基于多传感器集成的三坐标测量机自动检测规划系统研究

　　随着市场竞争的日益激烈，对产品提出了T,Q,C,S(即时间更短、质量更好、成本更低、服务更优)的要求。综合产品设计、制造、检测等各个环节的质量自动控制系统成为发展的必然。其中，检测环节是保障产品质量的重要手段。传统的手工检测，由于效率低，出错率高，已经不能完全适应当前的产品质量需求。同时，对同一产品可能存在多种检测方案。如何根据产品质量需求，选择合理的检测方案，并提高检测方法的自动化程度，成为亟待解决的问题。

　　目前，CAD/CAM 集成技术已经比较成熟。而作为整个质量自动控制系统核心之一的 C A I(Computer Aided Inspection，计算机辅助检测)环节，与CAD/CAM 集成的程度并不理想，成为制约质量控制系统自动化的一个瓶颈。CAD 模型中除了包括几何设计信息，还包括各种工程信息(如公差信息)，基于它来创建零件的检测规划，并综合利用图形仿真的手段，可以帮助提高检测效率和正确率。同时，通过CAI 与CAD/CAM 的集成，将检测结果反馈到CAD/CAM 系统中，可以及时发现和改正设计和加工中的错误，大大降低产品报废率，切实达到产品质量控制的目的。

　　三坐标测量机(Coordinate Measuring Machines,简称CMM)是目前广泛使用的一种测量设备，它具有高效率、高精度的特点，并且具有很好的通用性，被广泛地应用于汽车、航空、机械等领域。同时随着多传感器集成技术在其上的应用，能根据不同的产品和精度要求，灵活选择接触式和非接触式测量，大大提高了检测的柔性，具有良好的应用前景。

　　1 多传感器集成

　　三坐标测量机的测头可以视为一种传感器[1]，它分为接触式和非接触式测头。使用最多的接触式测头是电气测头。它通过测头与零件表面相接触，来获取被测点的空间位置。其优点是测量精度高，一般可控制在几微米以下。但由于测头需不断地与零件接触，测量效率较低;受到测力的影响，会使被测零件发生微小形变，因此不适用于软材料的测量;此外，由于离散采点，无法完整地反应整个被测表面信息。

　　多数情况下，光学测量属于非接触式测量，常用的测头如三角法测头、视像测头等。由于不受测力的影响，可以实现对软材料的测量;能一次获取多个点的信息，测量效率高;能够完成微小零件的测量，而不会受到测头尺寸的影响。但测量精度受到材质表面光学特性等的影响，因而较之接触式测量低，一般在几十到几百微米之间[2]。

　　为了提高检测系统的柔性，目前三坐标测量机应用的趋势是，将光学测量与接触式测量结合起来，实现硬件和软件上的集成。由于同一个零件可以选择的检测方案有多种，所以多传感器集成检测系统需要解决的问题是：如何根据不同零件，选择最为合理的检测设备和方案;并且在企业内部，进而在整个生产链中建立一致的检测策略。另一方面，对于具体的检测方法，如接触式测量，如何在零件定位、测量点分布、测头参数确定等各个环节中，尽可能地减少人工的干预，提高检测规划的自动化和智能化水平。并通过与CAD/CAM 系统的集成，最终形成闭环的产品质量控制系统。