上海大众动力总成有限公司朱正德

在国家强调夯实实体经济的大背景下，现代制造业作为实体经济的主要组成之一，受到了相关行业和各级政府的很大关注和重视，尤其是汽车制造业这一现代制造业中最具有代表性的行业，在改革开放后的近30年中更是获得了快速的发展。特别令人欣喜的是，这种发展并不只是简单地体现在行（企）业规模、产量的扩大上，从技术层面来讲，无论是外企、国企还是民企均已把提升制造技术水平、转变生产模式作为自身的发展方向。具体而言，就是融入了众多先进技术的“智能化制造”已日趋为越来越多的企业所接受并予以践行。相比已为人们耳熟能详的“机械化、自动化”，智能化制造所追求的目标并非仅是减轻劳动强度、提高生产效率等较单一的考虑，而是出于最大程度地适应、满足不断变化的市场和消费者的需求，通过转变企业的运行模式（如采取多品种混线的柔性化生产方式等），并尽量地符合可持续发展和绿色制造的基本原则。当然，这是一个渐进的、持续发展的过程，且会涉及到很多专业方面，而测量技术这一要素占据了其中的重要位置。

突出强调检测设备的通用性、多功能、低成本和操作的便捷

智能化生产的鲜明特征之一就是把监控产品质量的重点转移到对生产过程中的制造质量，以及对柔性化生产方式的适应，这就决定了坐标测量机必须作为一种工序检测手段进入车间现场。为了迎合这一趋势，自20世纪90年代起，一些富有远见和前瞻性的仪器供应厂商在若干世界级主流汽车企业的配合下，借助不断开发、推出的新产品，以及新的检测理念，为提升智能化制造的应用做出了重要贡献。在工业测量、尤其是坐标测量机领域具有很大影响力的知名厂商卡尔·蔡司公司，即是颇有代表性的一家。关于机器适应生产现场较差工作环境的难题早已引起众多厂商的重视，在利用数种有效方法得以解决的基础上，从本世纪初以来，包括蔡司、海克斯康在内的一些知名企业已经先后推出了多种新（或改进）款坐标机。但在当前的经济大背景下，产业部门对装备厂商的要求总是持续的、不断提升的，而蔡司公司通过不久前推出的一款全新悬臂式机型CARMET，交出了一份出色的答卷。众所周知，“悬臂式”是一种技术上相当成熟的坐标测量机，已在汽车车身和覆盖件等类零件的测量中得到了广泛的应用，但被称为测量多面手的新机型CARMET仍然在多方面有所创新和突破：

1）更强的通用性。整车加工链涉及到的覆盖面有车身，分总成、车身骨架、整车，以及夹具、主模型等，尽管均选取悬臂式”测量仪器，但一般得采用几种机型才能胜任。而CARMET的新颖结构，尤其是其很有特色的测头和探针，使它能灵活地应对上述汽车企业的加工链中的各种检测之需。

2）严密的安全保护措施。在车间相对恶劣的工作环境下，测量机较之专用检具，结构显得脆弱和易损，为此采取了多项有效措施，如将光栅尺安装于线性导轨之间，而导轨安装在Y轴下方，从而降低了碰撞危险，即使在Y轴经受碰撞时也能提供可靠防护。而且，不同于大多数测量机所选用的齿轮驱动方式，新机型CARMET采取了摩擦驱动，不但降低了噪声，在保护测量机自身和机器操作员的安全方面也发挥了积极的作用。

3）“集成控制系统”的应用。通过集成可移动的显示、控制单元，使操作者能更方便地进行分析测量，并在编制测量程序时更靠近测量点，在节省体力的同时提高了效率。

4）软件的兼容性。所采用的车身和覆盖件测量及脱机编程的专用软件IDA具有很好的兼容性，通过DMIS接口可以兼容不同的测量软件。

5）在采取了不少创新技术和简洁、实用的措施后，更降低了制造成本，加之该机器甚为经久耐用、便于维护。对于以汽车厂为主的用户来讲，不但降低了初次采购时的投入，且因日常维护和更换易损件很容易，致使整个维修时间非常短，意味着这台设备的生命周期成本是很低的。

此外，蔡司还配备了模块化、灵活多变、适应性很强的夹具系统。

光学测量应用日益普遍显示强大生命力

光学测量有多种形式，就媒介物质而言可分为激光、白光等几类，而检测方法则既有利用便携式仪器进行的手动测量，又有设置在生产线中（旁）的拱门（固定）式和机器人的通用式自动化测量等几种。虽然即使在国内，光学测量、特别是其中的激光传感器也已在车身、冲压件检测中有所应用，但由于其优越性尚未真正显露，故而应用范围相当有限。随着智能化制造理念逐步为国内主流汽车企业所接受并推行，原来的一些用于质量监控的传统方式的不足也越来越多地反映了出来。仍以车身和覆盖件这类总成和零部件为例，为进一步满足现代汽车厂提出的诸多需求，如在保证足够精度前提下提高测量效率；从之前的只对部分特征点的检测扩展到通过图像色差分析实现对整个被测区域的监控；立足于为车间现场的产品制造质量服务的宗旨，快速提供清晰、直观的检测结果（报告）；为满足汽车厂用户越来越短的生产准备时间、投放周期，必须缩短设备的安装、调整周期；出于当前社会上技能型工人欠缺的现状，希望整个测量过程中尽量减少对操作人员的依赖性。

