三坐标测量机应用于产品质量检测中的路径探思

摘要：三坐标测量机是一种高性能的测量设备，它的分辨率和精度可以达到微米范围以上。在工业产品的质量控制过程中引入三坐标测量机不仅可以帮助测量人员提高测量工作的实效性，保证所生产产品的质量，而且还可以为公司带来巨大的竞争优势。因此，为了产品质量检验工作能够更为高效地进行，检验员应该对三坐标测量机的使用和性能等工作有一个清晰、明确的认识，在充分熟悉三坐标测量机的基础上使用三坐标测量机进行产品的质量检测工作，以此来促进产品质量检测工作效率的提高。

关键词：三坐标测量机;工业生产;产品质量检测

引言：

随着我国社会经济的不断发展，工业生产活动中对产品质量检验的标准和要求也变得越来越高。三坐标测量机作为一种高性能的测量设备，在工业生产活动中的使用范围也开始不断的扩大，相关的技术人员通过不断提高三坐标测量机在实际检测工作中所测数据的准确性和工作效率，来促进三坐标测量机更好的服务于工业生产活动之中。因此，本文将对三坐标测量机的性能和工作原理进行一个简要的分析，结合三坐标测量机的特性和使用方法以及可能导致三坐标测量机测量结果出现误差的因素来探讨减少三坐标测量机测量误差的有效对策。

一、三坐标测量机的性能与工作原理

三坐标测量机是一种能够将分辨率控制在微米范围内具有极高精密度的高性能测量机，它主要采用数控系统来完成产品质量的监测工作。

在我国目前的工业生产中，大多数测量员在工作中往往选择使用固定桥式的三坐标测量机。该机的精密度非常之高，它所测量数据的误差可以控制在±2μm以内。三坐标测量机的工作原理是将要进行质量检测的产品放置在机器的工作台上，并建立一个直角坐标系，利用三坐标测量机所自带的探头对所测产品进行较为全面的接触测量，以此来得到更多的一些坐标，最后依靠计算机对测量数据的形式和耐久性的错误或不一致进行处理。三坐标测量机在进行产品测量的工作时，可以将几何坐标中的数据进行存储和组织，并利用计算机中的测量软件完成计算工作，较为准确的得出所测产品不同尺寸和形状之间的公差。这是三坐标测量机与一般测量机器的区别之处，也是其最明显的特征之一。

为了使三坐标测量机的测量工作得以顺利进行，并且能够最大程度保持其所测产品数据的准确性，就必须要加强对相应技术人员技术水平方面的培训和进修，促进技术人员专业素质的提高。在此基础上，还需要使用一些相关的辅助方法，以此来更好地避免测量数据的误差来源，提高产品质量检验的准确性和准时性，促进生产效率的提高，使产品能够更好地满足市场发展的需求。

二、三坐标测量机的测量特性

（一）手动与自动测量相结合

在使用三坐标测量机进行产品质监测的工作时，除了需要用到机器设备自行的自动测量技术，还需要辅以运用手动测量的操作方式。由于手动测量相对简单，因此，如果可以将手动测量所测出的数据与自动测量所测出的数据结合起来，会使测量结果的精准性和实效性大大增强。相关技术人员在利用机器的自动测量技术对产品质量进行监测之前，应该先根据自己的工作经验和所测产品的实际数据进行一个较为全面的分析，对产品质量监测工作的每一个环节以及每一个环节所能监测出的数据结果都要有一个总的预判。基于此，技术人员可以确定三坐标测量机的测量方法，并且要记录好产品质量监测过程中每一个环节的检测数据和信息。最后，由计算机软件的信息程序来控制测量的强度和方向，控制速度，使夹钳一步闭合，减少三坐标测量机调整角度的时间和频率，以此来提高测量质量的准确性。

（二）测量效率高

正确的测量方法可以帮助三坐标测量机在进行测量工作时得以更为平稳的运行。在实际的产品质量检测过程中，技术人员根据所测产品的特点和测量需求选择和调整好测量方法，并采用正确的计算方法来对所测数据进行分析计算。三坐标测量机的测量方法与传统的测量方法是不同的，它无需凭借广泛的产品加工技术，这样不仅可以简化机器检查的繁杂步骤，还可以使得三坐标测量机的工作效率大大提高。

