詳解三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)

　　三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x三軸均有氣源制動(dòng)開(kāi)關(guān)及微動(dòng)裝置，可實(shí)現(xiàn)單軸的精密傳動(dòng),數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用高性能手動(dòng)三坐標(biāo)專(zhuān)用系統(tǒng)，可靠性好。應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具裝備、齒輪測(cè)量、葉片測(cè)量機(jī)械制造、工裝夾具、汽摩配件、電子電器。

　　三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x - 基本構(gòu)成

　　全封閉框架移動(dòng)橋式測(cè)量機(jī)是一種精度高、測(cè)量速度快、性能穩(wěn)定的測(cè)量系統(tǒng)。具有兼容多測(cè)頭系統(tǒng)功能：光學(xué)CCD影像測(cè)頭、激光測(cè)頭，具備極佳的性?xún)r(jià)比;能夠滿(mǎn)足車(chē)間檢測(cè)需要，廣泛應(yīng)用于各種零件、工裝夾具尺寸檢測(cè)及模具制造中的尺寸測(cè)量和復(fù)雜形面的快速掃描檢測(cè)。

　　性能特點(diǎn)

　　1、 X向橫梁：采用精密斜梁技術(shù)

　　2、Y向?qū)к墸翰捎锚?dú)特的直接加工在工作臺(tái)上的整體下燕尾槽定位結(jié)構(gòu)

　　3導(dǎo)軌方式：采用自潔式預(yù)載荷高精度空氣軸承組成的四面環(huán)抱式靜壓氣浮導(dǎo)軌

　　4、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：采用本產(chǎn)高性能DC直流伺服電機(jī)、柔性同步齒形帶傳動(dòng)裝置，各軸均有限位和電子控制，傳動(dòng)更快捷、運(yùn)動(dòng)性能更佳

　　5、Z向主軸：可調(diào)節(jié)的氣動(dòng)平衡裝置，提高了Z軸的定位精度

　　6控制系統(tǒng)：采用進(jìn)口的雙計(jì)算機(jī)三座標(biāo)專(zhuān)用控制系統(tǒng)

　　7、機(jī)器系統(tǒng)：采用計(jì)算機(jī)輔助3D誤差修正技術(shù)(CAA)，保證系統(tǒng)的長(zhǎng)期的穩(wěn)定性和高精度。

　　8、測(cè)量軟件：采用功能強(qiáng)大的3D-DMIS測(cè)量軟件包，具有完善的測(cè)量功能和聯(lián)機(jī)功能。

三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x - 功能原理

　　簡(jiǎn)單地說(shuō),三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)就是在三個(gè)相互垂直的方向上有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、測(cè)長(zhǎng)元件、數(shù)顯裝置，有一個(gè)能夠放置工件的工作臺(tái)(大型和巨型不一定有)，測(cè)頭可以以手動(dòng)或機(jī)動(dòng)方式輕快地移動(dòng)到被測(cè)點(diǎn)上，由讀數(shù)設(shè)備和數(shù)顯裝置把被測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)值顯示出來(lái)的一種測(cè)量設(shè)備。顯然這是最簡(jiǎn)單、最原始的測(cè)量機(jī)。有了這種測(cè)量機(jī)后，在測(cè)量容積里任意一點(diǎn)的坐標(biāo)值都可通過(guò)讀數(shù)裝置和數(shù)顯裝置顯示出來(lái)。

　　測(cè)量機(jī)的采點(diǎn)發(fā)訊裝置是測(cè)頭，在沿X，Y，Z三個(gè)軸的方向裝有光柵尺和讀數(shù)頭。其測(cè)量過(guò)程就是當(dāng)測(cè)頭接觸工件并發(fā)出采點(diǎn)信號(hào)時(shí)，由控制系統(tǒng)去采集當(dāng)前機(jī)床三軸坐標(biāo)相對(duì)于機(jī)床原點(diǎn)的坐標(biāo)值，再由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x - 主要特征

　　橫梁與Z軸采用表面陽(yáng)極化航空鋁合金，溫度一致性極佳;并降低了運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量，減少測(cè)量機(jī)在高速運(yùn)行時(shí)的慣性

