智能制造检测技术与装备

上海大众动力总成有限公司 朱正德

北京奔驰汽车有限公司 刘 攀

智能制造检测技术与装备

上海大众动力总成有限公司 朱正德

北京奔驰汽车有限公司 刘 攀

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。

一、适应汽车柔性化生产方式的检测技术

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。

图1 新机型CARMET正在工作

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。

图2 二种型式的集成控制系统

（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。

图3 ZEISS的模块化夹具系统

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。

图4 革命性测头REVOTM

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。

图5 五轴联动扫描用于缸盖测量

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%。

二、高效、环保光学测量技术

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）。

（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。

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。

图6 利用桁架机械手传送零件

图7 多型号零件公用托盘的应用

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

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。

光学测量有多种形式，就媒介物质而言可分为激光、白光、兰光等几类，而检测方法则既有利用便携式仪器进行的手动测量，又有设置在生产线中（旁）的拱门（固定）式和机器人的通用式自动化测量等几种。虽然国内光学测量、特别是其中的激光传感器已在车身、冲压件检测中有所应用，但由于其优越性尚未真正显露，故而范围相当有限。现今，象知名的海克斯康公司生产的各类以光学测量为基础的检测设备，已被广泛地配置在国内众多的合资、国营和民营企业。尤其需指出的一点是，海克斯康往往还会根据不同用户的具体情况和需求，帮助制定检测规划乃至测量方案，使该企业所购置的设备在产品质量的监控中能最大程度地发挥出积极的作用。

（1）案例1，WLS白光测量。图8为两台带有白光测量头的机器人用于车身生产线在线检测的实况，右侧为清晰、直观的测量报告。据此不仅可对生产过程进行有效的监控，而且系统在快速生成测量报告的同时，还能对一段时间以来众多工件的测量结果做统计分析，及时地提供标准差、极差和平均值等直接反映加工质量的数据，一旦发现偏差异常，将马上通知车间或工艺部门做相应的调整。

图8 带有白光测量头的机器人用于车身生产线的在线检测

而以WLS的测量结果为依据，海克斯康公司还推出了功能更强的“点云分析”，通过“表面色差分析+边界线+2D截面线”，就能获得更多的有用信息，这对以后通过数据分析，进而再查找制造过程中的误差源是有积极意义的。当然白光测量在车厂被用于很多不同场合，除了工件、即产品外，还可用来检测或验证工位器具，如夹具、检具、测量支架和模具等。

（2）案例2，激光测量。图9为一个手动检测夹具的实例。

图9 采取手持方式检测夹具

（3）案例3。在Romer关节臂测量机上加载CMS可变焦激光测头后，再借助于关节臂测量机的便携性，可以实现在现场对各种复盖件的快速测量。而CMS可变焦激光测头，由于采用了最新的变焦技术，其测量范围、焦距均可以调节，在检测过程中可以根据零件表面的曲率变化而调节，在曲率变化比较大的位置会自动增加采点的密度，而在曲率变化比较平缓的位置则会降低采点的密度，这样的好处既保证测量精度又提高效率，见图10。同时因减少了点云数据量，也提高了计算机的使用效率。

图10 对复盖件进行快速测量

（4）案例4。这种激光测量技术不仅仅可以在关节臂测量机上使用，同样可以用于桥式测量机和悬臂式测量机。图11是在桥式测量机上快速测量一个焊接件（即车身分总成）的曲面，包括其边界等各种特征。另外，通过在悬臂测量机上加载CMS可变焦激光测头，还能进行螺柱测量。

图11 焊接件的快速检测

众所周知，长期以来，检测车身或焊接件上的螺柱特征参数一直是个难题，通常要借助于特制的辅助器具才能进行。然而当加载了CMS可变焦的激光测头后，就可以通过对其直接进行扫描，随即就能输出测量结果，其精度和原来的传统方式相比，大约提高了一个数量级，而工作效率则提高了60%，参见图12。

