便携式激光跟踪检测仪--准确而便携的检测

如果Galaxy Tool工具公司能够加工更大的零件，那么就可以让这个位于堪萨斯州Windfield地区的生产车间承接范围更广的加工业务。该加工车间原来只生产一些与飞机模具相关的零件，如果能够加工较大型的零件，那么它就可以承接这类模具中所有零件的加工业务。这样，它就可以使这一车间实行一站式资源服务，而且也可以逻辑性地选择这些零件的组装业务。因此当Galaxy公司最近购置其最大加工中心的时候，该加工车间不只是扩大了它的生产范围，而且也扩大了它的服务范围。

然而，要使车间发生根本变化不只是购置一台新机床的问题。正如该工厂的经理Gary Samms先生所说的那样，任何人都可以购买大型机床切削加工大型零件。而真正面临的挑战是在于保证那些加工零件的质量。也就是说，其所面临的挑战就是如何检验这些产品。该车间的工作包括飞机表面的组合模具和拉伸模具加工，这种模具的外形较大，具有流线型表面，几何形状复杂，其体积远远超过车间内最大的坐标测量机。

图1 这种组合工具将在飞机生产中用于连接飞机的外壳和纵梁

Galaxy公司所找到的解决方案是采用一台激光跟踪检测仪，这是一种便携式测量装置，当其移动通过一个零件时，由激光跟踪一个反射器，在一定的距离内对零件进行精密的三维测量。Galaxy公司选用的激光跟踪检测仪由Automated Precision 公司（API）提供，该公司设立在马里兰州的Rockville地区。该测量仪所起的作用不但体现在精密加工方面，而且还表现在精密组装方面。目前，与飞机模具相关的业务占车间业务量的75%，对于原先只是一个模具加工车间的公司而言，这是一个值得令人瞩目的新发展。

发展机遇

事实上，在Galaxy公司其余的25%业务中，模具加工仍占相当的数量，还包括注塑模具和吹塑模具的生产。在8年前，车间开始利用其机床多余的生产能力，从事与飞机模具相关的加工业务，最初，只是为Wichita地区附近的飞机制造商提供服务，满足他们的需要。不久以后，飞机零件制造业开始欣欣向荣地发展，而模压制品行业开始萧条。为了获得更多与飞机零件制造相关的机会，该车间首先冒着一定的风险涉足5轴加工，然后逐渐扩大其加工范围。今天，该车间所拥有的最大和最新加工中心为SNK型双立柱5轴机床，其X轴行程为167 in，工作台负荷能力达33000Ib。

图2 Mike Anderson先生手中正握着其中一个反射器，进行激光跟踪检测仪的测量工作。该车间使用各种各样的安装附件，根据孔径和其他各特点的相对位置对反射器进行精确的定位

相反，检测这一机床加工件所用的测量装置是便携式的，重量很轻。

激光跟踪检测仪安装在三脚架上，立式枢轴支撑，可采用手工作业方式，使其随同一小型反射器的位置并行移动。API系统可以测量XYZ坐标位置，在离开16ft.的距离时，其测量精度为±0.0006 in；当其离开65ft.的距离时，其测量精度为±0.0012 in。在这样的距离内，激光跟踪检测系统可以补偿湿度对光束造成的影响以及补偿温度变化对零件尺寸造成的影响。然后在激光跟踪检测系统上连接一台笔记本电脑，采用该车间自己选购的测量软件，将测量点与零件的CAD模型进行比较。

图3 Aderson先生正在前后移动跟踪测量仪的反射器，使其在零件的长度上行走，同时，跟踪测量仪迅速地采集捕捉数据点，从而扫描绘制出三维平面的“地图” [p] 使用这一测量仪器的是Galaxy公司的Mike Anderson先生，他是该公司的质量控制检验员。他说，调试这一设备所需的时间不到1h。不管零件在车间中的什么地方，都可以使用这一测量仪器进行在线测量或脱机测量。在开始检验时，首先让激光跟踪检测仪自己“寻找”零件，在零件上测量一组位置基准点。然后利用这些参考点，通过软件应用最合适的分析方法，确定零件与测量仪之间的相对空间位置。

Anderson先生解释说：“零件是否颠倒和悬挂在空中都没有关系。”因为不管是零件，还是跟踪测量仪都与平面无关，该测量仪不但适合于检测很大的零件，而且还可以检测无法在坐标测量机上平放的外形不规则零件。

实际上，检测不规则形状的零件与检测外形正常的零件一样容易。在Galaxy公司的大型零件上，Anderson先生不但可用该测量仪测量特定的各个点，如测量孔径的位置，而且还可以扫描零件外形的“地图”。他只需简单地在零件的长度上行走，同时让反射器在表面上来回移动。这一切可以使跟踪测量仪迅速地捕捉到成百上千个测量点，从而精确地确定外表轮廓。

图4 根据CAD模型，可从显示器上显示出被测量点与其期望位置的差别。较小的数字显示在X、Y和Z坐标上的差距在运动中测量

Anderson先生说，激光跟踪测量仪的便携特性使公司节约了相当可观的费用。例如，必要时它可以自由地在机床上检验零件—在许多情况下，甚至可以检验坐标测量机无法测量的足够小的零件—即可节约测量时间，又可脱机检验，省去零件装卸时的各种麻烦和零件再次加工时的调试装卡。在Galaxy公司的某些零件上，不用接触设定值就可以自由地检测零件，对于两名操作人员来说，每天可以节约很多时间。

这种激光跟踪测量仪甚至可以搬运到客户的现场工作。Anderson先生说：“我可以很容易地将它拿到飞机上带走。”当Galaxy公司生产的一个夹具需要在客户的车间内维修时，可直接在客户的车间内调试这一台跟踪测量仪，客户根本不需要将这个零件运回到Galaxy公司的车间来进行维修。

精密的装配

飞机装配中所使用的夹具是Galaxy公司现今所提供的另一类与飞机模具相关的零件实例。这些夹具也许并不需要很复杂的轮廓外形，它们一般由很分散的平面零件组成，但相互之间必须保持精密正确的定位。

图5 在这一夹具上所示的是一个工件近视图，在其焊接前，应将其安装就位。在安装就位的过程中，需采用激光跟踪测量仪进行精密检测和显示该夹具用于机翼中心部分的装配，其结构简单，但因其关键表面的分离距离过大，装配比较困难。

Anderson先生说，跟踪测量仪简化了全部工作。将图中所示的垫块轻轻夹紧，然后采用该测量仪监控，同时采用锤子将该工件安装就位。注意跟踪测量仪，使其保持精密的清晰度，并在停止锤击的安装点上焊接垫块，然后撤除夹具。他们还为这种激光跟踪检测仪找到了新的用途，即将其应用到超大型加工件的检验。总之，车间想要使用这种测量仪的任何地方，都可以进行精密的三维测量。(end)