文/張哲·海克斯康測量技術（青島）有限公司

WLS400A半在線式自動測量設備

文/張哲·?？怂箍禍y量技術（青島）有限公司

在現(xiàn)代化汽車制造企業(yè)中，三坐標測量作為質量控制最為可靠和快速的手段大量應用到實際的生產過程中。但隨著車間大批量、高效率的生產。傳統(tǒng)接觸式三坐標在關鍵零件的測量中已達到了設備的瓶頸。以目前最先進的上海大眾汽車五廠的車身車間為例，該廠的設計產能為60JPH（小時工作量或單位時間工作量），也就是每分鐘完成一個白車身的裝配。那么與之相關的關鍵零件的測量時間也需要大幅度的提升。按目前大眾使用的頻次，雖然在整個車身車間擁有10臺先進的DEABravoHP懸臂式測量機，但仍有巨大的測量缺口。尤其針對大批量的零件測量，接觸式測量效率低的問題被進一步放大。

作為全球領先的測量方案供應商，?？怂箍堤峁┝艘环N全新的車間環(huán)境下批量測量設備WLS400A，如圖1所示，將非接觸拍照式測頭與自動機器人結合，針對車間環(huán)境設計并能快速反應，快速測量的新設備。與傳統(tǒng)接觸式三坐標的完美互補在大眾亞洲標桿工廠內得到了全面的體現(xiàn)。作為全新的車間檢測工藝，其有巨大的技術優(yōu)勢承接傳統(tǒng)三坐標與現(xiàn)代化車間的高效質量控制。

WLS400A的相對投入更低，對環(huán)境的適應能力更強，測量的效率和對工件的抽樣統(tǒng)計更加全面，是固定式三坐標的完美補充，更值得一提的是，該系統(tǒng)完全適應工廠車間環(huán)境，在測量的過程中對周圍的噪音、振動、焊渣飛濺等都完全不受影響。圖1就是該系統(tǒng)被放置在流水線中間，處于銜接側圍焊裝線與白車身焊裝線的關鍵部位。與傳統(tǒng)接觸式三坐標比較，WLS400A有以下幾大優(yōu)勢：

⑴測量速度快。WLS400A使用非接觸拍照式測量，加載在高性能機器人上，從而使測量速度大大提高。由于使用非接觸拍照式測量，單幅照片的覆蓋面積可達380mm×380mm，只要在其覆蓋范圍所有測點可同時獲得數(shù)據(jù)，如圖2所示。非接觸拍照式測量原理類似于照相機對視野內的物體進行照相，不同的是照相機攝取的是物體的二維圖象，而WLS400A拍照式測量系統(tǒng)獲得的是物體的三維信息。接觸式三坐標在測量一個孔時，至少需要測量6點（圖2a），然后，測量軟件根據(jù)6個點的數(shù)據(jù)通過計算得出該孔的一些參數(shù)，而WLS400A只需要拍2幅照片（圖2b），2幅照片形成的380mm×380mm面積內的除了孔之外的其他所有的特征尺寸能夠全部輸出，拍照式測量的原理類似人眼觀物，視野范圍內對象的特點可以一并得出，而接觸式三坐標類似盲眼摸物，需要足夠的觸發(fā)數(shù)據(jù)才能獲得實物的特征尺寸。以大眾在測的側圍零件為例，使用三坐標測量時間需要167min。而用WLS400A測量時間僅需要15.55min，效率是接觸式設備的11倍。

圖2固定式測量機與WLS400A對比

圖3WLS400A測量線占用面積

⑵占地面積小。作為批量化檢測的自動工位，由于使用了柔性夾具的原因，WLS400A在占地空間中有明顯優(yōu)勢，見圖3，四門兩蓋翼子板，四工位，只需要一個8m×8m的空間，但同時支持了大眾工廠在產的三款車型共計28套零件的測量任務。預留一個工位執(zhí)行特殊的委托任務，同等工作量在三坐標室內占用了三個測量平臺來完成。