图12 测量螺柱的实例

（5）案例5。在以切削加工为主的动力总成和汽车零部件制造领域，近年来随着光学检测技术的不断完善和提升，已使测量从过去采用的接触方式转变为非接触方式成为了现实。与此同时，这种新颖技术的应用领域也从传统的主要以检测位置、尺寸测量为主，发展到可同时反映微观变化量的表面粗糙度测量领域。把光学测量方法应用于切削机加工范畴，彻底改变了传统的以机加工为主的制造业中的实验室检测设备的规划。一些经过精密加工的、高精度的表面，以及某些内部结构复杂的，或者那些软性的零部件，从此以后就有了更为便捷的检测手段。同时，非接触式的光学测量方法再配合在高精度仪器上的使用，使检测效率也有了明显提高。

图13 带有白光测量头的机器人用于车身生产线的在线检测

图13 是海克斯康旗下的Leitz于近年来推出的纤维光学探头（FOP）和光学粗糙度测量头（TEL），该探针可以配置在LeitzPMM高精度坐标测量机上，通过配合自动更换架装置，即能自动完成对机加工切削型零部件的高速、高精度扫描方式检测。它的配置方式是采取了将接触与非接触（光学）进行集成，根据需要又可方便地自由切换。而对工件的整个测量过程，用户可根据实际的需求实行自动编程执行，并不需要人工的参与。不难想象，对一个过去必须通过多个步骤或多种检测设备才能完成的测量，如今只需要一个步骤或一台设备就能完成，这无疑大大地提高了工作效率，而且为用户企业显著地节约了采购成本。进一步地从生产规划的角度来看，则是极大地提升了智能化制造的应用水平。

3.高性能光学测量系统的推出及实际应用

当然，在国内制造业、尤其是汽车行业中，应用光学测量、包括配有光学测头的坐标测量机在内的检测系统正在不断扩大。但在显示出众多优点的同时，一些局限性也渐渐地暴露出来，其中，与接触型的测量方式相比，其检测精度较差则是主要的一项。不过近年来，这种情况已发生了相当大的变化。

图14所示的O-INSPECT复合式扫描测量机就是一个范例。该机配备了蔡司Discovery V12光学变焦镜头系统，可实现高倍率快速影像测量，其独到的远心技术则可满足其中高精度尺寸要求。通过提供独到的整体解决方案，具有对复杂工件及其中微细结构尺寸进行全面分析评价的能力。

图14 O-INSPECT测量机

安全带锁扣（见图15）即是一例，事实上，对其的测量是十分复杂的，原因是它由多种材料构成，且装配要求复杂、微米级的公差、近百个尺寸需监控，尤其不仅涉及常规间距和角度量测，还有形位公差中的轮廓度及微细结构测量等。鉴于安全带锁扣组件中所涉及到的几种软塑料关键件具有材质偏软、有明显的弹性等特点，O-INSPECT则以其强化的微测力设计，出色的连续扫描精度（优于传统扫描30%起），可对上述那些软材质实施高精度的三维连续扫描测量。O-INSPECT作为一种高精度复合式扫描测量机，具有测量效率高，多种检测仪器功能一体化的核心竞争力，可有效地缩短测量环节，目前包括天合汽车（TRW）在内的多家国内外厂家已选择了此方案。图15左即为蔡司高精度微测力连续扫描测头系统VAST XXT实现对软塑料结构高精度扫描测量。

图15 安全带锁扣的测量

另一种有代表性的高性能光学测量系统是由海克斯康公司研发的“HP-O探测系统”。该光学测量装置利用位于红外区间(1550nm)的不可见光为工作光束，而以可见的红色激光作为瞄准和编程中辅助观察之用。基本的测量原理是：通过反射光和低频的调制原始光进行干涉，其频率差异和原始光之间成一定的比例。图16为工作示意。

图16 高精度干涉法测量原理图

它成功地解决了长期以来困扰测量用户的“检测精度偏低”的短处，上述非接触式的高精度干涉法距离测头（传感器）可达到亚微米级的分辨率，几乎与PMM-C或SIRIO-688等高精度坐标测量机上的电感型接触式测头处于同一水平。事实上，这个系统的特点之一也就是上面两种传感器可用于同一测量程序中，根据需要测头随时实现自动更换。总之，其使用方法与接触测头接近，但又具有众多的优势：

