提高汽車(chē)車(chē)身零件的三坐標(biāo)測(cè)量

提高汽車(chē)車(chē)身零件的三坐標(biāo)測(cè)量

的精度和效率哈飛汽車(chē)質(zhì)量保證部2004年9月13日目錄一、 建立正確的零件坐標(biāo)系，是實(shí)現(xiàn)汽車(chē)車(chē)身零件精確測(cè)量的基礎(chǔ)1、 建立正確的零件坐標(biāo)系的重要性2、 建立坐標(biāo)系的原則和基準(zhǔn)的選擇3、 建立坐標(biāo)系的方法和應(yīng)用4、 三階平面在建立坐標(biāo)系中的應(yīng)用5、 臨時(shí)坐標(biāo)系的運(yùn)用6、 建立零件坐標(biāo)系過(guò)程的自動(dòng)測(cè)量二、 正確的零件夾緊方案是汽車(chē)車(chē)身零件測(cè)量精度的保證1、 夾緊方案選擇2、 FIVEU-unique柔性?shī)A具系統(tǒng)在車(chē)身零件夾緊定位上的應(yīng)用三、 測(cè)量方案的選取1、 編制自動(dòng)測(cè)量程序，實(shí)現(xiàn)車(chē)身零件的自動(dòng)測(cè)量2、 單件零件的測(cè)量3、 矢量點(diǎn)的測(cè)量四、 測(cè)量的準(zhǔn)備階段一一探針的校準(zhǔn)，是精確測(cè)量的保證和前提五、測(cè)量數(shù)據(jù)的處理和應(yīng)用［摘要］:本文從零件坐標(biāo)系的建立，測(cè)量基準(zhǔn)的選擇，測(cè)量方案的制定、測(cè)量夾緊方案的選擇、以及自動(dòng)測(cè)量程序的編寫(xiě)等方面內(nèi)容，結(jié)合實(shí)際工作中積累的經(jīng)驗(yàn)和研究對(duì)如何保證汽車(chē)車(chē)身零件的三座標(biāo)測(cè)量的精度和提高測(cè)量的效率進(jìn)行了論述。［關(guān)鍵詞］：三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量坐標(biāo)系基準(zhǔn)精度效率測(cè)量方案［前言］:隨著汽車(chē)工業(yè)的高速發(fā)展，行業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)也更加激烈，而質(zhì)量是贏得競(jìng)爭(zhēng)的基礎(chǔ)，不論是對(duì)沖壓件還是焊接總成零件的質(zhì)量要求都越來(lái)越高，對(duì)測(cè)量工作也提出了更高的要求。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)以其快捷、精確、方便的特點(diǎn)在汽車(chē)制造業(yè)發(fā)揮著越來(lái)越大的作用，成為質(zhì)量控制不可缺少的手段。利用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)強(qiáng)大的空間檢測(cè)能力和分析計(jì)算功能可以實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)車(chē)身零部件快速準(zhǔn)確的測(cè)量，提供形狀、尺寸、和位置的完善測(cè)量，并可執(zhí)行包括首件檢測(cè)、輪廓測(cè)量、逆向工程、焊接生產(chǎn)線(xiàn)的夾具調(diào)整、過(guò)程控制以及文件歸檔等在內(nèi)的多種測(cè)量與檢測(cè)任務(wù)，從而為降低開(kāi)發(fā)研制周期，進(jìn)行產(chǎn)品全過(guò)程控制，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，增加經(jīng)濟(jì)效益，提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力作出貢獻(xiàn)。簡(jiǎn)化測(cè)量機(jī)的使用方法、減少人機(jī)對(duì)話(huà)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量減少人為因素造成的誤差、縮短測(cè)量工時(shí)提高利用率是三坐標(biāo)使用中的主要課題和研究探索的方向。汽車(chē)生產(chǎn)的大批量性和汽車(chē)零部件的多樣性及新品開(kāi)發(fā)的速度都要求我們?cè)诶萌鴺?biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，在保證測(cè)量精度的條件下快速提供檢測(cè)數(shù)據(jù)，為汽車(chē)的科研生產(chǎn)保駕護(hù)航。一、建立正確的零件坐標(biāo)系，是實(shí)現(xiàn)汽車(chē)車(chē)身零件精確測(cè)量的基礎(chǔ)1、建立正確的零件坐標(biāo)系的重要性建立合適的零件坐標(biāo)系，是保證測(cè)量精度的前提和測(cè)量工作的基礎(chǔ)，在正確的坐標(biāo)系下進(jìn)行的正確的測(cè)量才能真實(shí)地反映一個(gè)零件的制造水平，對(duì)生產(chǎn)才會(huì)有真正的指導(dǎo)意義。建立正確的坐標(biāo)系是等于成功了一半，錯(cuò)誤的坐標(biāo)系只會(huì)導(dǎo)致測(cè)量的失敗。在三坐標(biāo)測(cè)量中，首先要做的就是建立零件坐標(biāo)系。