激光跟踪仪解决大型工件的测量问题

目前，大型工件的加工面临着巨大的挑战，检验这类零件同样是一件非常棘手的事情，尤其是对复杂系统的元件进行测量，已成为生产工艺中的一个关键因素。事实上，对于世界国防工业最大的承包商之一BAE系统公司而言，检验工作已成为解决该公司生产瓶颈问题的头等大事，它不得不重新考虑其对大型工件的测量方法。BAE系统公司的工厂坐落在明尼苏达州的Minneapolis 市，专门从事装甲战车、火炮系统、导弹发射器，智能炮弹及大、小口径舰炮的生产。这些装置的元件非常复杂，体积也十分庞大。该国防工业承包商发现，通过使用来自于多个制造商的机床、激光跟踪器及CMM三坐标测量机，对一个测量软件平台实施标准化操作，它就可以使其测量技术达到流水化作业的水平。

　　某些美国海军155mm先进舰炮系统（AGS）的元件是由大型焊接件加工而成的，其尺寸可达35ft×20ft×20 ft（1ft = 0.3048m）。在加工过程中，对这些焊接组件的检验是十分必要的，以确保其在焊接、加工和最后组装过程中的尺寸完整性。

　　遗憾的是，这些大型零件在数控机床或大型CMM三坐标测量机上的编程和测量曾是一场噩梦。Chuck Vogland先生是BAE系统公司质量控制经理，他负责CMM三坐标测量机的应用。10年前，该厂拥有三台CMM三坐标测量机，但每台测量机采用不同的软件。Vogland先生说，过去采用CMM三坐标测量机测量的过程需要很长时间，以至于该厂生产工程师们不得不在生产计划中额外增加若干小时，弥补因CMM三坐标测量机可能造成的时间延误。

　　因此，该公司决定对这些CMM三坐标测量机上的一个软件平台进行标准化处理：从Hexagon Metrology集团的Wilcox Associates公司引进了PC-DMIS测量软件系统。BAE系统公司与其经销商Productivity Quality公司（简称：PQI公司）和Wilcox Associates公司共同合作，提供有关许可证使用、培训和技术援助的服务。PC-DMIS测量软件系统是一套开放式结构和具有CAD功能的测量编程系统，可与一系列的测量机械设备及测量装置兼容和配套使用。这一经过初步努力而获得的直接好处是：能够将设计和生产企业中使用的Pro-Engineer CAD文件直接引进到PC-DMIS测量软件系统使用，从而大幅度减少了编程时间。

　　此后，该公司又从Brown Sharpe公司那里购置了一套新的和原先装有PC-DMIS软件的全球CMM三坐标测量机，然后采用一种新的控制系统和PC-DMIS软件，重新改造了一台比较老式的Brown Sharpe三坐标测量机。此外，该公司还购置了一套离线版的PC-DMIS软件，这样，它就可以直接通过CAD模型，在计算机上创建和编制零件的程序。离线编程为BAE系统公司提供了一种有效的手段，将大约40个在经过翻新改造的CMM坐标测量机上使用的传统程序，转换成PC-DMIS的格式。

　　向单一测量软件平台的转换并没有停止采用CMM三坐标测量机的测量。在过去的一年中，BAE系统公司购置了两台装有接触式探针的Leica激光跟踪仪。这些设备带有6的自由旋转角，既可作为测量工具，也可作为装有接触式探针的便携式CMM三坐标测量机使用。在适当的时候，可允许该公司将这一测量仪器转移到工件旁边进行测量，既能节约测量时间，又可减少大型工件向CMM三坐标测量机移动时发生的危险。在组装过程中，采用激光跟踪仪还可以提高焊接速度，使零件的校准更为容易。当出现生产问题时，它可以快速地在车间内测量大型元件，从而使生产工程师迅速而直观地认识所产生的问题。一台46in（1in=25.4mm）的平面监控器可让检验员清楚地看到一个被测零件的模型。

该公司Minneapolis工厂共有3名测量系统的编程员，其中两名是全职编程员，另一名是兼职编程员，他们为CMM三坐标测量机、激光跟踪仪和同一离线编程环境中工作的便携式测量系统开发了PC-DMIS程序。2008年，该公司分别为Minneapolis工厂及其坐落在明尼苏达州的Cordova姊妹工厂引进了一台5轴联动的Ingersoll加工中心。每台机床上都配置了一套主轴探针和PC-DMIS NC数控服务器软件，用于在机床上的自动化测量。通过这一系统的应用，达到了机上测量和工艺过程中的检验目的，不再需要额外的调节设置或采用便携式测量设备。

Vogland先生承认，为了达到机上检测的目的，对直径4ft（1ft=0.3048m）的5轴铣削加工头进行编程需要比CMM三坐标测量机或激光跟踪仪的编程具有更高的技巧。来自PQI公司的一名应用工程师帮助BAE系统公司的这两家工厂创建了最初的程序，因而能够更快地使PC-DMIS软件得到应用，同时，为该公司的编程员提供非常有用的技巧。BAE系统公司已通过多种方式从这一交叉式平台及从企业的测量软件中获得了