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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。
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。
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
面片扫描(Patch Scan)
面片扫描方式允许扫描一个区域而不再是扫描线。应用该扫描方式至少需要四个边界点信息,即开始点、方向点、扫描长度和扫描宽度。PC DMIS可根据基本(或缺省)信息给出的边界点1、2、3确定三角形面片,扫描方向则由D的坐标值决定;若增加了第四或第五个边界点,则面片可以为四方形或五边形。
采用面片扫描方式时,在复选框中选择“闭线扫描”,表示扫描一个封闭元素(如圆柱、圆锥、槽等),然后输入起始点、终止点和方向点。终止点位置表示扫描被测元素时向上或向下移动的距离;用起始点、方向点和起始矢量可定义截平面矢量(通常该矢量平行于被测元素)。现以创建四边形面片为例,介绍面片扫描的几种定义方式:
(1)键入坐标值方式
双击边界点“1”,输入起始点坐标值X、Y、Z;双击边界方向点“D”,输入扫描方向点坐标值;双击边界点“2”,输入确定方向的扫描宽度;双击边界点“3”,输入确定第二方向的扫描宽度;点击“3”,然后按“添加”按钮,对话框给出第四个边界点;双击边界点“4”,输入终止点坐标值;选择扫描所需的步长(各点间的步距)和步长(1、2两点间的步长)值后,点击“创建”。(2)触测方式
选定“面片扫描”方式,用坐标测量机草作盘在所需起始点位置触测点,该点坐标值将显示在“边界点”对话框的“#1”项内;然后触测第二点,该点代表扫描方向的终止点,其坐标值将显示在对话框的“D”项内;然后触测第三点,该点代表扫描面片宽度,其坐标值将显示在对话框的“#3”项内;点击“3”,选择“添加”,可在清单上添加第四点;触测终止点,将关闭对话框。定义扫描行距和步长两个方向数据;选择扫描触测类型及所需选项后,点击“创建”。
(3)CAD曲面模型方式
该扫描方式只适用于有CAD曲面模型的工件。先选定“面片扫描”方式,左键点击CAD工作表面;加亮“边界点”对话框中的“1”,左键点击曲面上的扫描起始点;然后加亮“D”,点击曲面定义方向点;点击曲面定义扫描宽度(#2);点击曲面定义扫描上宽度(#3);点击“3”,选择“添加”,添加附加点“4”,加亮“4”,点击定义扫描终止点,关闭对话框。定义两个方向的步长及选择所需选项后,点击“创建”。
日常保养
改变管理方式防止”假期综合症” 三坐标测量机的组成比较复杂,主要有机械部件、电气控制部件、计算机系统组成。平时我们在使用三坐标测量机测量工件的同时,也要注意机器的保养,以延长机器的使用寿命。下面我们从三个方面说明三坐标测量机的基本保养。
机械部件
三坐标测量机的机械部件有多种,我们需要日常保养的是传动系统和气路系统的部件,保养的频率应该根据测量机所处的环境决定。一般在环境比较好的精测间中的测量机,我们推荐每三个月进行一次常规保养,而如果用户的使用环境中灰尘比较多,测量间的温度湿度不能完全满足测量机使用环境要求,那应该每月进行一次常规保养,对测量机的常规保养,应了解影响测量机的因素:
1.压缩空气对测量机的影响
1).要选择合适的空压机,另有储气罐,使空压机工作寿命长,压力稳定。
2).空压机的启动压力一定要大于工作压力。
3).开机时,要先打开空压机,然后接通电源。
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