三坐標測量臂：更便攜，更精準

采用現代信息技術進行產品的設計與制造是當今制造業發展的必然趨勢。數字化精密測量技術是推進數字化制造技術發展的一個關鍵技術。隨著三坐標測量機的出現，逆向工程成為可能，產品的開發周期、成本以及風險也因此得到了極大的縮短和降低，也實現了設計、加工、檢驗為一體的無縫檢測控制循環系統。

隨著現代化制造復雜程度的加深以及生產效率的不斷提高，便攜式測量儀的出現打破了傳統固定三坐標測量機的束縛，可以任意地進行現場測試，也可以進行加工狀態的實時測量與數據采集，及時檢測加工是否出現異常，從而可大幅度提高生產效率。如美國法如科技公司便是世界上自主開發和生產首臺便攜式三坐標測量臂的廠家，其產品大量用于汽車制造行業，用于工裝夾具、檢具、模具、白車身、汽車內飾件、輪胎、外形設計及逆向工程等領域。日前，法如針對中國市場推出了一款全新的產品——法如華夏臂，可用于汽車業的夾具調整、模具檢查、檢具校準以及鈑金件檢查等。

據了解，這款產品具有法如旗艦產品“Quantum”測量臂一樣的人機工程學設計理念，其測量精確度高達0.05毫米，測量范圍可達2.4米的直徑。據法如國際貿易（上海）有限公司區域經理胡書飛表示，這款產品具有三個測量臂、三個活動關節、六個活動軸，因此可以測量處于任意空間的物體，沒有測量死角。此外，為了降低環境溫度對測量結果的影響，這款產品的三個測量臂采用碳素纖維材料，在降低產品重量的同時還可以使測量臂受溫度的影響降到最低，因為碳素纖維材料對溫度變化敏感度很低。在關節部位，為了考慮耐磨采用了合金材料，但是在內部安置了溫度傳感器，可以探測出現場溫度，然后對測量結果進行誤差補償。此外，為了使測量過程中平衡臂的重量不會全部壓在手上，測量臂還帶有一個平衡系統，使手握測量臂的重量適中，有助于測量的準確性。

“相對于傳統測量機，三坐標測量臂的主要優勢就是在保證精度的同時增加了便攜性，”胡書飛表示。她還介紹，這種三坐標測量臂的原理很簡單，主要利用測量臂的固定長度，通過測量過程中測量臂轉動角度來計算測量點X、Y和Z軸的坐標。比如在這款華夏臂中，在三個大關節里面都分別有兩個角度編碼器，用于記錄角度。她指出，通過這種方法進行測量獲得數據比較準確，誤差很小。

類似華夏臂的這種測量方法屬于接觸式測量，但是在實際測量過程中，某些物體的表面無法進行接觸，或因為測量力而發生變形，而這種情況就需要進行非接觸式測量。目前常見的是將激光技術應用于測量系統中的測量儀，還有被稱為“第三代”激光掃描系統的手持式激光掃描儀。胡書飛認為，手持式激光掃描儀雖然便捷，而且采集數據速度較快，但是因為需要通過目標點來進行采集物體的三維尺寸數據，因此在精度方面依然無法與傳統的關節臂式掃描儀相比。
針對測量要求高，但是又無法進行接觸的測量對象，胡書飛認為依然要借助長度固定的測量臂的方式。事實上，法如也提供類似的產品，比如三維激光掃描測量臂Laser ScanArm，即采用固定的七軸測量臂與激光掃描頭的結合，在同一坐標系下實現接觸式和非接觸式快速掃描測量。不過她認為，無論是手持式的三維激光掃描儀，還是基于固定測量臂的激光掃描測量臂都要依賴激光技術，相信隨著激光技術的不斷發展，非接觸式測量技術的精度也會得到很大的提升。