三坐标测量仪在高精度车身制造中的应用
摘 要：车身精度是汽车完美外观的保证，同时也反映了工艺制造水平的高低。从设备的安装、夹具的调试、日常精度管理等方面探讨三坐标测量设备在车身精度控制中所起的作用，以起到抛砖引玉的作用。
关键词：车身精度 三坐标测量仪 应用
中图分类号：u466 文献标识码：a 文章编号：1007-3973（2013）004-061-02
随着消费者对车身外观的关注，各个公司都提高了对车身精度的重视程度。美好的汽车外观是一辆车设计和工艺水平的最好体现，高精度的白车身则是汽车外观美观、工时节省的保证，而这需要从设计、制造等多环节入手。工欲善其事必先利其器，先进适用的测量仪器是必不可少的。可以说，用于生产过程中检测的三坐标测量系统事实上已成为工艺过程的一个组成部分。
下面将结合工作实际，从设备的安装、夹具的调试、日常解析、车身状态的保证、生产过程中的跟踪等方面阐述三坐标测量机所发挥的作用。
1 激光跟踪仪在设备本体和大型夹具导入时的应用
生产线设备本体的精度和稳定性，对车身精度的提高和稳定性具有巨大的影响，而且对量产加工的稳定性、后续车型的导入的工时工费节省有重大影响。所以，需要在调整好生产线设备本体精度
的前提下，才能进行具体车型夹具的导入。
首先是设备安装基面的调平，基面调平对设备安装进度、精度保证、生产的维护等方面均有影响，尤其对生产主线和包边模具而言，基准面的水平度直接影响设备的使用寿命和生产的安定化。传统的调平工具为气泡水平仪（图1），即根据气泡是否在中央判断基面的水平度，但由于水平仪自身精度和长度的限制只能对基面局部进行大概的判定，而且所用时间长，对测量人员的知识经验要求高。
本次实用leica at901系列激光跟踪仪（图2）对基面、滑动导轨、进行测量和调整，只需要2名测量人员、1名施工人员即可完成基面的调整，提高了工作效率，而且重复测量精度高，最新的温度补偿系统不仅可以对测量机本身进行精度补偿，也可以对基面根据材质的不同进行补偿。最终将设备安装基面的精度控制在了?？.05mm。
1 三坐标测量技术
摘要：由三个运动导轨，按笛卡儿坐标系组成的具有测量功能的
测量仪器，称为三坐标测量机，并且由计算机来分析处理数据（也
可由计算机控制，实现全自动测量），是一种复杂程度很高的计
量设备。从三坐标测量机的概述、发展趋势、应用、测量时的问
题做了大概的介绍。
关键词：三坐标；概述；趋势；应用；问题
三坐标测量机是近40年发展起来的一种高效率的新型精密
测量仪器。它广泛地应用于机械制造、电子、汽车和航空航天等
工业领域中。它可以进行零件和部件的尺寸、形状及相
互位置的检测。如箱体、导轨、涡轮和叶片、缸体、凸轮、形体
等空间型面的测量。此外，还可以用于划线、定中心孔、光刻集
成电路等，并可对连续曲面进行扫描及制备数控机床的
加工程序等。由于它的通用性强、测量范围大、精度高、效率好、
能与柔性制造系统相连接，已成为一类大型精密仪器，故有“测
量中心”之称。三坐标测量机在模具行业中的应用相当广泛，它
是一种设计开发、检测、统计分析的现代化的智能工具，更是模
具产品无与伦比的质量技术保障的有效工具。当今主要使用的三
坐标测量机有桥式测量机、龙门式测量机、水平臂式测量机和便
携式测量机。测量方式大致可分为接触式与非接触式两种，目前
Metris LK的测量机在两项技术上位居世界前列。
一、三坐标测量机概述
1.什么是三坐标测量机：
由三个运动导轨，按笛卡儿坐标系组成的具有测量功能的测量仪
器，称为三坐标测量机，并且由计算机来分析处理数据（也可由
计算机控制，实现全自动测量），是一种复杂程度很高的计量设
备。
2.三坐标测量机测量原理： 2 坐标测量机是通过测头系统与工件的相对移动，探测工件表面点
三维坐标的测量系统，通过将被测物体置于三坐标测量机的测量
