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使用方法
三坐标测量机(CMM)的测量方式通常可分为接触式测量、非接触式测量和接触与非接触并用式测量。
其中,接触测量方式常用于机加工产品、压制成型产品、金属膜等的测量。为了分析工件加工数据,或为逆向工程提供工件原始信息,经常需要用三坐标测量机对被测工件表面进行数据点扫描。以三坐标的FOUNCTION-PRO型三坐标测量机为例,介绍三坐标测量机的几种常用扫描方法及其操作步骤。
三坐标测量机的扫描操作是应用PC DMIS程序在被测物体表面的特定区域内进行数据点采集,该区域可以是一条线、一个面片、零件的一个截面、零件的曲线或距边缘一定距离的周线等。扫描类型与测量模式、测头类型以及是否有CAD文件等有关,控制屏幕上的“扫描”(Scan)选项由状态按钮(手动/DCC)决定。若采用DCC方式测量,又有CAD文件,则可供选用的扫描方式有“开线”(Open Linear)、“闭线”(Closed Linear)、“面片”(Patch)、“截面”(Section)和“周线”(Perimeter)扫描;若采用DCC方式测量,而只有线框型CAD文件,则可选用“开线”(Open Linear)、“闭线”(Closed Linear)和“面片”(Patch)扫描方式;若采用手动测量模式,则只能使用基本的“手动触发扫描”(Manul TTP Scan)方式;若采用手动测量方式并使用刚性测头,则可用选项为“固定间隔”(Fixed Delta)、“变化间隔”(Variable Delta)、“时间间隔”(Time Delta)和“主体轴向扫描”(Body Axis Scan)方式。
下面详细介绍在DCC状态下,进入“功能”(Utility)菜单选取“扫描”(Scan)选项后可供选择的五种扫描方式。
按三坐标测量仪结构可分为如下几类:
1.移动桥架型(Movingbridgetype)
移动桥架型,为常用的三坐标测量仪的结构,轴为主轴在垂直方向移动,厢形架导引主轴沿水平梁在方向移动,此水平梁垂直轴且被两支柱支撑于两端,梁与支柱形成“桥架”,桥架沿着两个在水平面上垂直和轴的导槽在轴方向移动。因为梁的两端被支柱支撑,所以可得到小的挠度,且比悬臂型有较高的精度。
2.床式桥架型(Bridgebedtype)
床式桥架型,轴为主轴在垂直方向移动,厢形架导引主轴沿着垂直轴的梁而移动,而梁沿着两水平导轨在轴方向移动,导轨位于支柱的上表面,而支柱固定在机械本体上。此型与移动桥架型一样,梁的两端被支撑,因此梁的挠度为少。此型比悬臂型的精度好,因为只有梁在轴方向移动,所以惯性比全部桥架移动时为小,手动操作时比移动桥架型较容易。
3.柱式桥架型(Gantrytype)
柱式桥架型,与床式桥架型式比较时,柱式桥架型其架是直接固定在地板上又称为门型,比床式桥架型有较大且更好的刚性,大部分用在较大型的三坐标测量仪上。各轴都以马达驱动,测量范围很大,操作者可以在桥架内工作。
4.固定桥架型(Fixedbridgetype)
固定桥架型,轴为主轴在垂直方向移动,厢形架导引主轴沿着垂直轴的水平横梁上做方向移动。桥架(支柱)被固定在机器本体上,测量台沿着水平平面的导轨作轴方向的移动,且垂直于和轴。每轴皆由马达来驱动,可确保位置精度,此机型不适合手动操作。
5.L形桥架型(L-Shpaedbridgetype)
L形桥架型,这个设计乃是为了使桥架在轴移动时有小的惯性而作的改变。它与移动桥架型相比较,移动组件的惯性较少,因此操作较容易,但刚性较差。
6.轴移动悬臂型(Fixedtablecantileverarmtype)
轴移动悬臂型,轴为主轴在垂直方向移动,厢形架导引主轴沿着垂直轴的水平悬臂梁在轴方向移动,悬臂梁沿着在水平面的导槽在轴方向移动,且垂直于轴和轴。此型为三边开放,容易装拆工件,且工件可以伸面即可容纳较大工件,但因悬臂会造成精度不高。
7.单支柱移动型(Movingtablecantileverarmtype)
单支柱移动型,轴为主轴在垂直方向移动,支柱整体沿着水平面的导槽在轴上移动,且垂直轴,而轴连接于支柱上。测量台沿着水平面的导槽在轴上移动,且垂直轴和轴。此型测量台面、支柱等具很好的刚性,因此变形少,且各轴的线性刻度尺与测量轴较接近,以符合阿贝定理。
8.单支柱测量台移动型(Singlecolumnxytabletype)
单支柱测量台移动型,轴为主轴在垂直方向移动,支柱上附有轴导槽,支柱被固定在测量仪本体上。测量时,测量台在水平面上沿着轴和轴方向作移动。
