邁卓諾光筆測(cè)量?jī)x在大工件測(cè)量的應(yīng)用
時(shí)間:2017-11-14目前,大工件的測(cè)量主要應(yīng)用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī),包括固定式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)和便攜式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。其中,便攜式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)又有機(jī)械式關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)和光學(xué)坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(包括利用攝影測(cè)量技術(shù)的光筆測(cè)量?jī)x和利用激光干涉測(cè)量技術(shù)的激光跟蹤儀)。
我認(rèn)為,不能簡(jiǎn)單地說那種形式的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)好,用戶應(yīng)該根據(jù)自己的檢測(cè)需求,選擇適合自己的設(shè)備。一般來說,大型工件更適合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量,便攜式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)更加適合。特別是一些特別大、特別重,而且不宜搬運(yùn)的工件。這些應(yīng)用主要來自于汽車、航空航天、電力生產(chǎn)設(shè)備等大型、重型制造行業(yè)。如汽車的焊接線(焊接夾具),是固定在焊接車間的,不能移動(dòng),只能在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量;又如大型的水電、風(fēng)電葉片,有的大水電葉片有7~8m,幾十噸重, 而風(fēng)電葉片都在幾十米,這些零件,只能采用測(cè)量范圍大的光學(xué)式坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)完成檢測(cè)。而Metronor光筆測(cè)量?jī)x作為一套適用于車間現(xiàn)場(chǎng)的便攜式坐標(biāo)測(cè)量機(jī),測(cè)量范圍可達(dá)30m,精度可達(dá)20μ,非常適合大型零件的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。
在很多制造企業(yè),重加工、輕檢測(cè)的思想目前依然比較多。實(shí)際上,像光筆測(cè)量?jī)x這種可以應(yīng)用于車間現(xiàn)場(chǎng)的便攜式坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備,不僅可以檢測(cè)零件是否合格,進(jìn)行質(zhì)量把關(guān);而且,還可以參與生產(chǎn),革新或創(chuàng)新制造工藝。這就突破了測(cè)量設(shè)備僅僅用于檢測(cè)的范疇。邁卓諾(Metronor)公司在這方面很多成功的案例。
瑞典SAAB航空目前為空中客車和波音最新的項(xiàng)目提供復(fù)合材料零件。因?yàn)槌叽绱笠约爸圃爝^程中所引入的變化量多,大型高精密復(fù)合零件的加工非常具有挑戰(zhàn)性,過程控制必須非常嚴(yán)格。因此,為大型高精密復(fù)合零件制造工裝是非常復(fù)雜的,而且昂貴,因?yàn)樗霉ぱb必須能夠?qū)に囘^程中各種變量進(jìn)行控制和補(bǔ)償,如果不徹底解決將付出巨大代價(jià)。
以SAAB航空為空中客車公司生產(chǎn)方向舵的工藝為例。其兩端都處于氣流的包圍中,因此鉸鏈相對(duì)于兩個(gè)表面的定位要十分精確。用于鉆孔的模塊需要準(zhǔn)確定位,精確擬合到舵的兩個(gè)表面。制造這個(gè)工裝是非常困難的,并且實(shí)現(xiàn)可追溯性和穩(wěn)定的工藝過程實(shí)際上是不可能的。
SAAB航空巧妙地簡(jiǎn)化工藝,其解決方案看起來并不復(fù)雜:一套專屬裝置上唯一固定的工裝是一個(gè)可重復(fù)裝卡的簡(jiǎn)單夾具,只是為了保證方向舵能被夾持在一個(gè)固定位置,鉆孔的模塊是裝置中單獨(dú)的個(gè)體,與夾具之間沒有機(jī)械連接。裝置的精度不是來自昂貴的工裝,而是來自一套相對(duì)便宜的Metronor便攜式測(cè)量系統(tǒng)。
這個(gè)工藝過程在原理上是非常簡(jiǎn)單的:首先,利用Metronor光筆測(cè)量?jī)x,測(cè)量方向舵工件的幾何尺寸,看其是否在標(biāo)稱的公差要求范圍內(nèi);然后,用方向舵中重要的一些幾何元素,進(jìn)行坐標(biāo)的最佳擬合對(duì)齊。只需要用Metronor測(cè)量系統(tǒng)簡(jiǎn)單測(cè)量幾個(gè)元素,然后就可以進(jìn)行坐標(biāo)系對(duì)齊;最后,在有了方向舵工件實(shí)際尺寸的前提下,用測(cè)量系統(tǒng)定位鉆孔模塊的最佳位置,從而保證孔位的位置精度。這就保證了即使在由材料和生產(chǎn)過程帶來一些微小變形的情況下,依然能夠生產(chǎn)出最佳品質(zhì)的產(chǎn)品,生產(chǎn)工藝也得到了飛機(jī)制造商的高度認(rèn)可——而且不會(huì)生產(chǎn)出廢品。借助于這套裝置,SAAB每天可為空中客車生產(chǎn)8架飛機(jī)所用的方向舵。波音的Dreamliner也在使用同樣的方案。
