三坐标测量仪

三坐标测量仪 三坐标测量仪的原理及使用: 一、原理: 三次元量测仪可定义为: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送讯号，三个轴之位移量测系统(如光学尺)经数据处理器或计算机等计算出工件的各点坐标(x,y,z)及各项功能量测的仪器。其 工作原理:是利用光栅绕射所制成的量测系统俗称光学尺，其光源经过瞄准透镜而投射到游动刻度尺和主刻度尺，藉其光波产生Moire条纹明暗讯号之原理，由光电管接收其信号，经放大及修正后即可显示出来，其系统及输出信号情形。 二、操作方法: 1、量测前准备: a、检查空气轴承压力是否足够 b、安装工件 2、测头选择及安装: a、将适当之测头装于Z轴承接器 b、检视Z轴是否会自动滑落(否则应调整红色压力平衡调整阀) c、锁定各轴之适当位置 3、量测操作: a、开启处理机电源 b、启开打印机开关 c、参考操作手册，选择所需功能之指令 d、进行量测，并读出量测值 4、完成后注意事项: a、Z轴移至原来位置后，锁定 b、X,Y轴各移至中央，锁定 c、关电源及压力阀 d、取下测头 e、并作适当的保养 Coordinate Measuring Principle and use: First, the principle: Coordinate measuring machine can be defined as: a kind of moving in three directions can be used for detectors in three mutually perpendicular rails move, the probe contact or contact with other ways to send signals, three-axis The displacement measurement system (such as optical feet) by the data processor or computer and other parts of the points to calculate the coordinates of (x, y, z) and the various functions of the measurement instruments. The Works: a diffraction grating made of optical measurement system commonly known as scale, the light source through the lens and projected onto the target and the main swimming scales scales, Moire fringes produced by the light of the principle of light and dark signals from the photoelectric tube receiving the signal, amplified and modified to be displayed, the system and output signal conditions. Second, methods of operation: 1, measurement preparation: a, check the adequacy of the air bearing pressure b, install a workpiece 2, probe selection and installation of: a, the appropriate probe connector installed on the Z bearings b, View Z-axis will automatically fall (or should be adjusted to adjust the red pressure balance valve) c, locked position of the axis of the appropriate 3, measurement operation: a, open the processor power b, open the printer switches c, reference manuals, select the desired function of the instruction d, measurements, and read the measured value 4, finished Note: a, Z-axis move to the original position, locking b, X, Y axis of the move to central locking c, turn off the power and pressure valves d, remove the probe e, and maintenance of appropriate CAD在三坐标测量仪中的应用 三坐标测量机作为一种高精度的通用测量设备已经有了几十年的发展历史，其在工业生产领域中的使用越来越为广泛，也越来越受到生产型企业的重视。