在傳統(tǒng)的測(cè)量手段中，必須經(jīng)過(guò)復(fù)雜的手工調(diào)整過(guò)程來(lái)進(jìn)行零件基準(zhǔn)的找正，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，有時(shí)要得到某一測(cè)量數(shù)據(jù)，甚至需要復(fù)雜的手工計(jì)算才能實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上的應(yīng)用和計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算功能使機(jī)器坐標(biāo)系和零件坐標(biāo)系之間的自由靈活轉(zhuǎn)換成為可能，零件的找正不再需要復(fù)雜的零件調(diào)整，而是通過(guò)對(duì)基準(zhǔn)元素的測(cè)量，由測(cè)量軟件建立起零件與三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，即建立起零件坐標(biāo)系來(lái)完成的。零件在測(cè)量機(jī)中放置的位置和擺放的姿態(tài)對(duì)測(cè)量的精度沒(méi)有任何的影響。這也是三坐標(biāo)檢測(cè)與傳統(tǒng)測(cè)量手段相比存在的巨大優(yōu)勢(shì)之一。2、建立坐標(biāo)系的原則和基準(zhǔn)的選擇在三坐標(biāo)測(cè)量中，所建立的零件坐標(biāo)系與機(jī)器坐標(biāo)系的數(shù)學(xué)關(guān)系的矩陣表達(dá)式為：a1，b1，c1a2，b2，c2a3，b3，c3d1，d2，d3其中a1，a2，a3，b1，b2，b3，c1，c2，c3表達(dá)了零件坐標(biāo)系與機(jī)器坐標(biāo)系的三根坐標(biāo)軸之間的空間角度關(guān)系，d1，d2,d3則表達(dá)零件坐標(biāo)系與機(jī)器坐標(biāo)系坐標(biāo)原點(diǎn)的相對(duì)關(guān)系。零件上某一點(diǎn)的坐標(biāo)值和機(jī)器坐標(biāo)值之間的數(shù)學(xué)換算關(guān)系如下：x軸：x'=a1x+b1y+c1x+d1y軸：y'=a2y+b2y+c2y+d2z軸：z'=a3z+b3z+c3z+d3從以上公式可以看出在建立零件坐標(biāo)系過(guò)程中的每一誤差都將影響在此坐標(biāo)系中所進(jìn)行的所有測(cè)量活動(dòng)和測(cè)量結(jié)果。以我公司路寶車(chē)的白車(chē)身測(cè)量為例，其中的一個(gè)焊接基準(zhǔn)為后縱梁的上翻邊，一般情況下，在白車(chē)身的測(cè)量中我們都會(huì)選擇其作為測(cè)量的一個(gè)支乘點(diǎn)并作為建立坐標(biāo)系的基準(zhǔn)元素，但因?yàn)槁穼氒?chē)的后縱梁被設(shè)計(jì)成吸能梁，因此其強(qiáng)度較低，在制造過(guò)程中，后縱梁會(huì)產(chǎn)生較大的變形，如果選用其作為建立零件坐標(biāo)系的基準(zhǔn)元素必然導(dǎo)致測(cè)量的不準(zhǔn)確。檢測(cè)結(jié)果反映不了車(chē)身的真實(shí)制造水平。因此基準(zhǔn)元素的選擇在坐標(biāo)系的建立及以后的測(cè)量中都是至關(guān)重要。一般來(lái)說(shuō)，在建立零件坐標(biāo)系時(shí)要遵循測(cè)量基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)或裝配基準(zhǔn)相一致的原則，根據(jù)產(chǎn)品圖紙或工藝基準(zhǔn)書(shū)來(lái)進(jìn)行基準(zhǔn)元素的選擇，而且所選取的參考幾何元素要具有小誤差（即選擇的元素要有足夠的制造精度）和大范圍（要涵蓋所要測(cè)量的尺寸）的特點(diǎn)。所選擇的元素可以是平面、圓孔、方孔、長(zhǎng)圓孔、點(diǎn)等任意幾何元素。一般情況下，可以利用平面、長(zhǎng)軸（包括構(gòu)造平面或長(zhǎng)軸）類(lèi)的元素來(lái)確定坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸方向，而原點(diǎn)的坐標(biāo)幾乎可以用任意一類(lèi)的幾何元素來(lái)確定。在選擇基準(zhǔn)元素時(shí)，既可以選擇零件上的幾何元素，也可以選擇測(cè)量夾具、驗(yàn)具或焊接夾具上的基準(zhǔn)孔、基準(zhǔn)球或基準(zhǔn)面等幾何元素。在具體的測(cè)量中要結(jié)合測(cè)量的目的和實(shí)際情況來(lái)靈活選用。在某些夾具的設(shè)計(jì)中，為了加工的方便，給定的基準(zhǔn)坐標(biāo)值并非其在數(shù)模坐標(biāo)系統(tǒng)中的坐標(biāo)值，這時(shí)需要利用圖紙進(jìn)行必要的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換來(lái)求得你所需的零件坐標(biāo)系。利用專(zhuān)用測(cè)量夾具，焊接夾具或驗(yàn)具上的基準(zhǔn)球或基準(zhǔn)孔等直接建立零件坐標(biāo)系，這種方法操作簡(jiǎn)便，效率高，精度高，但也必須配備較昂貴的專(zhuān)用測(cè)量夾具和檢具，使它的應(yīng)用受到一定的限制。3、建立坐標(biāo)系的方法和應(yīng)用在當(dāng)前的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)中，都是使用卡笛爾坐標(biāo)系，遵循右手法則。在基本的建立坐標(biāo)系的過(guò)程中，是按照先確定坐標(biāo)系的第一根軸，再確定第二根坐標(biāo)軸，然后確定坐標(biāo)系的原點(diǎn)后進(jìn)行必要的平移、旋轉(zhuǎn)來(lái)得到所需要的零件坐標(biāo)系。