（三）具有高标准的产品测量要求

三坐标测量机具有高标准的产品测量要求。在运用三坐标测量机进行產品质量检测的过程中，相关技术人员首先要对所测产品与三坐标测量机之间的连接点进行一个全面、清晰的计算和分析工作，确保产品在进行质量检测的过程中能够被机器及时的装夹，使得产品产品与量规之间的角度或距离保持在规定范围内，可以有效避免产品在检测过程中出现需要调整位置的情况，为检测工作节省了时间，还有利于机器能够提高工作效率，完成更多的检测任务[1]。

三、使用三坐标测量机的具体方法

（一）调整机器位置，校准三坐标测量机的测量点

在启动三坐标测量机进行产品质量检测工作时，首先应该打开RationalDMIS软件，并在“操作栏工具栏”中选择查询“机器状态”，再依次点击“基本尺寸”和“回零”。这个流程结束后，相关测量人员可以在标准球体上手动测量5个点，然后“更新校准”，如果“通过”，则校准完成。

（二）建立与产品系统配对的直角坐标系

测量人员可以在“动作选择工具栏”中选择点击“坐标”;选择“3-2-1 创建坐标”来创建一个完美的坐标系。如果完全控件（即输入单元可以完全控制新坐标系），则新坐标系与当前坐标系无关。如果是局部控件，则新坐标系会连接到现有的坐标系中。

（三）确定3D模型的原始坐标系并导入RationalDMIS之中

从文件下拉菜单中，单击 CAD 输入，选择要导入的 CAD 模型文件类型，然后打开所要选择的模型文件。打开后，系统会自动加载模型，并将需要加载的对象模型默认添加到源数据区的窗口中，在这种情况下系统会直接引导CAD模型对应于机器中的坐标。

（四）根据测量机的二维图测量数据并发送检测报告

相关技术人员需要检查图纸上的所需数据，并发送检查报告，如图1所示。

四、可能导致三坐标测量机测量结果出现误差的因素

（一） 外界环境因素的影响

1.工作环境温度的高低

在长期的实践中可以得知适应三坐标测量机开展测量工作的最佳环境温度为20摄氏度，在此基础上，允许温度值偏移2摄氏度。如果环境温度与三坐标测量机开展测量工作时的最佳温度偏值过大，可能会导致机器的零件发生膨胀和收缩的现象，从而影响三坐标测量机所测数据的准确性，导致测量工作的实效性大大降低[2]。

2.空气湿度的高低

三坐标测量机长期在较为潮湿的空气环境下进行产品的测量工作，可能会导致三坐标测量机的内部零件出现生锈、腐蚀的现象，导致三坐标测量机的使用寿命大大缩短。此外，如果空气的湿度过低，就非常容易出现静电的现象，静电会吸附空气中的灰尘并影响传送带和其他影响测量的物体，继而导致三坐标测量机在工作时，很容易发生机器表面瞬时电压过高、电器元件故障和测量机损坏的情况，从而影响其所测数据的精准性。

3.机器设备工作的振动频率

像三坐标测量机这样的高级精密设备都对机器的振动频率十分的敏感，机器设备工作的振动频率可以直接的影响到三坐标测量机进行产品检测工作中所测数据的准确性。

4.压缩空气的组成成分

三坐标测量机中坐标装置的气流必须是由压缩空气来控制的，它的气压的额定数值是必须> 0.5 MPa。最为关键的是，压缩空气中不能含有水和油等其他液体。如果压缩空气的气压不足或含有杂质，就会导致气床发生严重的故障，对三坐标测量机所测数据的精准性和测量结果均有较大的负面影响。

5.机器的清洁度和零件温度的稳定性

三坐标测量机在进行产品测量工作后，可能会有产品上的杂质或者液体残留物遗留在机器零件的表面，如果技术人员不对三坐标测量机的机器进行一个较为全面的清洁，可能会导致这些残留物长期附着在三坐标测量机上。长此以往，可能对所机器开展测量工作的结果产生较为重大的影响。此外，如果不对三坐标测量机的零件进行恒定的热处理，可能会导致零件温度的稳定性出现偏差，最终影响到其所测数据的精准性。

（二）内在因素的影响

三坐标测量机的每个部分每个零件如果得不到有效的维修保障工作和清洁工作，都会导致其最终所测数据的准确性受到影响。此外，影响三坐标测量机内部环境测量精度的重要因素还包括橡皮擦、校准球等工件是否在各轴上干燥，工作台和桨是否定期清洁并由专业的清洁人员来进行的，机械零件是否松动，空气中压缩空气的压力和纯度是否符合操作标准，三坐标测量机内部的电路及电气控制是否在正常的工作以及各轴传动系统的排放等[3]。