（1）探针小(直径3～5mm、长度100mm)，测量效率高、扫描速度达到350mm/s，接收角度高达30°（漫反射），厘米级的测量工作距离。

（2）对环境光没有限制要求，可以使用特制的漫反射球进行校验，被测面为敏感表面（例如铜，铅等金属表面、抛光面或镜面等）时无需喷涂，可在标准的三坐标测量机工作环境中使用。因此，很适合测量哑光和高亮的叶片一类工件（见图17）；对于一些有特别测量要求的零部件，象整体叶盘，其结构并非很复杂，被测参数的精度指标也没有定得过高。

图17 HP-O系统测量哑光叶片

但众所周知，对整体叶盘（见图18右）上那么多叶片的叶尖跳动，以及它的内腔空间（见图18左）的测量，是一件非常困难的任务。即使借助高性能坐标测量机也很不容易，不仅效率低，而且难以测准。可若一旦拥有了HP-O探测系统，情况就发生了根本的变化，利用其非接触式光学探头进行叶尖的连续扫描，不仅测得准，且相比传统方法，耗用的时间减少了90%。至于在测量内腔空间尺寸时，接触探针基本上无法达到内腔要求的位置，而配备了上述新颖检测手段后，这些难题均迎刃而解。

图18 HP-O系统测量整体叶盘

三丰公司近年也推出了几款新的仪器产品，体现了他们在提升光学检测技术水平领域的作为和取得的业绩。以下是有代表性的两项：

（1）用于坐标测量机的非接触式线性激光测头系列SurfaceMeasure，见图19。

图19 SurfaceMeasure激光测头

（2）用于坐标测量机的自动测量程序生成软件MiCAT Planner。前者已是一款系列化的成熟产品，藉助于它，就能方便地完成对各种材质零件的高精度、高效率的测量。尤其是以往的激光测头需要调节激光强度和相机的感光度，以适应不同的工件材质和符合工作环境的要求，而SurfaceMeasure系列具有自动调节功能，能更加简便、快捷地完成对被测物的激光扫描，测量过程中也无需考虑工件表面的色调和光泽度。

该系列产品包括四组类型的测头，其中三种为单向线性激光测头606/610/1010，另一种则为交叉型线性激光测头606T，见图20。

图20 不同类型的线性激光测头

事实上，每种型号即反映了扫描范围这一基本参数，如606代表扫描宽度60mm、扫描深度60mm，而606T则为扫描宽度3mm×65mm、扫描深度65mm。三种单向线性测头分别对应了由较小到较大的工作范围，精度则从12μm到18μm稍有下降，探测距离则处于240～280mm。检测不同工件应选用不同的测头，这样才能取得最好的效果。当进行车身内、外覆盖件的测量时，就可选1010型，因为相比606，其探测范围大很多，故效率会更高（见图21）。

图21 测头测量范围示意

至于图20右所示的交叉型线性激光测头606T，由于采用3道激光束同时扫描，因此，即使被检工件的形状很复杂，也能进行有效的测量。而且由于明显地减少了（在坐标测量机上）改变测头姿态的频次，因此提高了工作效率。当然，采用606T的主要还是为了提升检测能力。鉴于该测头可同时向三个方向发出扫描激光束，这就具备了对被检工件的顶部和侧面同时进行测量的条件。图22a就是这个过程的简释，激光束甚至可投射到中心部位，图22b是用于检测变速器壳体时的实景图。

图22 606T激光测头的应用

众所周知，为了应对被测工件的多样性，仅仅拥有适应能力很强的（以直角坐标为基础的）三坐标测量机是不够的。必须有不同类型、用途的激光扫描测头，包括上述那些用于坐标测量机（CMM）的激光线性扫描测头、配在手持式检测装置上的激光测头，以及适于超大尺寸非接触测量的激光雷达。其中，尼康公司的新产品系列最为齐全，包括了单线性扫描的LC15Dx / LC60Dx /LC50Cx，以及“十字”线性扫描的XC65Dx型等多款。尤其是手持式激光扫描测头ModelMaker MMDx / MMCx，虽然相比前面介绍的用于CMM的“三丰”激光线性扫描测头系列，在技术指标上差别并不大，可手持式激光扫描测头就完全不同。由于MMDx / MMCx采用了多项先进的技术，如它具有高帧速率和200mm的光带宽度，故可实现超高效率扫描。此外，该系列激光扫描测头因为具备了第三代增强传感器（EPS3）的优良性能，不仅检测精度高，且几乎可以扫描任何材料。ModelMaker测头主要用于便携式（也称“关节式”）测量机，见图23，或直接以手持式检测装置的形态出现。