在不同的測(cè)量軟件中，建立坐標(biāo)系的方法不盡相同，多種多樣，但其原理都是一樣的，都是以基本的方法根據(jù)不同的情況加以變換而來(lái)，把復(fù)雜的計(jì)算和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換交給計(jì)算機(jī)完成，使建立坐標(biāo)系的過(guò)程更加簡(jiǎn)單、方便。這些方法主要有：三二一法：即用三個(gè)幾何元素確定坐標(biāo)系的第一根軸和坐標(biāo)原點(diǎn)的一個(gè)坐標(biāo)，用兩個(gè)幾何元素確定坐標(biāo)系的第二根軸和坐標(biāo)原點(diǎn)的第二個(gè)坐標(biāo)，用一個(gè)幾何元素確定坐標(biāo)原點(diǎn)的第三個(gè)坐標(biāo)。這種方法最少需要三個(gè)集合元素，最多使用六個(gè)幾何元素。以上的操作都是在同一個(gè)界面中完成，因此非常方便，是一種經(jīng)常使用的方法。最佳配合法：這種方法是利用幾何元素的實(shí)際測(cè)量值和理論值，通過(guò)最小二乘法計(jì)算出一個(gè)坐標(biāo)系，使的在這一坐標(biāo)系中，實(shí)際測(cè)量點(diǎn)和理論坐標(biāo)點(diǎn)的距離和最小。這就要求所選取的幾何元素的加工精度要高，并且?guī)缀卧氐南鄬?duì)位置準(zhǔn)確，適合于加工精度高的機(jī)加零件或利用車(chē)身零件的驗(yàn)具或夾具上加工精度很高的基準(zhǔn)球或基準(zhǔn)孔來(lái)建立坐標(biāo)系。擬合法：這種方法與最佳配合法相似，但需要使用數(shù)模，所選擇的元素一般為不確定的點(diǎn)元素，利用零件的實(shí)際曲面與數(shù)學(xué)模型的理論曲面加以擬合。要先建立一個(gè)粗坐標(biāo)系，然后手動(dòng)在零件上進(jìn)行采點(diǎn)，由測(cè)量軟件把測(cè)量到的實(shí)際值和數(shù)模上的理論值進(jìn)行計(jì)算來(lái)得到所需要的坐標(biāo)系。這種方法缺乏唯一性，只在一些特殊的情況下采用。下圖表示了這種擬合關(guān)系：理論計(jì)算法：直接在測(cè)量機(jī)中輸入零件坐標(biāo)系的各項(xiàng)參數(shù)來(lái)獲得零件坐標(biāo)系的一種方法。見(jiàn)下圖新坐標(biāo)系坐標(biāo)軸i*XYZ—當(dāng)前坐標(biāo)系X’(1,1)(1,2)(1,3)旋轉(zhuǎn)矢量坐標(biāo)軸j—Y’(2,1)(2,2)(2,3)Z’(3,1)(3,2)(3,3)(1) (2) (3)平移矢量疊代法：顧名思義，疊代法就是不斷用新的坐標(biāo)系取代舊的坐標(biāo)系的一種建立坐標(biāo)系的方法。首先先了解以下RPS點(diǎn)的概念，所謂的RPS就是英文ReferencePointsSystem的縮寫(xiě)。在國(guó)內(nèi)外先進(jìn)汽車(chē)行業(yè)中，設(shè)計(jì)圖紙都標(biāo)注出了參考基準(zhǔn)點(diǎn)，在這種方法中用3到6個(gè)參考點(diǎn)來(lái)限制零件繞三根坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)和沿三根坐標(biāo)軸的移動(dòng)，這些參考點(diǎn)是工藝設(shè)計(jì)，制造和測(cè)量的依據(jù)。他們既可以是圓孔，方孔等特征元素，也可以是自由曲面上的非特征點(diǎn)，因此在汽車(chē)車(chē)身零部件的加工和測(cè)量中就尤為重要。在我公司的現(xiàn)在的車(chē)身零件的設(shè)計(jì)圖紙中，大都沒(méi)有標(biāo)出這種基準(zhǔn)點(diǎn)，這應(yīng)該是我們所要學(xué)習(xí)借鑒的。因?yàn)槠?chē)車(chē)身零件上自由曲面上的非特征點(diǎn)的存在，人工采點(diǎn)的方法是根本不可能找到所標(biāo)注點(diǎn)的準(zhǔn)確位置的，必須先手動(dòng)在大概的方位采點(diǎn)，建立一個(gè)粗略的零件坐標(biāo)系，在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上進(jìn)行編程然后由測(cè)量機(jī)來(lái)按照曲面點(diǎn)的矢量方向和理論坐標(biāo)值來(lái)尋找標(biāo)注的點(diǎn)，通過(guò)3到5次的反復(fù)自動(dòng)測(cè)量逐步逼近所標(biāo)出的實(shí)際點(diǎn)的位置來(lái)獲得精確的零件坐標(biāo)系。下面我們以減震器螺旋彈簧托座的測(cè)量為例來(lái)說(shuō)明如何使用疊代法建立精確的零件坐標(biāo)系。在螺旋彈簧托座這一零件中，圖紙給定的確定主坐標(biāo)軸方向和主坐標(biāo)軸零點(diǎn)的元素是在螺旋面上分布的三個(gè)曲面點(diǎn)，另外給定了一大一小兩個(gè)孔作為基準(zhǔn)孔來(lái)確定第二坐標(biāo)軸和坐標(biāo)原點(diǎn)的另外兩個(gè)值。由于三個(gè)曲面點(diǎn)的存在，根本無(wú)法用手動(dòng)的方法進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量。這種情況下，疊代法就顯示出它的優(yōu)勢(shì)。步驟如下：1） 用手動(dòng)的方法分別在三個(gè)曲面點(diǎn)的大約位置測(cè)量一點(diǎn)，并測(cè)量?jī)蓚€(gè)基準(zhǔn)孔2） 用采到的三點(diǎn)構(gòu)造一個(gè)三階平面，用三階平面的法線(xiàn)方向作為主坐標(biāo)軸方向，利用兩個(gè)圓孔確定第二坐標(biāo)軸和坐標(biāo)原點(diǎn)，建立一粗略的零件坐標(biāo)系3） 在此零件坐標(biāo)系下，由測(cè)量機(jī)按三點(diǎn)的理論坐標(biāo)值和矢量方向去測(cè)量這三個(gè)曲面點(diǎn)，用新測(cè)到點(diǎn)來(lái)構(gòu)造新的三階平面，并用此三階平面的法線(xiàn)作為主坐標(biāo)軸，建立新的坐標(biāo)系，這一新的坐標(biāo)系是建立在舊坐標(biāo)系基礎(chǔ)上，取代了舊坐標(biāo)系4） 在新的坐標(biāo)系下重復(fù)步驟3。