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基于三坐标测量仪的精密测量技术研究

发布时间:2018-02-14
于文婕 沈伟钢
  摘 要:三坐标测量仪的出现本身就是测量行业的一大革命,它不但大大提高了测量精度,而且也在智能化上有很大的进步,对于测量行业的发展有着很深的影响。为进一步提高我国齿轮行业的产品质量,提高行业竞争力,本文对三坐标测量仪的精密测量技术进行研究,探讨与其他仪器精确度方面的优缺点及发展趋势,从而保证我国齿轮产品的质量。
  关键词:三坐标测量仪;测量行业;精密测量技术
  三坐标测量仪CMM(Coordinate Measur Mahine)是20世纪60年代后期发展起来的一种高效率、新型、精密的测量设备,它广泛应用于机械制造、电子、汽车和航空工业中。三坐标测量仪可以进行零部件尺寸、形状和相互位置检测,可以用于划线、定中心孔,尤其对连续曲面进行扫描得到曲面数据及表达。获取表面数据的采集,是产品逆向工程实现的基础和关键技术之一。
  1 三坐标测量仪对测量行业的进步作用
  整个测量以及机械行业的快速进步,不断地向三坐标测量仪提出了更高、更新、更多的要求,如要求速度更快、灵敏度更高、稳定性更好、样品量更少、检测微损甚至无损、遥感遥测遥控更远距、使用更方便、成本更低廉、无污染等,同时也为三坐标测量仪科技与产业的发展提供了强大的推动力,并成了仪器仪表进一步发展的物质、知识和技术基础。
  1.1解决了复杂形状表面轮廓尺寸的测量
  实现了对基本的几何元素的高效率、高精度测量与评定,解决了复杂形状表面轮廓尺寸的测量,例如箱体零件的孔径与孔位、叶片与齿轮、汽车与飞机等的外廓尺寸检测。
  1.2提高了测量精度
  提高了三维测量的测量精度,目前高精度的坐标测量机的单轴精度,每米长度内可达1um以内,三维空间精度可达1~2um。对于车间检测用的三坐标测量仪,每米测量精度单轴也达3~4um。由于三坐标测量仪可与数控机床和加工中心配套组成生产加工线或柔性制造系统,从而促进了自动生产线的发展。
  1.3提高了测量效率
  随着三坐标测量仪的精度不断提高,自动化程序不断发展,促进了三维测量技术的进步,大大地提高了测量效率。尤其是电子计算机的引入,不但便于数据处理,而且可以完成CNC的控制功能,可缩短测量时间达95%以上。
  1.4降低用户测量成本
  随着激光扫描技术的不断成熟,同时满足了高精度测量(质量检测)和激光扫描(逆向工程)多功能复合型的三坐标测量仪的发展更好地满足了用户需求,大大降低用户测量成本,提高工作效率。
  2 坐标测量仪与其他仪器的比较
  2.1影像测量仪
  作为最初的精密测量仪器,影像测量仪是一个见证了整个行业开始,它提供了发展的产业平台的基础。然而,由于影像测量仪测量技术略显粗糙,因此,二次元影像仪成为行业发展的时代的产物,它是精密测量技术和功能方面,产业的发展提供技术支持。但是,即便如此,二次元影像测量仪还没有完全满足客户的需求检测,它不能提供一个解决方案的立体检查,在这种情况下,开发和生产出三坐标测量仪。当然,在此过程中制造商中过渡阶段的2.5元/m3的出现提供了帮助。这是一个从开始到目前的整个发展阶段的精密测量仪器。
  2.2三坐标测量仪
  三坐标测量仪采用花岗石仪座,提高了基准平面的精度,缩小了仪器自身的精度误差。活动表座可在仪座的任何位置进行测量。仪座不生锈,使用保管方便。
  三坐标测量仪的测量精度是非常高的,三坐标测量仪器和其他测量仪器相比,这点占据一个很大的优势。例如:制造精密量具,总体上是好的,用游标卡尺水平测量工具,测量精度可达+/-0.1级。但是,一般水平的三坐标测量仪,测量精度就可以高达+/-0.05。
  通过上述分析,我们从二次元和三坐标的功能应用上可以看出,相较于二次元影像测量仪,三坐标测量仪可说是更加的功能全面,因为它除了测量工件的长宽参数,还可以检测工件的高,这是影像测量仪所无法达到的。
  3 三坐标测量仪测量技术的发展趋势
  3.1品种更加灵活多样
  在我国,人们已经越来越认识到测量检测和适当的测量装置的重要性,不仅可以帮助用户轻松地提高产品质量,也将提高生产效率,因此获得制造先进的测量设备,可以为用户提供先进的测量解决方案而得到高投资回报率。中国模具未来发展将是更大规模的、高精确度的,要求也会越来越多,多功能复合模具已成为一个热点。提高塑料模具,模具的比例及适应高压气体辅助注射成型过程的模具也将随之发展。物种多样性的变化将更加迅速,这就要求除了精确测量精度高,测量设备也更灵活,更需要轻松的测量环境随时随地方便改造,这样才能跟上发展的步伐。
  3.2逐渐向新的应用领域开发
  “以市场为导向,以客户为导向”这一趋势使得三坐标测量设备技术现已广泛使用在工业应用领域的大型机器及零部件的精确测量,测量范围大,精度高,而且非常耐用,非常适合工厂环境。世界范围内获得了广泛的认可和肯定,作为行业首选三坐标测量仪器技术,将继续开发新的应用领域的测量。
  4 结论
  综上所述,随着生产规模日益扩大,加工精度不断提高,除了需要高精度三坐标测量仪的计量室检测外,为了便于直接检测工件,测量往往需要在加工车间进行,或将测量机直接串连到生产线上。检验的零件数量加大,科学化管理程度加强,因而需要各种精度的坐标测量机,以满足生产的需要。随着市场的不断发展壮大,三次元的产品技术也在不断的提高,三坐标测量技术也在不断进步。
  参考文献
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