日益重要的测量技术（上）

　　为了适应已发生根本变化的市场，制造业正在大力开发具有更高附加值的产品。在产品开发中，测量技术的作用显得日益重要。目前在精密计量检测领域，测量精度已从原来的微米量级发展到纳米量级，对更微细加工形状的检测也受到更多关注。不但对产品的精度质量如形状尺寸、表面粗糙度、圆度等提出了更高的检测要求，而且用于验证加工机床本身精度的各种检测技术也在不断进步。

　　质量管理对测量技术的需求

　　生产车间对提高加工效率和降低加工成本的追求是永无止境的。但是，最重要的是提高产品质量。因此，采用严格的标准、实行彻底的质量管理至关重要。

　　作为质量管理的手段，如同用高精度的零部件群构成加工机床和在生产线上配备高精度测量机那样，需要将生产线构筑成一种“自律”系统。由此可以预测，今后对质量管理所需检测设备及支持系统的需求将进一步增加。

　　实际上在生产现场，使用量规来检测产品至今仍是主流检测方式。量规是针对各种产品定制的专用量具，不具有兼用于其它零部件的通用性，如零部件的设计发生变更，就需要重新设计和制作量规。随着市场对产品需求的多样化，零部件的种类在不断增加，使量规的数量也随之增加。此外，高精度量规的制作需要高超的技艺，随着技术工人的更替换代，现在已很难购买到高精度量规了。

　　通过量规获得的检测结果仅仅是零件是否合格，能否进入下一道工序，而无法测量和记录零件的实际尺寸值。因此，可用于生产现场的测量仪器倍受关注。通过引入现场测量仪器，可以采集和积累测量数据，并将这些数据反馈应用于加工流程。此外，通过建立数据库，记录和保存测量数据，在零部件作为最终产品售出后发生质量缺陷等问题时，就能掌握该零部件是在何时、何处加工的，即具有可追溯性（traceability），也就容易查找原因和解决问题了。但是另一方面，随着现场测量仪器测量精度的提高，对仪器的环境适应性、可靠性和检测效率也提出了更高要求。

　　在精密测量领域，用于质量管理的可追溯性思维方式以及评估测量不确定度的重要性已在制造业获得了广泛共识。作为一般性的测量评估，正在形成研究探讨精度溯源和测量不确定度的环境。由精度溯源和不确定度构成的对测量可靠性的评估，形成了以ISO（国际标准化组织）标准体系为代表的现代质量管理体系。

　　尺寸的管理可以说是制造的基本要素。今后，随着海外生产的发展前景看好，要求在不同地区生产的高精度零部件具有互换性。在全球化的进程中，不仅仅是大型企业，甚至包括中小型企业都将越来越重视基于国际通用测量方法的产品生产。重新认识生产线在线测量的重要性、探讨彻底的质量管理方法才是超越全球化浪潮的有力武器。

　　对在线检测的需求

　　为了满足不断追求高精度、低成本生产的用户需求，要求测量仪器不仅能为检查加工质量而进行尺寸测量（比较测量），还能实现在线检测（或测量仪器安装在生产线旁，便于被测工件的装卸和搬运）。在汽车零部件的形状检测方面，越来越多地采用实时检测工件并将检测结果及时反馈回加工流程等方式，在线检测呈现出强劲的发展趋势。

　　在生产现场进行检测，需要满足用户的以下要求：①提高生产效率；②提高测量结果的可靠性；③适应生产现场的恶劣环境；④满足测量装置的安装空间等。这些要求主要基于自动化、无人化测量的需求。对应于用户实施质量管理和构筑生产线的需要，各测量设备制造商已将为特定用户提供有关检测问题的解决方案作为重要的发展战略予以实施。制定在线检测解决方案的关键是用于监控加工流程的测量技术是否能与加工设备适当匹配。采用闭环（closed-loop）方式监测刀具及换刀系统将提高机械加工的质量和效率，从而大幅度降低生产成本。
在线检测的目的是保持并提高加工、组装的精度质量和生产效率。目前企业十分重视将原有的生产线转换为能够提高加工、组装系统的性能及可靠性、稳定地生产优质产品的高效生产线，因此非常需要在线检测技术和测量装备的支持。

　　对自动化测量的需求

　　Marposs公司最早提出和应用接触式及非接触式测量技术开发在线和离线测量机。该公司将许多标准化的测量元件和组件根据用户的需要进行组合定制，以适应各种加工机床（如磨床）对工件尺寸进行自动测量和控制的要求。作为一揽子解决方案，Marposs公司还开发了对应于各种磨削机床的尺寸形状测量、声发射监测以及振动、磨削量等测量系统。据称，该公司已接到很多系统解决方案的订单和大型订单，显示出旺盛的市场需求。

　　近年来，对形状精度测量仪器的测量精度要求日趋严格，对微小孔和微细零件的测量需求也在持续增加，满足这种需求的新产品正不断被开发出来。例如，Taylor Hobson公司的超精密非接触式三维表面形状测量机Talisurf基于该公司获得专利的特殊算法，利用干涉条纹确定共振峰值和相位位置，能以很高的测量速度和高分辨率（0.1埃）获取被测样品的高精度信息。仪器的分辨率和测量精度可用具有溯源性的校正规进行校准。

　　在对形状精度要求严格的齿轮测量领域，大阪精机的NC齿形导程测量机等测量设备可对齿轮的齿形、齿向、齿距等参数进行全自动快速测量，并采用了可以消除振动影响的直接传送伺服系统。在汽车制造领域，如何提高齿轮的动力传输效率已成为关键技术，因此要求不断提高齿轮测量机的精度。为了提高汽车的加速性能和舒适性，消除发动机和变速箱的噪音及振动非常重要，尤其是变速箱，对齿轮的检测精度要求很高。关于齿轮的测量方法，大阪精机认为“在日本目前还没有国家认证。因此必须使用作为检定基准的标准齿轮来确认测量精度，再委托国外的有关认证机构进行测试。”

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