　　三軸導(dǎo)軌均采用高精度自潔式空氣軸承，運(yùn)動(dòng)更平穩(wěn)，導(dǎo)軌永不受磨損

　　三軸均采用高精度歐洲進(jìn)口光柵尺，系統(tǒng)分辨率可達(dá)0.078um;同時(shí)采用一端固定，一端自由伸縮的方式安裝，減少了光柵尺的變形

　　Y軸采用整體燕尾式導(dǎo)軌，在降低機(jī)器重量的同時(shí)，有效消除了運(yùn)動(dòng)扭擺，保證了測(cè)量精度和穩(wěn)定性

　　各運(yùn)動(dòng)軸均采用直流伺服驅(qū)動(dòng)，確保運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)和準(zhǔn)確

　　X向采用精密三角梁專(zhuān)利技術(shù)，相比矩形梁和橫梁，重心更低，質(zhì)量剛性比最佳，運(yùn)動(dòng)更加可靠

　　軟件為業(yè)界標(biāo)桿的PC-DMIS BASIC (/PC-DMIS PREMIUM)，功能強(qiáng)大，易學(xué)高效

　　采用海克斯康為Croma專(zhuān)業(yè)打造的IDC-Ⅰ控制系統(tǒng)，提高了機(jī)器的動(dòng)態(tài)性能和測(cè)量精度

　　三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x - 常用掃描方法

　　三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM)的測(cè)量方式通常可分為接觸式測(cè)量、非接觸式測(cè)量和接觸與非接觸并用式測(cè)量。

　　其中，接觸測(cè)量方式常用于機(jī)加工產(chǎn)品、壓制成型產(chǎn)品、金屬膜等的測(cè)量。為了分析工件加工數(shù)據(jù)，或?yàn)槟嫦蚬こ烫峁┕ぜ夹畔ⅲ?jīng)常需要用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)被測(cè)工件表面進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)掃描。本文以海克斯康和其中國(guó)華南制造公司思瑞三坐標(biāo)的FOUNCTION-PRO型三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)為例，介紹三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的幾種常用掃描方法及其草作步驟。

　　三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的掃描草作是應(yīng)用PC DMIS程序在被測(cè)物體表面的特定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)采集，該區(qū)域可以是一條線(xiàn)、一個(gè)面片、零件的一個(gè)截面、零件的曲線(xiàn)或距邊緣一定距離的周線(xiàn)等。掃描類(lèi)型與測(cè)量模式、測(cè)頭類(lèi)型以及是否有CAD文件等有關(guān)，控制屏幕上的“掃描”(Scan)選項(xiàng)由狀態(tài)按鈕(手動(dòng)/DCC)決定。若采用DCC方式測(cè)量，又有CAD文件，則可供選用的掃描方式有“開(kāi)線(xiàn)”(Open Linear)、“閉線(xiàn)”(Closed Linear)、“面片”(Patch)、“截面”(Section)和“周線(xiàn)”(Perimeter)掃描;若采用DCC方式測(cè)量，而只有線(xiàn)框型CAD文件，則可選用“開(kāi)線(xiàn)”(Open Linear)、“閉線(xiàn)”(Closed Linear)和“面片”(Patch)掃描方式;若采用手動(dòng)測(cè)量模式，則只能使用基本的“手動(dòng)觸發(fā)掃描”(Manul TTP Scan)方式;若采用手動(dòng)測(cè)量方式并使用剛性測(cè)頭，則可用選項(xiàng)為“固定間隔”(Fixed Delta)、“變化間隔”(Variable Delta)、“時(shí)間間隔”(Time Delta)和“主體軸向掃描”(Body Axis Scan)方式。

　　下面詳細(xì)介紹在DCC狀態(tài)下，進(jìn)入“功能”(Utility)菜單選取“掃描”(Scan)選項(xiàng)后可供選擇的五種掃描方式。

　　1.開(kāi)線(xiàn)掃描(Open Linear Scan)

　　開(kāi)線(xiàn)掃描是最基本的掃描方式。測(cè)頭從起始點(diǎn)開(kāi)始，沿一定方向并按預(yù)定步長(zhǎng)進(jìn)行掃描，直至終止點(diǎn)。開(kāi)線(xiàn)掃描可分為有、無(wú)CAD模型兩種情況。

