试析测量技术在机械生产制造中的应用

2020-01-05王春伟

科学技术创新 2020年24期

王春伟

（百超（天津）激光技术有限公司，天津300308）

测量技术的应用不仅能够有效提升机械制造的水平，还能提高激光切割机等机械产品的整体质量。因此，机械制造企业生产产品时，要重视测量技术的应用，掌握测量技术的要点，做好零件几何测量等工作，保证机械安装的精准度。

1 测量技术简述

测量技术能够按照生产要求测量构筑物等的平面位置和高程并标定，以便为后续机械加工、生产提供数据依据，在机械生产制造过程中，测量技术起到指导和衔接各个工序的作用。另外，社会发展水平的提升，提高了人们对测量精准度的要求，测量技术的应用一方面满足了人们对测量准确性的要求，进一步促进人类的进步，提升机械生产的精准度，提高了机械生产效率。

2 测量技术在机械制造生产中的应用

2.1 在线测量技术在机械制造生产中的应用。开展机械制造加工生产工作期间，相关人员要重视在线测量技术，以期提升产品生产效率和质量，降低机械加工成本。相较于传统的测量方式而言，在线测量技术不仅保证产品加工生产质量，还能准确判断零件加工的精准度，判断零件是否符合生产标准，并根据零件生产中存在的问题制定针对性的解决措施，提升零件加工的水平。另外，机械加工过程中需要进行测量工作，测量与加工本身为密不可分的关系，测量和加工要在不同机械设备上进行，这一情况在一定程度上降低了机械加工工作的效率。在线测量技术将机械加工制造与测量技术充分的结合在一起，准确测量零件的精准度，能够保证测量与加工同时作业，提升机械加工生产的效率。开展机械加工过程中，采用在线测量技术能够有效测量零件的圆度、平面度、同轴度等参数，现在我国很多企业制造加工机械过程中，都会将激光切割机与在线测量技术结合在一起，在激光切割机上安装测量传感器，磨削、车削过程中实现零件测量，不仅能够有效提升机械加工的效率，还能最大程度上降低不合格零件出现的概率。

制作加工机械环境较为复杂，机床震动和温度变化等都会对测量工作质量造成影响，这些都给测量传感器质量提出了更高的要求，要求测量传感器不仅要具有较高的抗干扰能够，还必须具有能够快速测量零件参数的功能，最大程度上减少温度等对零件材料质量造成的影响。现在我国很多企业制作加工机械过程中，采用的在线测量传感器一般为超声波式传感器、电子式传感器、机械式传感器、光学式传感器、气动传感器，其中机械式传感器对周围环境要求最低，数据处理程度较为简单，激光切割机进行磨削和车削过程中，机械式传感器都会采用直接接触的方式测量零件数据，数据的精准度与接触点的磨损程度有着密切关系；电子式传感器能够准确测量零件的圆度和直径，采用的传感器一般为电容传感器和电感，相较于机械式传感器而言，这种传感器本身具有测量误差较小、船帆器的测量范围有限的特点；超声波测量传感器能够在激光切削机运行过程中对零件进行在线测量，这种测量方式的稳定性较高；光学式传感器是所有传感器中应用范围最广大，主要用于激光切割机磨削、车削加工操作过程中，能够有效测量零件的直径，并且还能铣削期间准确测量零件的平面度误差。但是，这种传感器应用过程中会受到周围环境的影响；气动式传感器主要用于非接触测量中，在多种机械加工中都得到广泛应用。这种传感器本身具有测量间隙较大的缺点，会对测量工作的精准度造成较大影响。

2.2 离线测量技术在机械制造中的应用。开展机械加工测量过程中，除了上述在线测量技术而言，还包括很多离线测量技术，由于机械加工环境较为复杂，部分两件无法在加工过程中测量，只能采用离线测量技术开展测量工作，现在我国很多较为复杂的零件加工期间都会采用离线测量技术。另外，离线测量技术应用过程中，需要将工件转移到专门的夹具中，采用专业的千分表、测量仪、卡尺等开展测量工作，传统离线测量技术需要采用人工开展测量工作，这种测量方式本身具有效力较低的特点，并且对操作人员专业素质要求较高，为了更好的满足人们对高精度测量的要求，现在我国很多机械加工企业，开展零件测量工作时，都会采用激光干涉仪、三坐标测量机，工业摄影测量系统、手持激光扫描仪等。

