工業(yè)測(cè)量是在工業(yè)生產(chǎn)和科研各環(huán)節(jié)中，為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、模擬、測(cè)量、放樣、仿制、仿真、產(chǎn)品質(zhì)量控制、產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，提供測(cè)量技術(shù)支撐的一門學(xué)科。測(cè)量?jī)?nèi)容以產(chǎn)品的幾何量為主，也涉及色彩、溫度、速度與加速度及其他物理量。
精密測(cè)量的內(nèi)涵
精密測(cè)量技術(shù)是工業(yè)測(cè)量技術(shù)的一個(gè)組成部分，特指以毫米級(jí)或更高精度進(jìn)行的工業(yè)測(cè)量。現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品的尺寸精度提出了更高的要求，特別是對(duì)于精密加工行業(yè)而言，如精密絲杠、精密齒輪、精密蝸輪、精密導(dǎo)軌和精密軸承等零件的加工，采用如游標(biāo)卡尺、千分尺等傳統(tǒng)的測(cè)量工具已經(jīng)無法滿足其測(cè)量精度要求。
同時(shí)，隨著消費(fèi)者對(duì)個(gè)性化產(chǎn)品的需求增加，制造企業(yè)面臨著產(chǎn)品測(cè)量種類增加、測(cè)量批量減小、測(cè)量速度要快、測(cè)量結(jié)果要能夠存儲(chǔ)以便于后期質(zhì)量數(shù)據(jù)分析及追溯等要求，精密測(cè)量技術(shù)已然成為企業(yè)適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的一項(xiàng)不可或缺的技術(shù)。再者，隨著人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、智能傳感器、5G等技術(shù)發(fā)展，在線、自動(dòng)化、高速、智能成為當(dāng)前精密測(cè)量系統(tǒng)和技術(shù)的主旋律。
因而精密測(cè)量設(shè)備需要具有一定的智能化水平，如一次測(cè)量完成后，能夠自適應(yīng)地對(duì)下一批相同產(chǎn)品自動(dòng)連續(xù)測(cè)量，以及在機(jī)器視覺等技術(shù)的輔助下，自動(dòng)判斷產(chǎn)品質(zhì)量合格與否。更進(jìn)一步，測(cè)量不僅僅是產(chǎn)品合格與否的判定，它還需要與質(zhì)量分析、加工制造、設(shè)計(jì)仿真進(jìn)行更為廣泛的融合，從而達(dá)到品質(zhì)推動(dòng)生產(chǎn)力的目的。
測(cè)量數(shù)據(jù)與質(zhì)量分析軟件的相互作用，可以幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定可靠的生產(chǎn)制造過程，確保批量生產(chǎn)的穩(wěn)定性，提前預(yù)測(cè)加工質(zhì)量的趨勢(shì)，并及時(shí)對(duì)加工設(shè)備、加工路徑乃至刀具進(jìn)行調(diào)整[ ]。精密測(cè)量作為智能制造的眼睛，不僅對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量控制起到?jīng)Q定作用，也對(duì)制造水平起到了決定作用。在當(dāng)前，推進(jìn)智能制造與數(shù)字化轉(zhuǎn)型成為企業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，精密測(cè)量的重要性不言而喻。
相比于傳統(tǒng)測(cè)量裝備，智能測(cè)量測(cè)量裝備更加復(fù)雜，包括了機(jī)、電、軟多學(xué)科知識(shí)，涵蓋無線射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）、機(jī)器視覺、協(xié)作機(jī)器人、在線檢測(cè)和管理軟件系統(tǒng)等多領(lǐng)域技術(shù)，由傳統(tǒng)的以人工測(cè)試為主向全自動(dòng)化檢測(cè)進(jìn)階。智能測(cè)量裝備的應(yīng)用為企業(yè)智能制造的提供了有力支撐。本節(jié)主要介紹幾何量測(cè)量的智能測(cè)量裝備，涉及到幾何尺寸、形狀和位置等相關(guān)參數(shù)的測(cè)量。