5） 反復(fù)幾次上述操作，直到三點(diǎn)的測(cè)量值與理論值的差小到滿(mǎn)足我們的要求。如果在反復(fù)的測(cè)量中，測(cè)量值與理論值的差值不是越來(lái)越小，而是發(fā)散的，則可以直接判定零件是不合格的，無(wú)需再進(jìn)行進(jìn)一步的測(cè)量。4、 三階平面在建立坐標(biāo)系中的應(yīng)用三階平面我們通常稱(chēng)之為虛擬平面，它用于空間任意取向的面元素的測(cè)量或計(jì)算。不過(guò)，系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理之前，需要分別給定三個(gè)采樣點(diǎn)一個(gè)平移理論距離，當(dāng)理論距離均為零時(shí)則實(shí)際計(jì)算出一個(gè)三點(diǎn)平面。顯然它和平面既是一對(duì)孿生兄弟，又有其獨(dú)特的功能。實(shí)踐證明由于有了這一特殊的功能才使的某些零件的數(shù)學(xué)找正變得更為準(zhǔn)確，在對(duì)汽車(chē)車(chē)身的零部件建立坐標(biāo)系的過(guò)程中經(jīng)常得到運(yùn)用。5、 臨時(shí)坐標(biāo)系的運(yùn)用汽車(chē)白車(chē)身是由多個(gè)焊接分總成拼焊而成，而多個(gè)焊接分總成又是由若干個(gè)沖壓?jiǎn)渭M成。在車(chē)身試制初期，尺寸的波動(dòng)很大，在車(chē)身坐標(biāo)系下直接測(cè)量很容易造成實(shí)測(cè)點(diǎn)和理論點(diǎn)的位置不一樣，這樣的話(huà)，測(cè)量出的數(shù)據(jù)也就沒(méi)有準(zhǔn)確性可言了。為避免這一問(wèn)題，一般采用建立臨時(shí)坐標(biāo)系的方法。在測(cè)量點(diǎn)的周?chē)业杰?chē)身尺寸相對(duì)穩(wěn)定的位置，建立臨時(shí)坐標(biāo)系，然后在臨時(shí)坐標(biāo)系下對(duì)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。建立坐標(biāo)系的過(guò)程，可以是一次，也可以是兩次，甚至多次。在圓孔、方孔等元素的測(cè)量中也常用到這一方法。6、實(shí)現(xiàn)建立零件坐標(biāo)系的自動(dòng)化在車(chē)身零件的測(cè)量中，由于零件在測(cè)量機(jī)的擺放位置的不確定性，在建立零件坐標(biāo)系過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量是較難的，而且發(fā)生碰撞的危險(xiǎn)很大。而用手工的方法建立坐標(biāo)系，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且易產(chǎn)生人為誤差，影響測(cè)量精度。為此，我們可以采用手動(dòng)進(jìn)行零件的粗定位后再采用自動(dòng)測(cè)量建立坐標(biāo)系的方法。二、正確的零件夾緊定位方案是汽車(chē)車(chē)身零件測(cè)量精度的保證1、夾緊方案選擇由于汽車(chē)車(chē)身零件易變形的特點(diǎn)，如果夾緊方案選擇不恰當(dāng)，使零件的定位不好或造成由于夾緊不當(dāng)而產(chǎn)生變形，也將對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生很大影響，有可能將合格件判定為不合格品，不合格品卻作出合格的判斷。這就要求用準(zhǔn)確的的支乘點(diǎn)來(lái)避免無(wú)法控制的結(jié)構(gòu)變形。支乘點(diǎn)的位置一般選擇和焊接夾緊點(diǎn)的位置保持一致。從測(cè)量的角度來(lái)看，我們不提倡使用過(guò)定位的方法，但由于車(chē)身零件的特點(diǎn)，輔助支撐的選取又是必要的。需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)靈活掌握。定位的方案一般要按工藝方案來(lái)實(shí)施，在焊接總成零件的檢測(cè)中，要選取整車(chē)或焊接件所有工序中的最終狀態(tài)，如果查找某一工序中存在的問(wèn)題，則要按該工序中的焊接夾具的定位夾緊方案來(lái)制定。這樣，不僅可以查找出零件焊接中的偏差來(lái)調(diào)整夾具，還可以發(fā)現(xiàn)焊接定位的方案是否合理，從而在該焊接工序中增加支撐點(diǎn)或改變夾緊的位置，來(lái)盡量減小焊接產(chǎn)生變形和偏差，使零件的最終狀態(tài)符合圖紙的要求。汽車(chē)車(chē)身零件經(jīng)過(guò)測(cè)量之后，還要裝配到車(chē)身上，所以最好按零件在車(chē)身上的實(shí)際姿態(tài)進(jìn)行測(cè)量。2、FIVEU-unique柔性?shī)A具系統(tǒng)在車(chē)身零件夾緊定位上的應(yīng)用。汽車(chē)車(chē)身零件的種類(lèi)眾多，每個(gè)零件的形狀千差萬(wàn)別，每種夾具只能對(duì)應(yīng)一種零件或非常相似的零件。這就需要數(shù)目眾多的專(zhuān)用夾具，專(zhuān)用夾具在滿(mǎn)足裝夾的需要時(shí)，還要保證高重復(fù)性并應(yīng)能快速進(jìn)行更改。但是專(zhuān)用夾具的局限性在于需要很長(zhǎng)的交貨期，缺乏靈活性，適用范圍窄，更改時(shí)需要較高的費(fèi)用。