高精密測(cè)量設(shè)備在模具質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用

[2011/5/13]

　　隨著模具制造業(yè)的發(fā)展，模具測(cè)量技術(shù)的發(fā)展也相形相隨。不同的測(cè)量技術(shù)和不同的測(cè)量設(shè)備根據(jù)模具制造的不同特點(diǎn)應(yīng)運(yùn)而生。從模具設(shè)計(jì)初期所涉及到的數(shù)字化測(cè)繪，到模具加工工序測(cè)量、修模測(cè)量，到模具驗(yàn)收測(cè)量和后期的模具修復(fù)測(cè)量;從電子類(lèi)小尺寸模具到汽車(chē)類(lèi)中大型模具和航空航天行業(yè)的大型模具測(cè)量，高精密測(cè)量設(shè)備無(wú)處不在。據(jù)國(guó)際模具及五金塑膠產(chǎn)業(yè)供應(yīng)商協(xié)會(huì)負(fù)責(zé)人羅百輝介紹，目前在模具質(zhì)量檢測(cè)中用到的測(cè)量設(shè)備不僅包括了經(jīng)典的固定式高精密三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，同時(shí)因?yàn)槟＞咧圃斓奶攸c(diǎn)，各種適合現(xiàn)場(chǎng)在線應(yīng)用的測(cè)量設(shè)備，如便攜式關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)、高效白光測(cè)量機(jī)、大尺寸激光跟蹤儀等測(cè)量設(shè)備也紛紛粉墨登場(chǎng)，并通過(guò)接觸和非接觸式測(cè)量、影像與激光掃描以及照相測(cè)量等探測(cè)技術(shù)滿(mǎn)足模具產(chǎn)品的檢測(cè)需求。

　　一個(gè)典型的模具企業(yè)，除了模具的生產(chǎn)與制造之外，還會(huì)涉及到一些檢具、夾具以及普通機(jī)加件的制造。在這種情況下，精度高、功能強(qiáng)、通用性好的固定式測(cè)量機(jī)就成為大多數(shù)模具企業(yè)質(zhì)量檢測(cè)環(huán)節(jié)首選的經(jīng)典測(cè)量設(shè)備。模具測(cè)量涉及的范圍非常廣，包括模型測(cè)繪、模具設(shè)計(jì)、模具加工、模具驗(yàn)收、模具修復(fù)后檢測(cè)、模具成型產(chǎn)品批量檢測(cè)等眾多領(lǐng)域。每個(gè)領(lǐng)域都需要高精度的尺寸測(cè)量，包括距離、角度、高度、圓孔直徑，圓弧半徑、曲面等幾何量，也包括圓度、直線度、平面度、垂直度、平行度、同軸度等形位公差。

　　各個(gè)領(lǐng)域測(cè)量的要求也各不相同，最典型的是模型測(cè)繪和模具成型產(chǎn)品的批量檢測(cè)：模型測(cè)繪涉及到尺寸的全面測(cè)量，對(duì)測(cè)量效率要求不高，對(duì)儀器的功能要求很高;模具成型產(chǎn)品的批量檢測(cè)則對(duì)測(cè)量效率要求非常高。而對(duì)模具的測(cè)量要求通常包括控制型面的指定點(diǎn)位測(cè)量、裝配和定位孔的直徑和位置測(cè)量等，往往也會(huì)要求測(cè)量型、面型線的輪廓度。此時(shí)，固定式測(cè)量機(jī)的高精度、自動(dòng)化和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的接觸式測(cè)量能力顯得極為適用。若要求將模具工件直接與其CAD模型上的曲面進(jìn)行點(diǎn)云匹配比對(duì)或進(jìn)行模具件的測(cè)繪，固定式測(cè)量機(jī)還可以借助接觸式連續(xù)掃描測(cè)頭或非接觸式激光掃描測(cè)頭，實(shí)現(xiàn)高效率、高密度的點(diǎn)云掃描測(cè)量。這里需要注意的是，因?yàn)闇y(cè)量結(jié)構(gòu)和測(cè)量原理的不同，接觸式測(cè)量的精度通常要優(yōu)于非接觸式測(cè)量的精度。羅百輝指出，近年來(lái)快速響應(yīng)以及快速的實(shí)現(xiàn)調(diào)整，是模具企業(yè)較為迫切的發(fā)展需求。通過(guò)快速的模具制造和交付，能夠縮短產(chǎn)品上市周期，為企業(yè)贏得寶貴的競(jìng)爭(zhēng)先機(jī)，同時(shí)大型模具需求不斷擴(kuò)大，隨之而來(lái)的在線測(cè)量以及模具、夾具和檢具的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整需求，使得便攜式測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