图23 尼康手持式激光扫描测头的两种应用

表1以下一些性能指标较充分地表明了这个产品系列的技术水平。

三、随机测量技术和在线检测技术

前面已谈到，“智能化制造”的特征之一就是生产模式的变化，期间所融入的众多先进制造工艺，包含了与生产模式的演变相适应的在线检测体系的完善和实施。关于这一点，可以从汽车发动机那些主要零部件的制造过程中得到映证。现今，高柔性、高效能的加工手段已渐渐占据主流地位，如对于缸体、缸盖、罩壳等箱体类零部件，广泛采用了加工中心；而对于曲轴、凸轮轴、驱动轴等轴类零件，则越来越多地应用了先进的CBN砂轮跟踪磨削技术。值得注意的一点是，在那些充分体现了所采用的先进制造工艺的新机床设备上，往往还同时配备了新颖的随机测量仪器和相应的数据处理及控制系统，以及与所执行先进制造工艺的机床设备的有机结合，才能有效地推动智能化生产过程的实现。通过曲轴这一发动机中的至关零件在现代汽车动力总成工厂的生产过程，即可清楚地认识到这一点。此时，在曲轴生产线的磨削工序，主轴颈和连杆颈的精加工采取了高速高效随动/跟踪磨削技术，只需经过一道装夹就可完成对主轴颈和连杆颈的磨削加工。采用了砂轮能实现随动、跟踪的CNC磨床是曲轴精加工技术一次很大的提升。一方面通过对CNC控制程序的调整，可以灵活地应用于不同类型工件的加工，即具有很好的柔性，而由于执行一次装夹即能完成全部主轴颈、连杆颈的磨削，有效地降低了由此引起的制造误差，提高了精度。另外，因为采用了CBN砂轮后，大大地增加了砂轮的耐用度，提升了生产率，并结合先进的随机测量和数据处理系统进一步改善、提高了工件的尺寸和形状精度。

一般可采用以下这二种方式：

（1）借助设置于车间现场的生产测量室中的Adcole1200仪器对工件轴颈的圆度测得的数据，在输出磨床的控制系统之后，通过修正、补偿，即能有效地改善轴颈的制造质量。

（2）但是，无论是国外的知名的专业磨床生产商（象德国的Junker公司）、还是国内如上海机床厂这样的历史悠久的国内著名品牌企业，更多的还是采取了利用挂钩式外径主动测量仪来完成对被磨削轴颈轮廓的随机测量(见图24左)，并根据自动检测的结果，进而通过即时的数据反馈修正，以实现对被加工轴颈轮廓的控制(见图24右)。其过程大致如下：构建了以专用的曲轴在线测量装置为核心的测量系统，满足对曲轴连杆颈和主轴颈的随机检测，测量过程由机床自动控制，以实时高速采集到的数据，为误差补偿提供最新的样本；建立轴颈误差补偿模型和补偿规则。需要强调的是，不仅要进行对尺寸的实测值予以修正、补偿，更需对圆度进行动态修正、补偿。据此来确定高效的自动在线补偿策略及工艺方法，从而保证了工件加工的高效率和高精度，见图25。

表1 典型激光扫描测头产品的技术指标

图24 通过修正、补偿方法来提升轴颈圆度的加工质量

图25 数字式随机测量控制系统

作为执行这一先进制造工艺的直接效果，曲轴的轴颈圆度由原先的磨削工艺只能控制在4～4.5μm，提高到可以控制在2μm以内。正因为如此，不仅提高了整个曲轴磨削加工工序的柔性，与此同时还减少了生产线上设备的配置数量，包括那些必不可少的在线检测器具的配备数量。也正因为如此，在采用了柔性化的曲轴加工方式后，整条生产线的在线检测的规划理念、即在工序间配备检测器具的方式和思路也发生了显著的变化，呈现出智能化、简约化和柔性化趋势。原来在整个磨削工段共配置了三台不同检具，分别对应于三台磨床(一台用于主轴颈，而另两台用于连杆轴颈)，且均为多参数半自动综合性检具，采用动态（回转）测量方式，不但能测出尺寸参数，还能检查圆度、凸度、锥度、跳动等形位公差。

