高精密测量设备在模具质量检测中的应用

　　随着模具制造业的发展，模具测量技术的发展也相形相随。不同的测量技术和不同的测量设备根据模具制造的不同特点应运而生。从模具设计初期所涉及到的数字化测绘，到模具加工工序测量、修模测量，到模具验收测量和后期的模具修复测量;从电子类小尺寸模具到汽车类中大型模具和航空航天行业的大型模具测量，高精密测量设备无处不在。据国际模具及五金塑胶产业供应商协会负责人罗百辉介绍，目前在模具质量检测中用到的测量设备不仅包括了经典的固定式高精密三坐标测量机，同时因为模具制造的特点，各种适合现场在线应用的测量设备，如便携式关节臂测量机、高效白光测量机、大尺寸激光跟踪仪等测量设备也纷纷粉墨登场，并通过接触和非接触式测量、影像与激光扫描以及照相测量等探测技术满足模具产品的检测需求。

　　一个典型的模具企业，除了模具的生产与制造之外，还会涉及到一些检具、夹具以及普通机加件的制造。在这种情况下，精度高、功能强、通用性好的固定式测量机就成为大多数模具企业质量检测环节首选的经典测量设备。模具测量涉及的范围非常广，包括模型测绘、模具设计、模具加工、模具验收、模具修复后检测、模具成型产品批量检测等众多领域。每个领域都需要高精度的尺寸测量，包括距离、角度、高度、圆孔直径，圆弧半径、曲面等几何量，也包括圆度、直线度、平面度、垂直度、平行度、同轴度等形位公差。

　　各个领域测量的要求也各不相同，最典型的是模型测绘和模具成型产品的批量检测：模型测绘涉及到尺寸的全面测量，对测量效率要求不高，对仪器的功能要求很高;模具成型产品的批量检测则对测量效率要求非常高。而对模具的测量要求通常包括控制型面的指定点位测量、装配和定位孔的直径和位置测量等，往往也会要求测量型、面型线的轮廓度。此时，固定式测量机的高精度、自动化和点对点的接触式测量能力显得极为适用。若要求将模具工件直接与其CAD模型上的曲面进行点云匹配比对或进行模具件的测绘，固定式测量机还可以借助接触式连续扫描测头或非接触式激光扫描测头，实现高效率、高密度的点云扫描测量。这里需要注意的是，因为测量结构和测量原理的不同，接触式测量的精度通常要优于非接触式测量的精度。罗百辉指出，近年来快速响应以及快速的实现调整，是模具企业较为迫切的发展需求。通过快速的模具制造和交付，能够缩短产品上市周期，为企业赢得宝贵的竞争先机，同时大型模具需求不断扩大，随之而来的在线测量以及模具、夹具和检具的现场调整需求，使得便携式测量系统应运而生。

　　关节臂坐标测量机因为其便携性和柔性的特点，逐渐成长为模具加工行业重点应用的测量设备之一。该设备可以用于车间内的在线测量，不受环境的影响，安装起来方便快捷，甚至可以直接安装到大型机床内部对未下线的模具进行在机测量;同时测量臂用碳素材料制成，非常轻巧。工作时，由操作员手持测量臂对工件进行测量或测绘，测量方向完全可以像人的手臂一样随时任意调整，很大程度上避免了测量死角的存在。因此，便携式关节臂测量机是测绘或测量模具效率最高的测量设备之一，尤其适合非批量单件测量或测绘任务。

　　随着测量技术的不断创新与发展，先进的测量技术不仅体现在测量室和制造现场，同时还被创新性的应用在机床与加工设备上。这就是我们所谈到的在机测量系统。在机测量技术作为一个有效的过程控制手段，为机床加工操作人员提供了实时的加工质量反馈，避免不必要的加工错误的同时，又显着提升模具尤其是大型模具的制造效率。在机测量系统包括工件在机测量系统和刀具在机测量系统。

　　影像测量仪是一种新兴的精密几何量测量仪器。随着技术的发展，已经成为精密几何量测量最常用的测量仪器之一。影像测量仪利用影像测头采集工件的影像，通过数位图像处理技术提取各种复杂形状工件表面的座标点，再利用座标变换和资料处理技术转换成座标测量空间中的各种几何要素，从而计算得到被测工件的实际尺寸、形状和相互位置关系。

　　经过不断的发展，影像测量仪的应用范围不断扩大，可以对各种复杂的工件轮廓和表面形状进行精密测量。现在，影像测量仪的测量物件包括电子零配件、精密模具、冲压件、PCB板、螺纹、齿轮、成形刀具等各类工件，逐渐进入到电子、机械、仪表、钟表、轻工、国防军工、航太航空等行业，成为高等院校、研究所、计量技术机构的实验室、计量室以及生产车间常用的精密测量仪器。