而且，儲(chǔ)存的費(fèi)用也不容忽視。FIVEU-unique柔性?shī)A具系統(tǒng)的使用在測(cè)量機(jī)上為車(chē)身零件的測(cè)量提供了革命性的夾持方法。FIVEU-unique柔性?shī)A具系統(tǒng)的基本配置包括了一組可調(diào)的立柱，并采用壓縮空氣放置在測(cè)量機(jī)的平臺(tái)上，通過(guò)所選定的點(diǎn)，直接生成柔性?shī)A具的定位方案。由測(cè)量機(jī)調(diào)用定位方案數(shù)據(jù)來(lái)自動(dòng)將立柱引導(dǎo)到所需的位置。使設(shè)計(jì)和搭建夾具的時(shí)間大大縮短，一套FIVEU-unique柔性?shī)A具系統(tǒng)既可以滿(mǎn)足同一車(chē)型不同零件的測(cè)量需要，又可適用多種車(chē)型，這樣一來(lái)，節(jié)約了大量資金，也不用在車(chē)間里劃出一大片面積來(lái)儲(chǔ)存專(zhuān)用夾具。在我公司，F(xiàn)IVEU-unique柔性?shī)A具系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用，成為在汽車(chē)新車(chē)型開(kāi)發(fā)、新車(chē)試制和批生產(chǎn)質(zhì)量控制中的重要工具。三、測(cè)量方案的選取1、編制自動(dòng)測(cè)量程序，實(shí)現(xiàn)車(chē)身零件的自動(dòng)測(cè)量汽車(chē)車(chē)身零件的測(cè)量方案的選擇相對(duì)機(jī)械零件來(lái)講更復(fù)雜，機(jī)械零件的加工精度高，變形小，剛性強(qiáng)等特點(diǎn)使其測(cè)量程序的編制較為容易，只要注意零件的擺放位置和探針是否合適等簡(jiǎn)單問(wèn)題即可。對(duì)車(chē)身零件的測(cè)量，由于汽車(chē)車(chē)身零件相對(duì)變形較大，加工精度相對(duì)較低，因此很難實(shí)現(xiàn)編程，簡(jiǎn)單的路徑模擬是無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量的，當(dāng)制造誤差較大時(shí)，探針進(jìn)行探測(cè)時(shí)就會(huì)發(fā)生碰撞，使測(cè)量程序中斷。甚至?xí)?dǎo)致探針或傳感器的損壞，影響機(jī)器的使用。在汽車(chē)行業(yè)中，不僅僅要保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，還要提高零件檢測(cè)的數(shù)量。在我公司，車(chē)身的被抽檢測(cè)率達(dá)到1%，而且需要測(cè)量的點(diǎn)很多，為完成檢測(cè)任務(wù)，就必須實(shí)現(xiàn)零件的自動(dòng)測(cè)量，不僅可以大大提高檢測(cè)效率，還可以避免人為因素引起的誤差，提高檢測(cè)精度。為了使測(cè)量程序在執(zhí)行中不至于中斷和發(fā)生危險(xiǎn)，在自動(dòng)測(cè)量程序的編制中，我們編制了具有查找功能的子程序，并采用防碰撞、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等技術(shù)來(lái)優(yōu)化測(cè)量程序，防止測(cè)量程序的中斷，提高測(cè)量的速度。在自動(dòng)測(cè)量程序的編制中，我們采用自學(xué)習(xí)的方法來(lái)編輯測(cè)量機(jī)的運(yùn)動(dòng)路徑，采用脫機(jī)編程來(lái)加入測(cè)量程序、調(diào)入子程序相結(jié)合的方法，來(lái)提高編程速度。其中，小孔查找子程序是自動(dòng)測(cè)量工作的必備手段。以圓孔的查找子程序?yàn)槔?，說(shuō)明如下：1） 首先測(cè)量機(jī)按照設(shè)定的路徑以定位速度運(yùn)動(dòng)到需要測(cè)量點(diǎn)的附近位置2） 調(diào)用子程序3） 調(diào)用所要測(cè)量的圓孔各項(xiàng)參數(shù)，如圓孔的理論坐標(biāo)、直徑、孔的法向矢量、查詢(xún)半徑、查詢(xún)步距、是否進(jìn)行料厚的補(bǔ)償、料厚、探測(cè)深度、定位測(cè)量點(diǎn)的位置等等4） 利用孔心坐標(biāo)的理論坐標(biāo)，建立臨時(shí)坐標(biāo)系5） 在臨時(shí)坐標(biāo)系下，按給定的定位位置對(duì)孔所在的平面進(jìn)行測(cè)量6） 用所測(cè)的平面建立新的臨時(shí)坐標(biāo)系7） 在新的臨時(shí)坐標(biāo)系下，以測(cè)量速度，按查詢(xún)步距和探測(cè)深度進(jìn)行孔的查找，查詢(xún)步距根據(jù)探針的直徑、孔的直徑和查詢(xún)半徑來(lái)確定。查詢(xún)步距大，會(huì)使在查詢(xún)半徑范圍內(nèi)的孔查詢(xún)不到；查詢(xún)步距過(guò)小，查詢(xún)速度慢，影響測(cè)量速度8） 當(dāng)查詢(xún)到孔位時(shí)，程序首先采集當(dāng)前探針中心的坐標(biāo)，并將當(dāng)前探針中心設(shè)為臨時(shí)坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)建立又一新的坐標(biāo)系9） 對(duì)圓孔進(jìn)行粗測(cè)，將測(cè)得的孔心坐標(biāo)設(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn)10） 對(duì)孔和孔所在的平面進(jìn)行精測(cè)，計(jì)算出孔的精確坐標(biāo)將臨時(shí)坐標(biāo)系下孔的坐標(biāo)值轉(zhuǎn)化成零件坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值，按所要求的格式進(jìn)行輸出如果未查詢(xún)到所要測(cè)量的孔，程序會(huì)提示操作人員將探針手動(dòng)移到孔心位置后，給測(cè)量機(jī)發(fā)出指令后，測(cè)量機(jī)從步驟9開(kāi)始自動(dòng)完成后面的測(cè)量工作以下是小孔查詢(xún)子程序的DMIS語(yǔ)言程序供參考。