?？怂箍禍y量集團(tuán)(Hexagon Metrology)旗下Romer公司的產(chǎn)品經(jīng)理Dave Armstrong認(rèn)為，“目前一個確定的趨勢是測量更加靠近生產(chǎn)現(xiàn)場。”其證據(jù)是便攜式關(guān)節(jié)臂型坐標(biāo)測量機(jī)(PCMM)的流行——該公司在生產(chǎn)現(xiàn)場安裝使用的此類測試儀器已達(dá)數(shù)千臺。Armstrong將其流行部分歸結(jié)于該產(chǎn)品測量精度的提高。例如，Romer公司最近推出的8′(2.4m)規(guī)格的Infinite系列便攜式關(guān)節(jié)臂測量機(jī)精度已達(dá)到24.5?m。用戶可以使用PCMM完成從產(chǎn)品和工藝的統(tǒng)計檢驗(yàn)到(有時會實(shí)施的)100%全數(shù)檢測。用戶可以利用?？怂箍禍y量集團(tuán)的PC-DMIS軟件從工件的CAD模型創(chuàng)建出測量程序。這種測量程序可用于檢測后續(xù)工件，指導(dǎo)用戶完成每一道檢測步驟。
　　Armstrong指出，盡管PCMM有可能會取代手動量具，但根據(jù)他的看法，PCMM并不一定會取代固定式坐標(biāo)測量機(jī)(CMM)。他表示，“一般來說，便攜式關(guān)節(jié)臂測量機(jī)只是CMM的一種補(bǔ)充，而不會取代它。每一種測量系統(tǒng)都有其各自的用途。CMM非常適合批量生產(chǎn)，如果你有同一批生產(chǎn)出來的大量產(chǎn)品需要檢測，最好是編寫一個測量程序用CMM檢測。如果你需要檢測單件或小批量產(chǎn)品，或者用CMM測量耗時太長，那么采用關(guān)節(jié)臂測量機(jī)是一個很好的選擇。”例如，2008年，海克斯康測量集團(tuán)的Sheffield業(yè)務(wù)部開發(fā)了用于車間測量的Discovery III坐標(biāo)測量機(jī)。該機(jī)可以使用視頻傳感系統(tǒng)、激光傳感系統(tǒng)或接觸式測頭，在三種不同的測量空間范圍內(nèi)(最大為762mm×1016mm×609mm)，其接觸式測頭的測量精度可達(dá)到3.9?m。
　　法如(Faro)公司產(chǎn)品經(jīng)理Rob Sanville表示，“已經(jīng)大量采用便攜式關(guān)節(jié)臂測量機(jī)(如FaroArm)的重要行業(yè)包括航空、汽車和醫(yī)療器械制造業(yè)。一般而言，任何切削加工行業(yè)都可以使用它。”用戶發(fā)現(xiàn)，PCMM能夠用于在機(jī)測量和加工中測量，這就意味著如果工件存在誤差，通?？梢圆槐貙⑵鋸臋C(jī)床夾具上卸下，而立即對其進(jìn)行修正。法如公司還可以提供各種型號的關(guān)節(jié)臂測量機(jī)，從規(guī)格為12′(3.7m)的FaroArm Quantum測量機(jī)(空間測量精度可達(dá)60?m)，到在直徑1200mm測量空間范圍內(nèi)測量精度可達(dá)5?m的PowerGage測量機(jī)。PowerGage能夠利用英國Delcam公司開發(fā)的PowerInspect軟件從工件的CAD模型創(chuàng)建測量程序。
　　FARO Gage是PCMM的一個有趣的變化品種，它是一種1200mm的測量臂，其測量精度也達(dá)到了5?m，但不包括使用離線編程軟件(如PowerInspect)的接口。Sanville介紹說，“FARO Gage是為車間設(shè)計的，可在工件加工現(xiàn)場使用。它并不一定會取代手動量具，但確實(shí)能提供更好的測量一致性。更重要的是，它可以提供打印的測量數(shù)據(jù)報告。”Romer公司2008年推出的MultiGage便攜式關(guān)節(jié)臂測量機(jī)是一種與此類似的測量裝置，其1200mm長的測量臂也能達(dá)到5?m的測量精度，該測量機(jī)是作為手持量具的一種具有柔性的替代手段而開發(fā)的。憑借其PC-DMIS版本的測量軟件，MultiGage可以實(shí)現(xiàn)常見的三維測量(如尺寸、特征和結(jié)構(gòu))，甚至可以模仿高度規(guī)檢測工件高度。
