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對(duì)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(http://www.shcmm.com/product1/)進(jìn)行升級(jí)改造時(shí),首先必須考慮的問(wèn)題是三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的機(jī)械性能。為此,需要檢查三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的使用狀態(tài),如果機(jī)械部分狀況良好,能夠校準(zhǔn)和保持精度,那么就適合對(duì)其進(jìn)行升級(jí)。如果機(jī)械系統(tǒng)已經(jīng)損壞,喪失了精度,就沒(méi)有必要對(duì)其進(jìn)行升級(jí)改造。
如果三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)機(jī)械性能完好,比較經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的升級(jí)方式就是更新其測(cè)量軟件。軟件升級(jí)是三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)改造的工作重點(diǎn)。一個(gè)典型實(shí)例佛迪公司今年升級(jí)改造一臺(tái)1988年的國(guó)外手動(dòng)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī),該設(shè)備硬件狀態(tài)良好但已經(jīng)癱瘓不能動(dòng)彈,佛迪公司需要對(duì)該設(shè)備的機(jī)械部分進(jìn)行改造并裝上控制器升級(jí)軟件,不到一個(gè)月的時(shí)間這臺(tái)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)就"舊貌換新顏",讓佛迪員工更為興奮的是這臺(tái)88年的測(cè)量機(jī)改造后的重復(fù)性精度高達(dá)0.001mm,這是佛迪公司在三坐標(biāo)行業(yè)多年積累的技術(shù)成就,是實(shí)力的象征,在軟件升級(jí)方面佛迪公司用基于Windows操作系統(tǒng)的新型測(cè)量軟件FD DMIS 對(duì)其進(jìn)行更新升級(jí)后,就能輸入CAD文件,選擇測(cè)量范圍,并自動(dòng)創(chuàng)建測(cè)量程序。這種面向操作者的軟件允許脫機(jī)編程,可在不中斷測(cè)量的情況下為檢測(cè)新的零件進(jìn)行編程準(zhǔn)備。
如果一個(gè)加工車間有多臺(tái)不同品牌的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī),可以將它們升級(jí)到同一個(gè)測(cè)量軟件包,這樣操作人員就可以方便地在多臺(tái)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)之間輪換操作。軟件的標(biāo)準(zhǔn)化還有利于新購(gòu)置三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)設(shè)備,因?yàn)榭梢詫y(cè)量軟件直接移植到新增的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上。
完成軟件升級(jí)后,下一個(gè)步驟是升級(jí)更新三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)控制器。通過(guò)更換新型控制器,可以顯著提高數(shù)據(jù)采集的速度和精度,還能為三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)提供信息采集、隨機(jī)診斷等功能和預(yù)檢修程序。
完成軟件和控制器升級(jí)后,更新測(cè)頭技術(shù)也可以顯著改善三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的性能。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)頭為觸發(fā)式測(cè)頭,它的探針與被測(cè)工件接觸一次,就激活一次發(fā)訊開關(guān),記錄一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。現(xiàn)在許多觸發(fā)式測(cè)頭的性能不斷提高和完善,如接觸式掃描測(cè)頭可在觸測(cè)點(diǎn)與工件保持接觸并提供模擬量反饋,連續(xù)而快速地記錄大量數(shù)據(jù)點(diǎn)。
新的測(cè)量軟件、控制器和測(cè)頭技術(shù)相結(jié)合,可以大大提高三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的檢測(cè)速度。傳感技術(shù)的改進(jìn)
傳感器技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展包括在不接觸工件的情況下采集其尺寸數(shù)據(jù)的能力。如采用激光測(cè)頭進(jìn)行探測(cè)時(shí),將一束相干光投射到被測(cè)工件表面,通過(guò)對(duì)反射光信號(hào)進(jìn)行分析,即可記錄到單點(diǎn)或多點(diǎn)尺寸數(shù)據(jù)(如同采用接觸式掃描測(cè)頭時(shí)一樣)。視頻傳感系統(tǒng)則采用一臺(tái)攝像機(jī)和一套照明系統(tǒng),可以同時(shí)記錄大量數(shù)據(jù)點(diǎn),能夠精確測(cè)量工件的邊緣,還能記錄接觸式測(cè)頭難以檢測(cè)的微小形貌。
非接觸式傳感器最適合用于測(cè)量具有延展性的軟材料和小尺寸工件形貌。采用非接觸激光掃描測(cè)頭能夠快速完成大尺度、中等精度的檢測(cè)工作(如汽車外儀表板安裝尺寸的檢測(cè))。而用接觸式掃描測(cè)頭檢測(cè)薄壁金屬工件則可能因測(cè)力過(guò)大而損壞工件,檢測(cè)此類工件的精度要求可能比檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體的典型精度要求(<2μm)要低10~20倍。
新型掃描測(cè)頭能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)測(cè)頭測(cè)量功能的不足。傳統(tǒng)的觸發(fā)測(cè)頭只能用于單個(gè)點(diǎn)的尺寸/位置測(cè)量,而掃描測(cè)頭具有多點(diǎn)快速測(cè)量功能,是工件形貌測(cè)量的首選。例如,Renishow公司新開發(fā)的掃描測(cè)頭(見圖2)的掃描速度比傳統(tǒng)測(cè)頭大幅度提高,同時(shí)又保留了觸發(fā)測(cè)頭的單個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)快速測(cè)量功能。
提高掃描測(cè)頭的掃描測(cè)量速度意義重大。但在以前,當(dāng)試圖提高掃描速度時(shí),測(cè)量機(jī)的動(dòng)量和慣性會(huì)導(dǎo)致測(cè)量精度降低。當(dāng)測(cè)量機(jī)驅(qū)動(dòng)測(cè)頭快速掃過(guò)工件和改變運(yùn)動(dòng)方向時(shí),就會(huì)產(chǎn)生不斷變化的動(dòng)態(tài)誤差,從而將掃描速度限制在20mm/sec.以下。為了將動(dòng)態(tài)誤差的影響降至最小,Renishaw公司開發(fā)了新的軟件和硬件,其中包括2軸萬(wàn)向定位測(cè)頭。最近,該公司推出了一套由Renishaw5測(cè)量機(jī)5軸控制技術(shù)、Revo高速掃描測(cè)頭、激光校準(zhǔn)測(cè)頭和UCC2通用型CMM控制器等組成的掃描測(cè)量系統(tǒng)。采用該成套技術(shù)的CMM能以500mm/sec.的掃描速度對(duì)高精度工件參數(shù)進(jìn)行可覆蓋更大數(shù)據(jù)范圍的高速測(cè)量。