2.2.1 三坐标测量机。三坐标测量机是一种基于坐标测量的通用化数字测量设备，不能直接应用于零件测量工作中，主要通过测量零件上的特点收集坐标数据，然后通过空间坐标值间接计算零件集合参数，并计算零件本身的变形误差。另外，三坐标测量机主要应用于零件的评定、快速和准确测量中，比如：箱体的孔径、孔位、汽车外扩等尺寸检查中都可以应用三坐标测量机。

2.2.2 激光干涉仪。激光干涉仪应用于制作加工机械中，主要采用光干涉的方式测量零件长度，本身为高精密度设备，运用迈克耳逊干涉系数开展测量工作，并配合反射镜、折射镜测量零件的角度、速度、反射度、平行度等参数，相较于其他离线测量方式而言，激光干涉仪本身具有稳定性较高、精度较高等的特点，应用于机械制造中，不仅能够有效提升激光切割机的精准度，还能补偿激光切割机的误差，提高零件的精准度和质量。

2.2.3 手持式扫描仪。制作加工机械过程中，应用手持式扫描仪能够集中采集零件数据，采用三维激光扫描技术，运用激光测距原理，采用高频脉冲的方式采集零件的空间位置信息。除此之外，手持式扫描仪还能高效采集零件的纹理、反射率等信息，作为三维扫描技术的载体，手持式扫描仪具有自定位、高精度、高分辨率、廉价等多种优势，主要用于与汽车制造、模具制造行业，能够有效检测产品的质量，提升产品修复效果，在逆向工程中手持式扫描仪的应用范围最广，能够准确获取零件的数据信息。

2.2.4 工业摄影测量系统。工业摄影测量系统应用过程中，主要采用工业摄影测量技术，能够准确对零件进行量测，通过拍摄目标的方式计算出零件的三维坐标，运用多角度、时刻多幅图像后方交会方式，明确零件的标志点，从而能够获取目标不同时刻的三维形态变量，相较于其他测量方式而言，工业摄影测量系统本身具有尺度扩展性好、非接触式测量、实时性、测量速度较快等特点，主要应用于飞机、船舶、车辆等机械制造业中，能够有效提升零件加工的精准度，比如：进行飞机外形测量过程中，可以应用工业摄影测量系统，多角度拍摄飞机部件的外形，并准确利用目标标志点建立三维坐标，以便为后续两件加工提供数据依据，同时，进行全尺寸飞机结构试验中，也可以运用工业摄影测量系统测量全尺寸飞机结构位移，以期能够准确获取飞机结构三维变形量数据。

2.3 纳米位移测量技术。在机械制造中，纳米位移测量技术的应用，实现了机械制造业一次质的飞跃。纳米位移测量技术是建立在双频激光技术的基础上，在测量时，通过其所合成波长，区分干涉条纹，进而确定测量的数据，一方面，有效地扩大了测量范围，解决了微运动的技术问题，另一方面，提高测量的超高精度，通常情况下，其进行的位移测量，精度达到纳米级、范围扩大到毫米量程。

2.4 激光器测量技术。在机械制造中，激光器测量技术的应用，使得机械测量的线性度、量程能为精度都有了很大的进步和改进，通过激光器能够有效提高聚物测量精密度，目前，这种技术还要深入研究中，比如当前建立在正交偏振激光器上，所研发出的各种测量仪器，这些测量仪器在应用过程中，不仅操作简便，而且测量精度极高，能够有效提升机械制造测量水平。

2.5 超精密仪器核心技术。这种测量的应用主查将仪器与测量技术进行了完美的融合，在机械制造中，形成一个完备的制造系统，从而来满足所需要的测量精度。比如Walter 公司在机械制造中所使用的刀具万能测量仪，既满足了非接触性测量，又可以实现测量自动化，使得机件在生产过程中，加强对相关参数的修正，使得零废品制造目标的实现成为可能。因此，要加大这种技术的研究和开发，进而实现满足测量技术的不断发展，为机械制造业的发展做出更大的贡献。