三坐标测量臂：更便携，更精准

采用现代信息技术进行产品的设计与制造是当今制造业发展的必然趋势。数字化精密测量技术是推进数字化制造技术发展的一个关键技术。随着三坐标测量机的出现，逆向工程成为可能，产品的开发周期、成本以及风险也因此得到了极大的缩短和降低，也实现了设计、加工、检验为一体的无缝检测控制循环系统。

随着现代化制造复杂程度的加深以及生产效率的不断提高，便携式测量仪的出现打破了传统固定三坐标测量机的束缚，可以任意地进行现场测试，也可以进行加工状态的实时测量与数据采集，及时检测加工是否出现异常，从而可大幅度提高生产效率。如美国法如科技公司便是世界上自主开发和生产首台便携式三坐标测量臂的厂家，其产品大量用于汽车制造行业，用于工装夹具、检具、模具、白车身、汽车内饰件、轮胎、外形设计及逆向工程等领域。日前，法如针对中国市场推出了一款全新的产品——法如华夏臂，可用于汽车业的夹具调整、模具检查、检具校准以及钣金件检查等。

据了解，这款产品具有法如旗舰产品“Quantum”测量臂一样的人机工程学设计理念，其测量精确度高达0.05毫米，测量范围可达2.4米的直径。据法如国际贸易（上海）有限公司区域经理胡书飞表示，这款产品具有三个测量臂、三个活动关节、六个活动轴，因此可以测量处于任意空间的物体，没有测量死角。此外，为了降低环境温度对测量结果的影响，这款产品的三个测量臂采用碳素纤维材料，在降低产品重量的同时还可以使测量臂受温度的影响降到最低，因为碳素纤维材料对温度变化敏感度很低。在关节部位，为了考虑耐磨采用了合金材料，但是在内部安置了温度传感器，可以探测出现场温度，然后对测量结果进行误差补偿。此外，为了使测量过程中平衡臂的重量不会全部压在手上，测量臂还带有一个平衡系统，使手握测量臂的重量适中，有助于测量的准确性。

“相对于传统测量机，三坐标测量臂的主要优势就是在保证精度的同时增加了便携性，”胡书飞表示。她还介绍，这种三坐标测量臂的原理很简单，主要利用测量臂的固定长度，通过测量过程中测量臂转动角度来计算测量点X、Y和Z轴的坐标。比如在这款华夏臂中，在三个大关节里面都分别有两个角度编码器，用于记录角度。她指出，通过这种方法进行测量获得数据比较准确，误差很小。

类似华夏臂的这种测量方法属于接触式测量，但是在实际测量过程中，某些物体的表面无法进行接触，或因为测量力而发生变形，而这种情况就需要进行非接触式测量。目前常见的是将激光技术应用于测量系统中的测量仪，还有被称为“第三代”激光扫描系统的手持式激光扫描仪。胡书飞认为，手持式激光扫描仪虽然便捷，而且采集数据速度较快，但是因为需要通过目标点来进行采集物体的三维尺寸数据，因此在精度方面依然无法与传统的关节臂式扫描仪相比。
针对测量要求高，但是又无法进行接触的测量对象，胡书飞认为依然要借助长度固定的测量臂的方式。事实上，法如也提供类似的产品，比如三维激光扫描测量臂Laser ScanArm，即采用固定的七轴测量臂与激光扫描头的结合，在同一坐标系下实现接触式和非接触式快速扫描测量。不过她认为，无论是手持式的三维激光扫描仪，还是基于固定测量臂的激光扫描测量臂都要依赖激光技术，相信随着激光技术的不断发展，非接触式测量技术的精度也会得到很大的提升。