　　PCMM的另一類變化品種稱為光學(xué)三坐標(biāo)測量機(jī)，它使用一個固定的攝像系統(tǒng)來跟蹤在便攜式測量裝置上的測量目標(biāo)。其中一個例子是Metris公司開發(fā)的K系列光學(xué)三坐標(biāo)測量機(jī)。它利用安裝在手持測量裝置(稱為SpaceProbes)上的發(fā)光二極管(LED)，通過一臺使用三線陣CCD攝像機(jī)的測量裝置進(jìn)行遠(yuǎn)距離三角法測量。如Metris K610測量機(jī)采用三角法測量測頭上LED的位置時，其空間精度可達(dá)60?m。作為一種柔性好、易于使用的檢測系統(tǒng)，該測量機(jī)能夠測量很大的空間(如整輛轎車)，而不需要像便攜式關(guān)節(jié)臂CMM那樣進(jìn)行原點(diǎn)“轉(zhuǎn)接”。這種K系列測量機(jī)的另一個特點(diǎn)是具有動態(tài)基準(zhǔn)點(diǎn)，從而使測量非靜止的動態(tài)工件成為可能。
　　便攜式關(guān)節(jié)臂CMM用于生產(chǎn)環(huán)境可能存在一些局限性。Perceptron公司工業(yè)業(yè)務(wù)部門高級副總裁Mark Hoefing解釋說，“在以相對較大的批量生產(chǎn)價值昂貴的復(fù)雜工件時，你將需要一種自動化的測量解決方案。”對于將在線測量技術(shù)集成到制造工藝中，Perceptron公司已有28年的經(jīng)驗(yàn)，最早始于汽車車身的裝配。為了滿足車間檢測需求，該公司的產(chǎn)品在測量柔性、易用性以及準(zhǔn)確性上均有很大提高。與多年來作為在線測量標(biāo)準(zhǔn)選擇的、傳統(tǒng)的固定式在線檢測裝置相比，該公司的AutoGauge機(jī)器人測量系統(tǒng)具有更好的測量柔性。在頻繁更換產(chǎn)品、需要對生產(chǎn)工藝進(jìn)行驗(yàn)證時，自動化測量系統(tǒng)(如AutoGauge)只需修改測量程序，即可開始測量新的工件。
　　為了實(shí)現(xiàn)更好的測量柔性，該公司還提供機(jī)器人式、固定傳感器式以及混合式等多種型式的AutoGauge產(chǎn)品。固定傳感器式測量系統(tǒng)最適合生產(chǎn)率高、品種模式單一的產(chǎn)品檢測。而機(jī)器人式測量系統(tǒng)則最適合品種模式多樣化的生產(chǎn)線。不過，選用測量系統(tǒng)時需要進(jìn)行綜合權(quán)衡。Hoefing在對機(jī)器人測量系統(tǒng)與傳統(tǒng)的固定傳感器解決方案進(jìn)行比較時指出，“機(jī)器人可以提供更大的測量柔性，但每次測量的時間要增加2-3秒，原因在于其測量是順序進(jìn)行而非同時進(jìn)行的。”無論采用何種結(jié)構(gòu)型式，該系統(tǒng)均可達(dá)到約200?m的空間測量精度(6σ)。機(jī)器人測量系統(tǒng)在初始安裝時需要進(jìn)行校準(zhǔn)，其內(nèi)置功能可對溫度變化(通常發(fā)生在測量循環(huán)的更換工件材料階段)進(jìn)行自動補(bǔ)償。