P(CIRSEA_1)=PROCED/F,(SEA_1),FA,(SEA_1)XT_1=OBTAIN/F(SEA_1),3YT_1=OBTAIN/F(SEA_1),4ZT_1=OBTAIN/F(SEA_1),5CX_1=OBTAIN/F(SEA_1),6CY_1=OBTAIN/F(SEA_1),7CZ_1=OBTAIN/F(SEA_1),8IF(JUMP_1.NE.0)DO/I_JUMP_1,1,5,1ANGJ_1[I_JUMP_1]=90*JUMP_1+30+30*(I_JUMP_1-1)ENDDOENDIFF(PLA_THEO_1)=FEAT/PLANE,CART,XT_1,YT_1,ZT_1,CX_1,CY_1,CZ_1F(LINE_THEO_1)=FEAT/LINE,UNBND,CART,0.000,0.000,0.000,$1.000,0.000,0.000,0.000,0.000,1.000D(D_TRANS_PRE_1)=TRANS/XORIG,F(PLA_THEO_1),YORIG,F(PLA_THEO_1),$ZORIG,F(PLA_THEO_1)D(D_ORIENT_PRE_1)=DATSET/F(PLA_THEO_1),ZDIRIF((CZ_1.LT.(-0.995)))D(D_ROTA_X_1)=ROTATE/ZAXIS,F(LINE_THEO_1),XDIRENDIFD(D_XROTA_PRE_1)=ROTATE/ZAXIS,XROTA_1SNSET/APPRCH,10.000FLY/ONF(PRIZEM_1)=FEAT/PLANE,CART,PRIX_1,PRIY_1,-VIS_1,0.000,0.000,1.000MEAS/PLANE,F(PRIZEM_1),3PTMEAS/CART,PRIX_1+1.000,PRIY_1+1.000,-VIS_1,0.000,0.000,1.000PTMEAS/CART,PRIX_1-1.000,PRIY_1+1.000,-VIS_1,0.000,0.000,1.000PTMEAS/CART,PRIX_1, PRIY_1T.000,-VIS_1,0.000,0.000,1.000ENDMESD(D_ORIENT_PRIZEM_1)=DATSET/FA(PRIZEM_1),ZDIRD(D_PRIZEM_1)=TRANS/ZORIG,FA(PRIZEM_1)F(PLA_VIS_1)=FEAT/PLANE,CART,0.000,0.000,VIS_1,0.000,0.000,1.000D(D_VIS_1)=TRANS/ZORIG,F(PLA_VIS_1)IF(VIS_1.GE.0)GOTO/PRIX_1,PRIY_1,10GOTO/0,0,10ELSEGOTO/0,0,10-VIS_1ENDIFIF(DIACIR_1.LE.6)DELTA_1=0.500ELSEDELTA_1=1.000ENDIFWKPLAN/XYPLANSNSET/APPRCH,6.000SNSET/SEARCH,DAL_1SNSET/TFMODE,1FLY/OFFDO/I_RAD_1,0,10,1IF(.NOT.(EXI_1))RADSEA_1=I_RAD_1*DELTA_1RDEV_1=RADSEA_1DO/I_ANG_1,0,11,1IF(((RADSEA_1.GT.0.0001).OR.(I_ANG_1.EQ.0)).AND.(.NOT.(EXI_1)))IF(RADSEA_1.GT.RMAX_1)RADSEA_1=RMAX_1ENDIFANG_1=30*I_ANG_1BADTST/ONF(CHECKPT_1)=FEAT/POINT,POL,RADSEA_1,ANG_1,0.000,$0.000,0.000,1.000MEAS/POINT,F(CHECKPT_1),1PTMEAS/POL,RADSEA_1,ANG_1,0.000,0.000,0.000,1.000ENDMESBADTST/OFFIF(BADPT)EXI_1=.TRUE.SNSET/SEARCH,10.000ENDIFENDIFENDDOIF(RADSEA_1.EQ.RMAX_1)EXI_1=.TRUE.ENDIFENDIFENDDO$$ F(SEA_PRE_1)=FEAT/POINT,CART,0.000,0.000,0.000,0.000,0.000,0.000IF(.NOT.(BADPT))CISLO_1=STR(RDEV_1)MISS_1=CONCAT('ELEMENTISNOTFOUNDINRADIUS'TOCONTINUE')TEXT/QUERY,(Y_N),1,AN,L,MISS_1F(CIR_1)=FEAT/CIRCLE,INNER,CART,RDEV_1*0.707,RDEV_1*0.707,0.