9.水平臂测量台移动型(Movingtablehorizontalarmtype)
水平臂测量台移动型,厢形架支撑水平臂沿着垂直的支柱在垂直(轴)的方向移动。探头装在水平方向的悬臂上,支柱沿着水平面的导槽在轴方向移动,且垂直轴,测量台沿着水平面的导槽在轴方向移动,且垂直于轴和轴。这是水平悬臂型的改良设计,为了消除水平臂在轴方向,因伸出或缩回所产生的挠度。
10.水平臂测量台固定型(Fixedtablehorizontalarmtype)
水平臂测量台固定型,其构造与测量台移动型相似。此型测量台固定,、轴均在导槽内移动,测量时支柱在轴的导槽移动,而轴滑动台面在垂直轴方向移动。
11.水平臂移动型(Movingramhorizotalarmtype)
水平臂移动型,轴悬臂在水平方向移动,支撑水平臂的厢形架沿着支柱在轴方向移动,而支柱垂直轴。支柱沿着水平面的导槽在轴方向移动,且垂直轴和轴,故不适合高精度的测量。除非水平臂在伸出或回收时,对因重量而造成的误差有所补偿。大多数情况应用在车辆检验工作。
12.闭环桥架型(Ringbridgetype)
闭环桥架型,由于它的驱动方式在工作台中心,可减少因桥架移动所造成冲击,为所有三坐标测量仪中稳定的一种
仪器简介
三坐标测量仪是指在一个六面体的空间范围内,能够表现几何形状、长度及圆周分度等测量能力的仪器,又称为三坐标测量机或三坐标量床。三坐标测量仪又可定义“一种具有可作三个方向移动的探测器,可在三个相互垂直的导轨上移动,此探测器以接触或非接触等方式传递讯号,三个轴的位移测量系统(如光栅尺)经数据处理器或计算机等计算出工件的各点(x,y,z)及各项功能测量的仪器”。三坐标测量仪的测量功能应包括尺寸精度、定位精度、几何精度及轮廓精度等 [1] 。
机型介绍
结构型式:三轴花岗岩、四面全环抱的德式活动桥式结构
传动方式:直流伺服系统 + 预载荷高精度空气轴承
长度测量系统:RENISHAW开放式光栅尺,分辨率为0.1μm
测头系统:雷尼绍控制器、雷尼绍测头、雷尼绍测针
机 台:高精度(00级)花岗岩平台
使用环境:温度(20±2)℃,湿度40%-70% ,温度梯度1℃/m,温度变化 1℃/h
空气压力:0.4 MPa - 0.6 Mpa
空气流量:25 L/min
长度精度MPEe: ≤2.1+L/350 (μm)
探测球精度MPEp: ≤2.1μm
应用要点
(1)应根据被测工件的具体特点及建模要求合理选用适当的扫描测量方式,以达到提高数据采集精度和测量效率的目的。
(2)为便于测量草作和测头移动,应合理规划被测工件装夹位置;为保证造型精度,装夹工件时应尽量使测头能一次完成全部被测对象的扫描测量。
(3)扫描测量点的选取应包括工件轮廓几何信息的关键点,在曲率变化较明显的部位应适当增加测量点 [3] 。
数据管理
数据转换
数据转换的任务和要求:
(1)将测量数据格式转化为CAD软件可识别的IGES格式,合并后以产品名称或用户的名称分类保存。
(2)不同产品、不同属性、不同定位、易于混淆的数据应存放在不同的文件中,并在IGES文件中分层分色。
数据转换使用《三坐标测量数据处理系统》完成,操作方法见软件用户手册。
1. 未经培训并取得操作的人员禁止使用该三坐标测量机。
2. 每天开机前先检查供气压力达到要求后才能开控制柜:气源供压≥0.65Mpa,机器气压≥0.4Mpa。
3. 当三联体存水杯中油水混合物高度超过5mm时需要手动放水。机器的供气压力正常,而三联体处压力不能调到正常值时,则需要换滤芯。
4. 三坐标使用环境:温度20±2℃,相对湿度40-75%。
5. 稳压电源的输出电压为220±10V。
6. 机器导轨内不得放置任何物品,不要用手直接接触导轨工作面,每天开机前用高织纱纯棉布沾无水酒精清洁三轴导轨面,待导轨面干燥后才能运行机器。严禁用酒精清洁喷漆表面及光栅尺。
7. 开机顺序依次为:打开①电源箱;②总气源;③冷干机;④气阀;⑤控制柜电源;⑥测座控制器;⑦当操作盒灯亮后给电机加电(急停键必须松开);⑧待系统自检完毕,启动测量软件,三轴归零(回家)“确定”,自动完成后进入正常工作状态。
8. 每次开机后先回机器零点。在回零点前,先将测头移至安全位置,保证测头复位旋转和Z轴向上运动时无障碍。
9. 更换测头时,使用随机提供的工具,所使用的测头需要标定:
① 在未打开测量软件状态下,更换后开启软件。建议使用此方法。
② 在打开测量软件状态下,操作盒需按下急停键开关,更换后开启开关。会出现测头
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