数控加工的在线测量

数控加工的在线测量 目前，全球的制造商不断在关注在线测量，因为在加工中心上实现实时测量能够大幅提升生产效率。 用于数控加工中心的在线测量软件允许制造商非常容易的产生真正的计量检测程序，用来完成设备设置、过程检测或者在机检测任务。PC-DMIS NC目前为各种数控加工中心所采用：立式磨床、卧式磨床、车床以及多功能加工中心。  可能利用加工中心实现在线测量的最大屏障在于采用传统的G或者M代码难于产生有实质意义上的数据采集和反馈。 随着真正的在线测量软件的出现，所有的障碍都消失了。这些产品允许编程人员利用一个单一的软件平台开发出适合不同加工中心的检测程序，能够在短时间内产生检测程序完成工件的设置和检测任务。 目前，世界上越来越多地制造商正在考虑采用在线测量方案，选定合适的在线测量软件系统，旨在融入到制造过程。主要原因在于： 在线测量的优势 真正的在线测量软件，不同于加工中心制造商所提供的探测装置，在不需要把工件移动到测量机的情况下，允许用户执行功能强大的找正、数据采集、分析和报告功能。在线测量软件的主要特征包括： 基于CAD的编程。提供了快速程序编制功能，能够自动对工件的关键几何特征进行评价，进行工件找正并计算加工和刀具的偏置。对于这一类在线测量工作，软件允许导入机床和工件的模型，从而将测量工作实现在加工空间的模拟，并且自动产生零件的检测程序。另外，用户可以在脱机情况下执行编程任务，节省了占用加工中心进行检测程序开发的时间。  精确的测头处理方法。许多数控加工中心的探测系统校准程序只能提供单轴的探测系统校准方法，这样就增加了测头的误差，难于在三维状态下进行快速而准确的工件检测。真正的计量软件，利用一个标准球进行测头的校正，能够更精确的完成测量任务。同时，计量软件还能够分度测座，能够在三维空间的任意位置进行测量。 参数编程。利用真正的计量软件，用户能够从现有测量程序上编制新的程序。这对于进行成组的工件检测程序编制尤其有效，只需在一个参数表中进行数值的更换就可以了。这样，程序一次写定，可以用最小的精力为类似的工件产生检测程序。 整合统计与报告功能。真正的计量软件包能够提供统计和报告功能，功能强大、灵活性强、便于理解和分发。在线测量软件的用户，通过定义获得这些功能。这样，给予用户即时的、具有指导意义的反馈，用来指导生产过程并提供统计分析的工具进行监控并提升制造流程的性能。然后，可以利用这个功能凭借测量结果进行加工程序的调整。 数据历史。用户可以利用检测程序进行测量数据的存储。这意味着用户可以利用这些数据进行工件或工件特征的问题分析。例如，如果如何有重复问题的发生，用户可通过历史数据进行查询，而不需要重新测量任何东西。这种历史数据的分析功能能够显著缩短在解决问题上所用的时间。 经过验证的算法。测量算法能够保证测量机精确的进行数据采集和分析。 两种在线测量的方法 基于特定最终用户的需要，测量软件的开发商可以采用两者之一的方法进行在加工中心上的测量。第一种是基于批量，在不影响加工的同时，利用计算机进行评价和分析。用户通过脱机编程，产生测量程序，然后，加工中心特定的后置处理器将这些程序转换成为G和M代码，实现测头的驱动和数据的获取。在探测过程中，测量数据被送回到一个评价引擎进行分析和报告。鉴于这种结构，基于server的计量系统能够利用单一网络从多种数控加工中心上进行数据的采集与分析。 另外一种方法是在独立于数控加工中心的控制器之外的计算机上运行在线计量软件(一旦在脱机情况下开发)。利用这个方法，计算机承担了测量中的全部控制、数据采集和分析任务。这种方法下，操作者能够利用加工中心上的测头完成类同于在坐标测量机上的测量任务。缺点是，在计量软件运行过程中，加工中心不能进行切削操作。 这两种在线测量方法的代表是Wilcox Associates的PC-DMIS NC Server或PC-DMIS NCi (交互式)软件。PC-DMIS NC Server首先提供，把软件放在服务器上能够使得机床加工的时间最大化，这种情况下，测量不占据显要位置，并为最终用户提供了在多台加工中心上采用一套软件的便利性。 Wilcox在两年之后推出了交互式软件，以满足那些需要根据在线测量结果能够进行快速自动调整的用户 (利用工件或者夹具的找正，合理的程序分支、相关测量等等)。在任何情况下，用户能够获得快速同时完善的测量结果，相对传统的方法，能够节省大量的时间和金钱。 在全球领域被广泛采纳 在全球范围内，PC-DMIS NC两种类型的测量方法在全球内为用户广泛采用，涵盖的行业包括航空制造业、航空发动机部件、汽车、叶片制造、模具等行业。 PC-DMIS NC安装的最大驱动力还在于航空领域的大尺寸工件的加工和测量任务。该软件能够显著提升加工的效率，并能实现加工的精确定位。实时提供测量数据能够减轻超高精密的测量机完成大批量测量任务的负担，从而提升的整体企业的效率而不会对零件的品质有所影响。  

