长春轨道客车股份有限公司客车制造中心吉林长春130062
摘要：本文主要介绍如何采用先进测量仪器以及辅助工装，实现车辆三维空间尺寸的高精度测量，填补车体生产制造中空间尺寸检测手段的空白。本文通过设计制作专用测量辅助工装、取点投影、建立坐标系、定点测量、选择最佳拟合、跳转设备、继续采点等一系列措施手段，经过现车验证，获得车辆空间尺寸的测量数据，为后工序的调修、组对、机械加工提供了准确数据支撑。
关键词：空间尺寸；三维测量；低地板城铁；精度
1概述
随着科技的不断发展，以及城铁车技术要求的不断提高，精确测量技术的作用显得日益重要，这对产品精度质量提出了更高的检测要求。100%低地板立体底架钢结构组焊后的三维空间尺寸测量采集工作对我们提出了严峻的考验。经过调研、策划，公司配置了精确测量设备——FAROARM测量臂。但是只拥有先进的设备是不够的，我们通过对车辆结构的细致研究和功能性分析制定了测量辅助工装、测量定位基准、坐标系转换、数据采集实现等方法。实现了立体底架钢结构铰接座间距、枕梁与空气簧座相对尺寸、端侧拉铆面倾斜角度等的测量，同时实现了数据误差显示、对比，较大幅度提高了现车检测水平，为车辆三维空间尺寸的精确测量提供了范例。此项技术陆续推广应用在了美国波士顿项目激光焊工装弧形的高精度测量和悉尼双客底架端部机加前测量。
2测量设备及测量方法的研讨
2.1数字化测量设备的简介
工作原理介绍：
测量臂采用光栅码盘来记录探头任意姿态时的转角。通过固定的臂长与实时变化的角度的记录可以换算出探头在任意点位置的坐标值。在轴上的温度传感器及补偿系统，可以保证在环境温度下稳定测量。通过现场对探头进行校准，来修正更换探头所引起的误差。
2.2测量数据的准备
图二：探针补充示意图
专用测量辅助工装：制作专用支撑工装将已经组焊并调修完成的底架钢结构调平，等待测量。
基准确立：使用ARM测量臂时，需要考虑已什么为基准，怎样设置测量点，以及如何将不同位置的检测对象统一到一个系统中进行比较等问题。经过多次试验论证，我们决定通过建立统一坐标系和设备跳转的方式来解决以上问题，将单个独立位置点变成我们有用的测量元素，且能通过统一的坐标系实现所有测量位置点的数据分析。
探针补偿：由于测量臂探头采用直径为3mm球形测量头，在测量时为了得到准确的测量坐标我们必须对探头本身尺寸进行补偿。测量前需要设置探针补偿值（探头直径），本项目我们使用的是孔补偿方式对探针进行补偿。后续生产实施过程中，如果存在以下三种情况必须对探针进行补偿：第一，探针拆卸重新安装后；第二，测量环境温度变化较大；第三，较长时间未重新校准。
移动设备：由于本项目车辆分为两种车型NP和MP，长度为5-7m之间，但是测量设备无法实现一次性测量。要想得到我们想要的数据必须将所有的测量点都放到一个坐标系中，如车长度方向的两个位置点分居车辆两端，无法通过一次设备位置实现车长的测量，二设备每次移动后，设备均会重新初始化，亦形成一个新的坐标系，这是如果继续进行测量新的测量点会造成数据的混乱，且无法得到所要测量的元素，这是我们便需要设置移动设备参考特征，使得新坐标系调整到我们第一次初始设置的坐标系，但这样会有一定的误差损失。
2.3测量方法研讨
坐标系的建立：以架车位旁机加参考定位块为基准建立虚拟基准平面，确定底架钢结构枕梁两侧中心点以及铰接座两端中线点位置，并向基准平面投影获得建立坐标系的基准点，完成坐标系的建立。
图五：建立坐标系示意图
数据的测量：使用测量臂探头按照下面两张附图上的数据测量点位置，分别对MP和NP车的数值进行测量；由于测量范围的限制，在进行底架钢结构测量时需要“蛙跳”，“蛙跳”前使用测量臂测量三个固定蛙跳小球的定位，然后解除吸盘移动设备，再重新测量三个蛙跳小球的定位，保证测量精度，软件将自动匹配移动后的设备坐标系与原坐标系相同，就可以继续测量剩余点的坐标。
3结语
本文通过使用FaroArm设备的三维测量手段，解决了100%低地板立体底架钢结构组焊后的三维空间尺寸测量采集工作，成功的实现了机加工前钢结构尺寸的精确测量，大幅提高了产品的交检合格率。
作者简介：
姓名：刘冠男；单位：中车长春轨道客车股份有限公司客车制造中心技术部；