空间，利用接触或非接触探测系统获得被测物体上各测点的坐标
位置，根据这些点的空间坐标值，由软件进行数学运算，求出待
测的几何尺寸和形状、位置及其他几何量数据。因此，坐标测量
机具备高精度、高效率和万能性的特点，是完成各种零部件几何
Ｃｈａ
■湖北神力锻造有限责任公司／田小波
汽车前轴三坐标检测方法
汽车前轴作为汽车的重要承载部件之一，是连接
车身与悬架的重要部件，用于在车架和悬架之间传递
铅垂力、纵向力和横向力，同时前轴还要承受由悬架
传递而来的制动力矩和侧滑扭矩。同时汽车前轴作为
安保件，其加工精度决定整车转向系统的装配性能，
因此需要有效的手段来保证产品的加工质量。
以往通过经验或者万能检测设备与仪器进行检测
的方式，已经不能满足现代化汽车工业生产的需要，
而三坐标测量机具有测量精度高、测量范围广、操纵
灵活方便、处理数据迅速准确等特点，在汽车工业生
产线监控和批量监控及产品分析中发挥着越来越重要
的作用。
我公司是国内专业生产商用车前轴的工厂，由于
￣ｌ：ｌＶｏｌｖｏ、ＺＦ、ＡｒｖｉｎＭｅｒｉｔｏｒ等国际化公司的合作，
对质量要求相当严格。本文重点介绍一种汽车前轴的
三坐标检测方法，分析并采取最优方案。实践证明所
采取的措施，有效地保证了产品质量，满足了客户要
求。
坐标系的建立
建立零件坐标系在三坐标测量的直接体现是提高
测量效率和测量的准确性，这也是三坐标测量区别于
传统测量的主要特点之一。有了零件坐标系，测量由
软件进行坐标转换，实现自动找正。在零件坐标系上
编制的测量程序，可以重复运行而不受零件摆放位置
６２ ， 轳第加胛’■：：Ｉ曩代器部件 ＷＷＷ．ｍｃ１９５０．ｃｏｍ 的影响，所以编制程序前首先要建立零件坐标系。
三坐标检测基准的建立主要有三种方式：点、
线、面，面、面、面，面、圆、圆。由于前轴加工关
键工序（主销孔及拳头端面的加工）均采用“一面两
销”，即板簧面和两定位销孔定位（见图１），所以检
测也可以采用“面、圆、圆”建立坐标系：面为板簧
面，两定位孔为两圆，确保定位基准和检测基准的一
致性。
图１汽车前轴加工定位方式 在建模过程中，考虑到２个板簧平面之间有平面度
的误差，要在两板簧面上分别取点，由２个板簧面建立
三坐标测量方法分析
首先，三坐标测量的原理是基于空间三角测量原理，通过在三个垂直于彼此的坐标轴上测量点的坐标来确定目标点在三维空间中的位置。根据测量需要，三坐标测量可以分为静态测量和动态测量。静态测量是指被测工件保持静止，通过测量仪器对工件进行测量；动态测量是指测量仪器和被测工件同时进行运动，通过测量两者之间的相对位置来实现测量。
在仪器设备方面，三坐标测量离不开三坐标测量机。三坐标测量机由测量主机、工作台、测头以及测量软件等组成。其中，测头是关键组成部分，常见的测头有机械测头和光学测头。机械测头通常采用接触测量方式，可以实现高精度的测量；而光学测头则采用非接触测量方式，适用于对敏感表面的测量。
操作流程方面，在进行三坐标测量前，需要进行仪器校准和基准面建立。仪器校准包括对测头的重复测量误差进行校正，以确保测量结果的准确性；基准面建立则是为了确定工件在测量机上的参考坐标系。一旦校准和基准面建立完成，就可以进行实际测量了。具体操作流程包括：设定测量任务、装夹被测工件、测量工件、分析测量数据和输出测量报告等环节。
在应用领域方面，三坐标测量广泛应用于制造业的各个领域。例如，在汽车行业中，三坐标测量可以用于检测车身零件的尺寸和位置，确保零件的精度和装配质量；在航空航天行业中，三坐标测量用于检测航空电子设备、航空发动机等关键部件的精度和质量；在电子行业中，三坐标测量可以用于检测PCB板的尺寸和形状，确保电子设备的性能。 总结起来，三坐标测量是一种可靠而准确的精度测量手段，具有广泛的应用前景。随着科技的不断进步，三坐标测量技术也在不断发展和创新，为各行各业提供更好的测量方案和服务。
