三坐標測量機即三次元,它是指在一個六面體的空間范圍內(nèi),能夠表現(xiàn)幾何形狀、長度及圓周分度等測量能力的儀器,又稱為三坐標測量儀或三坐標量床。三坐標測量儀可定義為“一種具有可作三個方向移動的探測器,可在三個相互垂直的導(dǎo)軌上移動,此探測器以接觸或非接觸等方式傳送訊號,三個軸的位移測量系統(tǒng)(如光學(xué)尺)經(jīng)數(shù)據(jù)處理器或計算機等計算出工件的各點坐標(X、Y、Z)及各項功能測量的儀器”。三坐標測量儀的測量功能應(yīng)包括尺寸精度、定位精度、幾何精度及輪廓精度等。
制造業(yè)中的質(zhì)量目標在于將零件的生產(chǎn)與設(shè)計要求保持一致。但是,保持生產(chǎn)過程的一致性要求對制造流程進行控制。建立和保持制造流程一致性最為有效的方法是準確地測量工件尺寸,獲得尺寸信息后,分析和反饋數(shù)據(jù)到生產(chǎn)過程中,使之成為持續(xù)提高產(chǎn)品質(zhì)量的有效工具。
三坐標測量機是測量和獲得尺寸數(shù)據(jù)的最有效的方法之一,因為它可以代替多種表面測量工具及昂貴的組合量規(guī),并把復(fù)雜的測量任務(wù)所需時間從小時減到分鐘。三坐標測量機的功能是快速準確地評價尺寸數(shù)據(jù),為操作者提供關(guān)于生產(chǎn)過程狀況的有用信息,這與所有的手動測量設(shè)備有很大的區(qū)別。下面,我們將對如何選擇:
三坐標測量機通過一個叫做測頭的傳感器接觸工件測量,所獲得的數(shù)據(jù)可以與工件或某一工件特征(如孔)的尺寸描述結(jié)合在一起。通過這些尺寸描述,就比較容易地確定工件或特征是否超差。這些信息也為糾正引起超差的生產(chǎn)過程中的失常提供了線索。
讓坐標測量機適合您的應(yīng)用
如果一臺坐標測量機正是你的工作所需,如何選擇最好的?首先要確定的是要購買那一種型號的三坐標測量機。根據(jù)測量機上測頭安置的方位,有三種基本類型:垂直式、水平式和便攜式。
垂直式坐標測量機在垂直臂上安裝測頭。這種測量機的精度比水平式測量機要高,因為橋式結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)固而且移動部件較少,使得它們具有更好的剛性和穩(wěn)定性。垂直式三坐標測量機包含各種尺寸,可以測量從小齒輪到發(fā)動機箱體,甚至是商業(yè)飛機的機身。
水平式測量機把測頭安裝在水平軸上。它們一般應(yīng)用于檢測大工件,如汽車的車身,以中等水平的精度檢測。
便攜式測量機簡化了那些不能移到測量機上的工件和裝配件的測量,便攜式測量機可以安裝在工件或裝配件上面甚至是里面,這便允許了對于內(nèi)部空間的測量,允許用戶在裝配現(xiàn)場測量,從而節(jié)省了了移動、運輸和測量單個工件的時間。
為使三坐標測量機保持穩(wěn)固,在設(shè)計過程中,一般通過提高結(jié)構(gòu)部件的橫截面、加大空氣軸承的距離、提高電機的驅(qū)動力量、基于重量和溫度性能優(yōu)化選擇結(jié)構(gòu)的材料來增加質(zhì)量和剛性,提高測量精度、重復(fù)性及測量速度、加速度。這些原理也應(yīng)用到一些水平式車間型坐標測量機上,這種系統(tǒng)把水平式測量機的靈活性和垂直式設(shè)計的高精度結(jié)合在一起。
水平測量的方向使得測量機在于水平式機床加工設(shè)備的搭配更為合理。它們尤其適合測量那些需要測量高精度測量的大的齒輪箱和發(fā)動機殼體。
轉(zhuǎn)臺的加入使四個軸成為可能,雙臂配置也可實現(xiàn),都可以測量到工件的各個方向。水平臂配置比較容易地裝卸工件,小型的、車間型的水平臂測量機適于高速生產(chǎn)應(yīng)用過程中。
選擇一臺適當?shù)臋C器
坐標測量機可根據(jù)應(yīng)用選擇有兩種方式:手動和自動。如果您只需要檢測幾何量和公差都比較簡單的工件,或測量各種小批量的不盡相同的工件,手動機器是最佳選擇。手動測量機的軟件也可儲存和調(diào)用測量程序,從而加快了重復(fù)性測量。如果需要檢測大批量相同的工件,或要求較高的精度,要選擇直接用計算機控制的測量機。數(shù)控測量機可自動檢測并消除操作者對測量結(jié)果的影響。程序驅(qū)動意味著可實現(xiàn)無誤差的高檢測速度。
公差也非常重要,手動測量機很難達到更小的公差要求,而數(shù)控測量機通過其連續(xù)的觸測使其更適合具有嚴格公差要求工件的高精度和高重復(fù)性要求。