智能測(cè)量裝備測(cè)量幾何尺寸的方式可分為接觸式測(cè)量和非接觸式測(cè)量。接觸測(cè)量法是測(cè)量器具的傳感器與被測(cè)零件表面直接接觸的測(cè)量方法。比如以觸針沿工件表面運(yùn)動(dòng)并持續(xù)獲取測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)，這個(gè)過程也稱之為掃描，通過掃描將采集到的形狀數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為離散的幾何點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)值，從而完成物體表面形狀的建模。其特點(diǎn)是測(cè)量的可靠性高、測(cè)量精度高、重復(fù)性好。接觸式測(cè)量的缺點(diǎn)是測(cè)量的接觸力可能會(huì)對(duì)測(cè)量器具和零件表面（如軟性表面）造成變形，從而影響到測(cè)量的不確定度，因此通常不適用于軟性表面的測(cè)量。
智能測(cè)量裝備測(cè)量幾何尺寸的方式
非接觸式測(cè)量則是測(cè)量器具的傳感器與被測(cè)零件的表面不直接接觸的測(cè)量方法，通過光電、電磁、超聲波等技術(shù)為基礎(chǔ)，在儀器的感受元件不與被測(cè)物體表面接觸的情況下，即可獲取被測(cè)物體的各種外表或內(nèi)在的數(shù)據(jù)特征。非接觸測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量傳感器不與被測(cè)物體表面接觸，對(duì)被測(cè)零件表面不會(huì)構(gòu)成任何損傷，比較適合于復(fù)雜曲面以及軟性表面零件的測(cè)量。非接觸式測(cè)量采用相機(jī)探頭傳感器、激光傳感器或CT技術(shù)的形式。
精密測(cè)量裝備
1）三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMM）
三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（coordinate measuring machining，CMM）是指一種可在立體坐標(biāo)系內(nèi)作三個(gè)方向移動(dòng)測(cè)量的光學(xué)測(cè)量?jī)x器，可以測(cè)量幾何形狀、長度及圓周分度等。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量頭分為接觸式和非接觸式兩種，常用的測(cè)頭為接觸式測(cè)頭，其應(yīng)用范圍廣、種類多樣，測(cè)量方便靈活。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的缺點(diǎn)是對(duì)測(cè)量環(huán)境要求高、不便攜，測(cè)量范圍小。
應(yīng)用場(chǎng)景：各種工業(yè)計(jì)量領(lǐng)域，包括汽車零部件測(cè)量、模具測(cè)量、齒輪測(cè)量、五金測(cè)量、電子測(cè)量、葉片測(cè)量、機(jī)械制造等。
2）關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)
關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)是一種便攜式接觸測(cè)量?jī)x器，關(guān)節(jié)臂擁有6或7個(gè)自由度，可靈活旋轉(zhuǎn)，對(duì)空間不同位置待測(cè)點(diǎn)的接觸模擬人手臂的運(yùn)動(dòng)方式。測(cè)頭功能同三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。有些廠家在其測(cè)頭上附加小型結(jié)構(gòu)光掃描儀，可實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的快速掃描，集接觸式與非接觸式系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)于一體。
應(yīng)用場(chǎng)景：可完成尺寸檢測(cè)、點(diǎn)云掃描等。
3）激光跟蹤儀（laser tracker）
