tài)測量的功能,在相關附件的配合下(如Lecia的T-MAC),能完成物體的空間6D測量與評定。
2、便攜式測量臂
這類測量裝置的精度相對較低,一次定位的測量范圍也較小(一般達1.5m球徑左右),同時由于其多關節(jié)的結(jié)構特點,精度保持性相對較差,一般用于生產(chǎn)現(xiàn)場等精度要求較低的場合。