角度測量?jì)x器在大工件測量中應用
隨著(zhù)大型極端制造技術(shù)的發(fā)展，大工件形狀越來(lái)越復雜、精度要求越來(lái)越高，這些都對測量和質(zhì)量保障提出了要求，盡管目前出現了多種高精度、大范圍的測量技術(shù)和儀器，但由于大工件自身要求和環(huán)境等方面的約束，在實(shí)際測量與質(zhì)量控制過(guò)程中出現了許多問(wèn)題，這里就一些主要問(wèn)題展開(kāi)初步討論，以起到拋磚引玉的作用。測厚儀| 測速儀| 轉速表| 壓力表| 壓力計| 真空表| 硬度計| 探傷儀| 電子稱(chēng)| 熱像儀| 
　　
　　什么是大工件
　　
　　目前對大工件的概念并沒(méi)有一個(gè)嚴格的定義。一般認為，大工件就是具有一定測量精度要求，體量特別大，找不到合適固定坐標測量機測量的工件。
　　
　　但從目前大型機械極端制造的角度看，大工件可以從以下兩個(gè)方面大致框定：①工件一般由機加工成形或機加工件裝配成形，其被測量?jì)热莶粌H包括尺寸，還包括幾何公差（俗稱(chēng)形位公差）。測量精度和幾何公差的測量要求是大工件的第一個(gè)特征，它在相當程度上制約了諸如經(jīng)緯儀、全站儀等測量?jì)x器以及一般光學(xué)（包括激光）測量方法的應用；②其形狀和體量是目前常規尺寸的坐標測量機所無(wú)法應對的。這里強調的是常規尺寸，不包括專(zhuān)用的坐標測量系統。在這種情況下，移動(dòng)測量就成為了大工件測量的第二個(gè)特征。
　　
　　所以說(shuō)，大工件應該是精度和體量的統一體。如果一定要從尺寸上來(lái)區分的話(huà)，也許以2m體量起，有機加工精度要求的機械零件就可以認為是大工件。比較典型的如大型注塑機殼體（2000mm×2000mm×800mm）、小的風(fēng)電輪轂(球徑3000mm左右)等，而且其孔系的位置度要求非常高（0.03mm左右），能應對其長(cháng)寬高體量特征和測量精度的常規固定式坐標測量機已不多。
　　
　　以此類(lèi)推，那么汽車(chē)白車(chē)身這一類(lèi)工件的測量則不被認為是大工件，因為已經(jīng)有成系列的專(zhuān)用坐標測量機，同時(shí)由于是鈑金成形及拼接件，其總體精度與機加工件相比還有一定的差距。而在白車(chē)身車(chē)間的那些在線(xiàn)測量工具，其檢測與調整則常被認為是大工件，因為它們一般都會(huì )用到移動(dòng)測量工具。
　　
　　大工件的常用測量手段
　　
　　從對大工件的初步定義來(lái)看，其測量手段應具有三種功能：①具有足夠的精度，即根據測量精度分配的原則和要求，以及現場(chǎng)實(shí)際測量情況，當在圖紙規范的1/3～1/10；②具有移動(dòng)性，并能在多次定位（俗稱(chēng)轉站、蛙跳等）情況下保證測量精度；③具有坐標測量功能，即配備有幾何數字測量軟件功能，能進(jìn)行采樣測量、幾何要素擬合、測量坐標和評定基準構建、尺寸計算和公差評定、幾何公差計算和評定等。
　　
　　目前市場(chǎng)上滿(mǎn)足上述要求的測量手段主要有：激光跟蹤儀、便攜式測量臂（俗稱(chēng)關(guān)節臂）、3D攝影測量系統等。
　　
　　事實(shí)上，從這些測量?jì)x器的測量原理來(lái)看，都是通過(guò)對被測幾何特征上點(diǎn)的提取、采樣、擬合、計算和評定來(lái)完成測量工作的，都屬于坐標測量機范疇。
　　
　　但各種測量?jì)x器有其各自的技術(shù)特點(diǎn)、應用范圍，當然價(jià)格也有差別，下面就此作義簡(jiǎn)單比較：
　　
　　1. 激光跟蹤儀
　　
　　這是目前測量精度最高的大工件幾何尺寸和幾何公差測量工具，而且一次定位的測量范圍最大（目前最大的可達球徑60m）。此外，通過(guò)隱藏點(diǎn)（如Leica的T－probe）和掃描附件（如Lecia的T－Scan）的配置，應用范圍十分廣。此外，激光跟蹤儀的自動(dòng)跟蹤功能，使其還具有動(dòng)態(tài)測量的功能，在相關(guān)附件的配合下（如Lecia的T－MAC）,能完成物體的空間6D測量與評定。
　　
　　2. 便攜式測量臂
　　
　　這類(lèi)測量裝置的精度相對較低，一次定位的測量范圍也較�。ㄒ话氵_1.5m球徑左右），同時(shí)由于其多關(guān)節的結構特點(diǎn)，精度保持性相對較差，一般用于生產(chǎn)現場(chǎng)等精度要求較低的場(chǎng)合。
　　
　　3. 3D攝影測量系統
　　
　　這類(lèi)通過(guò)攝影及靶標系統進(jìn)行測量和拼接的系統，其測量精度比較低，但其測量速度遠高于使用單點(diǎn)測量方法的上述兩種儀器，不僅能作為移動(dòng)測量，也可以用于生產(chǎn)線(xiàn)中的在線(xiàn)測量工位，其主要功能為形面的快速測量和評定。這類(lèi)儀器逆向工程中也有較廣泛的應用。
