摘要：本文以白車身測量為例分析了在工業(yè)現(xiàn)場測量過程中存在的問題，提出了Leica 6D自動化測量解決方案。方案致力于大尺寸工件的現(xiàn)場自動化測量，提供了經(jīng)過可行性和實用性驗證的方案，解決了車間現(xiàn)場環(huán)境中，大型工件測量所存在的問題。
關(guān)鍵詞： 6D測量 T系列 便攜測量 自動化
1. 6D測量的應(yīng)用
隨著工業(yè)現(xiàn)場測量和質(zhì)量控制需求的增多，出現(xiàn)了多種應(yīng)用于現(xiàn)場的測量工具，如激光跟蹤儀，關(guān)節(jié)臂測量機，大型掃描儀等。這類設(shè)備相對于傳統(tǒng)三坐標(biāo)而言精度低，測量過程需要人手動操作，但是可以方便的移動到車間的測量工件附近，無需特殊的溫度，濕度，氣源等條件，在車間環(huán)境中也可以保證測量精度。因為其便攜性和方便性，這類設(shè)備得到了廣泛的應(yīng)用，越來越多的出現(xiàn)在車間的測量現(xiàn)場。在大尺寸的現(xiàn)場測量過程中，以激光跟蹤儀的應(yīng)用最為廣泛。
傳統(tǒng)的激光跟蹤儀測量以3 D測量為主，即反射鏡（靶鏡）測量方式， 測量的數(shù)值為球心坐標(biāo)值X,Y,Z(也可以其他坐標(biāo)系方式顯示)，主要應(yīng)用于航空航天，汽車中工裝，型架等部件的測量、安裝和調(diào)整。隨著工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用需求的增多，除了單一的通過反射鏡進行測量和跟蹤，使用者更希望將跟蹤儀應(yīng)用到加工工件的測量中，這類工件形狀復(fù)雜，測量特征分布廣泛，單純依靠跟蹤儀轉(zhuǎn)站和隱藏點輔助測量工具已經(jīng)很難滿足精度和效率的測量要求。
激光跟蹤儀6D測量模式
在這種情況下，Leica的6D測量產(chǎn)品—T系列解決方案應(yīng)運而生。T系列測量工具的原理是通過在跟蹤儀上增加了T-Cam相機，從而在測量和跟蹤過程中，不僅可以監(jiān)控跟蹤目標(biāo)的X,Y,Z(中心值)，同時還可以提取目標(biāo)的 I,J,K(沿三個方向的扭轉(zhuǎn))用于體現(xiàn)目標(biāo)的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)。通過這種方式，可以得到更多的計算信息:
通過在T系列目標(biāo)上增加探針，激光跟蹤儀擴展成為走動式的三坐標(biāo)測量系統(tǒng)，測量范圍可以達到直徑30m。既方便的利用了激光跟蹤儀的現(xiàn)場適應(yīng)能力、便攜性能又能夠滿足大尺寸工件的高精度測量需求。應(yīng)用于機加工，汽車鈑金，風(fēng)電等大型工件的尺寸測量和分析。
T-Porbe測量工件過程
T系列產(chǎn)品也同時包括了可以滿足大尺寸空間掃描需求的T-S c a n系統(tǒng)，使用者可以通過手持T-s c a n測頭，以點云，三角網(wǎng)格，曲面渲染等多種方式反映工件的表面形狀信息，用于曲面形狀比對分析，尺寸控制，逆向等。
2. 6D自動化測量
隨著機器人，CNC等自動化加工設(shè)備的發(fā)展，要求設(shè)備之間的兼容性和通訊技術(shù)也越來越成熟。在此基礎(chǔ)上，Leica激光跟蹤儀也將應(yīng)用領(lǐng)域再次擴展，通過和自動化系統(tǒng)的控制柜交互通訊，實現(xiàn)大尺寸空間的自動化測量。
這種新的工作模式主要具備以下特點：
⊙ 生產(chǎn)線上工件質(zhì)量自動化監(jiān)測快速掃描工件外形或觸發(fā)測量以激光跟蹤儀精度進行測量，不依賴于生產(chǎn)線機器人或CNC機床的精度
⊙ 充分利用已有的機器人系統(tǒng)和生產(chǎn)線進行系統(tǒng)升級兼容導(dǎo)軌系統(tǒng)擴展測量量程；兼容通用機器人控制通訊標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，將生產(chǎn)系統(tǒng)升級擴展為在線檢測系統(tǒng)。
⊙ “便攜”測量設(shè)備激光跟蹤儀位置相對于機器人系統(tǒng)獨立，可實現(xiàn)完全的跟蹤儀便攜測量功能，根據(jù)需要變換位置；設(shè)備及T-系列測量附件隨用隨裝，既可以自動測量也可以用作手動測量。
2.1 實現(xiàn)方式
按照測量方式分類，有兩種自動化的檢測方式：觸發(fā)測量（通過觸發(fā)測頭進行單點觸測生成特征）和激光測量（通過激光測頭進行掃描點云構(gòu)建曲面比對和特征）。可以根據(jù)實際的應(yīng)用方式選擇加載測頭的類型。
系統(tǒng)的連接及通訊示意圖如下
客戶在操作過程中通過在電腦中編制并運行程序?qū)崿F(xiàn)工件的自動測量，程序中可以包括特征測量，坐標(biāo)系對齊，GD&T形位公差評價，SPC統(tǒng)計分析，報告等功能：
2.2 系統(tǒng)精度
雖然在測量過程中應(yīng)用了機器人和CNC機床，但是這些硬件僅僅是作為T系列產(chǎn)品的移動載體，其精度的好壞并不影響整個系統(tǒng)的精度，測量精度仍然取決于激光跟蹤儀本身的精度。
T-Scan精度為：
3. 總結(jié)
綜上可知，Leica激光跟蹤儀的6D測量附件除具有車間現(xiàn)場手動操作的便攜性能和方便性之外，還能夠很好的和自動化測量設(shè)備相結(jié)合，完成大尺寸工件的自動化測量任務(wù)，確保測量效率和精度，在工廠的大工件測量中具有很大的應(yīng)用價值。