數(shù)控測量機通過安裝一個模擬掃描測頭,用于測量要求大量的數(shù)據(jù)來定義它們的幾何量的工件,如:齒輪、圓柱體、汽車車身、擋風玻璃的測量。對于那些完全用算術(shù)方法CAD定義或是完全未知的工件來說,這些測頭能夠提供連續(xù)的數(shù)據(jù)采集,并可從部分工件和模型上進行逆向工程。對于非常小輪廓形工件來說,掃描測頭因其小的掃描面并需要大量數(shù)據(jù)來進行定義而成為理想的選擇。
測量機安裝的場地也很重要。理想情況是,測量機應(yīng)盡量靠近生產(chǎn)過程中制造工件的操作者附近安裝。這些車間型測量機一般具有友好的用戶操作接口,具有與機床類似的控制界面。
不同型號的測量機可以共同工作。一臺計量型的垂直式測量機一般使用的精密計量室,做為產(chǎn)品性能的主仲裁,工作型的測量機使用在生產(chǎn)線,對工件的質(zhì)量進行評判,并提供實時的統(tǒng)計過程控制,并平滑地與整個制造流程規(guī)劃進行過渡。
一旦你確定了如何以及在何處使用測量機,有一些關(guān)鍵的性能需要進行考察,這包括了測量不確定度和工作效率。根據(jù)現(xiàn)行的國際標準,對于測量機的不確定度和檢測程序在ISO10360中進行了描述。
ISO10360標準:
ISO10360主要確定了以下三項誤差:
A.長度測量最大允許示值誤差MPEE(ISO10360-2)
在測量空間的任意7種不同的方位,測量一組5種尺寸的量塊,每種量塊長度分別測量3次。
所有測量結(jié)果必須在規(guī)定的MPEE值范圍內(nèi)。
B.最大允許探測誤差MPEP(ISO10360-2)
25點測量精密標準球,探測點分布均勻。最大允許探測誤差MPEP值為所有測量半徑的最大差值。
MPEP是測量機的形狀公差。
如果測量了一個精密環(huán)規(guī),所繪制圖上的形狀公差就是測量機的形狀公差(=MPEP).
C.最大允許掃描探測誤差MPETHP(ISO10360-4)
沿標準球上4條確定的路徑進行掃描。最大允許掃描探測誤差MPETHP值為所有測量半徑的最大差值。
在可接受不確定度水平上采集點的數(shù)量,確定了測量機的工作效率。一些測量機能夠在一分鐘內(nèi)采集超過100個數(shù)據(jù)點,而可以達到非常接近計量型的精度。
測量機能夠為現(xiàn)代制造業(yè)提供保證,因為它可取代平面的測量工具、固定的或定制的量規(guī),以及精密的手工測量工具。他們在處理不同工作方面的靈活性使其成為一個主仲裁者。在為過程控制提供尺寸數(shù)據(jù)的同時,測量機還可提供入廠產(chǎn)品檢驗、機床的校驗、客戶質(zhì)量認證、量規(guī)檢驗、加工試驗以及優(yōu)化機床設(shè)置等附加性能。對于固定資產(chǎn)的投入有許多要考慮的因素,但一但考慮到提高了生產(chǎn)效率、降低了成本并將生產(chǎn)納入了控制,測量機就是測量和檢測的最好的選擇。
選擇正確的測量軟件
軟件能夠使測量機滿足對于速度和精度的潛在需要。當今的測量軟件,能夠達到這種程度,即使是最復(fù)雜的程序也不需要計算機編程的知識。今天的測量軟件是菜單驅(qū)動的,也就是說,它提醒操作者他需要做什么,甚至?xí)扑]最有可能的選項。
軟件程序還具有統(tǒng)計過程分析和控制功能。對于薄壁件測量的應(yīng)用軟件簡化了包含臺階邊緣、通過螺帽和螺栓連接的工件的定位與測量。功能完備的輪廓測量使得測量機能夠快速、準確地確定復(fù)雜的、非幾何形狀的、沒有直邊的工件,如渦輪葉片、螺旋壓縮器轉(zhuǎn)子、齒輪、活塞、凸輪和曲軸。
軟量規(guī)工作包能夠圖形化地構(gòu)造量規(guī),通過數(shù)學(xué)的方法插入零件的特征,從而校正幾何尺寸。一些程序提供了這樣的模塊,用來測量非規(guī)則形狀的零件,如薄壁件和塑料裝配件,擋風玻璃和排氣裝置。這樣就減少了對于昂貴固定量儀的需要。其他的模塊可執(zhí)行2-D和3-D最優(yōu)化流程,并可完成輪廓比較。
數(shù)據(jù)傳輸標準是由行業(yè)漸漸發(fā)展起來并得到廣泛接受,如尺寸測量接口標準(DMIS),是用來完成從CAD系統(tǒng)到測量機的通訊的;初始化圖形交換標準(IGES)是為了完成從CAD系統(tǒng)到CAD系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。這樣的功能,使得測量機能夠用在逆向工程等場合下。這時,產(chǎn)品的數(shù)據(jù)來自于模塊或部分零件的測量中。數(shù)據(jù)的傳輸還能夠直接從CAD數(shù)據(jù)開發(fā)測量程序,在合適的情況下,甚至是脫機進行,從而減輕了生產(chǎn)中測量機的負擔。
