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生產(chǎn)現(xiàn)場的測量機

使用在傳統(tǒng)計量室的測量機（CMMs），在許多情況下不能夠在過程控制方面提供及時有效的解決方案。目前，可以直接將測量機安裝在車間現(xiàn)場，使之成為制造流程中不可缺少的一部分。把制造過程納入控制，從而對任何的異常都能夠馬上采取行動。在線測量或靠近生產(chǎn)線進行測量，能夠顯著減少調(diào)整生產(chǎn)線的時間，從而縮短新品投放使用在傳統(tǒng)計量室的測量機（CMMs），在許多情況下不能夠在過程控制方面提供及時有效的解決方案。目前，可以直接將測量機安裝在車間現(xiàn)場，使之成為制造流程中不可缺少的一部分。把制造過程納入控制，從而對任何的異常都能夠馬上采取行動。在線測量或靠近生產(chǎn)線進行測量，能夠顯著減少調(diào)整生產(chǎn)線的時間，從而縮短新品投放市場的時間。測量機逐漸地取而代之，可以補充傳統(tǒng)專用量具的不足。實際上，量具在測量速度上無可匹敵，但有時其局限同樣是不可接受，尤其是它只能完成相對測量（即與樣板進行比較），這樣就缺乏靈活性。

采用“車間現(xiàn)場的靈活性”概念，允許公司的尺寸質(zhì)量控制策略得以發(fā)展。用傳統(tǒng)的“基于錯誤的調(diào)整”的檢測方法來判斷工件是否在公差范圍內(nèi)，只是在出現(xiàn)異常時才發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生故障的原因。這種方法可通過更有效地“控制的調(diào)整”方法取而代之，即可實時地檢查過程趨向，預(yù)防有缺陷工件的產(chǎn)生，并為優(yōu)化制造過程提供必要的信息。

對用戶來說，測量機所需要的一個主要特性就在于有效地適應(yīng)車間現(xiàn)場尺寸控制的應(yīng)用需要，也就是：良好的動態(tài)特性以適應(yīng)合適的取樣數(shù)率；一定水平的精度；保證符合制造的工件符合設(shè)計公差的要求；便于使用，即使是沒有特殊計量知識背景的操作者也能夠使用；方便的上、下料操作；在需要的情況下，需要整合在制造過程中，在不影響正常的測量機操作的情況下，能夠脫機產(chǎn)生測量程序；為測量機提供避免環(huán)境影響的必要保護，并可保障操作者的人身安全。

基于以上的原因，適合車間的測量機采用了特定的技術(shù)方案，使得機器能夠更好的抵御外界環(huán)境的影響。

環(huán)境溫度

環(huán)境溫度和溫度梯度是測量機保障測量機精度的最為關(guān)鍵的因素。一方面，國際標(biāo)準(zhǔn)考慮到物理實體的尺寸在參考溫度20°C下為標(biāo)準(zhǔn)；另外一方面，一般的制造環(huán)境的溫度條件不盡相同，并隨著時間和空間上的溫度變化而有所不同。一般情況，在不考慮車間現(xiàn)場環(huán)境的改善，使溫度不發(fā)生大幅度變化的前提下，車間現(xiàn)場的溫度范圍在18°C到35°C之間，24小時內(nèi)溫度梯度的變化在10°C之內(nèi)。

直接將測量機安裝在車間現(xiàn)場，并使之成為制造過程不可缺少的組成部分。

溫度如何對測量機造成影響

很明顯，溫度上升時，物質(zhì)會膨脹。具備高導(dǎo)熱系數(shù)的材料，比如鋁，往往會快速調(diào)整其溫度與外界溫度的差異。它們通常對溫度梯度非常敏感，并能夠快速達(dá)到溫度平衡。具有低導(dǎo)熱率的材料（例如花崗石、鑄鐵），受溫度環(huán)境變化的影響就比較慢，它們對于快速的溫度梯度變化的影響就不敏感，它們保持溫度的時間就比較長，尺寸變化的也比較慢。在這兩種情況下，在梯度出現(xiàn)時為獲得正確的測量結(jié)果，需要采用溫度補償技術(shù)，使得測量結(jié)果能夠回歸到理想狀況下。還需要考慮溫度因素對于被測工件的影響，因為檢測結(jié)果的可靠性將與兩者有著密切的關(guān)系。為便于分辨，將區(qū)分與測量機相關(guān)的問題和與工件相關(guān)的問題。一般情況下的環(huán)境條件與國際標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度條件（20°C）有所不同，這并不是一個大問題。在溫度條件穩(wěn)定的情況下，能夠加以預(yù)測和補償。