而三坐标测量软件中对CAD功能的引入，更是将三坐标测量机的应用领域和易用性推到一个新的高度。以下就以三坐标测量机测量方案为例，对CAD在三坐标测量中的应用做简要介绍。 1、虚拟测量 虚拟测量就是在没有实际工件的情况下对CAD模型在软件中进行测量。Rational dmis测量软件拥有强大的CAD功能，要进行虚拟测量时，打开软件，选择脱机工作模式，然后导入所要测量的CAD模型，并将CAD模型对应到选定的坐标系中即进行测量。根据所要测量的几何元素，使用鼠标在CAD模型上点击所要采点的位置，此时CAD模型上会显示所采点的位置及其矢量方向。根据所测量的几何要素的需要，可进行多次采点。当采够所需要的点数后再在采点窗口中点确定，系统将会驱动虚拟测头进行采点，并拟和出要测的几何元素及其图形。虚拟测量可以通过对没有尺寸数据的CAD模型进行测量，确定其各种尺寸参数。但这不是虚拟测量的主要目的，虚拟测量的主要功能是为在脱机状态下进行自动测量编程做服务。 2、脱机编程 数控三坐标测量机使批量测量的效率有所提高，通过对给定工件的测量进行编程，可以实现全自动的快速测量。三坐标测量软件没有引入CAD功能之前，对测量程序的编制要求专业人员对应图纸进行编程，这种编程方法使用较为复杂，且对操作人员要求较高。有一种方法就是使用三坐标测量软件的自学习编程功能，在对工件进行实际测量的同时自动生成测量程序。当再次测量同样的工件时即可调用此程序进行自动测量。由于这种方法简单易用，适应面广，因此在业内被广泛使用。但由于这种编程离不开实际工件，所以也就带来了很多难以克服的缺点。一是由于编程离不开硬件环境，必须要将给测量机配套的气源等打开，使测量机能正常运行方能进行编程，这样编成较为繁琐。二是编程离不开工件，所以就必须等工件加工完成后才能进行编程，这样便会降低了工作效率从而影响生产。坐标机测量软件中引入CAD功能之后，由于可在脱机状态下通过对CAD模型进行虚拟测量，从而可完成自学习编程的过程，因此解决了以上问。无论生产是否进行，只要将设计部门设计的CAD图纸文件输入到测量软件中，就可以进行编程。等工件加工完成就可以进行程序测量，这样就大大提高的生产效率。其具体的方法是先在三坐标测量软件中打开要测量工件的CAD模型，然后打开测量程序自学习功能，建立好坐标系后就可以开始模拟对工件的测量。系统将自动生成测量程序。在程序编制完成之后，还可以在CAD环境中调用程序进行模拟测量，对程序进行验证，找出运行过程中出现的错误测量路径和采点，并对程序进行修正，将实际测量中可能出现的问题降到最低，也最大程度的保证了测量过程中的安全性。 3、使位置公差评定更加方便在以往的三坐标测量软件中，要对几何元素的位置公差进行评定，必须手工输入几何元素的理论位置，然后再和实际测量得到的值进行比对，这样对位置公差的评定很不方便。当坐标测量机软件引入CAD功能之后，就可以在软件中对CAD模型进行测量，由于模型是设计出来的，所以对其进行测量所测得值即为几何元素的理论值。在有了理论值之后，在对应的坐标系下再对实际工件进行测量，即得到了所需几何元素的实际值。这样就可以对所测几何元素的位置公差进行评定。这在使用中，既省去了手工逐个输入几何元素理论值的麻烦，而且也可以避免为了与图纸上的标注尺寸相对应而频繁变动坐标系。这大大降低了操作人员的劳动强度，也减少了出错的几率，同时也提高了测量的精度及效率。 4、CAD输出用于逆向工程在当前的生产制造中往往会碰到这么一种情况，客户能提供给制造者的只有实物而没有任何图纸或CAD数据，特别是样件中有曲线、曲面等很难通过测量获得其准确的数据的复杂模型。在这种情况下，传统的加工方法是使用雕刻法或其他方法制作出一个一比一的模具，再用模具进行生产。这种方法无法获得工件准确的尺寸图纸，也很难对其外型进行修改。逆向工程就是为了解决以上难题而提出的一套理论。逆向工程是指由工件产生图纸或各种相关尺寸数据的过程，是相对与传统的由图纸数据而产生工件的过程而言的。三坐标测量软件中引入CAD功能用于逆向工程，使传统的三坐标测量机用于成品检测的功能，有了更大的扩展。在逆向工程中，首先使用三坐标测量机对样件的外型进行精确测量，然后用CAD功能对所测得的数据进行处理，最终生成一种或几种CAD格式的数据文件。如西安力德公司的三坐标测量软件生成IGS格式的数据，而且还可以使用此软件附带的功能，使数据在多种CAD格式之间进行转换。这些数据文件可以被一般的CAD/CAM软件系统所接受，利用这些软件系统可以对数据进行修改，或直接进行数控机床加工法编程，最终指导数控机床进行加工。也可以对这些数据进行切片处理，指导激光成型机进行快速成型。逆向工程不仅能使工件快速的进入批量生产，而且可以得到工件的CAD数据，有了这些数据，就可以再使用三坐标测量机对生产出来的工件进行检测，保证产品的质量。 三坐标测量机作为一种通用测量机，由于其具有很高的测量精度和测量效率，并且具有操作方便，可实现在线测量等众多优点，已经在现代工业中有了不可替代的地位。而CAD功能的引入，必给三坐标测量机带来更大的使用空间 三坐标测量仪的组成 三坐标测量机种类繁多、形式各异、性能多样，所测对象和放置环境条件也不尽相同，但大体上皆由若干具有一定功能的部分组合而成。 作为一种测量仪器，三坐标测量机主要是比较被测量与量，并将比较结果用数值表示出来。