　　Hoefing指出，并不是在每種情況下都需要采用全自動的100%全數(shù)在線檢測系統(tǒng)。在決定采用何種測量系統(tǒng)時，除了工件的批量、價值和復(fù)雜性以外，其他許多因素(包括公差、工藝穩(wěn)定性以及相對檢測成本)也必須予以考慮。他建議，當(dāng)采用100%在線檢測經(jīng)濟(jì)成本太高，而手動檢測速度又太慢時，可以采用一種折衷解決方案。例如，可以在機(jī)器人上安裝一個激光掃描儀，并圍繞其設(shè)置多達(dá)10個獨(dú)立的工件夾具，由檢測人員將工件手動安裝到夾具上進(jìn)行檢測，然后將測量結(jié)果送到數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行所需要的分析。“這些測量系統(tǒng)通?？梢杂煽赡軐τ嬃恐R知之甚少的人員來操作。”Hoefing說，“越來越多的用戶正在生產(chǎn)車間安裝這種自動化測量單元。另一個特點(diǎn)是，用戶可以調(diào)整其檢測采樣率。例如，在試生產(chǎn)階段，由于存在很大的變動性，可能需要檢測更多的工件(或許每天數(shù)百個)。與此相反，在穩(wěn)定生產(chǎn)階段，每天可能只需要檢測5個工件。”
　　改進(jìn)機(jī)器人測量的一種方法將是不依賴于機(jī)器人的定位精度，這樣就能消除初始校準(zhǔn)和測量過程中的溫度補(bǔ)償。Metris公司綜合服務(wù)和技術(shù)部門的項(xiàng)目工程師Darian Butt表示，為了實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)，該公司在其K系列光學(xué)CMM上使用了安裝有MMD激光掃描儀的機(jī)器人，其結(jié)果是形成了其K-Robot系列測量機(jī)。由于不需要對機(jī)器人進(jìn)行校準(zhǔn)，因此其運(yùn)動路徑是可預(yù)知的，該系統(tǒng)可利用安裝在機(jī)器人頭部的發(fā)光二極管(LED)進(jìn)行位置跟蹤。然后，用一個光學(xué)CMM三角測量裝置——與用于K系列光學(xué)CMM中的相同——來測量這些LED。Butt說，“用戶可在任何一個服務(wù)軟件包中(或利用機(jī)器人自帶的OLP軟件包)對機(jī)器人進(jìn)行離線編程。”在17m3的測量空間范圍內(nèi)，測量精度(2σ)可達(dá)100?m。這種檢測概念的其他優(yōu)點(diǎn)包括：具有對處于運(yùn)動狀態(tài)的工件進(jìn)行加工中測量的能力(如果該工件或夾持工件的夾具上安裝了LED的話)。Butt解釋說，“如果工件正在運(yùn)動，無論是直線移動、轉(zhuǎn)動甚至振動，我們都能對它進(jìn)行掃描，并將所有數(shù)據(jù)聯(lián)系起來，因?yàn)镵系列光學(xué)CMM是一種高頻測量設(shè)備。”
　　盡管用商業(yè)化機(jī)器人構(gòu)建的在線自動化測量系統(tǒng)具有許多優(yōu)勢，但Metris公司瞄準(zhǔn)了未來更長遠(yuǎn)的目標(biāo)。該公司的機(jī)器人式關(guān)節(jié)臂CMM(RCA)在可達(dá)性、便攜性和精度上看來都比自己的K-Robot解決方案更勝一籌。K-Robot系統(tǒng)有一個缺點(diǎn)，即在機(jī)器人頭部的LED與三角測量攝像機(jī)之間需要視向連接才能進(jìn)行測量。例如，在汽車的車體內(nèi)就無法實(shí)現(xiàn)測量。另一個挑戰(zhàn)是，一般來說，機(jī)器人都很笨重，移動困難。此外，盡管有不少人懂得如何為機(jī)器人編程，但是，采用大家熟悉的測量系統(tǒng)(如Metris自己的CAMIO系統(tǒng))進(jìn)行編程將具有自身的諸多優(yōu)勢。
