車輛中心 試車場與整車安全處 邱麒勳

尺寸量測方法經歷了無數次演變，早期的一次元量測，我們使用直尺、游標卡尺和分厘卡尺作直線方向的長度量測，而後演變至以影像量測儀、工具顯微鏡作為輪廓斷面形狀的二次元量測（XY軸方向），但無論是一次元還是二次元量測方式對於複雜輪廓形狀的尺寸量測都極為困難，因此具備三次元量測功能的座標量測儀（Coordinate Measuring Machine, CMM）就此誕生。

三次元量測儀（簡稱CMM）其量測原理是透過探測感測器（探頭）取得被測物體表面上特徵點座標位置，經由量測軟體運算處理，可以計算出被測物體的幾何尺寸、形狀及空間座標。依據探測方式可分為接觸式及非接觸式，接觸式以探頭前端球體（一般採用堅硬及耐磨的紅寶石）接觸被測物表面，取得該位置的座標值。而非接觸式則以顯微鏡、投影器及雷射等方式，在無接觸被測物下進行量測。接觸式與非接觸式之優缺點如表1。

表1、接觸式與非接觸式之優缺點

以往傳統式CMM使用花崗岩作為平台，探頭在巨大龍門（移動橋）上沿著滑軌移動，如圖1所示，其缺點是量測受限於平台範圍內，且龐大的機身必須在專屬量測室才能進行量測。隨著更複雜尺寸量測需求增加，同時CMM技術越來越成熟，近年來發展了攜帶式CMM，其構造為關節臂系統，如圖2所示，關節臂上有六個或七個軸可在被測物體周圍自由移動，使用光學三角測量方法量測物體的幾何形狀，進行精確量測或掃描，相比傳統式CMM更具備可攜性、靈活性、體積小及操作簡單等優點，成為現今主流工業量測技術。

圖1、傳統CMM配置示意圖

圖片來源：https://www.keyence.com.tw/

圖2、攜帶式CMM操作

三次元量測是應用於實車碰撞測試領域的重要工具，用於量測完整車輛、零部件相對或絕對變形量，例如：測試人偶相關位置量測、方向盤之變形移動量、車輛測試前／後之輪廓變化。同時使用領域亦可多元廣泛應用於機車、航空、船舶、電子與塑膠部件、模具等。

目前車輛中心（ARTC）實車碰撞實驗室所具備的三次元量測設備為攜帶式CMM，探測方式為接觸式，探頭最大移動範圍：3000 mm，量測精度：0.089 mm，且可採用蛙跳法（移動量測設備後回歸座標系）增加更大量測範圍。可為業者於先期開發設計及驗證過程中提供專業的研測能量，如您對三次元量測內容細節感到興趣，歡迎聯絡車輛中心實車碰撞實驗室：

莊文仁工程師（電話04-7811222 分機2134、e-mail：aren@artc.org.tw）

邱麒勳工程師（電話04-7811222 分機2138、e-mail：chiuch@artc.org.tw）