近年来，航空制造业不断面临着对于新机型、新项目更高的要求：机型更大、速度更快、油耗更少、可靠性更高…在诸多更具挑战性的需求牵引下，要求航空制造技术不断的提升，以更好的适应行业的需要。现代航空制造技术主要呈现出不同于传统航空制造技术的如下特点：

• 淡化了TOOLING，强化了EQUIPMENT；
• 淡化了实体标工的概念，强化了数字量传递的过程；
• 淡化了静态制造的定义，强化了动态制造的理念；
• 淡化了刚性工装的意识，强化了柔性工装的应用；
• 淡化了传统的工装设计方法，强化了新技术下的工装设计思路；
• 淡化了专业工装制造的特点，强化了多领域参与的范畴；
• 淡化了串行设计的做法，强化了并行工程的程序。

为适应航空制造技术的发展，各种类型的几何量计量设备需要针对航空业的特点，提供快速、有效的测量手段与方法。 

1、企业计量解决方案协助航空科技工业提升数字化制造技术

数字化制造技术的内涵特征包括：产品数字化、设计数字化、试验数字化、制造数字化、飞行数字化和管理数字化，力图通过信息化和计算机网络数据库，提升制造的效率与相互间的融合。

为适应航空制造企业对于构建数字化企业的要求，Hexagon计量产业集团早在2003年开始进行企业计量解决方案(EMS)的规划与实施。具体来说，利用计算机数据库和网络技术，利用坐标测量这种数字化的装备，配合具有强大CAD功能的通用测量软件PC-DMIS，实现了从产品设计、加工过程、产品质量控制到全球质量报告的数据系统完美无纸化闭环。具体来说包括如下的模块：

PC-DMIS IP：应用在设计部门，实现从CAD设计到测量机检测无纸化信息传递，自动产生检测程序，提高的效率，并避免了在信息传递过程中由于理解不一致而导致的问题。

PC-DMIS NC：应用在加工中心上的测量，尤其对于航空制造企业加工的一些比较大、难于移动的工件来说，能够提供在机检测的方案，从而提高了加工制造的效率和品质。同时，来自制造过程的数据能够通过贯穿工厂设计、制造和检测每个环节的网络报告功能实现共享，实现了资源利用的最大化。

对于在检测和质量保证部门的各种测量系统来说，分为PC-DMIS CMM(用于固定式测量机的测量软件)、PC-DMIS Vision(用于光学测量系统的测量软件)、PC-DMIS Portable(用于便携式测量系统的测量软件)，由于采用统一的PC-DMIS作为内核，不仅方便了各种检测设备间的数据共享，同时还能够确保只要通过快速的培训，就可以学会各种检测设备的操作。