而在采取了新的磨削技术后，由于精度、特别是形位公差基本上都可以由工艺来保证。在这种的状况下，新线配置的检具由原来的动态改为静态，所有的形位公差都不再检测，对轴颈也只需要测量一个截面，而不再是原来的三个。故整个工序仅配置了一台由多个单参数手持式检测装置组成的简单检具（见图26）。两者相比，无论是从先期投入、其后的维修成本，还是在占有工作场地上，都有大幅度的降低。在这种基本上可以由工艺保证的状况下，新线的在线检具由原来的动态改为静态，类似原因，其他所有形位公差都不再检测，对轴颈则只需要测量一个截面，而不再是原来的三个。表2显示了两条曲轴生产线的磨削工段所配检测手段的差别。至于对箱体类零件，在工序间检测装置的规划上则出现了越来越多地将三坐标测量机作为在线检具，配备在车间现场的情况。事实上，随着坐标测量机用于生产现场的技术日臻成熟，已有越来越多的测量机被置于生产现场作为工序间在线检测的重要手段，甚至串接于生产线中成为一个工位。不过国内外的企业多数还是采取更简单的半开放形式，图27即是一种有代表性的配置方案。配备在一条不久前才建成的缸盖罩壳生产线旁的测量机的实况，选用的机型是海克斯康公司的一款量大面广的通用型产品Global。而在几年前在生产同一类零部件的一条老线旁边，则是以一台多参数综合检具为主体的检测工位。

图26 由多个手持式单参数检具组成的智能化检测工位

若将两者的使用效果相比较，前者的优势主要是由坐标测量机的通用化、柔性化程度远高于多参数综合检具而带来的，因此它们无疑更适应于当代汽车工业的多品种混线生产方式。那么，两者比较，前者的优势主要体现在：

表2 两类曲轴生产线的磨削工序所配检测手段的比较

（1）由于坐标测量机的柔性化程度远高于一般的多参数综合检具，因此它们无疑更适应于当代汽车工业的多品种混线生产方式。以图26为例，相比老线仅三种被测件，它应对的将多达八九种。

（2）检具一般只适用某道工序，在上例中那以综合检具为主体的检测工位是用于终检的。但对类似缸盖罩壳那样的复杂零件，往往还需监控某几道中间工序，而图中的测量机能同时为三道工序服务。

图27 适合车间环境的半开放式坐标测量机的应用实例

（3）坐标测量机进入车间现场的意义还在于：它将与“生产测量室”——现代汽车发动机厂质量监控体系的另一个重要组成——相配合，为企业提供更有可靠、高效、经济的检测手段。

当然，采用图27的方案的前提条件是需有较好的生产现场环境。否则，生产厂就需要选用一些坐标测量机供应厂商近年来专门为此研发的、适于一般车间现场条件下正常工作的新颖机型。其中，由Zeiss（蔡司）公司开发的DuraMax（见图28上），即是一种适用于生产现场环境的机器，并已在不少企业获得了成功应用。其特点如下：

（1）结构紧凑，占用空间小。

（2）能够适应生产现场条件下温度变化较大的工作环境。

（3）从图可见，装载被测工件能从上、左、中、右四个方向进入测量机，十分便捷。

（4）无论是从操作者的角度还是从与生产工序的配合，都十分适合。

（5）具有相当高的测量精度，对于一台中等规格的机器，其MPE max=2.4μm+L/300。而图28下则是不久前由海克斯康推出的一款功能相似的名为Tigo的产品。无疑，相比于前述图26中所选择的通用型的Global机器，这类适用性更好的设备的价位更高些。

图28 适合于在车间使用条件下正常工作的两种坐标测量机 □