　　關(guān)節(jié)臂坐標(biāo)測(cè)量機(jī)因?yàn)槠浔銛y性和柔性的特點(diǎn)，逐漸成長(zhǎng)為模具加工行業(yè)重點(diǎn)應(yīng)用的測(cè)量設(shè)備之一。該設(shè)備可以用于車(chē)間內(nèi)的在線測(cè)量，不受環(huán)境的影響，安裝起來(lái)方便快捷，甚至可以直接安裝到大型機(jī)床內(nèi)部對(duì)未下線的模具進(jìn)行在機(jī)測(cè)量;同時(shí)測(cè)量臂用碳素材料制成，非常輕巧。工作時(shí)，由操作員手持測(cè)量臂對(duì)工件進(jìn)行測(cè)量或測(cè)繪，測(cè)量方向完全可以像人的手臂一樣隨時(shí)任意調(diào)整，很大程度上避免了測(cè)量死角的存在。因此，便攜式關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)是測(cè)繪或測(cè)量模具效率最高的測(cè)量設(shè)備之一，尤其適合非批量單件測(cè)量或測(cè)繪任務(wù)。

　　隨著測(cè)量技術(shù)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)不僅體現(xiàn)在測(cè)量室和制造現(xiàn)場(chǎng)，同時(shí)還被創(chuàng)新性的應(yīng)用在機(jī)床與加工設(shè)備上。這就是我們所談到的在機(jī)測(cè)量系統(tǒng)。在機(jī)測(cè)量技術(shù)作為一個(gè)有效的過(guò)程控制手段，為機(jī)床加工操作人員提供了實(shí)時(shí)的加工質(zhì)量反饋，避免不必要的加工錯(cuò)誤的同時(shí)，又顯著提升模具尤其是大型模具的制造效率。在機(jī)測(cè)量系統(tǒng)包括工件在機(jī)測(cè)量系統(tǒng)和刀具在機(jī)測(cè)量系統(tǒng)。

　　影像測(cè)量?jī)x是一種新興的精密幾何量測(cè)量?jī)x器。隨著技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)成為精密幾何量測(cè)量最常用的測(cè)量?jī)x器之一。影像測(cè)量?jī)x利用影像測(cè)頭采集工件的影像，通過(guò)數(shù)位圖像處理技術(shù)提取各種復(fù)雜形狀工件表面的座標(biāo)點(diǎn)，再利用座標(biāo)變換和資料處理技術(shù)轉(zhuǎn)換成座標(biāo)測(cè)量空間中的各種幾何要素，從而計(jì)算得到被測(cè)工件的實(shí)際尺寸、形狀和相互位置關(guān)系。

　　經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展，影像測(cè)量?jī)x的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，可以對(duì)各種復(fù)雜的工件輪廓和表面形狀進(jìn)行精密測(cè)量，F(xiàn)在，影像測(cè)量?jī)x的測(cè)量物件包括電子零配件、精密模具、沖壓件、PCB板、螺紋、齒輪、成形刀具等各類(lèi)工件，逐漸進(jìn)入到電子、機(jī)械、儀表、鐘表、輕工、國(guó)防軍工、航太航空等行業(yè)，成為高等院校、研究所、計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)室、計(jì)量室以及生產(chǎn)車(chē)間常用的精密測(cè)量?jī)x器。