　　Metris英國公司負(fù)責(zé)設(shè)計的副總裁Chris Marriott表示，通過使便攜式關(guān)節(jié)臂坐標(biāo)測量機(jī)(PCMM)從本質(zhì)上實(shí)現(xiàn)自動化，Metris的目標(biāo)是將其整個測量空間的測量精度(2σ)提高到50μm左右。“通過使PCMM自動化，Metris希望將其最大規(guī)格機(jī)型的精度提高到100?m以下——或者大幅提高規(guī)格較小、重量較輕機(jī)型的測量精度。”PCMM的其他優(yōu)勢還包括：與機(jī)器人測量系統(tǒng)相比更低的總成本，以及可用標(biāo)準(zhǔn)CMM軟件編程。“機(jī)器人式關(guān)節(jié)臂CMM可以移動，但并不輕便。該機(jī)重量為120公斤，比一臺PCMM重，但比一個機(jī)器人輕得多。如果要移動它，可以使用托盤搬運(yùn)裝置，或者帶起重臂的夾持式起重機(jī)，或針對特定用途的其他方法。”Marriott說，“該項(xiàng)目是我們與合作伙伴塔塔汽車公司和沃里克大學(xué)共同開發(fā)的，英國技術(shù)戰(zhàn)略委員會(TSB)為項(xiàng)目提供了200萬美元資金。目前項(xiàng)目處于第二版測試階段。”該技術(shù)在常規(guī)檢測中的應(yīng)用包括：工件的在機(jī)(加工機(jī)床)檢測、初始抽樣檢測或加工中檢測(包括汽車白車身檢測、夾具裝配檢測或焊接構(gòu)件檢測)。
　　Metris公司副總裁Jim Clark解釋說，“在整個測量領(lǐng)域，存在一種簡潔化、自動化以及提供更好的測量結(jié)果保持性和更多測量數(shù)據(jù)的趨勢，而不只是簡單地復(fù)制手動測量裝置的功能。用戶希望獲得實(shí)時的、當(dāng)前的測量數(shù)據(jù)，從而為更換產(chǎn)品提供所需要的管理工具，以預(yù)防出錯。”
　　高精度專用測量設(shè)備制造商正在不斷開發(fā)適應(yīng)車間環(huán)境條件的測量設(shè)備，同時使其更加易于使用，因?yàn)檫@是使測量更加貼近生產(chǎn)線必不可少的兩個條件。當(dāng)需要以亞微米級精度測量圓度或圓柱度時(如檢測汽車燃油噴嘴或植入人體的醫(yī)療器件)，專用的輪廓測量儀就體現(xiàn)出很高的價值，如馬爾聯(lián)邦公司的MMQ系列輪廓測量儀具有亞微米級精度，并易于使用。
　　馬爾聯(lián)邦(Mahr Federal)公司測量系統(tǒng)副總裁、在測量領(lǐng)域已有20年從業(yè)經(jīng)驗(yàn)的Pat Nugent評論道，“從我進(jìn)入測量行業(yè)起，將測量下放到車間現(xiàn)場的呼聲就一直不絕于耳。但事情的發(fā)展并不像一些人預(yù)期的那樣快。”在過去幾年里，他注意到，對車間測量的需求日益緊迫。他認(rèn)為，人們一開始低估了車間惡劣的環(huán)境條件，以及由生產(chǎn)工人(而不是專業(yè)計量人員)來操作量儀時對其易用性的要求。“我們并不需要精度更高的量儀，我們需要的是對每一個操作者都更容易使用，同時仍然能達(dá)到原有精度水平的測量系統(tǒng)。”為了回應(yīng)這種需求，馬爾聯(lián)邦公司最近發(fā)布了最新升級版的EasyForm 3.0測量軟件。該軟件可以提供直觀的觸摸屏界面，指導(dǎo)操作者進(jìn)行測量設(shè)置與操作。采用一種示教模式，可將重復(fù)的多形貌特征測量步驟組合到一起。
　　另一個值得注意的問題是，缺乏將這些類型的量儀與工件的CAD模型整合到一起的推動力。Nugent認(rèn)為，盡管馬爾聯(lián)邦公司提供了一種稱為MarSim的離線編程工具，可以輸入CAD模型，但手工輸入仍然是首選方式。他解釋說，“我們的客戶喜歡利用觸摸屏界面指導(dǎo)操作者進(jìn)行測量設(shè)置與操作的示教方式。”