车间计量设备变得更快、更智能、更自动化。是时候升级了吗？
CMM 是许多制造公司不可或缺的工具，但过程中测量产品也是如此，例如 Mitutoyo 的 LSM-512S 系列激光扫描千分尺。 （由 Mitutoyo America Corp. 提供）最初，本文打算解释机械车间和模具制造商如何销售他们所有的手持式测量工具和量具，并用车间硬化坐标测量机 (CMM) 代替它们。管理数百个千分尺、千分表、孔径计和典型商店检测实验室中的其他计量设备所花费的时间和费用将一去不复返了，所有这些都被一个单一的多功能设备淘汰了，该设备能够测量适合其体积的任何东西
机会不大，对吧？ AP父母如此。伊利诺伊州奥罗拉的 Mitutoyo America Corp. 的 CMM 产品经理 Gene Hancz 是为数不多的仍在生产手动工具的计量设备供应商之一，他会告诉您该公司仍然收到老式游标卡尺的订单。似乎有些习惯很难改掉。
尽管如此，这仍然是一个宏伟的愿景，即使那美好的一天可能永远不会到来，但毫无疑问，CMM 正在变得非常强大。驱动它们的软件也是如此，更不用说相机、激光扫描仪、表面光洁度探头和其他赋予现在使用的“多功能”术语意义的附件。您的商店可能不是仍然依赖游标卡尺的商店之一，但如果您在布什时代的某个时候收到了 CMM，或者正在寻找降低质量成本的方法，那么您有必要继续阅读。
宇宙之眼
当不对继续使用游标卡尺表示懊恼时，Hancz 解释道报道称，Mitutoyo 最近对几款关键产品进行了升级，其中包括 CMM 系列的“全面更新”和公司 MCOSMOS 计量软件的第 5 版。 MiCAT Planner 是一种自动化程序生成工具，标志着制造界越来越关注工业 4.0、工业物联网 (IIoT) 和数字孪生。
Mitutoyo 并不孤单。为本文采访的每一位计量供应商都描述了类似的技术更新，所有这些都旨在使 CMM 编程和 CAD 集成更简单、更无缝。他们还谈到了整个行业对自动化的推动，包括测量设备的编程和操作。 Hancz 说，“制造商正在寻找这些和其他先进的功能，以帮助弥补技术工人的严重短缺。”
其中之一是支持基于模型的工程 (MBE) 和产品制造信息化 (PMI)，它允许工程师在他们的 CAD 模型中包含几何尺寸和公差 (GD&T) 要求。这样做可以将长期以来被视为耗时、乏味的过程（CMM 编程）转变为很大程度上自动化的事情。
Hancz 将此称为“停止编程，开始规划”方法。 “如果您向我们提供包含全面而准确的 PMI 数据的 CAD 模型，我们可以在几分钟内生成一个完整的程序。然后您可以模拟测量计划，进行可能需要的任何调整，并将其发送到车间。以前，同样的工作可能需要几个小时，甚至可能更长，具体取决于零件的复杂程度。”
在蔡司 MICURA 三坐标测量机上使用蔡司 VAST gold 主动扫描传感器测量航空航天叶轮压缩机叶轮。 （前提是由 ZEISS Industrial Quality Solutions 开发）VAST 改进
这样的功能正变得越来越普遍，不仅在检测室，而且在 CNC 编程办公室也是如此。位于明尼苏达州 Maple Grove 的 Zeiss Industrial Quality Solutions 产品管理经理 David Wick 指出，通过使用配备 PMI 的 CAD 文件，车间可以轻松地将 CMM 编程时间缩短 80% 以上，同时还可以消除任何人为错误.他说，挑战在于让更多的原始设备制造商在他们的模型中包含 GD&T 信息。 “它在航空航天领域得到大量使用，但尚未在其他领域得到广泛采用。”
无论是否为 PMI，Wick 都赞同其他人在此处就 CAM 软件可用性发表的看法。 “每个人似乎都在使他们的计量检测软件更易于使用且编程速度更快，因此即使是从未使用过 CMM 的新手也可以快速学习它并在比以往更短的时间内开始测量零件r before.”
