為適應(yīng)汽車模具業(yè)的發(fā)展需要，HEXAGON計(jì)量集團(tuán)下屬的Brown & Sharpe公司和意大利DEA公司在各種規(guī)格的三坐標(biāo)測量機(jī)上應(yīng)用了更加先進(jìn)的測頭和軟件技術(shù)，為汽車模具制造過程中的點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集、尺寸驗(yàn)證和質(zhì)量控制提供了更加完美的解決方案。
通常，模具制造的操作流程為：
1、 設(shè)計(jì)和物理模型的塑造
在這個(gè)階段，設(shè)計(jì)人員一般是根據(jù)自己的想象和構(gòu)思進(jìn)行原型的設(shè)計(jì)，并使用油泥塑造出滿意的形狀。由于缺乏原始的設(shè)計(jì)圖紙或CAD模型，加之塑造出來的形狀往往是非規(guī)則的，很難進(jìn)行下一步的加工和制造。
2、 物理模型重構(gòu)
在缺乏設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的情況下，一個(gè)比較有效的方法就是利用逆向工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)物理模型的重構(gòu)。主要是利用測量機(jī)對第一階段設(shè)計(jì)出來的實(shí)體模型進(jìn)行表面點(diǎn)云數(shù)據(jù)的采集，并傳送到CAD系統(tǒng)中進(jìn)行造型，經(jīng)過反復(fù)的驗(yàn)證和修復(fù)，在得到確認(rèn)后，由CAM系統(tǒng)產(chǎn)生加工路徑。
3、 模具的制造
加工中心按照加工路徑完成模具的制造。
4、 模具的尺寸驗(yàn)證
在模具制造完成后，利用三坐標(biāo)測量機(jī)進(jìn)行尺寸的驗(yàn)證，以保證同原始設(shè)計(jì)尺寸相吻合。
5、 零件沖壓
實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的批量生產(chǎn)。
6、 最終檢驗(yàn)
利用坐標(biāo)測量機(jī)完成制造工件的柔性測量，為過程控制提供幫助，并產(chǎn)生測量數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)尺寸的對比。
以上六個(gè)步驟完成了模具制造的全過程。在這個(gè)過程中，三坐標(biāo)測量機(jī)在點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集、尺寸驗(yàn)證和過程質(zhì)量控制方面發(fā)揮著重要作用。
Brown & Sharpe公司為汽車模具制造業(yè)提供的全系列測量機(jī)產(chǎn)品，可滿足不同測量尺寸和不同測量精度的需要。其中，GLOBAL系列測量機(jī)可滿足中小型模具的測量；水平臂和龍門系列測量機(jī)產(chǎn)品可完成大型模具的高精度測量。這些測量機(jī)都能夠配備適合模具檢測和模具制造的測頭和軟件技術(shù)，能很好地完成汽車模具制造業(yè)的測量和數(shù)據(jù)采集需要。
測頭技術(shù)
METRIS公司的LC50/LC100是典型的線掃描激光測頭，掃描帶寬50mm，掃描速度為19200點(diǎn)/秒，可高速完成工件表面數(shù)據(jù)點(diǎn)的采集，進(jìn)而利用軟件對工件的特定特征或區(qū)域進(jìn)行測量或?qū)崿F(xiàn)逆向設(shè)計(jì)。目前該測頭已被成功地集成到Brown & Sharpe和DEA公司的測量機(jī)系統(tǒng)中，由于它與PH10M完全兼容，可以自由旋轉(zhuǎn)，從而大大擴(kuò)展了激光掃描測頭的應(yīng)用領(lǐng)域。
通過其自身配備的軟件，METRIS公司具有一整套方法處理數(shù)字化點(diǎn)云，并能夠完成采集數(shù)據(jù)的預(yù)處理，以方便下一步的應(yīng)用。
雖然激光測頭在反求采點(diǎn)測量方面具有效率高的優(yōu)勢，但精度偏低，使其只能被用于精度要求不高或需要二次造型修飾的工件上。在高精度拷貝方面，接觸式掃描測頭則具有不可替代的優(yōu)勢。在接觸式掃描測頭中，高性能的掃描控制系統(tǒng)非常關(guān)鍵。DEA公司利用SP600掃描測頭開發(fā)的Digiscan系統(tǒng)，使用專門設(shè)計(jì)的掃描控制硬件，是一套非常強(qiáng)大的精密反求拷貝工具。作為一個(gè)附加選項(xiàng)，該掃描控制硬件在三坐標(biāo)測量機(jī)上可實(shí)現(xiàn)對任意未知曲面的自動掃描，并生成加工指令程序。如果配備具有強(qiáng)大CAD功能的通用測量軟件PC-DMIS，該測量機(jī)就可實(shí)現(xiàn)從簡單的箱體類工件測量到復(fù)雜的輪廓和曲面的評定和掃描，為汽車模具的長度尺寸檢測和形位公差的評定提供了先進(jìn)的手段。
強(qiáng)大的支持軟件
