关节臂三坐标

项目概况关节臂三坐标测量机采购招标项目的潜在投标人应在南京市秦淮区光华东街6号世界之窗创意产业园15号楼4楼获取招标文件，并于2022年06月27日 14点00分（北京时间）前递交投标文件。一、项目基本情况项目编号：NJDCX-202206011323项目名称：关节臂三坐标测量机采购预算金额：93.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：93.0000000 万元（人民币）采购需求：南京航空航天大学拟采购关节臂三坐标测量机，关节臂三坐标测量机的搭建可以实现学生实验后金属和非金属试样的非接触式数据采集后的精确检测，对难以采用常规数据采集检测方法检测的试样提供合适的检测方法，获取最精确的检测结果，对提升学生科研效率和科研水平有很大助益。合同履行期限：自合同签订之日起 3个月内到货并安装调试合格。本项目( 不接受 )联合体投标。二、申请人的资格要求：1.满足《中华人民共和国政府采购法》第二十二条规定；2.落实政府采购政策需满足的资格要求：无3.本项目的特定资格要求：投标人所投产品若为进口设备，须承诺交货时提供原厂或授权代理商（授权代理商需提供与原厂的证明材料）出具的针对此次项目名称、项目编号、报价产品型号授权证明资料原件（投标文件中提供相关承诺书）。三、获取招标文件时间：2022年06月07日 至 2022年06月13日，每天上午9:00至12:00，下午13:30至17:30。（北京时间，法定节假日除外）地点：南京市秦淮区光华东街6号世界之窗创意产业园15号楼4楼方式：①现场报名：须携带采购文件报名表、营业执照副本复印件、法人授权委托书、法人及受托人身份证复印件，并加盖公章。地址：江苏省南京市秦淮区光华东街6号世界之窗创意产业园15号楼4楼。 ②网上报名：须将报名资料（1.采购文件报名表2.营业执照副本3.法人授权委托书4.法人及受托人身份证加盖公章5.招标文件费支付截图）扫描件发到（njdcx_gczx@163.com）邮箱。标书费通过支付宝支付，并备注项目名称+公司名称+标书费字样（可简写）。（支付宝收款码见附件，如有其他支付方式请与我公司报名处人员联系，联系电话为：025-52639995、85382797）。售价：￥800.0 元，本公告包含的招标文件售价总和四、提交投标文件截止时间、开标时间和地点提交投标文件截止时间：2022年06月27日 14点00分（北京时间）开标时间：2022年06月27日 14点00分（北京时间）地点：南京市秦淮区光华东街6号世界之窗创意产业园15号楼4楼五、公告期限自本公告发布之日起5个工作日。六、其他补充事宜无七、对本次招标提出询问，请按以下方式联系。1.采购人信息名 称：南京航空航天大学　　　　　地址：江苏省南京市秦淮区御道街29号 　　　　　　　　联系方式：程老师 18810870538　　　　　　2.采购代理机构信息名 称：南京达琛鑫工程咨询有限公司　　　　　　　　　　　　地　址：南京市秦淮区光华东街6号世界之窗创意产业园15号楼4楼 　　　　　　　　　　　　联系方式：徐舒舒 025-52639995　　　　　　　　　　　　3.项目联系方式项目联系人：徐舒舒电　话：025-52639995

我国几何量精密测量领域自主创新成果——关节式坐标测量机关键技术研究于连栋，赵会宁，贾华坤[序言] 2004年我的导师费业泰教授开始与合肥工业大学校友Richard He合作开发便携关节式坐标测量机，是国内较早开展关节式坐标测量机研究的团队之一，当时费老师带领胡鹏浩和胡毅等几位老师及若干研究生从零开始攻关，研制了首台关节式坐标测量机原型样机。2006年6月本人加入这项研究工作，主要负责测量机误差建模和测量机参数标定和辨识方面的工作。初期仪器的研发工作还曾与中国船舶工业第6354研究所合作过一段时间。经过多年的持续研发，我们在关节式坐标测量机的创新精度支撑理论和仪器研发工程技术方面均积累了丰富的成果，本人先后主持4项与关节式坐标测量机相关的国家自然科学基金面上项目，2013年成功获批“便携关节式坐标测量机开发与应用”国家重大科学仪器设备开发专项（简称仪器专项），项目分别于2018年和2020年通过技术验收和综合验收。天津大学叶声华院士曾经说过“关节臂仪器项目的顺利实施得益于费老师和合肥工业大学在仪器精度理论领域积累的丰硕成果”。该项目历时近20年经过两代人的持续投入和潜心研发，完全掌握了关节式坐标测量机的核心关键技术和应用开发技术，实现了具有自主知识产权的关节式坐标测量机零的突破，该技术成果获中国仪器仪表学会科学技术奖一等奖。