一、坐标测量机
坐标测量机(CMM)作为一种 典型的通用高精度数控测量仪器,广泛用于机械制造领域。它可以进行零部件的尺寸、形状和位置精度的检测。由于它通用性强、测量范围广、精度和效率高,并能与数控加工系统组成柔性制造系统。坐标测量机作为一类大型精密测量仪器,有“测量中心”之称。
在复杂零件的精密测量领域,坐标测量机是 主要的手段。测量机以其精度高、柔性强等特点在现代化的生产制造中起着越来越重要的作用,属于自动化生产和柔性制造中一个重要的组成部分。其不仅能够完成各种 零件的几何元素、曲线和曲面的测量,还可以和其他加工设备,如加工中心、数控机床等联机组成集成系统,实现设计、制造和检测的一体化。
目前,国外著 名的测量机厂家主要有Hexagon公司、德国的Zeiss和WENZEL公司、意大利的Coord3公司、英国的IMS公司、美国的OGP公司、日本的Mitutoyo公司等;国内的测量机厂家主要有中航工业精密所、西安爱德华公司等。中航工业精密所的大型龙门测量机和Hexagon公司的移动桥是 典型的测量机结构。
测量机在追求精度的同时,需要不断提高环境适用性,德国Zeiss公司开发出的Eclipse550小型CNC测量机,专门为车间测量而设计,采用了热不灵敏的陶瓷技术,使得测量机的测量精度在17.8~25.6℃的范围内基本可不受温度影响;Hexagon旗下公司所开发的检测装备ChameleonCMM,能以较快的速度实现单点和扫描模式的转换。随着科学技术的不断进步和适应现代化生产的需要,检测装备不断向高精度、高效率、多功能和低成本的方向发展,其各组成部分也都在传统技术的基础上不断发展。其主要发展趋势可以概括为以下几方面:
(1)机械结构。
为了提高测量机的精度与效率,在机械结构设计上,采用降低运动重心和减轻运动部件质量的方法,以花岗石平台作为设备基座,提高系统动态性能和运动速度;既满足了传统精度要求,又适应了生产节奏不断加快而提出的效率要求。
(2)测头系统。
在测头方面,传统的产品包括RENISHAW、Zeiss、Hexagon等公司研制的接触测头。在最 新的测头技术中,采用了固态传感器技术,大大减少了测量误差,特别减少了在使用较长测杆时由于预行程变差所引起的误差。
(3)控制系统。
在控制系统方面,传统的产品包括Pantec、UCC等。为了提高与制造系统的兼容与匹配,必须要求测量机具有开放式的控制系统,具有更大的柔性和适用性。同时,多轴(四轴或四轴以上)联动控制有利于扫描测量的高精度实现。
(4)测量软件。
在测量软件方面,传统的产品包括RationalDMIS、PC-DMIS、Quindos等。为了将检测装备纳入生产线,需要发展具有网络通信、建模、反向工程功能模块的软件;同时完善应用于不同类型工件的专用测量软件的开发和使用。
二、非 接触坐标测量技术
光学扫描测头应用于三坐标测量机上已有20余年,测量精度从开始时的数十微米左右发展到现在的数微米。光学坐标测量种 类和方法很多,包括:点结构光扫描、线结构光扫描、平面影像测量及三维影像合成等。影像测量已广泛应用于坐标测量,在测量二维尺寸方面具有优 势,但对三维复杂曲面测量能力有限。随着测量精度的提高,仪器的基座也逐步采用了受外界环境影响更小的大理石平台,有要求更高的设备机身也改用大理石构件。
测量机上对叶片等三维复杂曲面测量主要依靠结构光测头,即投射光束到工件表面,形成被测点云要素。投射的光束包括线结构光和点结构光。点光测头投射光点到工件表面,对工件表面进行逐点扫描,相对线扫描方式效率较低,但测量精度可以达到10μm左右,在测量精度上具有优 势,对航空制造测量精度要求较高的场合更适用。
目前,光学扫描坐标测量精度虽然比接触测量精度仍有差距,但相比过去数十微米的测量精度已经大幅提升,所以这里仍然称之为“精密”坐标测量技术。
在2010年,德国的WENZEL公司率先推出了首 款航空发动机叶片多轴高速白光检测装备MAXOS/CORE。其采用白光点扫描测头,采点速度可达4200点/min;其光点直径可小至9μm,能够测量到叶片表面非 常微小的几何特征,最 大限度地降低了叶片实测表面的失真度;并且有效规避了激光测头具有的散斑效应以及反射光信号强度等问题,适用于各种 表面的叶片测量。
以色列Nextec公司近年推出的环形激光三角 法测头,测量重复精度可以2μm,基于此测头的扫描测量机,空间测量精度达到12μm(2σ),在航空制造领域,尤其是 叶片快速检测,取得了较好的应用。德国WENZEL公司的五轴白光扫描测量机和以色列NEXTEC公司的光学扫描测量机近年已经进入中 国市场。
近年来,光学测头凭借其非 接触、高精度等优点,已经广泛应用于工业制造领域,并逐步引起了国内一些科研院所的关注,国内对于光学测头的研究起步较晚,目前,有多家高校、研究机构正研制高精度光学扫描测头。
泊头市精固诚量具机械有限公司(原泊头市精固诚量具机械厂)(http://www.8225588.com)是 铸造、机械加工、大型机床配套的专业公司。公司主要经营产品有:铸铁平台、钳工平板、检验平板、划线平台。自90年开始我厂在非 标产品和平板量具的生产制造过程中和全国很多大型企业进行业务合作。
钳工平板 http://www.8225588.com/chanpin/QGPB.html
划线平板 http://www.8225588.com/chanpin/hxpb2102.html
大理石平台 http://www.8225588.com/chanpin/DLSPT.html
焊接工作台 http://www.8225588.com/chanpin/hanjiepingban.html