高精密測量設備在模具質量檢測中的應用

高精密測量設備在模具質量檢測中的應用

　　隨著模具制造業的發展，模具測量技術的發展也相形相隨。不同的測量技術和不同的測量設備根據模具制造的不同特點應運而生。從模具設計初期所涉及到的數字化測繪，到模具加工工序測量、修模測量，到模具驗收測量和后期的模具修復測量;從電子類小尺寸模具到汽車類中大型模具和航空航天行業的大型模具測量，高精密測量設備無處不在。據國際模具及五金塑膠產業供應商協會負責人羅百輝介紹，目前在模具質量檢測中用到的測量設備不僅包括了經典的固定式高精密三坐標測量機，同時因為模具制造的特點，各種適合現場在線應用的測量設備，如便攜式關節臂測量機、高效白光測量機、大尺寸激光跟蹤儀等測量設備也紛紛粉墨登場，并通過接觸和非接觸式測量、影像與激光掃描以及照相測量等探測技術滿足模具產品的檢測需求。

　　一個典型的模具企業，除了模具的生產與制造之外，還會涉及到一些檢具、夾具以及普通機加件的制造。在這種情況下，精度高、功能強、通用性好的固定式測量機就成為大多數模具企業質量檢測環節首選的經典測量設備。模具測量涉及的范圍非常廣，包括模型測繪、模具設計、模具加工、模具驗收、模具修復后檢測、模具成型產品批量檢測等眾多領域。每個領域都需要高精度的尺寸測量，包括距離、角度、高度、圓孔直徑，圓弧半徑、曲面等幾何量，也包括圓度、直線度、平面度、垂直度、平行度、同軸度等形位公差。

　　各個領域測量的要求也各不相同，最典型的是模型測繪和模具成型產品的批量檢測：模型測繪涉及到尺寸的全面測量，對測量效率要求不高，對儀器的功能要求很高;模具成型產品的批量檢測則對測量效率要求非常高。而對模具的測量要求通常包括控制型面的指定點位測量、裝配和定位孔的直徑和位置測量等，往往也會要求測量型、面型線的輪廓度。此時，固定式測量機的高精度、自動化和點對點的接觸式測量能力顯得極為適用。若要求將模具工件直接與其CAD模型上的曲面進行點云匹配比對或進行模具件的測繪，固定式測量機還可以借助接觸式連續掃描測頭或非接觸式激光掃描測頭，實現高效率、高密度的點云掃描測量。這里需要注意的是，因為測量結構和測量原理的不同，接觸式測量的精度通常要優于非接觸式測量的精度。羅百輝指出，近年來快速響應以及快速的實現調整，是模具企業較為迫切的發展需求。通過快速的模具制造和交付，能夠縮短產品上市周期，為企業贏得寶貴的競爭先機，同時大型模具需求不斷擴大，隨之而來的在線測量以及模具、夾具和檢具的現場調整需求，使得便攜式測量系統應運而生。

　　關節臂坐標測量機因為其便攜性和柔性的特點，逐漸成長為模具加工行業重點應用的測量設備之一。該設備可以用于車間內的在線測量，不受環境的影響，安裝起來方便快捷，甚至可以直接安裝到大型機床內部對未下線的模具進行在機測量;同時測量臂用碳素材料制成，非常輕巧。工作時，由操作員手持測量臂對工件進行測量或測繪，測量方向完全可以像人的手臂一樣隨時任意調整，很大程度上避免了測量死角的存在。因此，便攜式關節臂測量機是測繪或測量模具效率最高的測量設備之一，尤其適合非批量單件測量或測繪任務。

　　隨著測量技術的不斷創新與發展，先進的測量技術不僅體現在測量室和制造現場，同時還被創新性的應用在機床與加工設備上。這就是我們所談到的在機測量系統。在機測量技術作為一個有效的過程控制手段，為機床加工操作人員提供了實時的加工質量反饋，避免不必要的加工錯誤的同時，又顯著提升模具尤其是大型模具的制造效率。在機測量系統包括工件在機測量系統和刀具在機測量系統。

　　影像測量儀是一種新興的精密幾何量測量儀器。隨著技術的發展，已經成為精密幾何量測量最常用的測量儀器之一。影像測量儀利用影像測頭采集工件的影像，通過數位圖像處理技術提取各種復雜形狀工件表面的座標點，再利用座標變換和資料處理技術轉換成座標測量空間中的各種幾何要素，從而計算得到被測工件的實際尺寸、形狀和相互位置關系。

　　經過不斷的發展，影像測量儀的應用范圍不斷擴大，可以對各種復雜的工件輪廓和表面形狀進行精密測量。現在，影像測量儀的測量物件包括電子零配件、精密模具、沖壓件、PCB板、螺紋、齒輪、成形刀具等各類工件，逐漸進入到電子、機械、儀表、鐘表、輕工、國防軍工、航太航空等行業，成為高等院校、研究所、計量技術機構的實驗室、計量室以及生產車間常用的精密測量儀器。

