三坐標(biāo)測量機(jī)（CMM）使加工車間能夠?qū)τ脩粢�求日益�?yán)格的零件公差進(jìn)行檢測。但是，用CMM進(jìn)行精密測量所耗費(fèi)的時間和精力（取決于CMM的服役年限和復(fù)雜程度）往往可能成為生產(chǎn)流程中的一個瓶頸。通過有選擇地對CMM進(jìn)行升級改造和采用多功能CMM技術(shù)，有助于提高CMM的測量速度和檢測柔性。 

    CMM的升級改造 對CMM進(jìn)行升級改造時，首先必須考慮的問題是CMM的機(jī)械性能。為此，需要檢查CMM的使用狀態(tài)，如果機(jī)械部分狀況良好，能夠校準(zhǔn)和保持精度，那么就適合對其進(jìn)行升級。如果機(jī)械系統(tǒng)已經(jīng)損壞，喪失了精度，就沒有必要對其進(jìn)行升級改造。 如果一臺CMM機(jī)械性能完好，比較經(jīng)濟(jì)實惠的升級方式就是更新其測量軟件。軟件升級是CMM改造的工作重點(diǎn)。一個典型實例是升級改造一臺已使用了15年，硬件狀態(tài)良好但軟件運(yùn)行平臺仍為DOS操作系統(tǒng)的CMM。用基于Windows操作系統(tǒng)的新型測量軟件（如Zeiss公司的Calypso軟件包）對其進(jìn)行更新升級后，就能輸入CAD文件，選擇測量范圍，并自動創(chuàng)建測量程序。這種面向操作者的軟件允許脫機(jī)編程，可在不中斷測量的情況下為檢測新的零件進(jìn)行編程準(zhǔn)備。 

    如果一個加工車間有多臺不同品牌的CMM，可以將它們升級到同一個測量軟件包，這樣操作人員就可以方便地在多臺CMM之間輪換操作。軟件的標(biāo)準(zhǔn)化還有利于新購置CMM設(shè)備，因為可以將測量軟件直接移植到新增的CMM上。 完成軟件升級后，下一個步驟是升級更新CMM控制器。通過更換新型控制器，可以顯著提高數(shù)據(jù)采集的速度和精度，還能為CMM提供信息采集、隨機(jī)診斷等功能和預(yù)檢修程序。 完成軟件和控制器升級后，更新測頭技術(shù)也可以顯著改善CMM的性能。CMM的標(biāo)準(zhǔn)測頭為觸發(fā)式測頭，它的探針與被測工件接觸一次，就激活一次發(fā)訊開關(guān)，記錄一個數(shù)據(jù)點(diǎn)。現(xiàn)在許多觸發(fā)式測頭的性能不斷提高和完善，如接觸式掃描測頭可在觸測點(diǎn)與工件保持接觸并提供模擬量反饋，連續(xù)而快速地記錄大量數(shù)據(jù)點(diǎn)。 新的測量軟件、控制器和測頭技術(shù)相結(jié)合，可以大大提高CMM的檢測速度。例如，Zeiss公司為高性能級CMM新機(jī)型配備的Vast Navigator組合套件中就包括了先進(jìn)的邏輯控制器、專用測頭和測量軟件，可對被測工件進(jìn)行快速掃描和數(shù)據(jù)采集。過去對V6發(fā)動機(jī)的汽缸體進(jìn)行一次全面檢測需要22分鐘，而采用Navigator套件（即使不對測量程序作任何改編）可使檢測速度提高30％。 

    傳感技術(shù)的改進(jìn) 傳感器技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展包括在不接觸工件的情況下采集其尺寸數(shù)據(jù)的能力。如采用激光測頭進(jìn)行探測時，將一束相干光投射到被測工件表面，通過對反射光信號進(jìn)行分析，即可記錄到單點(diǎn)或多點(diǎn)尺寸數(shù)據(jù)（如同采用接觸式掃描測頭時一樣）。視頻傳感系統(tǒng)則采用一臺攝像機(jī)和一套照明系統(tǒng)，可以同時記錄大量數(shù)據(jù)點(diǎn)，能夠精確測量工件的邊緣，還能記錄接觸式測頭難以檢測的微小形貌。 非接觸式傳感器最適合用于測量具有延展性的軟材料和小尺寸工件形貌。采用非接觸激光掃描測頭能夠快速完成大尺度、中等精度的檢測工作（如汽車外儀表板安裝尺寸的檢測）。而用接觸式掃描測頭檢測薄壁金屬工件則可能因測力過大而損壞工件，檢測此類工件的精度要求可能比檢測發(fā)動機(jī)汽缸體的典型精度要求（＜2μm）要低10～20倍。 新型掃描測頭能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)測頭測量功能的不足。傳統(tǒng)的觸發(fā)測頭只能用于單個點(diǎn)的尺寸/位置測量，而掃描測頭具有多點(diǎn)快速測量功能，是工件形貌測量的首選。例如，Renishow公司新開發(fā)的掃描測頭的掃描速度比傳統(tǒng)測頭大幅度提高，同時又保留了觸發(fā)測頭的單個數(shù)據(jù)點(diǎn)快速測量功能。 