PC-DMIS Web Reporter ：把检测结果以客户需要的格式发送到任何需要的地方，并快速定位和管理检测报告及程序。

对于测量系统来说，分为PC-DMIS CMM(用于固定式测量机的测量软件)、PC-DMIS Vision(用于光学测量系统的测量软件)、PC-DMIS Portable(用于便携式测量系统的测量软件)。

这样，通用利用以具备强大CAD功能的PC-DMIS为核心，加之以现代航空制造业已经具有的CAD设计系统、资源和生产管理系统，通用充分应用各种先进的测量设备，就可以实现旨在提高效率和品质、降低成本的企业数字化测量方案。

2、航空主机厂质量全面解决方案

为提升效率、降低成本，目前在航空主机厂主要的技术趋势体现在模拟量传指导协调装配到数字量传协调装配的过渡，因为数字装配呈现出量传精度高，装配精度高；装配效率高；工装通用性好，工装制造、维护成本低等特点和优势。

激光跟踪仪协助进行飞机结构装配：

通过对飞机产品三维数字化定义以及设计、制造协同等数字化技术的应用，推动了飞机结构装配向数字化装配方向发展，实现自动化柔性装配，从而提高生产效率和装配质量。

先进的航空制造企业，在飞机框架的安装过程中，采用了数字化激光跟踪定位技术。而在总装配线单元引人了"测量辅助装配"系统。激光或照相测量子系统、计算机辅助测量系统、"best fit"优化软件及特制的图形用户接口所组成的测量系统，能够解决在飞机总装阶段(如机身一机身或机翼一机身对接)大型机体部件装配测定、定位相关的传统工艺问题。这些技术的组合具有无型架装配、更快速的装配工序、减少返工和损耗等诸多优点

一般来说，航空主机厂的质量控制与保证，主要发生在以下四个环节：

总装：该过程检测的应用主要体现在大尺寸部件的对接方面，这表现在机身与机身、机翼与机身、机翼与机翼、发动机装配以及外挂设备的数字化装配等内容，利用激光跟踪仪协助进行各大部件直接的对接，实现了数据数字化传递，精度高无需大型工装，效率高、装配后可达到检测状态。

部装：具体任务包括航空部件的数字化检测与装配、曲面分析与模拟装配以及引导柔性夹具安装定位。对于5米以上的大尺寸部件装配与曲面分析，可利用激光跟踪仪以及配套的全能测量系统来实现，而对于5米以下尺寸的中小尺寸，灵活方便的关节臂测量系统可解决这方面的测量问题。

技装：包括各种工艺装备的检测。对于卡板测量、量规、标准工装的最终检测及周期检定、工装部件装配前检测，需要具有较高的重复精度，固定式的龙门式测量系统提供了棉线大尺寸的高精度，是完成这类测量应用的最佳选择。

对于现场工装的测量、校准，根据具体的测量范围大小，可以考虑采用激光跟踪仪和关节臂测量机，而在机测量技术能够协助在模具制造过程中确保产品的品质，并避免不必要的返工和模具反复装夹。

零部件：航空零部件的测量，关键聚焦在大尺寸的精密测量、曲面测量以及在线监控加工质量等领域。目前的飞机组件，广泛采用高性能铝合金壁板，壁板结构复杂，尺寸大。为便于进行测量，普遍采用大尺寸的龙门式测量机，这种机型，能够提供更高的精度。而在机测量技术，又为在加工环节确保品质提供了最新的手段。

3、各种叶片与叶轮的测量

叶片是航空发动机或者说地面涡轮发电机组用来气流导向的，其产品品质的好坏，将直接影响到发动机的品质和能量的输出。

常见叶片分为单叶片、叶盘、叶轮、涡轮的测量，海克斯康海克斯康通过完备的硬件、软件、探测系统和相应附件的组合，实现了对叶片各种特征参数的高效、灵活和准确测量。

欢迎联系和咨询我们的航空领域专家，获取全面的面向航空领域的最新测量方案和技术。