光學(xué)測(cè)量技術(shù)近年來(lái)隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展獲得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，以其高速、高效、高柔性的卓越品質(zhì)正在發(fā)動(dòng)機(jī)制造現(xiàn)場(chǎng)發(fā)揮著巨大作用，為發(fā)動(dòng)機(jī)制造工藝保駕護(hù)航，為發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量開(kāi)門(mén)把關(guān)，表現(xiàn)出了強(qiáng)大生命力，代表著發(fā)動(dòng)機(jī)制造現(xiàn)場(chǎng)最新檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用發(fā)展方向。

　　光學(xué)非接觸式軸類零件測(cè)量系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、凸輪軸制造現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用

　　發(fā)動(dòng)機(jī)五大核心部件的曲軸、凸輪軸的在線工序間綜合多參數(shù)的檢測(cè)，目前大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)制造企業(yè)采用的綜合檢測(cè)設(shè)備的測(cè)量技術(shù)為氣動(dòng)、電感及氣電綜合測(cè)量技術(shù)等等，這些專用檢測(cè)設(shè)備結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜，維修困難，價(jià)格昂貴，柔性較差，近年來(lái)在新建的曲軸或凸輪軸生產(chǎn)線出現(xiàn)了一種以光學(xué)掃描測(cè)量技術(shù)為原理的光學(xué)軸類零件綜合測(cè)量機(jī)，如圖1為光學(xué)式曲軸綜合測(cè)量機(jī)測(cè)量示意圖，如圖2為光學(xué)式凸輪軸綜合測(cè)量機(jī)測(cè)量示意圖，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量速度快，柔性強(qiáng)，效率高，如測(cè)量一支四缸曲軸產(chǎn)品的50多個(gè)幾何參數(shù)僅需10秒鐘即可完成，很好地實(shí)現(xiàn)不同工序間零件的綜合測(cè)量，無(wú)需進(jìn)行任何調(diào)整，直接選擇相應(yīng)的測(cè)量程序即可開(kāi)始快速測(cè)量。

　　圖1光學(xué)式曲軸綜合測(cè)量機(jī)測(cè)量示意圖圖2光學(xué)式凸輪軸綜合測(cè)量機(jī)測(cè)量示意圖

　　光學(xué)非接觸式軸類零件測(cè)量系統(tǒng)采用光學(xué)投影原理，配置了高分辨度的攝像系統(tǒng)，主要的測(cè)量單元包括光源、透鏡組、CCD傳感器，從光源發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)透鏡組后被轉(zhuǎn)成平行光線，平行光線被零件部分遮擋后在CCD傳感器上形成等尺寸、等比例的陰影，測(cè)量單元可以沿曲軸的軸向移動(dòng)，掃描整個(gè)零件后就得到了曲軸完整的輪廓陰影，通過(guò)對(duì)陰影的檢測(cè)就可以評(píng)定出曲軸的尺寸和形位誤差。光學(xué)非接觸式軸類零件測(cè)量系統(tǒng)是一種絕對(duì)測(cè)量的設(shè)備，精度依靠測(cè)量單元、軸向移動(dòng)的光柵尺、周向旋轉(zhuǎn)的編碼器保證。其測(cè)量精度為：直徑示值誤差可達(dá)（2+D[mm]/100）μm，長(zhǎng)度示值誤差可達(dá)（5+L[mm]/100）μm，直徑重復(fù)精度為0.5μm，長(zhǎng)度重復(fù)精度為3μm，可測(cè)量的曲軸最大直徑是140mm，最大長(zhǎng)度1000mm，最大重量75kg。其設(shè)備結(jié)構(gòu)非常緊湊，操作舒適而方便，可以通過(guò)智能軟件和硬件接口簡(jiǎn)單靈活地將它們聯(lián)機(jī)到生產(chǎn)線上，可以滿足軸類零件半精加工的檢測(cè)要求。

　　光學(xué)非接觸式表面測(cè)量技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、連桿制造現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用