三坐标测量机需要3个方向的标准器(标尺)，利用导轨实现沿相应方向的运动，还需要三维测头对被测量进行探测和瞄准。此外，测量机还具有数据处理和自动检测等功能，需由相应的电气控制系统与计算机软硬件实现。 三坐标测量机可分为主机、测头、电气系统三大部分。 主机结构分为: 1、框架，是指测量机的主体机械结构架子。它是工作台、立柱、桥框、壳体等机械结构的集合体; 2、标尺系统，是测量机的重要组成部分，是决定仪器精度的一个重要环节。三坐标测量机所用的标尺有线纹尺、精密丝杆、感应同步器、光栅尺、磁尺及光波波长等。该系统还应包括数显电气装置。 3、导轨，是测量机实现三维运动的重要部件。测量机多采用滑动导轨、滚动轴承导轨和气浮导轨，而以气浮静压导轨为主要形式。气浮导轨由导轨体和气垫组成，有的导轨体和工作台合二为一。气浮导轨还应包括气源、稳压器、过滤器、气管、分流器等一套气体装置。 4、驱动装置，是测量机的重要运动机构，可实现机动和程序控制伺服运动的功能。在测量机上一般采用的驱动装置有丝杆丝母、滚动轮、钢丝、齿形带、齿轮齿条、光轴滚动轮等传动，并配以伺服马达驱动。直线马达驱动正在增多。 5、平衡部件，主要用于Z轴框架结构中。它的功能是平衡Z轴的重量，以使Z轴上下运动时无偏得干扰，使检测时Z向测力稳定。如更换Z轴上所装的测头时，应重新调节平衡力的大小，以达到新的平衡。Z轴平衡装置有重锤、发条或弹簧、气缸活塞杆等类型。 6、转台与附件，转台是测量机的重要元件，它使测量机增加一个转动运动的自由度，便于某些种类零件的测量。转台包括分度台、单轴回转台、万能转台(二轴或三轴)和数控转台 等。用于坐标测量机的附件很多，视需要而定。一般指基准平尺、角尺、步距规、标准球体(或立方体)、测微仪及用于自检的精度检测样板等。 三维测头即是三维测量的传感器，它可在三个方向上感受瞄准信号和微小位移，以实现瞄准与测微两种功能。测量的测头主要有硬测头、电气测头、光学测头等，此外还有测头回转体等附件。测头有接触式和非接触式之分。按输出的信号分，有用于发信号的触发式测头和用于扫描的瞄准式测头、测微式测头。 电气系统分为: 1、电气控制系统是测量机的电气控制部分。它具有单轴与多轴联动控制、外围设备控制、通信控制和保护与逻辑控制等。 2、计算机硬件部分，三坐标测量机可以采用各种计算机，一般有PC机和工作站等。 3、测量机软件，包括控制软件与数据处理软件。这些软件可进行坐标交换与测头校正，生成探测模式与测量路径，可用于基本几何元素及其相互关系的测量，形状与位置误差测量，齿轮，螺纹与凸轮的测量，曲线与曲面的测量等。具有统计、误差补偿和网络通信等功能。 4、打印与绘图装置，此装置可根据测量要求，打印出数据、表格，亦可绘制图形，为测量结果的输出设备。 三坐标测量仪的保养 三坐标测量仪做为一种精密的测量仪器，如果维护及保养做得及时，就能延长机器的使用寿命，并使精度得到保障、故障率降低。为使客户更好地掌握和用好测量仪，现列出测量仪简单的维护及保养规程。 一、开机前的准备 1、三坐标测量仪对环境要求比较严格，应按要求严格控制温度及湿度。 2、三坐标测量仪使用气浮轴承，理论上是永不磨损结构。但是如果气源不干净、有油、水或杂质，就会造成气浮轴承阻塞，严重时会造成气浮轴承和气浮导轨划伤，后果严重。所以每天要检查机床气源，放水放油。定期清洗过滤器及油水分离器。还应注意机床气源前级空气来源，(空气压缩机或集中供气的储气罐)也要定期检查。直线导轨更要定期检查导轨面状况，检查有无杂质、油滓、涂油保养，并参照使用说明书进行保养。 3、三坐标测量仪的导轨加工精度很高，与空气轴承的间隙很小，如果导轨上面有灰尘或其它杂质，就容易造成气浮轴承和导轨划伤。所以每次开机前应清洁机器的导轨，金属导轨用航空汽油擦拭(120或180号汽油)，花岗岩导轨用无水乙醇擦拭。 4、切记在保养过程中不能给任何导轨上任何性质的油脂。 5、定期给光杆、丝杆、齿条上少量防锈油。 6、在长时间没有使用三坐标测量仪时，在开机前应做好准备工作。控制室内的温度和湿度(24小时以上)，在南方湿润的环境中还应该定期把电控柜打开，使电路板也得到充分的干燥，避免电控系统由于受潮后突然加电后损坏。然后检查气源、电源是否正常。 7、开机前检查电源，如有条件应配置稳压电源、定期检查接地、接地电阻小于4欧姆。 二、工作过程中: 1、被测零件在放到工作台上检测之前，应先清洗去毛刺，防止在加工完成后零件表面残留的冷却液及加工残留物影响测量仪的测量精度及测尖使用寿命。 2、被测零件在测量之前应在室内恒温，如果温度相差过大就会影响测量精度。 3、大型及重型零件在放置到工作台上的过程中应轻放，以避免造成剧烈碰撞，致使工作台或零件损伤。必要时可以在工作台上放置一块厚橡胶以防止碰撞。 4、小型及轻型零件放到工作台后，应紧固后再进行测量，否则会影响测量精度。 5、在工作过程中，测座在转动时(特别是带有加长杆的情况下)一定要远离零件，以避免碰撞。 6、在工作过程中如果发生异常响声或突然应急，切勿自行拆卸及维修，请及时与厂家联系，厂家会安排经过严格培训的人员前往，并承诺以最快的速度帮助客户解决问题。 三、操作结束后 1、请将Z轴移动到下方，但应避免测尖撞到工作台。 2、工作完成后要清洁工作台面。 3、检查导轨，如有水印请及时检查过滤器。如有划伤或碰伤也请及时与厂家联系，避免造成更大损失。 4、工作结束后将机器总气源关闭。