具有強(qiáng)大CAD功能的PC-DMIS軟件，為模具設(shè)計(jì)制造提供了完美的測量方式：PC-DMIS CAD++ 軟件允許用戶采用三維 CAD數(shù)據(jù)，脫機(jī)或者聯(lián)機(jī)生成工件檢測程序，同時(shí)完成圖形化工件模型和探測路徑的模擬；強(qiáng)大的PC-DMIS CAD圖形功能使用戶在測量程序下載到車間現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)測之前，通過模擬測量運(yùn)行找到并糾正測量程序錯誤；完美的三維仿真功能，可以使用戶在進(jìn)行各種元素的實(shí)際測量前，圖形化檢驗(yàn)初始設(shè)定的零件檢測程序。同時(shí)，通過插入圖形幫助，用戶能夠更好地理解復(fù)雜的測量任務(wù)，并實(shí)現(xiàn)對未知數(shù)據(jù)工件的檢測，生成數(shù)模，以完成逆向工程應(yīng)用。PC-DMIS軟件主要具備以下特點(diǎn)：
1、數(shù)模脫機(jī)編程
PC-DMIS軟件具有的CAD數(shù)模脫機(jī)編程特性，使得測量編程準(zhǔn)備工作能在測量室以外完成，甚至在零件還未制造出來之前就已經(jīng)完成了。這對于生產(chǎn)線上使用的測量機(jī)而言，意味著投資成本的降低。此外，編程中需要的理論數(shù)值，可自動從數(shù)模上直接得到，而不需從圖紙上查找再由鍵盤輸入，這種變化既提高了效率，又避免了數(shù)據(jù)輸入錯誤的發(fā)生。
上海大眾汽車公司就是在所有新車型投產(chǎn)之前，使用CAD數(shù)模作脫機(jī)測量編程，完成了零件測量程序的編制。
2、圖形操作環(huán)境
即使在沒有CAD數(shù)模的情況下, 測量軟件的圖形環(huán)境也使用戶的操作方式大為改觀。首先，測量元素是以三維圖形顯示的，從而實(shí)現(xiàn)了“所見即所得”；其次，在進(jìn)行相關(guān)計(jì)算和分析的過程中，可以從顯示窗口上直觀地選取圖形，而不是查找數(shù)據(jù)庫列表里的元素標(biāo)號。
圖形操作環(huán)境使用戶在工作中具有輕松感，不僅提高了工作效率，而且由于較容易判斷測量的中間結(jié)果，可以避免許多測量錯誤。
3、圖形報(bào)告
圖形報(bào)告就是在測量結(jié)果的基礎(chǔ)上, 直接繪制圖形, 并將測量數(shù)據(jù)、理論數(shù)值、誤差等信息直接標(biāo)注在圖形上。在有CAD數(shù)模的情況下，輸出的圖形即為數(shù)模圖形；在無CAD數(shù)模的情況下，輸出的圖形為測量元素。但無論是哪種情況，用戶都可以自由選擇視圖方向, 用最合理的投影方向來表達(dá)測量結(jié)果。
圖形報(bào)告也可由用戶定制和編程。一旦定制完成，即保存在測量程序中，每次測量結(jié)束，即自動輸出報(bào)告。
4、多種中性的接口規(guī)范
雖然基于CAD的測量軟件包具備多種中性的接口規(guī)范，例如：IGES、STEP、VDA等，但最快捷、最精確的方式還是直接導(dǎo)入/導(dǎo)出，即不經(jīng)中間格式轉(zhuǎn)換而直接輸入/輸出原始CAD文件。PC-DMIS軟件包除了具備這些功能外，還可與多種CAD/CAM軟件產(chǎn)品配合，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)CAD數(shù)據(jù)交換。
PC-DMIS CAD++強(qiáng)化了軟件的掃描和測量功能，為工件建模、模具制造調(diào)整以及生產(chǎn)過程中的故障診斷、分析、處理帶來了方便。PC-DMIS CAD ++軟件所具備的掃描性能，使用戶能夠快速、高效、準(zhǔn)確地測量復(fù)雜的幾何形狀，各種類型的掃描特性能夠生成工件表面的不同掃描模式，是檢測工件配合表面尺寸的重要工具。此外，該軟件還提供了快速、簡捷測量薄壁工件（包括鈑金件、塑料件、玻璃件和管件）的全套測量程序。
CAD數(shù)模的使用，使曲線/曲面的測量數(shù)據(jù)處理方法由“點(diǎn)到點(diǎn)”改變?yōu)椤包c(diǎn)到曲線”和“點(diǎn)到曲面”，在軟件包內(nèi)部使用的理論模型是真正的曲線/曲面。這一改變提高了測量數(shù)據(jù)的精度，克服了由測量機(jī)的空間定位誤差所帶來的影響，加上連續(xù)掃描測頭的應(yīng)用，使測量效率大幅度提高， 一條掃描線就可實(shí)現(xiàn)一個(gè)截面輪廓的測量和分析。
測頭系統(tǒng)和輔助設(shè)施
DEA公司還提供了一些專用于汽車行業(yè)測量使用的測頭系統(tǒng)和輔助設(shè)施：
● 連續(xù)旋轉(zhuǎn)測座 CW43，其特點(diǎn)是無級連續(xù)旋轉(zhuǎn)，加長桿可達(dá)700mm，能對大型模具深孔進(jìn)行測量和評定。
●柔性夾具Five U-Nique。它包括一系列不同高度的立柱支撐，能夠自動識別每個(gè)固定點(diǎn)的物理位置，從而可以方便地實(shí)現(xiàn)工件的不同方位的定位，甚至模仿“真實(shí)車的位置”。每個(gè)立柱都安裝有氣浮塊，既能避免摩擦，又能方便地在工作臺上進(jìn)行移動。Five U-Nique夾具能夠進(jìn)行機(jī)械或磁力鎖定，從而可確定夾具的X、Y向位置，通過一個(gè)特定裝置，可識別立柱的Z向位置。這樣，測量機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)自動引導(dǎo)并進(jìn)行快速定位支撐，是真正可由用戶實(shí)現(xiàn)的柔性組合夾具，這種夾具可對復(fù)雜多樣的工件，尤其是汽車零部件提供靈活的固定方案。