SAAB航空運(yùn)用有效的靈巧加工理念贏得市場(chǎng),而這種創(chuàng)新得益于將測(cè)量設(shè)備應(yīng)用到制造過程。通過這種技術(shù)創(chuàng)新,簡(jiǎn)化了工藝,降低了成本,并顯著提高了生產(chǎn)效率,為客戶創(chuàng)造了可觀的價(jià)值。
在能源領(lǐng)域,電力設(shè)備一般都是大型、重型設(shè)備,作為擅長(zhǎng)大型零件測(cè)量的Metronor光筆測(cè)量?jī)x,正是其用武之地。
我們知道,在尋求可再生能源方面,風(fēng)力發(fā)電發(fā)揮了重要作用。高效風(fēng)力發(fā)電需要符合先進(jìn)空氣動(dòng)力學(xué)形狀和高度精確的葉片。事實(shí)上,在風(fēng)電葉片外型上毫厘的偏差可能造成運(yùn)營(yíng)商成千上萬收入的損失。 艾爾姆玻璃纖維制品公司(LM Glasfiber)——迄今為止世界上最大的葉片制造商,在比較了包括激光跟蹤儀在內(nèi)的多種檢測(cè)手段后,最終選擇邁卓諾便攜式坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng),以保證該公司在全球工廠出產(chǎn)葉片的質(zhì)量。這是艾爾姆為鞏固和提高產(chǎn)品質(zhì)量,保持在這一新興市場(chǎng)先進(jìn)供應(yīng)商的一部分。
Metronor的解決方案是依據(jù)是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的拓展研究。要達(dá)到艾爾姆的技術(shù)要求,需要在車間現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)酷的環(huán)境下得到準(zhǔn)確和可靠的測(cè)量結(jié)果。同樣重要的是,解決方案可以獲取葉片上所有的關(guān)鍵數(shù)據(jù),而對(duì)操作者來說只需簡(jiǎn)單的培訓(xùn)。邁卓諾測(cè)量系統(tǒng)很好地符合艾爾姆玻所有的要求并通過了嚴(yán)格的功能和精度驗(yàn)證。此外,Metronor還同艾爾姆密切合作,開發(fā)半自動(dòng)化檢測(cè)程序,最終的解決方案客戶非常滿意。
Metronor被艾爾姆公司選做葉片質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備供應(yīng)商,為其全球每個(gè)制造廠至少配備一套Metronor的便攜式大尺寸測(cè)量設(shè)備,目前總共有近20套設(shè)備,幫助其對(duì)全球工廠的各種過程實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。
除此之外,Metronor在大型水電葉片的檢測(cè)和加工中也有很多成熟應(yīng)用。大型水電葉片一般是先進(jìn)行鑄造,由鑄件進(jìn)行銑削加工。每個(gè)鑄造葉片都在幾十噸,成本很高。利用Metronor光筆測(cè)量?jī)x,首先對(duì)大型鑄造葉片進(jìn)行檢測(cè),確保葉片鑄造的是否合格。通過在葉片上均勻采點(diǎn),然后利用專業(yè)的測(cè)量軟件進(jìn)行最佳擬合,可以對(duì)加工余量進(jìn)行優(yōu)化。通過加工余量的優(yōu)化,用戶甚至可以使本已報(bào)廢的零件起死回生,即通過對(duì)加工余量的重新調(diào)整,使原來加工余量為負(fù)或者不夠的區(qū)域變?yōu)檎6纱藥淼男б媸遣谎远鳌?/p>
在對(duì)鑄件進(jìn)行檢測(cè)和加工余量?jī)?yōu)化后,在銑削加工的現(xiàn)場(chǎng),Metronor光筆測(cè)量?jī)x可以參與到加工過程,提高生產(chǎn)效率。將鑄造葉片放到機(jī)床加工平臺(tái)上,首先測(cè)量機(jī)床坐標(biāo)系;然后通過采集葉片的多個(gè)點(diǎn),進(jìn)行坐標(biāo)系的初步對(duì)齊,使機(jī)床坐標(biāo)系和零件坐標(biāo)系基本重合。然后將光筆(手持式測(cè)頭)固定到葉片上,在調(diào)整葉片的位置時(shí),相機(jī)可以同時(shí)追蹤光筆上多個(gè)LED光靶的坐標(biāo),實(shí)時(shí)追蹤葉片的位置和姿態(tài)。不斷調(diào)整葉片,使其位于正確的位置和姿態(tài),以便機(jī)床進(jìn)行銑削。通過Metronor光筆測(cè)量系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)鑄造葉片在機(jī)床的快速定位,并使得加工余量處于優(yōu)化的狀態(tài)。我們知道,大型銑床是很昂貴的,節(jié)約每個(gè)工作工時(shí),提高其利用效率,就使得機(jī)床可以生產(chǎn)出更多的產(chǎn)品,為企業(yè)創(chuàng)造更多的財(cái)富。