仪器专项在实施过程中得到合肥合锻智能制造股份有限公司、清华大学、重庆理工大学、北京信息科技大学等单位的大力支持，项目在申报过程中得到合肥工业大学夏豪杰教授的大力支持，项目实施过程中赵会宁、贾华坤等博士研究生及若干硕士研究生均做出了重要贡献，在此一并表示感谢！一、研究背景关节式坐标测量机是一种广泛应用于汽车制造、飞机装配、模具制造等领域的高精密几何量测量仪器。与传统正交式坐标测量机相比，关节类坐标测量机通常由6或者7个旋转关节串联而成，具有灵活性高、便携性好、测量范围大和适于在位测量等优点。其测角系统由安装在各旋转关节上的高精度角度编码器实现 关节类坐标测量机采用光学扫描测头可实现被测件复杂曲面的非接触快速测量 为得到精确的测量模型，还需研究多种建模和参数辨识方法以及由不同国际组织制定的关节类坐标测量机的性能评价标准。针对上述关键技术，本文介绍了关节类坐标测量机的研究现状和技术进展，并对其未来发展趋势进行了展望。二、核心关键技术2.1基于广义误差模型的运动学建模技术传统D-H建模方法在某些情况下存在病态问题，极大地影响关节式坐标测量机的测量精度。为克服上述问题，提出了一种能够同时包含几何误差和非几何误差的运动学建模方法—广义误差模型建模理论，进一步提高了关节式坐标测量机的模型精度，如图1所示。图1 关节式坐标测量机广义误差模型2.2圆光栅传感器测角误差修正技术将阿贝原则拓展到角度测量领域，定义了测角阿贝误差的概念，提出了测角阿贝误差的修正方法，在修正测角阿贝误差的基础上进一步对测角误差进行修正，圆光栅传感器的测角精度得以显著提高，如图2所示。为探究圆光栅传感器各主要的误差作用方式和各项误差成分比重，开展了基于误差源分析的测角误差修正技术研究，推导并验证了包括旋转主轴径向误差运动和光栅盘安装偏心的测角误差模型，并为精密轴系的设计和装调提供了理论指导作用；为进一步修正温度产生的测角误差，提出了基于傅里叶级数展开-遗传算法优化BP神经网络的方法，显著提高了圆光栅传感器的测角误差。图2 测角阿贝误差测量装置 图3 测角误差修正效果2.3自制3D体约束标定体结合现行ASME B89.4.22-2004、VDI/VDE 2617-9和ISO 10360-12-2016标准，提出一种全新的全测量空间3D体约束的标定系统并首次建立了全空间综合误差标定模型，如图4所示。基于全测量空间3D体约束标定体，利用最佳采样策略，获取全空间标定数据集，建立了基于虚拟距离和单点双重约束的关节式坐标测量机全空间综合误差标定模型（结构参数误差和非结构参数误差），大幅消除了非参数系统误差、拟合误差，并根除了传统标准件位姿变化引起的变形误差，有效提升了标定精度和效率。该技术在机器人、极坐标测量仪器等误差修正方面具有普遍应用价值。图4 全测量空间3D体约束标定系统2.4结构设计与轴系精密装配自主设计了6-DOF关节式坐标测量机的结构，其核心关键机械结构是精密旋转轴系。根据仪器测量精度的设计指标，选择高精密级轴承并依据轴孔配合原则合理设置公差带。制定零件加工质量检测规程，对旋转主轴等零件的关键部位尺寸使用正交式坐标测量机进行检验。利用热胀冷缩效应装配精密轴系，通过改变轴承预紧力实现对旋转主轴转动状态的调整，制定旋转主轴转动状态检测规程，利用自准直仪等仪器设备对旋转主轴的误差运动进行检测，评估精密轴系是否达到最佳工作状态，如图5所示。图5 精密轴系装配图2.5力平衡系统研发由于关节式坐标测量机是一款手持式精密测量设备，需要在靠近基座的第二个关节处安装力平衡系统以平衡仪器自身的重力，提高工人在长期操作仪器时的舒适性，降低操作疲劳，保障测量结果的准确性和可靠性。经公式推导、仿真分析、定量实验和仪器整机平衡性能验证，研发了可靠的关节式坐标测量机力平衡系统，如图6所示。图6 力平衡系统研发过程图2.7仪器测量软件开发测量软件是仪器的重要组成部分，项目组以Qt软件为开发平台，结合OpenCasCade开发了适用于关节式坐标测量机的测量软件，完成直径、圆度、圆柱度、平面度等几何尺寸、形位公差的算法开发，并用标准测试数据与成熟商用软件进行比对，验证算法准确性。软件具备测量过程实时显示、数据存储、测试结果导出等功能，并方便进行功能扩展，如图7所示。图7 关节式坐标测量机测量软件经上述关键技术积累，成功研制了测量范围为1.2m-3.6m共5种关节式坐标测量机，如图8所示。其单点测量重复性介于±0.018-0.036mm，长度测量重复性±0.049-0.119mm。图8 不同型号关节式坐标测量机三、应用技术开发3.1汽车行业的应用针对汽车行业模具标定、焊接夹具定位和人机工程测试三个典型应用场景，在奇瑞汽车股份有限公司开展了相关测试验证，如图9所示。