摘要：本文以白車身測(cè)量為例分析了在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量過程中存在的問題，提出了Leica 6D自動(dòng)化測(cè)量解決方案。方案致力于大尺寸工件的現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化測(cè)量，提供了經(jīng)過可行性和實(shí)用性驗(yàn)證的方案，解決了車間現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中，大型工件測(cè)量所存在的問題。
關(guān)鍵詞： 6D測(cè)量 T系列 便攜測(cè)量 自動(dòng)化
1. 6D測(cè)量的應(yīng)用
隨著工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量和質(zhì)量控制需求的增多，出現(xiàn)了多種應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量工具，如激光跟蹤儀，關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)，大型掃描儀等。這類設(shè)備相對(duì)于傳統(tǒng)三坐標(biāo)而言精度低，測(cè)量過程需要人手動(dòng)操作，但是可以方便的移動(dòng)到車間的測(cè)量工件附近，無需特殊的溫度，濕度，氣源等條件，在車間環(huán)境中也可以保證測(cè)量精度。因?yàn)槠浔銛y性和方便性，這類設(shè)備得到了廣泛的應(yīng)用，越來越多的出現(xiàn)在車間的測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)。在大尺寸的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量過程中，以激光跟蹤儀的應(yīng)用最為廣泛。
傳統(tǒng)的激光跟蹤儀測(cè)量以3 D測(cè)量為主，即反射鏡（靶鏡）測(cè)量方式， 測(cè)量的數(shù)值為球心坐標(biāo)值X,Y,Z(也可以其他坐標(biāo)系方式顯示)，主要應(yīng)用于航空航天，汽車中工裝，型架等部件的測(cè)量、安裝和調(diào)整。隨著工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用需求的增多，除了單一的通過反射鏡進(jìn)行測(cè)量和跟蹤，使用者更希望將跟蹤儀應(yīng)用到加工工件的測(cè)量中，這類工件形狀復(fù)雜，測(cè)量特征分布廣泛，單純依靠跟蹤儀轉(zhuǎn)站和隱藏點(diǎn)輔助測(cè)量工具已經(jīng)很難滿足精度和效率的測(cè)量要求。
激光跟蹤儀6D測(cè)量模式
在這種情況下，Leica的6D測(cè)量產(chǎn)品—T系列解決方案應(yīng)運(yùn)而生。T系列測(cè)量工具的原理是通過在跟蹤儀上增加了T-Cam相機(jī)，從而在測(cè)量和跟蹤過程中，不僅可以監(jiān)控跟蹤目標(biāo)的X,Y,Z(中心值)，同時(shí)還可以提取目標(biāo)的 I,J,K(沿三個(gè)方向的扭轉(zhuǎn))用于體現(xiàn)目標(biāo)的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)。通過這種方式，可以得到更多的計(jì)算信息:
通過在T系列目標(biāo)上增加探針，激光跟蹤儀擴(kuò)展成為走動(dòng)式的三坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)量范圍可以達(dá)到直徑30m。既方便的利用了激光跟蹤儀的現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)能力、便攜性能又能夠滿足大尺寸工件的高精度測(cè)量需求。應(yīng)用于機(jī)加工，汽車鈑金，風(fēng)電等大型工件的尺寸測(cè)量和分析。
T-Porbe測(cè)量工件過程
T系列產(chǎn)品也同時(shí)包括了可以滿足大尺寸空間掃描需求的T-S c a n系統(tǒng)，使用者可以通過手持T-s c a n測(cè)頭，以點(diǎn)云，三角網(wǎng)格，曲面渲染等多種方式反映工件的表面形狀信息，用于曲面形狀比對(duì)分析，尺寸控制，逆向等。
2. 6D自動(dòng)化測(cè)量
隨著機(jī)器人，CNC等自動(dòng)化加工設(shè)備的發(fā)展，要求設(shè)備之間的兼容性和通訊技術(shù)也越來越成熟。在此基礎(chǔ)上，Leica激光跟蹤儀也將應(yīng)用領(lǐng)域再次擴(kuò)展，通過和自動(dòng)化系統(tǒng)的控制柜交互通訊，實(shí)現(xiàn)大尺寸空間的自動(dòng)化測(cè)量。
這種新的工作模式主要具備以下特點(diǎn)：
⊙ 生產(chǎn)線上工件質(zhì)量自動(dòng)化監(jiān)測(cè)快速掃描工件外形或觸發(fā)測(cè)量以激光跟蹤儀精度進(jìn)行測(cè)量，不依賴于生產(chǎn)線機(jī)器人或CNC機(jī)床的精度
⊙ 充分利用已有的機(jī)器人系統(tǒng)和生產(chǎn)線進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)兼容導(dǎo)軌系統(tǒng)擴(kuò)展測(cè)量量程；兼容通用機(jī)器人控制通訊標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，將生產(chǎn)系統(tǒng)升級(jí)擴(kuò)展為在線檢測(cè)系統(tǒng)。
⊙ “便攜”測(cè)量設(shè)備激光跟蹤儀位置相對(duì)于機(jī)器人系統(tǒng)獨(dú)立，可實(shí)現(xiàn)完全的跟蹤儀便攜測(cè)量功能，根據(jù)需要變換位置；設(shè)備及T-系列測(cè)量附件隨用隨裝，既可以自動(dòng)測(cè)量也可以用作手動(dòng)測(cè)量。
2.1 實(shí)現(xiàn)方式
按照測(cè)量方式分類，有兩種自動(dòng)化的檢測(cè)方式：觸發(fā)測(cè)量（通過觸發(fā)測(cè)頭進(jìn)行單點(diǎn)觸測(cè)生成特征）和激光測(cè)量（通過激光測(cè)頭進(jìn)行掃描點(diǎn)云構(gòu)建曲面比對(duì)和特征）?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的應(yīng)用方式選擇加載測(cè)頭的類型。
系統(tǒng)的連接及通訊示意圖如下
客戶在操作過程中通過在電腦中編制并運(yùn)行程序?qū)崿F(xiàn)工件的自動(dòng)測(cè)量，程序中可以包括特征測(cè)量，坐標(biāo)系對(duì)齊，GD&T形位公差評(píng)價(jià)，SPC統(tǒng)計(jì)分析，報(bào)告等功能：
2.2 系統(tǒng)精度
雖然在測(cè)量過程中應(yīng)用了機(jī)器人和CNC機(jī)床，但是這些硬件僅僅是作為T系列產(chǎn)品的移動(dòng)載體，其精度的好壞并不影響整個(gè)系統(tǒng)的精度，測(cè)量精度仍然取決于激光跟蹤儀本身的精度。
T-Scan精度為：
3. 總結(jié)
綜上可知，Leica激光跟蹤儀的6D測(cè)量附件除具有車間現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作的便攜性能和方便性之外，還能夠很好的和自動(dòng)化測(cè)量設(shè)備相結(jié)合，完成大尺寸工件的自動(dòng)化測(cè)量任務(wù)，確保測(cè)量效率和精度，在工廠的大工件測(cè)量中具有很大的應(yīng)用價(jià)值。