挑選合適的軟件包是從測量機獲益的最為關(guān)鍵的因素
當你確定一臺測量機是你所需,測量機制造商會建議合適的軟件滿足機器和應(yīng)用,你應(yīng)該聽從這些推薦。但是,在做出決定以前,你應(yīng)當遵循一些通常的規(guī)則。
測量軟件必須便于操作。使用起來越是容易,測量和檢測流程越快。最快速、簡單的軟件都是采用圖形用戶接口(GUI)而不是鍵盤輸入命令。
選擇一臺廣泛應(yīng)用的PC機和WINDOWS操作系統(tǒng)來運行測量軟件,他們目前在行業(yè)占絕大多數(shù)。這樣,培訓(xùn)、服務(wù)和升級將不成問題。
軟件包應(yīng)當滿足不同級別操作者的要求,例如,一個車間的接口用來執(zhí)行檢測程序,而編程的接口用來使技術(shù)人員輸入程序,變換數(shù)控命令,整合特殊定制的應(yīng)用程序和為復(fù)雜零件開發(fā)測量程序。
測量軟件需要產(chǎn)生清晰、明確的測量結(jié)果圖形化表示。數(shù)據(jù)以這種方式進行展示,對于操作者來說將比較容易地校正超差情況,對那些需要將檢測流程進行歸檔的人員來說也非常有用。
確信軟件可實現(xiàn)升級,并且新舊版本可以兼容。如果你的軟件向下不能夠兼容,你將會經(jīng)歷一場毀滅性破壞。
測量軟件必須能夠同CAD/CAM程序和系統(tǒng)進行通訊。盡管你現(xiàn)在可能不用CAD/CAM系統(tǒng),但將來你會用到。具備一個完整的測量程序,能夠有效地提高制造流程的產(chǎn)品質(zhì)量。
優(yōu)質(zhì)的技術(shù)服務(wù),將會協(xié)助您最大限度地發(fā)揮測量機的應(yīng)用作用
在選購了適用、可靠性能測量機的基礎(chǔ)上,您還需要充分考慮到測量機供應(yīng)商的技術(shù)實力和應(yīng)用、技術(shù)服務(wù)能力,是否具有本地化的技術(shù)和長久綜合發(fā)展實力,并擁有眾多的客戶群和廣泛的認知。通過及時可靠的技術(shù)服務(wù)支持和備件保障,對于測量機的長期高效率運行提供保障。同時,擁有著專業(yè)的培訓(xùn)和應(yīng)用支持隊伍,使得客戶能夠從容應(yīng)對紛繁復(fù)雜的各種測量任務(wù)。
3DFAMILY-CMF系列三坐標測量機是智泰集團最新一代高性能活動橋式測量機。高穩(wěn)定性的測量系統(tǒng),能夠快速有效地完成通用的檢測需要,并大大提高了檢測效率。
產(chǎn)品特點:
1、單邊活動橋式結(jié)構(gòu),顯著提高運動性能,確保測量精度及穩(wěn)定性。
2、三軸導(dǎo)軌均采用高精密天然花崗巖,具有相同的溫度特性及剛性。
3、三軸導(dǎo)軌均采用自潔式預(yù)載荷高精度空氣軸承,運動更平穩(wěn),導(dǎo)軌永不受磨損。
4、RENISHAW自粘開放式金屬光柵尺,更接近花崗巖基體的熱膨脹系數(shù),提高了設(shè)備的穩(wěn)定性。
5、RENISHAW高速高精度自動控制系統(tǒng),內(nèi)嵌32位微處理器,真正實現(xiàn)實時控制;上下位采用光纖通訊,增強了電氣抗干擾能力。
6、功能強大的三坐標測量軟件SEREIN-DMIS,具有簡捷、友好的用戶接口,向?qū)讲僮鳎讓W(xué)易用,可以進行快速地設(shè)定基準、尺寸檢驗、點檢驗、快速產(chǎn)生檢測報告。
7、軟件可選配CAD模塊,具有脫機程序設(shè)計和教導(dǎo)式程序設(shè)計功能,程序可重復(fù)執(zhí)行,得到更高的生產(chǎn)力,圖文并茂的報表輸出,可觀看、打印、跨平臺傳遞。
8、測量結(jié)果可以直接輸出成標準資料文文件(IGES或DXF),支持逆向工程。
測量儀器 |
自動三坐標測量儀 |
全自動影像測量儀 |
ROHS熒光分析儀 |
數(shù)字測量投影儀 |
影像儀 |
三坐標測量儀 |
三坐標測量機 |
抄數(shù)機 |
自動視準儀 |
2.5次元 |
影象測量儀 |
[1] 中國儀器超市 www.cimart.com.cn
[2] 《實用影像測量技術(shù)》許智欽、張郭益著 人民教育出版社 2006.11
[3] 智泰集團 www.3dfamil.com
[4] 《測量技術(shù)發(fā)現(xiàn)與研究》羅安東著 東方出版社出版 2003.10