　　據(jù)羅百輝調(diào)查，目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)擁有機(jī)、光、電、算四大領(lǐng)域的尖端技術(shù)成果，融合多個(gè)領(lǐng)域、多個(gè)學(xué)科的技術(shù)創(chuàng)新，并在技術(shù)指標(biāo)和產(chǎn)品品質(zhì)上已實(shí)現(xiàn)了進(jìn)口替代，在影像測(cè)量?jī)x行業(yè)處于國(guó)際領(lǐng)先水準(zhǔn)。通過(guò)高性能、高精度的VM系列影像測(cè)量?jī)x與功能強(qiáng)大的Vispec專(zhuān)用測(cè)量軟體相結(jié)合解決精密模具的計(jì)量需求，能夠?yàn)橛脩?hù)量身打造滿(mǎn)足其特定需要的產(chǎn)品，具有本地化優(yōu)勢(shì)。

　　傳統(tǒng)的接觸式三座標(biāo)測(cè)量機(jī)、關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)、大尺寸激光跟蹤儀等儀器在模具測(cè)量領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，但是在面臨結(jié)構(gòu)精細(xì)、薄壁類(lèi)工件、微小注塑件、批量快速測(cè)量等問(wèn)題時(shí)，都沒(méi)有好的解決方案。影像測(cè)量?jī)x借助CCD面陣式感測(cè)器、非接觸式測(cè)量的特點(diǎn)，可以高效的完成對(duì)無(wú)法進(jìn)行接觸、易變形、形貌微小的工件，有著絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。

　　在逆向工程領(lǐng)域?qū)δ＞哌M(jìn)行測(cè)繪時(shí)，對(duì)于曲面的快速掃描，需要使用價(jià)格昂貴的掃描測(cè)頭或者激光掃描測(cè)頭。天準(zhǔn)影像測(cè)量?jī)x具備自動(dòng)輪廓掃描功能，可獲取在同一輪廓上所有點(diǎn)的座標(biāo)，從而獲得工件輪廓圖。自動(dòng)輪廓掃描功能操作簡(jiǎn)單，效率非常高，只需操作者指定掃描起始和結(jié)束位置，機(jī)臺(tái)就會(huì)自動(dòng)搜索掃描方向、移動(dòng)工作臺(tái)、獲取點(diǎn)集座標(biāo)，快速得到工件的輪廓，不失為一種經(jīng)濟(jì)、高效的解決方案。

　　對(duì)于結(jié)構(gòu)精細(xì)、尺寸較小的模具，傳統(tǒng)接觸式三座標(biāo)受測(cè)頭尺寸的限制，測(cè)量操作困難，測(cè)量效率下，甚至完全無(wú)法測(cè)量。借助天準(zhǔn)影像測(cè)量?jī)x，使用最高163倍的放大倍率，可清晰觀察到模具的細(xì)微之處，方便實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)測(cè)量。如果需要測(cè)量更細(xì)微的結(jié)構(gòu)，可通過(guò)加裝物鏡來(lái)增大放大倍率，獲得高達(dá)326倍的倍率，保證所有的細(xì)節(jié)都一覽無(wú)于。

　　模具成型件的特點(diǎn)是數(shù)量巨大，測(cè)量效率要求高，傳統(tǒng)的接觸式三座標(biāo)雖然有自動(dòng)測(cè)量功能，但效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足批量測(cè)量的要求。影像測(cè)量?jī)x采用CCD獲取影像進(jìn)行測(cè)量，CCD屬于面陣式感測(cè)器，一次成像就能獲取一個(gè)區(qū)域的影像，通過(guò)高速的圖像處理演算法，可以瞬間完成對(duì)該區(qū)域內(nèi)所有幾何量的測(cè)量，測(cè)量效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于接觸式三座標(biāo)測(cè)量機(jī)。借助天準(zhǔn)影像測(cè)量?jī)x的基元復(fù)制、多座標(biāo)系、報(bào)表定制輸出等功能，可快速構(gòu)建測(cè)量程式，高效獲取需要的資料。