⑶投資維護成本低。眾所周知，三坐標測量機的使用環(huán)境是非常特殊的，對溫度、濕度的控制相當嚴格，這也使得在使用三坐標的同時帶來高昂的維護成本。而WLS400A測量設備卻不受此限制。在任意的場地和環(huán)境下都可以出色地完成測量任務，而使用了柔性夾具又使得投入成本進一步地降低。

⑷報告更清晰準確。如果說自動三坐標替代傳統(tǒng)手工檢測的最大不同之處在于精度外，三坐標報告的直觀與龐大的數(shù)據(jù)庫容量也是其巨大的優(yōu)勢。但隨著技術能力的加大，傳統(tǒng)的三坐標報告已經不能滿足現(xiàn)代化的效率。拍照式測量能夠獲取被測零件的全貌點云數(shù)據(jù)，并能出具詳細的色差分析圖形。除了能獲得指定的測點數(shù)據(jù)外，還能對在監(jiān)控范圍外的數(shù)據(jù)進行趨勢分析，使得在查找問題、分析問題時提高了效率及準確性。如圖4所示，傳統(tǒng)三坐標與WLS400A分析報告對比，傳統(tǒng)的三坐標報告無法給出整個工件曲面點云數(shù)據(jù)，更無法對所有的曲面數(shù)據(jù)進行偏差及超差狀況的圖形色差化的直觀顯示。圖4b是WLS400A出具的報告，綠色代表合格范圍，由黃色到紅色的暖色調區(qū)域代表尺寸的正超差，由淺藍至深藍的冷色調區(qū)域代表尺寸的負超差。具體來講，綠色代表曲面輪廓偏差在公差范圍內，即尺寸合格、未超差，實際尺寸控制在標準值±0.5mm以內，此報告還顯示出該零件總點云數(shù)據(jù)的39.09％落在該區(qū)域；藍色代表輪廓尺寸控制在標準值－0.5～－1mm范圍之內，即該類點數(shù)據(jù)在負方向上比標準值偏差0.5～1mm，報告顯示有19.98％的點云尺寸值屬于此范圍；依次類推，黃色點云數(shù)據(jù)代表輪廓尺寸控制在標準值＋0.5～＋1mm范圍之內，即該類點數(shù)據(jù)在正方向比標準值超值0.5～1mm，報告顯示有13.37％的點云尺寸值屬于此范圍。所有的曲面數(shù)據(jù)顯示車窗下方車門有下凹趨勢，車窗右上角有上凸趨勢，可以據(jù)此調整模具或者其他相關機床參數(shù)。如果僅憑借普通的觸發(fā)式三坐標測量報告，則只能根據(jù)數(shù)據(jù)判斷出有限的幾個關鍵點的尺寸偏差和超差情況，無法直觀顯示整個工件曲面區(qū)域的加工趨勢。

圖4檢測報告對比圖

結束語

當然，作為新興的測量手段，WLS400A與傳統(tǒng)的三坐標測量機相比還是有許多的不足之處。例如，相對精度沒有三坐標好，編程的專業(yè)性太強操作人員工作環(huán)境差等問題。但作為傳統(tǒng)三坐標的補充，WLS400系列拍照式測量系統(tǒng)代表了測量技術的一個發(fā)展方向——便攜、車間現(xiàn)場應用、非接觸光學探測、直觀且有價值的數(shù)據(jù)報告，非常適用于非規(guī)則曲面類零部件，如模具、鈑金件等零部件的檢測。隨著測量技術的發(fā)展，WLS400系列拍照式測量系統(tǒng)必定能夠提升其測量精度，同時提高可操作性，降低編程難度。在精度提升方面，主要涉及到非接觸式光學探測技術的提升，屬于硬件問題，有一定的難度；編程方面則體現(xiàn)在軟件的可操作性上，相對光學探測技術，軟件的改良應該屬于比較容易突破的技術。無論如何我們拭目以待。