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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
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。
1.开线扫描(Open Linear Scan)
开线扫描是基本的扫描方式。测头从起始点开始,沿一定方向并按预定步长进行扫描,直至终止点。开线扫描可分为有、无CAD模型两种情况。
(1)无CAD模型
如被测工件无CAD模型,先输入边界点(Boundary Points)的名义值。打开对话框中的“边界点”选项后,先点击“1”,输入扫描起始点数据;然后双击“D”,输入方向点(表示扫描方向的坐标点)的新的X、Y、Z坐标值;双击“2”,输入扫描终点数据。
第二项输入步长。在“扫描”对话框(Scan Dialog)中“方向1技术”(Direction 1 Tech)栏中的“”(Max Inc)栏中输入一个新步长值。
检查设定的方向矢量是否正确,该矢量定义了扫描开始后测量点表面的法矢、截面以及扫描结束前一点的表面法矢。当所有数据输入完成后点击“创建”。
(2)有CAD模型
如被测工件有CAD模型,开始扫描时用鼠标左键点击CAD模型的相应表面,PC DMIS程序将在CAD模型上生成一点并加标志“1”表示为扫描起始点;然后点击下一点定义扫描方向;点击终点(或边界点)并标志为“2”。在“1”和“2”之间连线。对于每一所选点,PC DMIS已在对话框中输入相应坐标值及矢量。确定步长及其它选项(如安全平面、单点等)后,点击“测量”,然后点击“创建”。
闭线扫描(Closed Linear Scan)
闭线扫描方式允许扫描内表面或外表面,它只需“起点”和“方向点”两个值(PC DMIS程序将起点也作为终点)。
(1)数据输入操作
双击边界点“1”,在编辑对话框中输入位置;双击方向点“D”,输入坐标值;选择扫描类型(“线性”或“变量”),输入步长,定义触测类型(“矢量”、“表面”或“边缘”);双击“初始矢量”,输入第“1”点的矢量,检查截面矢量;键入其它选项后,点击“创建”。
也可使用坐标测量机操作盘触测被测工件表面的测点,然后触测方向点,PC DMIS程序将把测量值自动放入对话框,并自动计算初始矢量。选择扫描控制方式、测点类型及其它选项后,点击“创建”。
(2)有CAD模型的闭线扫描
如被测工件有CAD模型,测量前确认“闭线扫描”;先点击表面起始点,在CAD模型上生成符号“1”(点击时表面和边界点被加亮,以便选择正确的表面);然后点击扫描方向点;PC DMIS将在对话框中给出所选位置点相应的坐标及矢量;选择扫描控制方式、步长及其它选项后,点击“创建”。
油和水对测量机的影响
由于压缩空气对测量机的正常工作起着非常重要的作用,所以对气路的维修和保养非常重要。其中有以下主要项目:
每天使用测量机前检查管道和过滤器,放出过滤器内及空压机或储气罐的水和油。
一般3个月要清洗随机过滤器和前置过滤器的滤芯。空气质量较差的周期要缩短。因为过滤器的滤芯在过滤油和水的同时本身也被油污染堵塞,时间稍长就会使测量机实际工作气压降低,影响测量机正常工作。一定要定期清洗过滤器滤芯。
每天都要擦拭导轨油污和灰尘,保持气浮导轨的正常工作状态。
对测量机导轨的保护要养成良好的工作习惯
用布或胶皮垫在下面,保证导轨安全。
工作结束后或上零件结束后要擦拭导轨。
当我们在使用测量机时要尽量保持测量机房的环境温度与检定时一致。另外电气设备、计算机、人员都是热源。在设备安装时要做好规划,使电气设备、计算机等与测量机有一定的距离。测量机房加强管理不要有多余人员停留。高精度的测量机使用环境的管理更应该严格。
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