　　據羅百輝調查，目前國內已經擁有機、光、電、算四大領域的尖端技術成果，融合多個領域、多個學科的技術創新，并在技術指標和產品品質上已實現了進口替代，在影像測量儀行業處于國際領先水準。通過高性能、高精度的VM系列影像測量儀與功能強大的Vispec專用測量軟體相結合解決精密模具的計量需求，能夠為用戶量身打造滿足其特定需要的產品，具有本地化優勢。

　　傳統的接觸式三座標測量機、關節臂測量機、大尺寸激光跟蹤儀等儀器在模具測量領域有著廣泛的應用，但是在面臨結構精細、薄壁類工件、微小注塑件、批量快速測量等問題時，都沒有好的解決方案。影像測量儀借助CCD面陣式感測器、非接觸式測量的特點，可以高效的完成對無法進行接觸、易變形、形貌微小的工件，有著絕對的優勢。

　　天準VMU432影像測量儀

　　在逆向工程領域對模具進行測繪時，對于曲面的快速掃描，需要使用價格昂貴的掃描測頭或者激光掃描測頭。天準影像測量儀具備自動輪廓掃描功能，可獲取在同一輪廓上所有點的座標，從而獲得工件輪廓圖。自動輪廓掃描功能操作簡單，效率非常高，只需操作者指定掃描起始和結束位置，機臺就會自動搜索掃描方向、移動工作臺、獲取點集座標，快速得到工件的輪廓，不失為一種經濟、高效的解決方案。

　　對于結構精細、尺寸較小的模具，傳統接觸式三座標受測頭尺寸的限制，測量操作困難，測量效率下，甚至完全無法測量。借助天準影像測量儀，使用最高163倍的放大倍率，可清晰觀察到模具的細微之處，方便實現精準測量。如果需要測量更細微的結構，可通過加裝物鏡來增大放大倍率，獲得高達326倍的倍率，保證所有的細節都一覽無于。

　　模具成型件的特點是數量巨大，測量效率要求高，傳統的接觸式三座標雖然有自動測量功能，但效率遠遠不能滿足批量測量的要求。影像測量儀采用CCD獲取影像進行測量，CCD屬于面陣式感測器，一次成像就能獲取一個區域的影像，通過高速的圖像處理演算法，可以瞬間完成對該區域內所有幾何量的測量，測量效率遠遠高于接觸式三座標測量機。借助天準影像測量儀的基元復制、多座標系、報表定制輸出等功能，可快速構建測量程式，高效獲取需要的資料。

　　影像測量儀以其非接觸、高效率、高性價比等優勢，日益成為模具行業的重要測量工具。

　　模具行業

　　成都天元模具技術有限責任公司(以下簡稱天元模具)，以優良的模具、夾具、檢具制造設計一直立于西南地區模具行業佼佼者之列。優秀的設計、制造團隊，客戶化設計和制造產品，在模具行業十幾年，與國內外眾多知名企業長期商業的成功合作，尤其優異于制造設計汽車、摩托車的夾具和檢具。

　　天元模具的日常工作中，需要檢測尺寸2m×2m以內的一些尺寸不規則的汽車夾具、檢具等工件，并且，在向客戶交付生產出來的模具時，有些客戶需要當場對成品進行現場驗收，這就需要一款能夠在現場快速的對產品進行檢驗，并且能夠得到檢驗結果，以作備案的測量設備。原有的手工檢具對于簡單的尺寸測量尚可滿足，但是遇到復雜結構的模具時，就顯得力不從心了。而且時刻將客戶帶到固定檢測機前進行逐個模具檢驗，顯然也是費時費力的步驟，這個問題一直困擾了天元模具很久，而過去，每次解決起來都非常的復雜，但是檢驗人員也無可奈何。

　　直到天元模具公司在展覽會上見到了法如測量臂，天元模具立即敏感地捕捉到這款測量產品的先進性。隨之后來的法如工程師給天元模具的技術人員進一步演示這款產品時，天元模具的技術已經決定購買法如測量臂和配置的CAM2軟件。因為法如測量臂非常滿足天元模具裝配現場的生產條件和環境，可以方便的實現產品數字化測量，精度要求完全滿足產品的檢測要求，形成了一套完整的檢測流程�，F在天元模具技術經常在生產現場，從大尺寸到小尺寸的不同形狀的工件，不論是測量平面度，角度還是重要交點座標位置以及外形輪廓點的檢測，一臺測量臂均可解決所有問題，而當客戶要求現場對成品工件進行檢測時，天元模具亦是應付自如。檢測結果以及立即繪制生成的報告可立即呈現給客戶。

　　效果是顯而易見的，檢測工時大大縮減，解決了交貨現場客戶要求現場進行產品檢測的難題，完整的檢測流程，讓客戶倍感放心和滿意。法如測量臂讓天元模具的生產變得更有質量和系統化。

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