光學測量技術近年來隨著汽車工業的高速發展獲得了長足的進步，以其高速、高效、高柔性的卓越品質正在發動機制造現場發揮著巨大作用，為發動機制造工藝保駕護航，為發動機產品質量開門把關，表現出了強大生命力，代表著發動機制造現場最新檢測技術應用發展方向。

　　光學非接觸式軸類零件測量系統在發動機曲軸、凸輪軸制造現場的應用

　　發動機五大核心部件的曲軸、凸輪軸的在線工序間綜合多參數的檢測，目前大多數發動機制造企業采用的綜合檢測設備的測量技術為氣動、電感及氣電綜合測量技術等等，這些專用檢測設備結構都比較復雜，維修困難，價格昂貴，柔性較差，近年來在新建的曲軸或凸輪軸生產線出現了一種以光學掃描測量技術為原理的光學軸類零件綜合測量機，如圖1為光學式曲軸綜合測量機測量示意圖，如圖2為光學式凸輪軸綜合測量機測量示意圖，結構簡單，測量速度快，柔性強，效率高，如測量一支四缸曲軸產品的50多個幾何參數僅需10秒鐘即可完成，很好地實現不同工序間零件的綜合測量，無需進行任何調整，直接選擇相應的測量程序即可開始快速測量。

　　圖1光學式曲軸綜合測量機測量示意圖圖2光學式凸輪軸綜合測量機測量示意圖

　　光學非接觸式軸類零件測量系統采用光學投影原理，配置了高分辨度的攝像系統，主要的測量單元包括光源、透鏡組、CCD傳感器，從光源發出的光線經過透鏡組后被轉成平行光線，平行光線被零件部分遮擋后在CCD傳感器上形成等尺寸、等比例的陰影，測量單元可以沿曲軸的軸向移動，掃描整個零件后就得到了曲軸完整的輪廓陰影，通過對陰影的檢測就可以評定出曲軸的尺寸和形位誤差。光學非接觸式軸類零件測量系統是一種絕對測量的設備，精度依靠測量單元、軸向移動的光柵尺、周向旋轉的編碼器保證。其測量精度為：直徑示值誤差可達（2+D[mm]/100）μm，長度示值誤差可達（5+L[mm]/100）μm，直徑重復精度為0.5μm，長度重復精度為3μm，可測量的曲軸最大直徑是140mm，最大長度1000mm，最大重量75kg。其設備結構非常緊湊，操作舒適而方便，可以通過智能軟件和硬件接口簡單靈活地將它們聯機到生產線上，可以滿足軸類零件半精加工的檢測要求。

　　光學非接觸式表面測量技術在發動機缸體、連桿制造現場的應用

　　缸體、連桿也是發動機的核心部件，缸體上的缸孔、連桿的大頭孔是發動機曲柄連桿機構的重要工作面，其表面質量好壞直接影響到發動機的工作性能及排放，傳統的接觸式測量設備測量時無法覆蓋整個零件表面，也無法提供直觀可視的圖像以迅速找到問題根源所在。光學非接觸式表面測量技術的應用很好的解決了這個測量難題，目前已開始在主流發動機制造企業中應用，儀器工作時一個360°的全方位環形光學傳感器移動到孔內，生成內圓面圖像，這個圖像被CMOS圖像傳感器連續掃描。由于環形傳感器的掃描率高，所以測量傳感器能快速移動，測量循環時間短。采用光學非接觸式表面測量技術對工件進行100%檢測時，經濟性好，效率高，公差設定精確，測量時能夠識別360°范圍內的最小誤差。可單機測量或集成到自動線上測量，能全自動運行，經濟有效，基于Windows的軟件操作簡單，評價方便。圖3就是利用這一先進檢測技術的缸孔全自動表面檢測系統，圖4是連桿大頭孔全自動表面檢測系統，圖5為缸孔表面網紋角成像檢測系統。

　　圖3缸孔全自動表面檢測系統4連桿大頭孔全自動表面檢測系統5缸孔表面網紋角成像檢測系統

　　光學干涉3D成像測量技術在發動機缸體、缸蓋制造現場的應用

　　隨著發動機性能的提高，對發動機關鍵零部件缸體、缸蓋結合面表面形貌的檢測顯得越來越重要，以三坐標測量機作為缸體、缸蓋結合面平面度檢測為主的測量方法已不能完全滿足平面度質量控制的要求了，光學干涉3D成像測量技術，可以提供完整的整體2維/3維表面形貌信息，對缸體、缸蓋結合面表面制造工藝過程進行質量控制，通過對加工和制造過程中的實時檢測發現產品缺陷從而大幅度地減少廢品。目前已被廣泛應用在發動機缸體、缸蓋生產線的在線檢測。

　　ShaPix表面偵測儀采用激光全息干涉原理，在一個300X300毫米的視場范圍內，生成逾400萬個X、Y、Z數據點，一次性的檢測可測量整體表面形貌、局部傾斜度及任意相鄰局部區域間的傾斜度變化、二維和三維波度信息、孔的位置和直徑的存在性，同時還具備多面關系檢測，包括平行度、共面度、深度、厚度、傾斜度和垂直度等，虛擬墊片泄露預測分析。測量的信息和結果都以高清晰彩色編碼的三維表面形貌信息圖像來表述，如圖6所示的一個缸體頂平面經過ShaPix表面偵測儀檢測后輸出的頂平面平面度三維表面形貌信息圖像，取代了傳統檢測設備沿用的大量的數據分析和曲線圖表的表述方法。

　　ShaPix表面偵測儀完全改變了傳統檢測設備用預先設定的檢測點和走軌跡的方法對表面形貌檢測，它是采用對表面形狀貌的整體檢測，完全避免了質量“漏檢”的問題，讓制造加工的產品百分百的檢驗合格。而且軟件界面直觀可視，清晰顯示零件幾何尺寸、工藝過程、機床操作情況及產品質量，使得工藝人員可以快速調整工藝過程，減少廢品率，降低質保成本，避免零件故障傳遞至裝配線。

　　結束語

　　光學非接觸測量技術是將圖像處理技術應用于測量領域的一種新的測量方法，它將被測對象的圖像作為信息的載體，從中提取有用的信息來達到測量目的。圖像測量方法具有非接觸、高速度、動態范圍大、信息豐富等優點，受到國內外測量領域的重視，目前已在發動機制造領域得到了廣泛的應用，也是汽車制造領域檢測技術的一個發展方向。