激光跟蹤儀是一臺(tái)以激光為測(cè)距手段配以反射標(biāo)靶的儀器，它同時(shí)配有繞兩個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的測(cè)角機(jī)構(gòu)，形成一個(gè)完整球坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)?？梢杂盟鼇頊y(cè)量靜止目標(biāo)，跟蹤和測(cè)量移動(dòng)目標(biāo)或他們的組合。
應(yīng)用場(chǎng)景：能夠方便、準(zhǔn)確地完成大尺寸、超大尺寸的工裝測(cè)量與零部件匹配等任務(wù)。
4）拍照測(cè)量設(shè)備(digital photogrammetry)
拍照測(cè)量設(shè)備是用工業(yè)相機(jī)對(duì)物體進(jìn)行連續(xù)拍照，然后運(yùn)用圖像處理軟件及技術(shù)對(duì)拍攝的照片進(jìn)行分析，來計(jì)算被測(cè)物尺寸的一種方式。拍照式測(cè)量系統(tǒng)提供高速、3D拍照式測(cè)量解決方案。
應(yīng)用場(chǎng)景：快速數(shù)據(jù)采集及條件復(fù)雜的車間現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。
5）光學(xué)三維測(cè)量設(shè)備
三維光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)是采用光束進(jìn)行測(cè)量的系統(tǒng)，具有非接觸式的優(yōu)點(diǎn)。這種系統(tǒng)也稱三維藍(lán)光掃描儀，根據(jù)傳感方法不同，分為三維藍(lán)光掃描儀，激光三維掃描儀，CT斷層掃描儀等（圖6）。
應(yīng)用場(chǎng)景：適用于待測(cè)物體幾何形狀的全尺寸三維數(shù)字化檢測(cè)，三維掃描儀具有工業(yè)級(jí)高精度和高穩(wěn)定性，在嚴(yán)苛的環(huán)境下仍可提供高精度測(cè)量數(shù)據(jù)。
6）復(fù)合式影像測(cè)量機(jī)
復(fù)合式影像測(cè)量?jī)x，就是在同一臺(tái)設(shè)備上完成工件所有類型特征的測(cè)量，避免在不同設(shè)備上二次裝夾，節(jié)省上下料的時(shí)間和多臺(tái)設(shè)備的投資。應(yīng)用復(fù)合式傳感器測(cè)量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)快捷的光學(xué)測(cè)量與接觸式掃描測(cè)量提升檢測(cè)效率。
應(yīng)用場(chǎng)景：小、薄、軟、復(fù)雜形狀零部件的測(cè)量。
7）在機(jī)測(cè)量設(shè)備
在機(jī)測(cè)量就是以機(jī)床硬件為載體，附以相應(yīng)的測(cè)量工具（硬件有：機(jī)床測(cè)頭、機(jī)床對(duì)刀儀等；軟件有宏程式、專用3D測(cè)量軟件等），在工件加工過程中，實(shí)時(shí)在機(jī)床上進(jìn)行幾何特征的測(cè)量，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果指導(dǎo)后續(xù)工藝的改進(jìn)。
應(yīng)用場(chǎng)景：銑床、加工中心和車床等加工設(shè)備。
8）間隙輪廓表面測(cè)量設(shè)備
可進(jìn)行輪廓測(cè)量和三維表面檢測(cè)，為手持式非接觸測(cè)量?？蓾M足從產(chǎn)品開發(fā)、制造，到維修維護(hù)的一系列制造質(zhì)量需求。
應(yīng)用場(chǎng)景：應(yīng)用于汽車、鐵路、鋼鐵和航空航天等行業(yè)，如車身和車門之間的間隙和面差測(cè)量，車輪輪廓檢查、制動(dòng)盤測(cè)量、車輪間距測(cè)量、車輪磨損檢查和軌道磨損檢查等。
9）機(jī)床高精度校準(zhǔn)補(bǔ)償設(shè)備
主要用于提供校準(zhǔn)補(bǔ)償，可進(jìn)行精確完整的幾何分析，持續(xù)監(jiān)測(cè)并實(shí)現(xiàn)機(jī)床和坐標(biāo)測(cè)量機(jī)精度的提升，可用于機(jī)床設(shè)計(jì)與校準(zhǔn)、計(jì)量?jī)x器校準(zhǔn)、電子/汽車/航空航天等行業(yè)以及研究領(lǐng)域。
應(yīng)用場(chǎng)景：為機(jī)床進(jìn)行校準(zhǔn)，提供高精度保證。