$0.000,0.000,1.000,DIACIR_1CONST/POINT,F(SEA_PRE_1),PROJPT,F(CIR_1),F(PLA_VIS_1)JUMPTO/(END_CIRSEA_1)ENDIF$$ D(D_TRANS_BADPT_1)=TRANS/XORIG,F(CHECKPT_1),YORIG,F(CHECK_1)GOTO/0.000,0.000,-DAL_1WKPLAN/XYPLANF(CIR_PRE_1)=FEAT/CIRCLE,INNER,POL,0.0,0.0,-DAL_1,0.0,0.0,1.0,DIACIR_1IF(JUMP_1.EQ.0)MEAS/CIRCLE,F(CIR_PRE_1),4PTMEAS/POL,DIACIR_1/2,0.000,-DAL_1PTMEAS/POL,DIACIR_1/2,90.000,-DAL_1PTMEAS/POL,DIACIR_1/2,180.000,-DAL_1PTMEAS/POL,DIACIR_1/2,270.000,-DAL_1ENDMESELSEMEAS/CIRCLE,F(CIR_PRE_1),3PTMEAS/POL,DIACIR_1/2,ANGJ_1[1],-DAL_1PTMEAS/POL,DIACIR_1/2,ANGJ_1[3],-DAL_1PTMEAS/POL,DIACIR_1/2,ANGJ_1[5],-DAL_1ENDMESENDIFD(D_TRANS__1)=TRANS/XORIG,FA(CIR_PRE_1),YORIG,FA(CIR_PRE_1)GOTO/0.000,0.000,-DAL_1GOTO/0.000,0.000,5.000FLY/ONF(PLA_CIR_1)=FEAT/PLANE,POL,0.000,0.000,0.000,0.000,0.000,1.000MEAS/PLANE,F(PLA_CIR_1),3PTMEAS/POL,RZONE_1,0.000,0.000,0.000,0.000,1.000PTMEAS/POL,RZONE_1,120.000,0.000,0.000,0.000,1.000PTMEAS/POL,RZONE_1,240.000,0.000,0.000,0.000,1.000ENDMESFLY/OFFD(D_CIR_1)=DATSET/FA(PLA_CIR_1),ZDIRD(D_CIR_Z_1)=TRANS/ZORIG,FA(PLA_CIR_1)GOTO/0.000,0.000,5.000GOTO/0.000,0.000,-DAL_1F(CIR_1)=FEAT/CIRCLE,INNER,POL,0.0,0.0,-DAL_1,0.0,0.0,1.0,DIACIR_1IF(JUMP_1.EQ.0)MEAS/CIRCLE,F(CIR_1),4PTMEAS/POL,DIACIR_1/2,0.000,-DAL_1PTMEAS/POL,DIACIR_1/2,90.000,-DAL_1PTMEAS/POL,DIACIR_1/2,180.000,-DAL_1PTMEAS/POL,DIACIR_1/2,270.000,-DAL_1ENDMESELSEMEAS/CIRCLE,F(CIR_1),5PTMEAS/POL,DIACIR_1/2,ANGJ_1[1],-DAL_1PTMEAS/POL,DIACIR_1/2,ANGJ_1[2],-DAL_1PTMEAS/POL,DIACIR_1/2,ANGJ_1[3],-DAL_1PTMEAS/POL,DIACIR_1/2,ANGJ_1[4],-DAL_1PTMEAS/POL,DIACIR_1/2,ANGJ_1[5],-DAL_1ENDMESENDIFCONST/POINT,F(SEA_PRE_1),PROJPT,FA(CIR_1),FA(PLA_CIR_1)(END_CIRSEA_1)CONST/POINT,F(SEA_1),MOVEPT,FA(SEA_PRE_1),0.00,0.000,TRANS_1GOTO/0.000,0.000,10.000SNSET/APPRCH,10.000SNSET/SEARCH,10.000SNSET/TFMODE,0FLY/ONJUMP_1=0XROTA_1=0.000TRANS_1=0.000VIS_1=0.000DEB_1=0.000RMAX_1=20.00ENDPRO2、單件零件的測(cè)量對(duì)于單件檢測(cè)任務(wù)，如果編制自動(dòng)測(cè)量程序，則得不償失。但如果完全采用手動(dòng)測(cè)量，測(cè)量人員的工作強(qiáng)度大，測(cè)量速度慢。我們也采用編制通用測(cè)量子程序的方法來(lái)提高測(cè)量的速度。利用這種方法，只需在測(cè)量前輸入理論值(這在手動(dòng)測(cè)量中也是必需的)，在測(cè)量時(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單的人機(jī)對(duì)話(huà)，其他的測(cè)量動(dòng)作和數(shù)據(jù)的處理工作都由測(cè)量機(jī)來(lái)完成，這樣就大大提高了檢測(cè)的效率，減少了人為誤差，提高測(cè)量精度，降低測(cè)量人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。還是以圓孔的測(cè)量為例，子程序的編程思路如下：手動(dòng)將探針移到要測(cè)量的元素的附近調(diào)用子程序按照程序的提示將測(cè)量機(jī)進(jìn)行兩次定位，其中第二個(gè)定位點(diǎn)放在孔心的位置，第一點(diǎn)的位置距第二點(diǎn)大約10mm左右，與第一點(diǎn)的連線(xiàn)與孔所在的平面大致垂直。測(cè)量機(jī)以?xún)牲c(diǎn)的連線(xiàn)確定主坐標(biāo)軸方向，以第二點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立臨時(shí)坐標(biāo)系在臨時(shí)坐標(biāo)系下，對(duì)圓孔進(jìn)行粗測(cè)，將測(cè)得的孔心、坐標(biāo)設(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn)對(duì)孔和孔所在的平面進(jìn)行精測(cè)，計(jì)算出孔的精確坐標(biāo)將臨時(shí)坐標(biāo)系下孔的坐標(biāo)值轉(zhuǎn)化成零件坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值，按所要求的格式進(jìn)行輸出將測(cè)量機(jī)手動(dòng)移到下一位置，重復(fù)上述操作。