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Proe逆向抄数之三坐标测量机的组成

发布日期:2014-08-09  来源:百佳学习邦  作者:李勇  浏览次数:2521
核心提示:作为一种测量仪器,三坐标测量机主要是比较被测量与标准量,并将比较结果用数值表示出来。三坐标测量机需要三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,测量机还具有数据自动处理和自动检测等功能,需要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\电气系统三个部分。
 proe逆向抄数之三坐标测量机的组成
三坐标测量机的原是是:将被测物体置于三坐标机的测量空间,可获得被测物体上各测点的坐标位置,根据这些点的空间坐标值,经计算可求出被测对象的对象的几何尺寸、形状和位置。在三坐标测量机上安装分度头、回转台或数控转台后,系统具备了极坐标系测量功能。具有XYZ及C四个轴的坐标测量机称为四坐标测量机。类似Proe软件可以实现的草绘编辑坐标,按照回转轴的数目,也可有五坐标或六坐标测量机。

作为一种测量仪器,三坐标测量机主要是比较被测量与标准量,并将比较结果用数值表示出来。三坐标测量机需要三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,测量机还具有数据自动处理和自动检测等功能,需要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\电气系统三个部分。
Proe逆向抄数之三坐标测量机结构图

1、主机
a、框架结构: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。
b、标尺系统:包括线纹尺、精密丝杠、感应同步器、光栅尺、磁尺及光波波长及数显电气装置等。
c、导轨:实现二维运动,多采用滑动导轨、滚动轴承导轨和气浮导轨,以气浮导轨为主要形式。气浮导轨由快刀斩乱麻体和气垫组成,包括气源、稳压器、过滤器、气管、分流器等气动装置。
d、驱动装置实现机动和程序控制伺服运动功能。由丝杠丝母、滚动轮、钢丝、齿形带、齿轮齿条、肖轴滚动轮、伺服马达等组成。
e、平衡部件:主要用于Z轴框架中,用以平衡Z轴的重量,使Z轴上下运动时无偏重干扰,Z向测力稳定。
f、转台与附近件使测量机增加一个转动运动的自由度,包括分度台、单轴回转台、万能转台和数控转台等。

2、三维测头
三维测头即三维测量传感器,它可在三个方向上感受瞄准信号和微小的位移,以实现瞄准和测微两项功能。主要有硬测头、电气测头、光学测头等。测头有接触和非接触式之分。按输出信号分,有用于发信号的触发式 和用于扫描的瞄准式测头、测微式测头等。

测头是三坐标测量机非学关键的部件,是测量机接触被测零件的发讯开关,测头精度的高低决定了测量机的测量重复性。可以这样说,测头发展的先进程度就标志着三坐标测量机发展的先进程度。三坐标测量机可以配置不同类型的测头传感器,按照结构原理,测头可分为机械式、光学式和电气式等。机械式主要用于手动测量,光学式多用于非接触测量,电气式多用于接触式的自动测量,新型测头主要采用电学与光学原理进行信号转换。

目前,业界主要采用提机械式测头。机械式测头又可分为开关式与扫描式两在磷矿。开关测头的实质是零位发讯开关,以TP6为例,它相当于三对触点串联在电路中,当测头产生任一方向的位移时使任一触点离开,电路断开即可发讯计数。开关式结构简单,寿命长,具有较好的测量重复性,而且成本低廉,测量迅速,因而得到较为广泛的应用。常用接触式的触发测头有Renishaw的机械式触发测头等。扫描式测头不仅能作触发测头使用,更重要的是能输出与探针的偏转成比例的信号,由计算机同时读入探针偏转及没有机会的往复运动,因此采点率大大提高。扫描测头用于离散点测量时,探针的三维运动可以确定所在表面的法矢方向,因此更适于 曲面测量。
Proe逆向抄数之三坐标测量机结构示意图

为了提高三坐标测量机的测量效率及精度,需对测头的类型进行选择。下面对不同种类型的测头功能及优缺点进行分析,以供参考。
a、接触式测的应用范围
1)零件所被关注的是尺寸、间距或位置,而并不强调其形状误差。
2)当确信所用的加工设备有能力加工出形状足够好的零件,而注意力主要放在尺寸和位置精度时,接触式触发测量是合适的,特别适用于对离散点的测量。
3)触发测头体积较小,适用于测量空间狭窄的部位。
一般来讲,触发式测头使用及维修成本较低,在机械工业中有大量的几何量测量 ,所关注的仅是零件的尺寸及位置。所以,目前市场上的大部分测量机,特别是中等精度测量机,仍然使用接触式触发测头。

b、扫描测头的应用范围
1)应用于有形状要求的零件和轮廓的测量。扫描方式测量的主要优点在于能调整地采集数据,这些数据不仅可以用来确定零件的尺寸及位置,更重要的是由于其没得的数据包括大量的点,能精确地描述形状、轮廓,这特别适用于对形状、轮廓有严格要求的零件,该零件形状直接影响零件的性能,也适用于不能确信所用的加工设备能加工出形状足够好的零件,而形状误差成为主要矛盾的情形。
2)对于未知曲面的扫描,扫描式测头显示出了其独特优势,由于后续曲面重构需要大量的点,而触发式测头的采点方式显得太慢,由于是未知曲面,测量机运动的控制方式亦不一样,即在探索方式下工作,测量机根据已运动员的轨迹来计算下一步运动的轨迹、计算采点密度等。

c、测头选择的原则
1)在可以应用接触式测头的情况下,慎选非接触式测头。
2)在只测尺寸、位置要素的情况下,尽量选接触式触发测头。
3)在考虑成本又满足要求的情况下,尽量选接触式触发测头。
4)对主轮廓精度要求较高的情况下,选用非接触式测头。
5)扫描式沿着应当可以对离散点进行测量。
6)考虑扫描式测头与触发式测头的互换性。
7)易变形零件、精度不高零件、要求超大量数据的零件的测量,优先考虑采用非接触式测头。
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