　　缸體、連桿也是發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件，缸體上的缸孔、連桿的大頭孔是發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的重要工作面，其表面質(zhì)量好壞直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的工作性能及排放，傳統(tǒng)的接觸式測(cè)量設(shè)備測(cè)量時(shí)無(wú)法覆蓋整個(gè)零件表面，也無(wú)法提供直觀可視的圖像以迅速找到問(wèn)題根源所在。光學(xué)非接觸式表面測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用很好的解決了這個(gè)測(cè)量難題，目前已開(kāi)始在主流發(fā)動(dòng)機(jī)制造企業(yè)中應(yīng)用，儀器工作時(shí)一個(gè)360°的全方位環(huán)形光學(xué)傳感器移動(dòng)到孔內(nèi)，生成內(nèi)圓面圖像，這個(gè)圖像被CMOS圖像傳感器連續(xù)掃描。由于環(huán)形傳感器的掃描率高，所以測(cè)量傳感器能快速移動(dòng)，測(cè)量循環(huán)時(shí)間短。采用光學(xué)非接觸式表面測(cè)量技術(shù)對(duì)工件進(jìn)行100%檢測(cè)時(shí)，經(jīng)濟(jì)性好，效率高，公差設(shè)定精確，測(cè)量時(shí)能夠識(shí)別360°范圍內(nèi)的最小誤差?？蓡螜C(jī)測(cè)量或集成到自動(dòng)線上測(cè)量，能全自動(dòng)運(yùn)行，經(jīng)濟(jì)有效，基于Windows的軟件操作簡(jiǎn)單，評(píng)價(jià)方便。圖3就是利用這一先進(jìn)檢測(cè)技術(shù)的缸孔全自動(dòng)表面檢測(cè)系統(tǒng)，圖4是連桿大頭孔全自動(dòng)表面檢測(cè)系統(tǒng)，圖5為缸孔表面網(wǎng)紋角成像檢測(cè)系統(tǒng)。

　　圖3缸孔全自動(dòng)表面檢測(cè)系統(tǒng)4連桿大頭孔全自動(dòng)表面檢測(cè)系統(tǒng)5缸孔表面網(wǎng)紋角成像檢測(cè)系統(tǒng)

　　光學(xué)干涉3D成像測(cè)量技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋制造現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用

　　隨著發(fā)動(dòng)機(jī)性能的提高，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零部件缸體、缸蓋結(jié)合面表面形貌的檢測(cè)顯得越來(lái)越重要，以三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)作為缸體、缸蓋結(jié)合面平面度檢測(cè)為主的測(cè)量方法已不能完全滿足平面度質(zhì)量控制的要求了，光學(xué)干涉3D成像測(cè)量技術(shù)，可以提供完整的整體2維/3維表面形貌信息，對(duì)缸體、缸蓋結(jié)合面表面制造工藝過(guò)程進(jìn)行質(zhì)量控制，通過(guò)對(duì)加工和制造過(guò)程中的實(shí)時(shí)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品缺陷從而大幅度地減少?gòu)U品。目前已被廣泛應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋生產(chǎn)線的在線檢測(cè)。

　　ShaPix表面?zhèn)蓽y(cè)儀采用激光全息干涉原理，在一個(gè)300X300毫米的視場(chǎng)范圍內(nèi)，生成逾400萬(wàn)個(gè)X、Y、Z數(shù)據(jù)點(diǎn)，一次性的檢測(cè)可測(cè)量整體表面形貌、局部?jī)A斜度及任意相鄰局部區(qū)域間的傾斜度變化、二維和三維波度信息、孔的位置和直徑的存在性，同時(shí)還具備多面關(guān)系檢測(cè)，包括平行度、共面度、深度、厚度、傾斜度和垂直度等，虛擬墊片泄露預(yù)測(cè)分析。測(cè)量的信息和結(jié)果都以高清晰彩色編碼的三維表面形貌信息圖像來(lái)表述，如圖6所示的一個(gè)缸體頂平面經(jīng)過(guò)ShaPix表面?zhèn)蓽y(cè)儀檢測(cè)后輸出的頂平面平面度三維表面形貌信息圖像，取代了傳統(tǒng)檢測(cè)設(shè)備沿用的大量的數(shù)據(jù)分析和曲線圖表的表述方法。

　　ShaPix表面?zhèn)蓽y(cè)儀完全改變了傳統(tǒng)檢測(cè)設(shè)備用預(yù)先設(shè)定的檢測(cè)點(diǎn)和走軌跡的方法對(duì)表面形貌檢測(cè)，它是采用對(duì)表面形狀貌的整體檢測(cè)，完全避免了質(zhì)量“漏檢”的問(wèn)題，讓制造加工的產(chǎn)品百分百的檢驗(yàn)合格。而且軟件界面直觀可視，清晰顯示零件幾何尺寸、工藝過(guò)程、機(jī)床操作情況及產(chǎn)品質(zhì)量，使得工藝人員可以快速調(diào)整工藝過(guò)程，減少?gòu)U品率，降低質(zhì)保成本，避免零件故障傳遞至裝配線。

　　結(jié)束語(yǔ)

　　光學(xué)非接觸測(cè)量技術(shù)是將圖像處理技術(shù)應(yīng)用于測(cè)量領(lǐng)域的一種新的測(cè)量方法，它將被測(cè)對(duì)象的圖像作為信息的載體，從中提取有用的信息來(lái)達(dá)到測(cè)量目的。圖像測(cè)量方法具有非接觸、高速度、動(dòng)態(tài)范圍大、信息豐富等優(yōu)點(diǎn)，受到國(guó)內(nèi)外測(cè)量領(lǐng)域的重視，目前已在發(fā)動(dòng)機(jī)制造領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，也是汽車制造領(lǐng)域檢測(cè)技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向。