重点是生产力，他补充说，这表明公司的 CALYPSO 2022 测量软件的最新更新使得每个班次可以测量比以前版本更多的零件。其中一项更新与其 VAST 金接触扫描探针有关。与类似系统一样，VAST 让操作员可以快速捕获零件特征和表面上的数百甚至数千个连续点。然而，一旦过程稳定，CALYPSO 允许用户“调整参数”，从而减少测量点的数量，从而优化程序并节省时间。
“这只是一个小例子客户可以减少测量时间的方法，”他说。 “越来越多的商店正在评估 CMM 吞吐量并寻找改进方法。不过，重要的是要认识到，速度比您每纳秒可以收集多少数据点或您可以收集多快的速度更重要换一个测头。精明的客户会说，“从我导入 CAD 文件到我拿到检验报告，然后我要进行下一项工作，总共用了多少时间。”他们会看整个工作流程的效率。这是决定吞吐量的最佳因素。”
保持机器人节奏
Wick 和 Mitutoyo 的 Hancz 还提到了对更传统的自动化形式的呼声越来越高。后者描述了制造商如何在其 MiSTAR 系列车间硬化 CMM 上安装传送带和机械臂，而蔡司在其 DuraMax 生产线上看到了类似的活动。两者均采用三边开放式架构，工作温度范围为 10° C 至 40° C（50° F 至 104° F），并可配备用于装卸的托盘系统。
罗德岛北金斯敦的 Hexagon Manufacturing Intelligence 也是如此。Ryan Toole，Hexagon MI 的产品经理北美的自动化测量系统，指出 TIGO SF 是公司车间 CMM 列表中的第一个。他还指出，许多客户正在为他们配备“现成的”装载系统，类似于在越来越多的 CNC 车床和加工中心上看到的系统。
“TEMPO 配备了一个Universal Robot 和一系列可以装满零件的抽屉，”Toole 说。 “您不必排队或等待 CMM 完成它正在做的事情——您只需将您的零件或零件托盘放在装载系统上然后走开。当然，CMM 仍需完成其测量过程，但所有装载和分类均由 TEMPO 负责。由于机器人是协作式的，因此不需要安全围栏。”
对于较低的产量，Toole 描述了将零件放置在测量夹具上的能力——机器人或手动——并让系统识别它e 工件，调用其测量例程，自动对齐然后测量，所有这一切都无需操作员干预。显然，这样做需要零件已经编程，并且存在可识别的特征，但它消除了经常出现的检查瓶颈，甚至允许非常没有经验的用户测量他们的零件。
机器运行机器
然后是与 CNC 机床的集成。 Toole 解释说，无论 CMM 或其探测系统如何，生成的数据都可以输入 Hexagon 的 QDAS IMC 软件。 “然后 Q-DAS 将对其进行分析并开始提出建议，并且根据特定组织想要做什么，可以开始自动对制造过程进行更改，”他说。
CMM 向 CNC 机床发出指令既令人兴奋又有点可怕。据该公司网站介绍，Q-DAS IMC“使 mac 之间的清晰通信成为可能”带有 Siemens、Fanuc 或 Heidenhain 控制器和 Q-DAS 数据库的 hine 工具。它可以管理不同的机床、测量项目和特征信息。”
Dan Skulan 并不害怕。作为位于伊利诺伊州西邓迪的雷尼绍公司的工业计量总经理，他对使用自动测量进行直接过程控制没有异议，即使它是针对目前提到的其中一种产品。然而，他更希望车间使用雷尼绍计量解决方案，无论是该公司的在线探测系统之一还是 Equator 测量系统。
Skulan 很快指出 Equator 不是三坐标测量机。相反，它是一种“高度可重复、误差映射的比较测量设备”，其工作原理与千分尺或内径规相同——也就是说，它必须在使用前根据已知工件进行校准。这使得它在很大程度上不受典型工厂车间的温度波动的影响，并且由于其并联运动学设计，Equator 还具有很高的刚性，这一特性使其速度非常快。