大多數(shù)測量機在設(shè)計上力求確保其部件的線性膨脹，從而可通過線性補償?shù)姆椒▽⑺械臏y量結(jié)果自動補償至20°C條件下。在實際操作中，溫度的快速變化（溫度時間梯度）、溫度的空間變化（溫度空間梯度）往往會產(chǎn)生在測量機整個空間的不均勻變化，從而引發(fā)測量機幾何上的變形。在這種情況下，通常比較難于進行補償。測量機是使用各種不同的材料制成的，每種材料的特性也有所不同，該因素在這種現(xiàn)象中起著關(guān)鍵作用。為幫助用戶正確地評定和比較測量機的性能，采用的規(guī)定（例如ISO）需要制造商說明測量機保證精度情況下的溫度條件（絕對溫度， 溫度梯度、時間和空間上的溫度變化）。

材料和結(jié)構(gòu)

多年來，測量機的制造商關(guān)于材料的選擇和相關(guān)的補償方法形成兩個明顯的學(xué)派。這樣使得采用低溫度傳導(dǎo)率材料和采用高溫度傳導(dǎo)率材料的車間型測量機并存。前者在短時間內(nèi)比較穩(wěn)定，但在中長期就會短暫延遲；后者反應(yīng)迅速，能夠快速達(dá)到溫度平衡。一般情況下，最好的選擇是根據(jù)結(jié)構(gòu)的盡可能對稱。解決方案是能夠可靠地反應(yīng)測量機的幾何結(jié)構(gòu)模型，從而對模型進行補償。基于合理設(shè)計的剛性結(jié)構(gòu)當(dāng)然是非常重要的因素。比如測量機精密三角梁的截面提供了良好的剛性、質(zhì)量參數(shù)。

采用同等跨距分布的空氣軸承，三角截面的重心較低，這樣使得機器剛性更好、更加穩(wěn)固。

無論采用那種補償系統(tǒng)，在車間現(xiàn)場是不可能獲得與溫控間同等水平的精度和可靠性。

結(jié)構(gòu)溫度補償

正如我們所看到的，線性溫度補償僅能夠補償車間環(huán)境下的部分測量機精度。鑒于此，Hexagon計量產(chǎn)業(yè)集團采用基于結(jié)構(gòu)溫度補償?shù)南冗M系統(tǒng)，能夠補償由于溫度梯度變化所造成的對機器結(jié)構(gòu)變形的影響。

A.C.T.I.V.技術(shù)（溫度環(huán)境變化的自適應(yīng)補償）一方面基于機器結(jié)構(gòu)和材料技術(shù)，另一方面，根據(jù)機器結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵點所放置溫度傳感器上所獲得的數(shù)值。先進的算法能夠根據(jù)結(jié)構(gòu)的膨脹和變形指數(shù)實時地修正工件的檢測數(shù)據(jù)。為使該補償系統(tǒng)有效，測量機需要具備良好的尺寸穩(wěn)定性。在這種情況下，需要使用具備高導(dǎo)熱率的材料（快速達(dá)到溫度平衡），材料盡可能地均勻（使得變形的影響最小）。利用這一方案，測量機和工件能夠大致達(dá)到一個溫度，即周圍環(huán)境溫度。從移動橋測量機上獲得的數(shù)據(jù)，驗證了A.C.T.I.V.技術(shù)是一項在溫度發(fā)生大的變化時，顯著減少測量不確定性的有效方法（15~30°C，最大溫度變化范圍是10°C/24h）。為了完成在16~26°C和最大溫度變化范圍5°C/24h的環(huán)境變化，我們還可提供CLIMA選項。

隔離間和隔離罩

在一些情況下，測量機安裝在通風(fēng)或溫控的隔離間內(nèi)，從而減少溫度和溫度梯度造成的影響，并使得濕度保持一致。另外，隔離間還能夠保護測量機免受灰塵和油污的影響。隔離罩一般只能包容測量機，而隔離間一般情況下除了容納測量機，還能夠為操作者提供工作空間。這兩種方案都能夠為機器操作提供絕對安全。

通風(fēng)罩一般用來保持機器結(jié)構(gòu)的溫度與外界溫度保持一致，這樣的溫度梯度變化較小，從而避免在測量空間產(chǎn)生溫度階層。很顯然，能夠使溫度的影響最小化但不能消除。為防止未經(jīng)控制的測量機計量性能的降低，需要在測量機上使用合適的補償系統(tǒng)。溫控間使得測量機處于理想狀態(tài)，具有一致的操作溫度。需要注意的是，測量時的溫度條件與被測工件的溫度條件有所不同（環(huán)境溫度）。

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