正是这一切促使了光学测量、尤其是其中的白光测量（WLS）渐渐地成为现代汽车制造企业的主流检测手段之一。现今，知名的仪器供应厂商海克斯康公司生产的各类以光学测量为基础的检测设备，已被广泛地配置在国内众多企业。尤其需指出的一点是，海克斯康往往还会根据不同用户的具体情况和需求，帮助制定检测规划乃至测量方案，使该企业所购置的设备在产品质量的监控中能最大程度地发挥出积极的作用。这样的案例很多，例如用两台带有白光测量头的机器人用于车身生产线在线检测的实况，据此不仅可对生产过程进行有效的监控，而且系统在快速生成测量报告的同时，还能对一段时间以来众多工件的测量结果做统计分析，及时地提供标准差、极差和平均值等直接反映加工质量的数据，一旦发现偏差异常，将马上通知车间或工艺部门做相应的调整。

而以WLS的测量结果为依据，海克斯康公司还推出了功能更强的“点云分析”，通过“表面色差分析+边界线+2D截面线”，就能获得更多的有用信息，这对以后通过数据分析，进而再查找制造过程中的误差源是有积极意义的。当然，白光测量在车厂被用于很多不同场合，除了工件外，还可用来检测或验证工位器具，如夹具、检具、测量支架和模具等。

先进随机测量技术进一步推动智能化生产过程的实现

前面已谈到，“智能化制造”的特征之一就是生产模式的变化，期间又必然会融入众多的先进技术，而与生产模式的演变相适应的在线检测体系的完善和实施即为其中十分重要的一环。关于这一点，可以从汽车发动机那些主要零部件的制造过程中得到映证。现今，高柔性、高效能的加工手段已渐渐占据主流地位，如对于缸体、缸盖、罩壳等箱体类零部件，广泛采用了加工中心；而对于曲轴、凸轮轴、驱动轴等轴类零件，则越来越多地应用了先进的CBN砂轮跟踪磨削技术。值得注意的一点是，在那些充分体现了所采用的先进制造工艺的新机床设备上，往往还同时配备有新颖的随机测量仪器，借此并与所执行的先进制造工艺的结合，才能有效地推动智能化生产过程的实现。

通过曲轴这一发动机中的关键零件在现代汽车动力总成工厂的生产过程，即可清楚地认识到这一点。此时，在曲轴生产线的磨削工序，主轴颈和连杆颈的精加工采取了高速高效随动/跟踪磨削技术，只需经过一道装卡就可完成对主轴颈和连杆颈的磨削加工。采用了砂轮能实现随动、跟踪的CNC磨床是曲轴精加工技术一次很大的提升。一方面通过对CNC控制程序的调整，可以灵活地应用于不同类型工件的加工，即具有很好的柔性，而由于执行一次装卡即能完成全部主轴颈、连杆颈的磨削，有效地降低了由此引起的制造误差，提高了精度。另外，因为采用了CBN砂轮后，大大地增加了砂轮的耐用度，提升了生产率，并结合先进的随机测量和数据处理系统进一步改善、提高了工件的尺寸和形状精度。一般采用以下这两种方式：借助设置于车间现场的生产测量室中的Adcole1200仪器对工件轴颈的圆度测得的数据，在输出磨床的控制系统之后，通过修正、补偿，即得以有效地改善轴颈的制造质量；利用挂钩式外径主动测量仪来完成对被磨削轴颈轮廓的随机测量，并根据自动检测的结果，进而通过即时的数据反馈修正，以实现对被加工轴颈轮廓的控制。

最有代表性的例子就是轴颈的圆度由原来的磨削工艺只能控制在4~4.5μm，提高到可以控制在2μm以内。正因为如此，不仅提高了整个曲轴磨削加工工序的柔性，与此同时还减少了生产线上设备的配置数量，包括那些必不可少的在线检测器具的配备数量。原来在整个磨削工序共配置了三台不同检具，分别对应于三台磨床，且均为复杂的动态多参数半自动综合性检具，而采取了新的磨削技术后，整个工序只配置一台只是由多个单参数手持式检测装置组成，采用静态测量方式的简单检具。两者相比，无论是从先期投入、其后的维修成本，还是在工作场地的占有上都有大幅度的降低。显然，通过在实施先进的制造工艺中，引入先进的随机测量技术将进一步推动智能化生产过程的实现。