摘要：本文介紹了激光跟蹤測量技術(shù)在焊裝夾具裝調(diào)上的應(yīng)用巡住，以及API新一代激光跟蹤測量技術(shù)开辫，包括ADM絕對測距技術(shù)善歌、Intelliprobe智能測頭技術(shù)和基于數(shù)模的擬合坐標(biāo)系測量方法以及這些功能的應(yīng)用實例件塌。
　　激光跟蹤儀作為一種高精度便攜式的三坐標(biāo)測量設(shè)備，在世界汽車制造業(yè)使用并不是一個新鮮事物吸哩。在歐洲漱凝，標(biāo)致雪鐵龍汽車公司和雷諾汽車公司已經(jīng)大量采用了美國自動精密工程公司（Automated Precision, Inc縮寫API）生產(chǎn)的TrackerIIPlus激光跟蹤儀代替關(guān)節(jié)臂等其他現(xiàn)場測量設(shè)備，在中國诸迟，上海通用也已經(jīng)選用兩臺美國API公司的TrackerIIPlus激光跟蹤儀用于生產(chǎn)現(xiàn)場工裝檢測以及白車身和沖壓件測量茸炒。今天的跟蹤儀早已突破了早期跟蹤儀外型笨重，校準(zhǔn)頻繁阵苇，操作復(fù)雜壁公，受環(huán)境影響大等局限性，成為了現(xiàn)代汽車制造業(yè)中用途廣泛的一種測量儀器绅项。由美國API公司制造的TrackerIIPlus激光跟蹤儀跟蹤頭重量僅有8.3kg紊册，連接上配套的輕便三腳架后總重量也不超過20kg，可以在生產(chǎn)線上方便地安裝快耿。

　　API公司不僅是激光跟蹤儀在全球范圍內(nèi)的最初發(fā)明人，而且不斷推出許多新的擴(kuò)展技術(shù)袜硫。傳統(tǒng)的激光跟蹤測量技術(shù)在汽車行業(yè)遇到的最大挑戰(zhàn)是光線阻斷的問題氯葬，而現(xiàn)在這一難題有了兩套行之有效的解決方案，一是絕對測距技術(shù)（absolute distance measurement. 縮寫ADM）婉陷，一是智能測頭技術(shù)（Itelliprobe）帚称。

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　　傳統(tǒng)的激光跟蹤儀因為采用激光干涉的原理測量靶球到跟蹤頭的距離，要求激光頭和靶球之間的光線始終不能被阻斷秽澳，在測量汽車工裝夾具時這點(diǎn)往往是很難保證的闯睹。API的絕對測距（ADM）技術(shù)允許跟蹤過程中斷光，甚至可以直接把靶球放到目標(biāo)位置担神，然后再將跟蹤頭指向靶球進(jìn)行測量楼吃，這是一種基于紅外光脈沖反射拍頻計數(shù)的絕對測距技術(shù)，其10m內(nèi)精度可以高達(dá)0.02mm入驮。這項技術(shù)在在線檢測汽車夾具重復(fù)定位精度方面效果非常好路统。通常我們把光學(xué)靶安裝在活動的夾頭上，每次夾頭到達(dá)工作位置后抚送，軟件驅(qū)動跟蹤頭指向光學(xué)靶的理論位置乞审，實際每次夾頭所處的位置都將偏離理論位置绎噩，跟蹤頭將在理論位置周圍以螺旋線軌跡運(yùn)動搜索光學(xué)靶，鎖定目標(biāo)后再用絕對測距技術(shù)測出光學(xué)靶到跟蹤頭的距離鸠丸，從而計算出此時夾頭所處的實際位置缨诱。在軟件的配合下激光跟蹤儀可以在極短時間（通常只需幾秒鐘）就測量出多個夾頭的重復(fù)定位精度，且精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于基于數(shù)碼相機(jī)的交匯照相測量技術(shù)待插。
　　另外竭撇，API的TrackerIIPlus還支持一種智能測頭技術(shù)，智能測頭是一種特殊的光學(xué)靶捷妥。底部裝有長度可達(dá)幾百毫米的測桿你义，光靶設(shè)置在測頭的頂端。智能測頭內(nèi)部集成的傳感器摩潮，可以感知智能測頭相對于激光光線的姿態(tài)角變化况既。通過頂端光學(xué)靶的坐標(biāo)值和姿態(tài)角計算出底部測桿尖端的坐標(biāo)值，這樣就可以用測桿尖端去測量激光照射不到的工件背面以及較深的孔和槽组民。智能測頭的外形如圖3所示棒仍。