“为了使用 Equator 实现最大的精度，您需要使用经过校准的主零件对其进行校准在受控环境中测量，因此是可追溯的，”他说。因此，它可能最适合大批量或重复性的工作。但在这些应用中，我们有客户测量零件公差低至 8 微米，测量速度比 CMM 快近 10 倍，而且他们正在车间进行测量。机器持续监控温度，如果温度变化超过预定量，您只需将主零件放回舞台上，将其归零，然后重新开始工作。”
Hexagon MI的TEMPO配备协作机器人t 和带抽屉的柜子，用于在检查前后放置零件。在此安装中，它已安装到该公司的一个 TIGO SF 车间三坐标测量机上。 （由 Hexagon Manufacturing Intelligence 提供）实现愿景
正如他的职位所暗示的那样，Skulan 对工业计量学充满热情。他会告诉您 Equator 只是优化工厂策略的一小部分，该策略从建立机床精度和健康验证开始。随之而来的是刀具长度和工件坐标的自动设置、自适应加工、通过 Equator 或类似稳健解决方案的自动测量，以及尽可能在 CNC 机床上直接测量。
这些都是一种过程控制框架，其中还包括一种称为 REVO 的“快速 5 轴多传感器技术”——一种 CMM 探测系统，根据 Renishaw 的说法，它可以适应任何品牌或型号的 CMM，大大提高了其作为 r 的输出结果。
Skulan 解释说，任何机械系统在加速通过曲线时都会弯曲和扭曲。这引入了定位误差，在 CMM 的情况下，限制了它的速度。 REVO 没有什么不同，除了它非常坚固和轻便，所以变形很小。此外，该系统使用内部激光在探针移动时实时测量探针尖端的位置，因此它可以以比传统 CMM 快 50 倍的表面速度进行扫描，而不会降低精度。 “Equator 解决的是持续生产过程中的检查积压问题，而 REVO 解决的是第一件物品积压问题，”他说。
Renishaw 表示其 REVO 探测系统很容易适应任何品牌或CMM 模型，并将大大提高其产量。 （由雷尼绍提供）X Marks the Spot
Emily Rapp 和 Caitlin Considine 是美国伊利诺伊州伊塔斯卡市 Keyence 公司质量和计量系统的技术营销工程师。他们同意 Dan Skulan 所说的直接在数控机床，但它们的方法明显不同。 “使用我们的新型 XM-5000，您可以取下相机单元，将其安装在杆子或三脚架上，然后将其带到机器或工作区进行零件检测，”Rapp 说。
Keyence 定义其 XM 系列作为“手持式探针坐标测量机”。顾名思义，它使用高分辨率相机对手持式测头的运动进行三角测量。操作员将此设备从支架上取下，并按照增强现实显示器上的说明开始进行三维测量。与其他 CMM 一样，XM 具有文件导入功能、生成质量报告和收集数据用于统计目的，但它也可以记录 i
乍一看，手持式探头在空间中自由移动，其位置仅由相机跟踪，似乎不可能提供任何级别的精度。拉普说证据就在布丁里。 “我们经常听到这种说法，但一旦客户看到现场演示并了解系统的工作原理，他们很快就会信以为真。”
她还会告诉您 XM 为商店带来了巨大的价值地面。因为操作员可以快速检查特征甚至运行整个检查程序而无需从机器上卸下零件，因此减少了停机时间并减少了报废的机会。然而，Rapp 很快指出 XM 可以用作传统的 CMM，尽管它的移动性和灵活性要高得多。
Considine 赞同这些观点，并指出了另一种 Keyence 设备 - IM -8000 自动光学比较仪——又一款满足工业标准的测量系统ry 呼吁更快、更易于使用的计量设备。 “IM 是大多数商店中使用的光学比较器的直接替代品，但它的功能要强大得多，”她说。 “例如，它具有 CAD 导入功能，可以测量所有二维特征和高度，现在还可以选择旋转装置。 IM 在很大程度上也是自动的。你可以用零件填满舞台，它不仅会找到所有零件，还会在几秒钟内测量多达 300 个特征。这可以节省大量时间，尤其是对于必须检查种类繁多或大量零件的商店而言。”