（1）模具标定测量提出利用关节式坐标测量机对汽车冲压模具进行现场测量。通过在测量现场测量被测模具的多个关键点，把测量机的测量坐标系统一到模具自身设计的坐标系内，然后通过关节式坐标测量机测量得到各被测点坐标值，与其理论设计值比较，给出测量结果评价，也可以通过关节式坐标测量机的测量软件拟合测量得到模具模型，与其设计理论模型比较，得到模具的形变，根据其形变情况标定模具。（2）焊接夹具定位测量 在使用关节式坐标测量机对焊接夹具进行定位检测时，通过对夹具体检测基准的测量，采用与理论数模相拟合的方式建立坐标系，分别测量夹具体的各个定位销及定位面与三维数模的偏差，以判定该夹具是否符合要求。（3）人机工程测试 为保证汽车乘坐人员的乘坐舒适性，需要保证汽车座椅空间3D位置的精密安装。在车身边架设关节式坐标测量机，将其测头伸进车厢内，完成对隐藏在车厢内座椅关键点的位置测量，并通过测量车身各关键点，来判断座椅的安装是否符合人机工程的要求。关节式坐标测量机在汽车制造中的应用，解决了汽车零部件几何尺寸测量和定位安装现场检测的难题，提高了生产效率，保障了生产质量。图9 关节式坐标测量机在汽车行业的应用3.2飞机制造中复杂零件、工装的现场检测在民用飞机制造企业利用关节式坐标测量机对飞机舱门及装配工装进行检测，并对点云数据进行处理。该类测量可以保障装配人员通过可视化的方法提高装配质量，根据提供的详细尺寸参数，实现对飞机关键部件生产质量的全面控制，提升飞机关键部件的产品质量，促进了我国飞机制造业的自主高质量发展。如图10所示。图10 关节式坐标测量机在飞机制造业的应用3.3 EAST核聚变大科学装置关键部件定位测量和形变检测全超导托卡马克核聚变 实验装置（EAST）内部含有种类繁多的关键零部件，每次放电后需要对其装配定位精度和形变进行精密测量。传统方法采用靠板、标尺等手段仅能进行定性测量。为解决核聚变装置内部关键部件装配定位测量难题，我们提出激光跟踪仪与关节式坐标测量机进行组合测量的模式，充分发挥激光跟踪仪超大尺寸全局测量和关节式坐标测量机灵活、便携、无测量障碍点的局部测量优势。通过升级EAST大厅外部基准、构建内部基准，统一内外基准网，在EAST核聚变装置维护改造期间通过搭建测量系统，顺利完成关键部件装配定位测量和形变检测，为核聚变实验的顺利进行提供了必要保障，如图11所示。图11 关节式坐标测量机在国家大科学装置的应用四、总结风雨18年仪器研发路，在两代仪器人的共同努力下，积累了基于“新原理、新装置、新工艺”的整套仪器研发经验，实现了自主知识产权的关节式坐标测量机从无到有，从原理样机到小批量生产的突破，打破了国外产品在国内市场的垄断，为相关仪器的国产化替代奠定了基础。【作者】于连栋，博士，教授，2003.9-2020.5年就职于合肥工业大学，2020年6月以来就职于中国石油大学（华东），长期从事3D宏观尺度坐标测试技术、微纳传感技术、超快光学精密测试技术研究，2017年入选国家百千万人才工程、国家级有突出贡献中青年专家、享受国务院政府津贴。点击图片直达报名页

2022年10月，基恩士推出全新WM-3500大范围三坐标测量仪，测量范围长达15米，适合于大型阀门、焊接夹具、搬运装置、桥梁部件等各类大型产品的测量。 WM-3500采用新原理实现更大的测量范围，且操作简单，只需通过无线探头接触测量目标物；由此，单人即可对超大型产品、装置进行三坐标测量。支撑高精度大范围测量的 3 相机结构WM-3500配备可动相机、探头搜索相机、参考相机3个相机，在大范围内也能实现重复精度为 ±10 μm 的高精度测量。新品通过可动相机捕捉7个无线探头标记点所发出的近红外光，高精度识别探头的位置和姿势；通过探头搜索相机即时追踪探头发出的光，实现流畅测量；而参考相机可以通过识别内部的图表，高精度测量可动相机的左右±90°、上下±30的角，以此相机为基准求出三维坐标。操作简单，只需探头接触测量目标物WM-3500没有三坐标或关节臂等驱动部，可以从更多角度进行测量。无线探头配备触摸屏、小型探头相机，操作人员可在手中的显示器上进行与笔记本电脑上相同的操作。小型探头相机可将相机中呈现的图像与3D图像叠加显示，即使是初次接触三坐标测量仪的人，也可直观地理解测量的所在位置。便携式设计，可在各种地方进行三坐标测量WM-3500采用便携式设计且安装简单，无需测量室，通过使用三脚架、延长杆、手推车，可安装在各个地方进行测量。同时，为了能在现场等恶劣环境下使用，新品还采用了耐久性和刚性较高的设计，配备了温度补偿功能。此外，针对测量无法一次性全部进入相机视野的大型目标物，或会遮挡相机光路的复杂设备和装置， 使用“相机移动功能”可轻松完成测量。