    提高掃描測頭的掃描測量速度意義重大。但在以前，當(dāng)試圖提高掃描速度時，測量機(jī)的動量和慣性會導(dǎo)致測量精度降低。當(dāng)測量機(jī)驅(qū)動測頭快速掃過工件和改變運(yùn)動方向時，就會產(chǎn)生不斷變化的動態(tài)誤差，從而將掃描速度限制在20mm/sec.以下。為了將動態(tài)誤差的影響降至Renishow公司開發(fā)了新的軟件和硬件，其中包括2軸萬向定位測頭。最近，該公司推出了一套由Renscan5測量機(jī)5軸控制技術(shù)、Revo高速掃描測頭、激光校準(zhǔn)測頭和UCC2通用型CMM控制器等組成的掃描測量系統(tǒng)。采用該成套技術(shù)的CMM能以500mm/sec.的掃描速度對高精度工件參數(shù)進(jìn)行可覆蓋更大數(shù)據(jù)范圍的高速測量。 CMM的多功能化 正如將控制軟件與換刀裝置相結(jié)合的多功能機(jī)床能在一次裝夾中完成工件的多工序加工一樣，采用多傳感技術(shù)的CMM也能在同一臺儀器上實現(xiàn)對工件多種誤差項目的檢測，從而可以節(jié)省將工件從一臺儀器移至另一臺儀器分別測量各項誤差所花費(fèi)的時間和精力，并可將工件在轉(zhuǎn)移、裝卸過程中發(fā)生損壞的可能性和多次裝夾引入的測量誤差降至最低。 但是，用多傳感技術(shù)改造老式CMM也存在一些需要解決的問題。雖然目前將CMM的單點(diǎn)觸發(fā)測頭升級為掃描觸發(fā)測頭已相當(dāng)普遍，但在CMM上加裝視頻測頭卻受到一定限制。這是因為視頻測頭通常比觸發(fā)測頭要重得多，而老式CMM的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計難以承受這一重量。此外，使用視頻傳感系統(tǒng)還需要有專用照明裝置，而在使用觸發(fā)測頭的CMM上通常沒有此類裝置。另一個問題是觸發(fā)測頭與視頻測量軟件的集成。觸發(fā)測頭CMM的測量方式是對單個點(diǎn)或一組點(diǎn)進(jìn)行采樣，而視頻測量系統(tǒng)則是利用一臺攝像機(jī)對一個點(diǎn)陣進(jìn)行快速采樣。因此，為了能在測量中對不同的傳感器進(jìn)行快速切換，而無需停機(jī)對其它傳感器重新校準(zhǔn)后再繼續(xù)測量，將不同的傳感器集成到測量軟件中就顯得至關(guān)重要。 

    OPG公司正嘗試以另一種思路來解決CMM的多功能化問題，即最好是在視頻測量機(jī)上加裝單點(diǎn)采樣傳感器，而不是在單點(diǎn)測量機(jī)上加裝視頻測頭。由于視頻測量機(jī)具有同時處理多點(diǎn)數(shù)據(jù)的能力，因此也能處理單點(diǎn)數(shù)據(jù)和掃描輸入數(shù)據(jù)。該公司設(shè)計的多傳感測頭CMM是以視頻測量機(jī)為基型，可加裝接觸測頭、激光測頭以及其它類型的傳感測頭，即在同一個給定的測量平臺上可以使用4～5種不同的傳感測頭。 集成化的多測頭CMM能夠大幅度提高測量能力和檢測效率。例如，將被測工件一次裝夾好后，可以用視頻測頭對所有適合視頻測量的部位進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣；對于某些視頻測頭無法測量的部位（如深度超過視頻測頭焦距的孔的底部），可以換用觸發(fā)測頭逐點(diǎn)采樣；對于那些沒有經(jīng)過精確幾何形狀CAD設(shè)計的復(fù)雜表面形貌，則可采用激光測頭對其進(jìn)行表面掃描。各種傳感器采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)用一個軟件包進(jìn)行分析，并將分析結(jié)果與初始CAD文件進(jìn)行比較，以確定工件是否正確。 

    多傳感測頭的一個典型應(yīng)用實例是對半金屬密封墊圈的測量。對于墊圈的金屬基體材料部分，可以采用接觸式測頭測量其尺寸參數(shù)（如孔徑）；對于不能用接觸式測頭測量的軟性材料部分，如果有一臺多功能CMM，就可以切換到視頻攝像測頭，從而獲得工件的連續(xù)數(shù)字圖像。 將多種測量功能集成到一臺測量機(jī)上是完全可以實現(xiàn)的。CMM的多功能化將大大減少測量每種特定的工件參數(shù)對單一功能測量機(jī)的需求量。隨著坐標(biāo)測量技術(shù)的不斷發(fā)展，CMM最終可能會達(dá)到如下理想境界：只需將被測工件放到測量機(jī)上，撳一下按鈕，即可獲得需要的所有測量結(jié)果。將來，用一臺綜合型測量機(jī)取代所有的單一功能測量機(jī)也完全可能實現(xiàn)。