传统上，小零件可以采用千分表、游标卡尺等测具进行外形测量大型的飞机数控加工零件则需要搬运到三坐标测量机床上进行测量在飞机的制造、装配中，每一个环节都离不开测量，没有数字化的测量飞机的制造和装配就寸步难行。数字化测量已经成为飞机制造装配过程中最重要的手段。
数字化测量技术已从后台走向前台，从单一走向综合，得到了前所未有的重视测量技术包括模拟测量和数字化测量。三维激光跟踪仪已经在飞机工厂的零件检测、飞机部装和总装中发挥巨大作用，不仅保证了测量精度，而且大大提高了工作效率。室内iGPS与扫描激光雷达的问世，为未来工厂的测量世界开辟了一片广阔的蓝天。国内飞机制造企业相继采购了多台三维激光测量跟踪仪，取得了很好的应用效果。
在传统的飞机制造过程中，大部件精确对接和装配通常要依靠固定装配型架和工人的技能。随着测量技术的飞速发展和进步，激光跟踪测量技术给飞机大部件的自动化对接提供了强有力的支持，但是由于现场环境等的种种原因，使得对接过程中部件的测量和监测存在困难。最近，室内iGPS系统和扫描激光雷达技术的结合，为大尺寸复杂结构的对接和装配提供了一种新的途径。
数字化测量的基本架构
1 基本构成
对于一个工厂从产品制造、装配、检测到物流运输的全过程来说，实现测量环境的便利性、高速性、精准性、实时性是对其测量系统提出的基本要求。对于一个完善的测量系统来说，既要兼顾大、中、小尺寸的零件或部件的要求，又要考虑经济性和投资的回报率，因而必须综合几种测量技术的优势，构建成一个全方位的、包含如下技术的数字化测量系统：
·室内iGPS；
·激光测量雷达；
·三维测量激光跟踪仪；
·其他机构，如简易的测量臂、扫描仪等。
测量系统中，配置室内iGPS可以满足大尺寸和全覆盖的需要；布置激光雷达可以满足部件外形测绘和检测的需要；引进三维激光跟踪仪可以满足装配型架调整和工业机器人全位置反馈的需求。
根据未来工厂的制造和装配需求，其测量系统要实现零件的关键几何尺寸测量和零件几何外形的检查还要满足对工装的形状的要求。工厂里可能会有装配机器人、自动牵引小车、飞机部件对接系统，完成飞机部件的装配。此外，还应对装配部件的外形进行评估，并对对接进行全过程的跟踪和监视。
2 测量数据处理平台
上述这样一个庞大的数字化测量系统需要一个统一的测量处理平台，以适应未来车间大范围测量和制造的需要，满足全局对大尺寸和跟踪的要求。测量处理平台具有如下特点：
·快速进行系统配置和参考坐标系的建立；
·全时在线进行精确的零件监视；
·获取大量高精度的测量数据及时提供自动化装配系统和物流运输系统；
·不依赖作业区域，保证全范围测量精度的一致；
·可靠、快速地实现测量转站，消除了外部的误差积累和测量的不确定性；
·可以同时使用多种工具、多项零件和多个测量探头，这种并行模式能实现实时测量数据的连续采集。
先进的数字化测量技术
1 室内iGPS
根据地球卫星导航的GPS测量原理，在21世纪初人们提出了基于区域GPS技术的三维测量理念,进而开发出了一种具有高精度、高可靠性和高效率的室内iGPS（IndoorGPS）系统，主要用于解决大尺寸空间的测量与定位问题。iGPS是一种大尺寸模块化跟踪系统，能对工厂分布的多个目标进行高精度定位，用于制造与装配的全过程。它主要适用于航空制造领域，但也适用于汽车和其他制造业，因为这些领域都需要定位和跟踪。
iGPS由发射器、传感器、接收处理器、系统软件等四大部分组成，发射器通过旋转激光发射出红外激光信号，光敏传感器接收光信号，通过光脉冲到达的时间计算出位置（通过接收器得到角度和高度），通过多个发射器计算出接收器的X、Y、Z三个坐标位置。iGPS的优点有：
（1）能在整个工作空间内自由布置。在大尺寸工作空间内，iGPS可随意进行测量。由于布局的可重构性，iGPS可按测量对象的形状和尺寸与工作空间实现最优布置，其工
作范围为2～300m。
（2）添加用户却不增加额外的费用。独有的多用户特性，使得iGPS的构架一经确定，无限量的iGPS工具和传感器都可以在作业空间内工作。像传统的卫星导航GPS一样，增加用户是简单而廉价的。
（3）降低固定工装费用。在零件、部装件和柔性工装上增加iGPS传感器，可自动进行对接、校准等一般装配，实现了更大的制造柔性，提高了生产力。
（4）无需测量转站。iGPS的构架一经确定，用户就很容易在测量目标的360°测量空间内收集数据。
（5）全时监视装配过程。利用iGPS的多传感器特性，可以持续自动监视型架、零件、部装件和基础结构，并实现传感器的一天24h监视当容差出现时，iGPS系统会及时警告，取代原来的偏差等待。
2 激光测量雷达
激光雷达是一种球坐标系的测量系统，它产生一束聚焦的红外激光投向被测目标，此时在被测目标上会产生大量的发射光束，将入射激光返回雷达所经历的时间与复制的入射激光通过内置的已知长度的光纤所用的时间进行比对，得出被测目标与激光雷达的距离。被测目标的方位角和仰角分别由反射镜和旋转头获取。最后，将获得的球坐标转换成直角坐标，即可获得被测目标的X、Y、Z坐标。
激光雷达具有对半径大到60m的大体积目标进行自动化、非接触的测量能力，是新一代的测量装置。测量大尺寸几何外形不需要照相测量的圆形靶点贴片，也不需要激光跟踪仪安装的猫眼反射镜或探头。在质量控制领域，激光雷达可用于部件检查、进货过程和最终质量保证，由于该设备可直接测量工件表面，也可用于测量槽、小孔及其他难以测量的区域。该系统可对飞机、卫星、汽车及重装机械的装备进行静态和动态测量，同时也可用于监控建筑、隧道和桥梁的变形，并对其表面进行精确测量。其特性包括：
·高精度，低成本，单人操作；
·超大范围（60m）非接触测量
·可快速安装，实现便携移动式现场测量；
·可采用镜面装置，实现隐藏区域的测量；
·激光线扫描和单点测量CMM（坐标测量机）2种模式；
·多台激光雷达装置可建立统一的测量坐标系；
·能实现快速数据采集，每秒可达上千个点；
本文关键字：测量 机床，应用领域 - 机床
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