　　(1)無(wú)CAD模型

　　如被測(cè)工件無(wú)CAD模型，首先輸入邊界點(diǎn)(Boundary Points)的名義值。打開(kāi)對(duì)話(huà)框中的“邊界點(diǎn)”選項(xiàng)后，先點(diǎn)擊“1”，輸入掃描起始點(diǎn)數(shù)據(jù);然后雙擊“D”，輸入方向點(diǎn)(表示掃描方向的坐標(biāo)點(diǎn))的新的X、Y、Z坐標(biāo)值;最后雙擊“2”，輸入掃描終點(diǎn)數(shù)據(jù)。

　　第二項(xiàng)輸入步長(zhǎng)。在“掃描”對(duì)話(huà)框(Scan Dialog)中“方向1技術(shù)”(Direction 1 Tech)欄中的“最大”(Max Inc)欄中輸入一個(gè)新步長(zhǎng)值。

　　最后檢查設(shè)定的方向矢量是否正確，該矢量定義了掃描開(kāi)始后第一測(cè)量點(diǎn)表面的法矢、截面以及掃描結(jié)束前最后一點(diǎn)的表面法矢。當(dāng)所有數(shù)據(jù)輸入完成后點(diǎn)擊“創(chuàng)建”。

　　(2)有CAD模型

　　如被測(cè)工件有CAD模型，開(kāi)始掃描時(shí)用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊CAD模型的相應(yīng)表面，PC DMIS程序?qū)⒃贑AD模型上生成一點(diǎn)并加標(biāo)志“1”表示為掃描起始點(diǎn);然后點(diǎn)擊下一點(diǎn)定義掃描方向;最后點(diǎn)擊終點(diǎn)(或邊界點(diǎn))并標(biāo)志為“2”。在“1”和“2”之間連線(xiàn)。對(duì)于每一所選點(diǎn)，PC DMIS已在對(duì)話(huà)框中輸入相應(yīng)坐標(biāo)值及矢量。確定步長(zhǎng)及其它選項(xiàng)(如安全平面、單點(diǎn)等)后，點(diǎn)擊“測(cè)量”，然后點(diǎn)擊“創(chuàng)建”。

　　2.閉線(xiàn)掃描(Closed Linear Scan)

　　閉線(xiàn)掃描方式允許掃描內(nèi)表面或外表面，它只需“起點(diǎn)”和“方向點(diǎn)”兩個(gè)值(PC DMIS程序?qū)⑵瘘c(diǎn)也作為終點(diǎn))。

　　(1)數(shù)據(jù)輸入草作

　　雙擊邊界點(diǎn)“1”，在編輯對(duì)話(huà)框中輸入位置;雙擊方向點(diǎn)“D”，輸入坐標(biāo)值;選擇掃描類(lèi)型(“線(xiàn)性”或“變量”)，輸入步長(zhǎng)，定義觸測(cè)類(lèi)型(“矢量”、“表面”或“邊緣”);雙擊“初始矢量”，輸入第“1”點(diǎn)的矢量，檢查截面矢量;鍵入其它選項(xiàng)后，點(diǎn)擊“創(chuàng)建”。

　　也可使用坐標(biāo)測(cè)量機(jī)草作盤(pán)觸測(cè)被測(cè)工件表面的第一測(cè)點(diǎn)，然后觸測(cè)方向點(diǎn)，PC DMIS程序?qū)褱y(cè)量值自動(dòng)放入對(duì)話(huà)框，并自動(dòng)計(jì)算初始矢量。選擇掃描控制方式、測(cè)點(diǎn)類(lèi)型及其它選項(xiàng)后，點(diǎn)擊“創(chuàng)建”。

　　(2)有CAD模型的閉線(xiàn)掃描

　　如被測(cè)工件有CAD模型，測(cè)量前確認(rèn)“閉線(xiàn)掃描”;首先點(diǎn)擊表面起始點(diǎn)，在CAD模型上生成符號(hào)“1”(點(diǎn)擊時(shí)表面和邊界點(diǎn)被加亮，以便選擇正確的表面);然后點(diǎn)擊掃描方向點(diǎn);PC DMIS將在對(duì)話(huà)框中給出所選位置點(diǎn)相應(yīng)的坐標(biāo)及矢量;選擇掃描控制方式、步長(zhǎng)及其它選項(xiàng)后，點(diǎn)擊“創(chuàng)建”。