　　据罗百辉调查，目前国内已经拥有机、光、电、算四大领域的尖端技术成果，融合多个领域、多个学科的技术创新，并在技术指标和产品品质上已实现了进口替代，在影像测量仪行业处于国际领先水准。通过高性能、高精度的VM系列影像测量仪与功能强大的Vispec专用测量软体相结合解决精密模具的计量需求，能够为用户量身打造满足其特定需要的产品，具有本地化优势。

　　传统的接触式三座标测量机、关节臂测量机、大尺寸激光跟踪仪等仪器在模具测量领域有着广泛的应用，但是在面临结构精细、薄壁类工件、微小注塑件、批量快速测量等问题时，都没有好的解决方案。影像测量仪借助CCD面阵式感测器、非接触式测量的特点，可以高效的完成对无法进行接触、易变形、形貌微小的工件，有着绝对的优势。

　　在逆向工程领域对模具进行测绘时，对于曲面的快速扫描，需要使用价格昂贵的扫描测头或者激光扫描测头。天准影像测量仪具备自动轮廓扫描功能，可获取在同一轮廓上所有点的座标，从而获得工件轮廓图。自动轮廓扫描功能操作简单，效率非常高，只需操作者指定扫描起始和结束位置，机台就会自动搜索扫描方向、移动工作台、获取点集座标，快速得到工件的轮廓，不失为一种经济、高效的解决方案。

　　对于结构精细、尺寸较小的模具，传统接触式三座标受测头尺寸的限制，测量操作困难，测量效率下，甚至完全无法测量。借助天准影像测量仪，使用最高163倍的放大倍率，可清晰观察到模具的细微之处，方便实现精准测量。如果需要测量更细微的结构，可通过加装物镜来增大放大倍率，获得高达326倍的倍率，保证所有的细节都一览无于。

　　模具成型件的特点是数量巨大，测量效率要求高，传统的接触式三座标虽然有自动测量功能，但效率远远不能满足批量测量的要求。影像测量仪采用CCD获取影像进行测量，CCD属于面阵式感测器，一次成像就能获取一个区域的影像，通过高速的图像处理演算法，可以瞬间完成对该区域内所有几何量的测量，测量效率远远高于接触式三座标测量机。借助天准影像测量仪的基元复制、多座标系、报表定制输出等功能，可快速构建测量程式，高效获取需要的资料。

　　影像测量仪以其非接触、高效率、高性价比等优势，日益成为模具行业的重要测量工具。

　　模具行业

　　成都天元模具技术有限责任公司(以下简称天元模具)，以优良的模具、夹具、检具制造设计一直立于西南地区模具行业佼佼者之列。优秀的设计、制造团队，客户化设计和制造产品，在模具行业十几年，与国内外众多知名企业长期商业的成功合作，尤其优异于制造设计汽车、摩托车的夹具和检具。

　　天元模具的日常工作中，需要检测尺寸2m×2m以内的一些尺寸不规则的汽车夹具、检具等工件，并且，在向客户交付生产出来的模具时，有些客户需要当场对成品进行现场验收，这就需要一款能够在现场快速的对产品进行检验，并且能够得到检验结果，以作备案的测量设备。原有的手工检具对于简单的尺寸测量尚可满足，但是遇到复杂结构的模具时，就显得力不从心了。而且时刻将客户带到固定检测机前进行逐个模具检验，显然也是费时费力的步骤，这个问题一直困扰了天元模具很久，而过去，每次解决起来都非常的复杂，但是检验人员也无可奈何。

　　直到天元模具公司在展览会上见到了法如测量臂，天元模具立即敏感地捕捉到这款测量产品的先进性。随之后来的法如工程师给天元模具的技术人员进一步演示这款产品时，天元模具的技术已经决定购买法如测量臂和配置的CAM2软件。因为法如测量臂非常满足天元模具装配现场的生产条件和环境，可以方便的实现产品数字化测量，精度要求完全满足产品的检测要求，形成了一套完整的检测流程。现在天元模具技术经常在生产现场，从大尺寸到小尺寸的不同形状的工件，不论是测量平面度，角度还是重要交点座标位置以及外形轮廓点的检测，一台测量臂均可解决所有问题，而当客户要求现场对成品工件进行检测时，天元模具亦是应付自如。检测结果以及立即绘制生成的报告可立即呈现给客户。

　　效果是显而易见的，检测工时大大缩减，解决了交货现场客户要求现场进行产品检测的难题，完整的检测流程，让客户倍感放心和满意。法如测量臂让天元模具的生产变得更有质量和系统化。