五、减少三坐标测量机测量误差的实用对策

（一）为其营造一个良好的工作环境

为了使产品的质量检测工作能够顺利的进行，相关技术人员应该根据三坐标测量机的性能要求来为其创造一个良好的工作环境。第一，技术人员应该对放置三坐标测量机的房间做一个恒温处理，使房间内部的温度始终保持在20摄氏度，温度偏差的数值不得超过2摄氏度;第二，要在安置三坐标测量机的房间内安装加湿或者减湿气装置，使房间的湿度保持一个较为平稳的状态;第三，将一些震动幅度较大、频率较高的机器设备搬离靠近放有三坐标测量机的房间附近;第四，保证压缩空气的纯度;第五，定期对三坐标测量机进行清洁工作[4]。

（二）提高产品质量检测的检验标准

随着我国半导体行业的发展，半导体中的激光干涉法已经被广泛的运用到了三坐标测量机中。光是在封闭的光路中运行的，尽管光纤是真空的，但大气依然在外面，外界依然能对其产生负面影响。当外界的气压发生变化时，可能会导致滑座发生变形的现象，从而影响三坐标测量机所测数据的准确性。为了有效防止激光产生的热量会对三坐标测量机所测数据产生负面的影响，相关部门应该根据三坐标测量机自身的特点来提高产品质量检测的检验标准，以此来倒逼企业和技术人员进行创新，寻求规避激光干涉法对产品质量检测工作的负面影响。

（三）加强对其检测技术的研发和分析力度

三坐标测量机最主要的性能就是检测技术，在其进行产品质量检测的实际工作过程中，它主要通过自身所具备的测头来检测产品的各项数据，其探测技术水平的高低直接可以影响到三坐标测量机所测数据的准确程度。因此，相关部门应该加强对三坐标测量机检测技术的研发和分析力度，开发出能够提高三坐标测量机探测技术的各种辅助软件和技术，使得测头能够完成更加高速、有效的检测工作，并能够保证测量结果的准确性，也能进一步扩大非接触式的探测触头技术的普及力度。此外，在进行一些质量和体积较少的产品质量检测过程中，可以先对所需检测的产品进行一个合理的分析，选择适宜的探测技术来完成该产品的质量检测工作[5]。一般情况下，质量和体积均比较小的产品大多选择接触式的溶液测量仪来进行产品的质量检测，接触式的溶液测量仪可以很好的使测量机器进入产品中的某个既定部分，便于测量机器更好的进行测量工作，对于提高测量结果精准性也有很大的益处。

（四）加大对检测人员专业技能的培训力度

在進行质量检测工作中需要检测人员对三坐标测量机的基本情况有一个清晰明确的认知，并且具备一个较好的数据分析和处理能力和较高的计算机控制能力。因此，这就需要加大对检测人员专业技能的培训力度，以此来帮助检验人员熟练地运用计算机进行产品质量检测过程中的数据分析和计算工作，并能够较为准确的对三坐标测量机所测的数据进行分析和比较，从误差数据和测量值中得出影响测量结果准确性的主要因素，帮助检测人员更为高效地解决产品质量检测过程中所遇到的问题[6]。

六、结语

现阶段，三坐标测量机在我国已经被广泛的应用于工业产品的质量检测工作之中。为了使三坐标测量机更好地满足工业生产的需要，必须不断的提高其测量结果的精度。为此，相关技术人员应该不断提高自身的专业技术知识和操作技能，能够在培训过程中熟悉各类测量装置，并总结一些较为先进的实践经验。在此基础上，还要积极寻找优化三坐标测量机的契机，努力提高三坐标测量机所测数据的准确性，以此来促进三坐标测量机能够更好的发展，更好地为我国工业生产服务。

参考文献：

[1]李定群.加强电厂电气设备的安全运行管理与养护[J].科技风，2019（4）：190，198.

[2]王会成，王思远.加强电厂电气设备的安全运行管理与养护[J].环球市场，2019（15）：343.

[3]李亮.三坐标测量机在产品质量检测中的应用[J].科技创新导报，2020，17（01）：89+91.

[4]郭建芬，秦贞明，徐井利，等.三坐标测量在产品质量检测中的应用[J].机械制造，2019，57（11）：89-92.

[5]刘佳.三坐标测量机在数控机床配件检测中的应用初探[J].内燃机与配件，2019（04）：75-76.

[6]张弛.检具测量与三坐标测量的关系[J].科学与信息化，2018（8）：102，105.

作者简介：王艳军（1985-），男，汉族，甘肃定西人，大学本科学历，甘肃机电职业技术学院讲师，研究方向：机械设计制造及其自动化，数控技术，自动检测。