　　影像測(cè)量?jī)x以其非接觸、高效率、高性?xún)r(jià)比等優(yōu)勢(shì)，日益成為模具行業(yè)的重要測(cè)量工具。

　　模具行業(yè)

　　成都天元模具技術(shù)有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)天元模具)，以?xún)?yōu)良的模具、夾具、檢具制造設(shè)計(jì)一直立于西南地區(qū)模具行業(yè)佼佼者之列。優(yōu)秀的設(shè)計(jì)、制造團(tuán)隊(duì)，客戶(hù)化設(shè)計(jì)和制造產(chǎn)品，在模具行業(yè)十幾年，與國(guó)內(nèi)外眾多知名企業(yè)長(zhǎng)期商業(yè)的成功合作，尤其優(yōu)異于制造設(shè)計(jì)汽車(chē)、摩托車(chē)的夾具和檢具。

　　天元模具的日常工作中，需要檢測(cè)尺寸2m×2m以?xún)?nèi)的一些尺寸不規(guī)則的汽車(chē)夾具、檢具等工件，并且，在向客戶(hù)交付生產(chǎn)出來(lái)的模具時(shí)，有些客戶(hù)需要當(dāng)場(chǎng)對(duì)成品進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收，這就需要一款能夠在現(xiàn)場(chǎng)快速的對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)，并且能夠得到檢驗(yàn)結(jié)果，以作備案的測(cè)量設(shè)備。原有的手工檢具對(duì)于簡(jiǎn)單的尺寸測(cè)量尚可滿(mǎn)足，但是遇到復(fù)雜結(jié)構(gòu)的模具時(shí)，就顯得力不從心了。而且時(shí)刻將客戶(hù)帶到固定檢測(cè)機(jī)前進(jìn)行逐個(gè)模具檢驗(yàn)，顯然也是費(fèi)時(shí)費(fèi)力的步驟，這個(gè)問(wèn)題一直困擾了天元模具很久，而過(guò)去，每次解決起來(lái)都非常的復(fù)雜，但是檢驗(yàn)人員也無(wú)可奈何。

　　直到天元模具公司在展覽會(huì)上見(jiàn)到了法如測(cè)量臂，天元模具立即敏感地捕捉到這款測(cè)量產(chǎn)品的先進(jìn)性。隨之后來(lái)的法如工程師給天元模具的技術(shù)人員進(jìn)一步演示這款產(chǎn)品時(shí)，天元模具的技術(shù)已經(jīng)決定購(gòu)買(mǎi)法如測(cè)量臂和配置的CAM2軟件。因?yàn)榉ㄈ鐪y(cè)量臂非常滿(mǎn)足天元模具裝配現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)條件和環(huán)境，可以方便的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)字化測(cè)量，精度要求完全滿(mǎn)足產(chǎn)品的檢測(cè)要求，形成了一套完整的檢測(cè)流程，F(xiàn)在天元模具技術(shù)經(jīng)常在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，從大尺寸到小尺寸的不同形狀的工件，不論是測(cè)量平面度，角度還是重要交點(diǎn)座標(biāo)位置以及外形輪廓點(diǎn)的檢測(cè)，一臺(tái)測(cè)量臂均可解決所有問(wèn)題，而當(dāng)客戶(hù)要求現(xiàn)場(chǎng)對(duì)成品工件進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，天元模具亦是應(yīng)付自如。檢測(cè)結(jié)果以及立即繪制生成的報(bào)告可立即呈現(xiàn)給客戶(hù)。

　　效果是顯而易見(jiàn)的，檢測(cè)工時(shí)大大縮減，解決了交貨現(xiàn)場(chǎng)客戶(hù)要求現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行產(chǎn)品檢測(cè)的難題，完整的檢測(cè)流程，讓客戶(hù)倍感放心和滿(mǎn)意。法如測(cè)量臂讓天元模具的生產(chǎn)變得更有質(zhì)量和系統(tǒng)化。