以下是其DMIS語(yǔ)言程序，供參考P(ASD1)=PROCED/F,(AA),FA,(AA),F,(PLA_1),FA,(P_2)DECL/REAL,DIAMETERD(D_1)=DATSET/F(PLA_1),ZDIRD(D_1)=TRANS/XORIG,FA(P_2),YORIG,FA(P_2),ZORIG,FA(P_2)WKPLAN/XYPLANF(CIR_1)=FEAT/CIRCLE,INNER,POL,0.0,0.0,0,0.0,0.0,1.0,30MEAS/CIRCLE,F(CIR_1),4PTMEAS/POL,5,0,0PTMEAS/POL,5,90,0PTMEAS/POL,5,180,0PTMEAS/POL,5,270,0ENDMESGOTO/0.000,0.000,0GOTO/0.000,0.000,12.000DIAMETER=OBTAIN/FA(CIR_1),10F(PLA_CIR_1)=FEAT/PLANE,POL,0.000,0.000,0.000,0.000,0.000,1.000MEAS/PLANE,F(PLA_CIR_1),3PTMEAS/POL,DIAMETER/2+2,0.000,0.000,0.000,0.000,1.000PTMEAS/POL,DIAMETER/2+2,120.000,0.000,0.000,0.000,1.000PTMEAS/POL,DIAMETER/2+2,240.000,0.000,0.000,0.000,1.000ENDMESD(D_3)=DATSET/FA(PLA_CIR_1),ZDIRD(D_3)二TRANS/XORIG,FA(CIR_1),YORIG,FA(CIR_1),ZORIG,FA(C1)F(PLA_CIR_2)=FEAT/PLANE,POL,0.000,0.000,0.000,0.000,0.000,1.000MEAS/PLANE,F(PLA_CIR_2),3PTMEAS/POL,DIAMETER/2+3,0.000,0.000,0.000,0.000,1.000PTMEAS/POL,DIAMETER/2+3,120.000,0.000,0.000,0.000,1.000PTMEAS/POL,DIAMETER/2+3,240.000,0.000,0.000,0.000,1.000ENDMESGOTO/0.000,0.000,12.000GOTO/0.000,0.000,0.000D(D_4)=DATSET/FA(PLA_CIR_2),ZDIRF(CIR_2)=FEAT/CIRCLE,INNER,POL,0.,0.0,0,0.0,0.0,1.0,30MEAS/CIRCLE,F(CIR_2),4PTMEAS/POL,5,0,0PTMEAS/POL,5,90,0PTMEAS/POL,5,180,0PTMEAS/POL,5,270,0ENDMESF(SEA_PRE_1)=FEAT/POINT,CART,0.000,0.000,0.000,0.000,0.000,0.000CONST/POINT,F(SEA_PRE_1),PROJPT,FA(CIR_2),FA(PLA_CIR_2)CONST/POINT,F(AA),MOVEPT,FA(SEA_PRE_1),0.000,0.000,0ENDPRO3、 矢量點(diǎn)的測(cè)量點(diǎn)的矢量方向?qū)τ邳c(diǎn)的測(cè)量至關(guān)重要，因?yàn)橛辛藴y(cè)量機(jī)在測(cè)量時(shí)才能按垂直于點(diǎn)所在的表面的方向進(jìn)行測(cè)量，并按矢量方向?qū)μ结樀陌霃窖a(bǔ)償，這時(shí)測(cè)量誤差最小。否則就會(huì)出現(xiàn)探針補(bǔ)償?shù)姆ㄏ蚱?。為提高矢量點(diǎn)測(cè)量的準(zhǔn)確性，一般在測(cè)量點(diǎn)元素時(shí)大都采用相對(duì)測(cè)量的方法。首先對(duì)要測(cè)量的點(diǎn)元素所在的小平面進(jìn)行測(cè)量，計(jì)算出點(diǎn)的實(shí)際法線(xiàn)，然后按實(shí)際法線(xiàn)方向測(cè)量，并按實(shí)際法線(xiàn)方向?qū)μ结槹霃竭M(jìn)行補(bǔ)償。4、 數(shù)模在測(cè)量中的使用在當(dāng)前的測(cè)量中，數(shù)模的使用大大提高了測(cè)量的效率，優(yōu)點(diǎn)有：不需手工輸入理論值，對(duì)于曲面點(diǎn)，可在零件上隨意采點(diǎn)，測(cè)量機(jī)自動(dòng)找出理論值并進(jìn)行比較；對(duì)于圓孔、方孔等元素，可直接生成測(cè)量程序生成可視性極佳的圖形報(bào)告可以利用數(shù)模進(jìn)行脫機(jī)編程，提高編程效率可以利用數(shù)模來(lái)完成測(cè)量夾具四、測(cè)量的準(zhǔn)備階段一一探針的校準(zhǔn)，是精確測(cè)量的保證和前提我公司當(dāng)前使用的測(cè)量機(jī)都是采用英國(guó)RENISHAW公司生產(chǎn)的PH10M和PH10MQ/H機(jī)動(dòng)測(cè)頭坐，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換位，測(cè)頭可重復(fù)定位，重復(fù)定位精度高達(dá)0.5rm,A軸換位范圍為0°-105°,B軸換位范圍為±180°，A軸和B軸都是7.5。步進(jìn)，測(cè)量位置總數(shù)達(dá)到720個(gè)，并可安裝長(zhǎng)的加長(zhǎng)桿和復(fù)雜的測(cè)頭，完全能滿(mǎn)足復(fù)雜車(chē)身零件測(cè)量的需要。但是同時(shí)也帶來(lái)了一個(gè)難題，在CHORUSNT測(cè)量軟件中，沒(méi)有提供自動(dòng)校準(zhǔn)探針的程序，數(shù)目如此多的測(cè)量位置用手動(dòng)校準(zhǔn)，需要耗費(fèi)大量的時(shí)間。為解決這一問(wèn)題，同樣是利用C