    智能測頭

　　激光跟蹤儀像所有的三坐標(biāo)測量設(shè)備一樣，提供了豐富的建坐標(biāo)方式臭胜，除了傳統(tǒng)的三點(diǎn)建坐標(biāo)莫其、點(diǎn)線面建坐標(biāo)、多點(diǎn)擬合坐標(biāo)系等方式以外耸三，還提供了一種獨(dú)特的復(fù)雜擬合建坐標(biāo)方式乱陡，這種建坐標(biāo)方式允許使用工件上的任意曲面、平面仪壮、定位孔憨颠、定位點(diǎn)組合起來作為建坐標(biāo)的基準(zhǔn)，擬合計算出工件坐標(biāo)系积锅。

    在工件數(shù)模上選擇擬合坐標(biāo)系基準(zhǔn)

　　如圖所示爽彤，首先在導(dǎo)入的工件數(shù)學(xué)模型上選擇適當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)面上的表面點(diǎn)（對應(yīng)工裝上的定位面）和基準(zhǔn)孔中心（對應(yīng)工裝上的定位銷），然后依次測量工件上的這些基準(zhǔn)元素位置缚陷，得到擬合計算的結(jié)果适篙。如果定位基準(zhǔn)屬于過定位，通過分析結(jié)果數(shù)據(jù)牲耐，可以知道基準(zhǔn)之間存在哪些沖突师莫，然后再決定是否應(yīng)該舍棄某些可能存在問題的基準(zhǔn)（通過放棄某些擬合計算約束條件來實現(xiàn)），這種復(fù)雜擬合建坐標(biāo)的功能使得激光跟蹤儀可以代替各種機(jī)械工裝檢具來檢測白車身和沖壓件琐惩。具體方法是，首先固定好零件成揍，選擇工裝檢具檢測時的定位元素（包括定位面和定位銷）作為建坐標(biāo)的參考基準(zhǔn)目溶，這樣擬合得到的工件坐標(biāo)系搪古，就準(zhǔn)確再現(xiàn)了機(jī)械檢具檢測時使用的工件坐標(biāo)系，此時測量出的工件偏差和機(jī)械檢具檢測出的偏差數(shù)據(jù)一致咕隶，能準(zhǔn)確反映工件的實際狀態(tài)赁霉。這就是所謂的“電子工裝”技術(shù)。白車身倚辟、焊裝夾具谬碱、檢具的檢測需要遵循的原則就是，建坐標(biāo)的基準(zhǔn)和實際工件的安裝定位基準(zhǔn)或者工作基準(zhǔn)保持一致早假，這樣才能最大限度的減小測量坐標(biāo)系帶來的誤差蠢挡。采用這種基于數(shù)學(xué)模型的“電子工裝”技術(shù)，在節(jié)省下制造機(jī)械工裝的高額成本的同時也省去了對這些機(jī)械工裝進(jìn)行檢測和維護(hù)的人力資源凳忙，可以大大提高生產(chǎn)效率业踏。

擬合計算的調(diào)整和計算結(jié)果

　　此外，激光跟蹤儀也可以用于汽車外形設(shè)計涧卵。由藝術(shù)家在木模上雕刻設(shè)計的新車型勤家，需要精確的變成計算機(jī)中的數(shù)學(xué)模型，在以往柳恐，這需要一臺造價不菲的高精度大型導(dǎo)軌式三坐標(biāo)測量機(jī)伐脖，而現(xiàn)在一臺TrackerIIPlus激光跟蹤儀，配合其功能強(qiáng)大的測量軟件就能完成這套復(fù)雜的逆向工程乐设，激光跟蹤儀形式多樣的動態(tài)掃描工作方式讼庇，能夠精確反求出空間自由曲線、曲面的數(shù)學(xué)模型伤提，從而大大降低沖壓模具的生產(chǎn)制造成本巫俺，同時，激光跟蹤儀也可以用于這些沖壓模具和工件的檢測肿男。
　　激光跟蹤儀測量技術(shù)在我國的汽車生產(chǎn)在線檢測領(lǐng)域還是方興未艾柿癞，在汽車制造業(yè)中推廣應(yīng)用有著廣闊的前景。

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