　　
　　大工件測量技術(shù)的應用主要集中在以下幾個(gè)方面：①幾何測量和評定（GD＆T）：對已加工幾何特征的檢測，包括尺寸公差、幾何公差的測量和評定等；②測量輔助加工（MAM：Measurement Aided Machining）:主要用于大型工件在加工過(guò)程中的測量、安裝調整及在線(xiàn)檢驗等；③測量輔助裝配（MAA：Measurement Aided Assemble）:主要用于大型部件裝配過(guò)程中調整的輔助測量。
　　
　　隨著(zhù)大型極端制造技術(shù)和工藝的發(fā)展，后兩類(lèi)在生產(chǎn)現場(chǎng)的輔助需求正變得越來(lái)越多，特別是在核電站、船舶、航空、航天等有高精度要求的領(lǐng)域。
　　
　　影響大工件測量的因素
　　
　　從一個(gè)完整的測量系統來(lái)看，目前大工件測量可以說(shuō)問(wèn)題很多，而且相互交織。主要體現在以下幾個(gè)方面。
　　
　　1. 測量?jì)x器的精度問(wèn)題
　　
　　目前對移動(dòng)測量系統精度檢定在標準和規范上還未完善，即使已有相關(guān)標準和規范，其檢驗的條件并不與實(shí)際應用相符，因此在現場(chǎng)實(shí)際使用時(shí)的精度狀況是一個(gè)值得我們關(guān)注的重要問(wèn)題。
　　
　　2. 被測對象的影響
　　
　　這里包括工件被測表面的質(zhì)量、它將直接影響測點(diǎn)的采集。此外，當需要多個(gè)方位測量時(shí)，測量轉站給測量結果帶來(lái)的影響是不可避免的，盡可能多和分散的公共點(diǎn)分布將有利于減少轉站引起的誤差
　　
　　3. 溫度對測量的影響
　　
　　現場(chǎng)測量條件下溫度的變化是目前大工件測量中最容易忽略，也是最致命的一個(gè)問(wèn)題。如果工件無(wú)法等溫，那么對于具有很大熱容量的工件而言，在測量時(shí)其實(shí)際的尺寸狀況是不穩定的，其造成的影響就會(huì )難以估計，這也將是整個(gè)測量工藝中需要認真考慮的一個(gè)問(wèn)題。
　　
　　4. 測量現場(chǎng)的影響
　　
　　現場(chǎng)測量環(huán)境的影響主要表現在地面振動(dòng)對測量過(guò)程的影響。
　　
　　5. 測量工藝規范的影響
　　
　　傳統測量方法，特別是對幾何公差的測量都已成熟，并有相關(guān)的標準與規范可以參照，但坐標測量方面的規范目前還未形成，因此這將是影響測量結果準確性、復現性和再現性的最根本因素，也恰恰是目前大工件甚至是整個(gè)坐標測量領(lǐng)域沒(méi)引起足夠重視的一個(gè)方面。還會(huì )嚴重影響工作效率。
　　
　　6. 測量人員的影響
　　
　　由于大工件測量過(guò)程一般都是人工操作，因此操作人員的水平直接影響了整個(gè)測量原始數據的采集質(zhì)量。此外，在對測量要求和測量工藝的理解、對測量現場(chǎng)和測量過(guò)程的感知、對測量結果的判斷等方面，對大工件測量人員的技能和經(jīng)驗方面的要求遠高于一般的固定式三坐標測量人員，盡管從理論上講他們都是在操作坐標測量機。
　　
　　從上面我們可以看到，要想控制大工件的測量質(zhì)量，其根本在測量人員的技術(shù)素養和測量工藝規范的制訂，以及對測量系統分析（MSA：Measurement Systems Analysis）技術(shù)的應用。
　　
　　國企在坐標測量技術(shù)應用中存在的問(wèn)題
　　
　　從目前國內制造企業(yè)在坐標測量機的應用情況來(lái)看，問(wèn)題很多，而大工件測量由于其測量精度、測量體量和現場(chǎng)測量等特點(diǎn)，其所暴露出來(lái)的問(wèn)題就更為全面和嚴重。
　　
　　首先，企業(yè)對新技術(shù)的了解和掌握程度有待提高。相當多的企業(yè)并不了解大工件的數字坐標測量技術(shù)，在進(jìn)行許多高精度幾何測量時(shí)，還在沿用原來(lái)的方法，如全站儀、經(jīng)緯儀、水平儀，以及一般常規的光學(xué)方法，這不但影響了測量精度，同時(shí)也影響了測量的效率。
　　
　　其次，整個(gè)制造業(yè)對坐標測量人員技術(shù)要求缺乏理解。大工件對測量人員本身的技術(shù)要求非常高，如果以職稱(chēng)來(lái)衡量，那么至少需要能獨擋一面的測量工程師，即具有理論知識、操作技能和實(shí)際經(jīng)驗等。
　　
　　最后，就是企業(yè)對測量過(guò)程管理方面的要求認識明顯不夠。數字測量是產(chǎn)品幾何尺寸的公差過(guò)程控制的源頭，但許多企業(yè)將坐標測量設備作為一種擺設，這實(shí)際上是對產(chǎn)品質(zhì)量的不重視。