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非凡娱乐APP三座標測量機的先進關鍵技術

來源: 瀏覽: 發佈日期:2021-08-23 14:23:16

   非凡娱乐APP三座標測量機是由主機、電控系統和計算機軟硬件三大部分組成,其關鍵技術包括:大型精密構件製造技術、氣浮軸承技術、光柵測量系統、三維測頭技術、CNC數控測量技術、三維測量軟件技術和精度檢驗技術。

非凡娱乐APP三座標測量機

  01 大型精密構件製造技術

  大型精密構件組成了座標測量機主機的基礎和框架,要求在結構設計和材料選擇上有足夠的剛度。同時,三維直線運動依靠大型精密構件的表面導向,其直線度和相互垂直度要求極高。一般用花崗巖作爲大型精密構件的材料,由於它在自然界已形成數十萬年,有着極高的穩定性,並且加工精度很高。

  非凡娱乐APP三座標測量機的每個座標軸均具有一套獨立的運動系統和位移測量系統,我們希望該系統的移動臺沿座標軸線方向按給定運動長度作直線運動。而實際上,由於導軌和光柵測量系統存在誤差,移動臺的運動實際上是一種六自由度複合運動[7] [8],且實際運動長度與給定長度之間存在誤差。

  以X座標爲例移動臺的複合運動可分解爲:

  (1)沿X軸的直線位移x+δx;X爲給定長度; δx爲定位誤差;

  (2)沿Y,Z軸的平移ζxy、ζxz;稱爲X軸直線度;

  (3)繞X,Y,Z軸的旋轉φxx、φxy、φxz;稱X軸旋轉誤差;

  對於Y和Z軸同樣有δy,δz, ζyx,ζyz,ζzx,ζzy,φyx,φyy,φyz,φzx,φzy,φzz等項誤差。此外還有三個座標軸相互垂直度誤差θxy, θyz,θzx。以上共21項誤差(圖2)。

  02 氣浮導軌技術

  傳統光學計量儀器多採用金屬滑動摩擦或滾動摩擦導軌。座標測量機由於運動部件結構龐大、移動重心較高和花崗巖導向面不耐機械摩擦的特點,採用傳統導軌達不到運動靈活性和高精度的要求。座標測量機的三維運動採用了氣浮導軌技術。以大型花崗巖構件和數個氣浮塊形成直線導軌副。氣浮塊利用小孔節流原理,依靠高壓空氣將運動部分懸空浮起,使之作無阻力、高直線度的運動,是保證座標測量機測量精度的關鍵環節。

  爲具有中央節流孔的氣浮塊工作原理[9],壓力爲Ps的氣體從中央節流孔4進入氣室5,壓力降至Pr,然後流入氣浮塊2與平面導軌3之間的間隙中,沿徑向擴散,形成厚度爲h的氣墊。氣體最後在氣浮塊邊緣流入大氣中。氣墊的承載能力與壓力Pr和氣浮塊端面面積有關,而和氣體的黏度無關,可表達爲:

  dA=2πr• dr;

  r —氣墊工作點到氣室中心的距離;

  Pr的大小與流進節流孔的氣量有關,間隙h越小,則壓力越大;當負載增加時,間隙h減小,氣室壓力增加,產生與負載反向的作用力,使氣墊恢復平衡狀態。一塊氣浮塊上可以具有圓周分佈的多個獨立氣室,以便增加承載能力。氣浮導軌具有無摩擦、無磨損特性,由於勻差效應,運動的局部直線度和旋轉誤差極小,具有很高的運動精度。

  03 光柵測量系統

  光柵測量系統用於測量三個座標的位移長度。非凡娱乐APP三座標測量機目前採用玻璃陶瓷光柵尺系統,更穩定,減少溫度對精度的影響。

  紅外LED發光管1發射的光,以一定的角度射到鋼帶光柵4的刻線面上;密集的柵線槽形使光衍射成0和±1級光線,這三束光線在透過讀數頭內的指示光柵2時再次發生衍射,各級衍射光之間產生的幹涉條紋5由其後面的光電探測器6接收,光電轉換後的模擬信號經前置放大器7、合成電路8,形成相等振幅的正弦和餘弦波信號。

  這種光柵系統具有信號質量優良、讀數頭與鋼帶光柵之間的間隙大、安裝調整方便、光柵表面具有保護膜,耐污染等優點,通常被用於:萬能工具顯微鏡、測長機和座標測量機。

  04 三維測頭技術

  三維測頭能實現對任意形狀並處於任何位置和姿態的被測表面進行探測,具有小而穩定的測量力,因此有很高的探測重複性。目前非凡娱乐APP三座標測量機普遍採用非凡娱乐APP接觸式掃描測頭。

  一種觸發式測頭 (Trigger Probe)也稱開關測頭 。當探針1處於自由狀態時,在壓簧5的壓力作用下,裝有探針1的擺動架4上三個均布的圓柱3與三對鋼球2構成的觸點緊密接觸,形成電氣迴路,並在接觸面產生微小的彈性壓陷,使點接觸變成面接觸。當探針的球形測頭與被測物體接觸時,探針發生擺動;起初是探針發生彎曲,進一步造成一個或二個觸點斷開。在斷開前,因觸點接觸壓力變小,彈性壓陷減小,造成觸點接觸面積減小,接觸電阻增大;當電阻到達閾值時,測頭髮出觸發信號,採集當前觸測點的X,Y,Z座標。探針與被測件脫離接觸後,測頭復位。該測頭的定位重複性爲1μm左右,是座標測量機*常用的測頭。

  其本身具有3套沿X,Y,Z方向微位移的平行片簧機構;每套又包括位移測量傳感器、測力機構和鎖緊機構。

  測量傳感器採用磁芯與線圈相對運動的電感原理,並以此建立測量零點;當測量需要向一個方向運動時,電磁測力機構通過線圈向磁芯施加引力,同時也給探針造成予偏量;當探針觸碰工件,測量傳感器過零發訊。當觸測不需要某座標參與時,可以利用鎖緊機構將其運動關閉,該機構的線圈斷電,永久磁鐵將錐銷吸入錐孔內。拉簧2用於平衡測頭的自重。該測頭的定位重複性可達0.5μm,並且探針可以不離開被測表面滑行連續採樣,故稱爲:掃描測頭(Scanning probe),特別適合於測量曲面。

  以上爲接觸式測頭,此外還有非接觸式測頭和影像採集測頭。

  座標測量機的測頭還可以裝在測頭座上使用(圖6)。測頭座具有兩個相互垂直的A和B轉軸,測量過程中可以根據程序設定由電機驅動旋轉角度,可以對任何被測部位選擇*有利的方位進行觸測。

  05 CNC數控測量技術

  座標測量機的操縱方式有手動和數控之分。前者由測量者手推測量機的運動部分,當測頭探針觸碰被測表面時,測頭髮出採樣脈衝,X,Y,Z光柵測量系統的座標值被採集,然後到下一個採集目標。

  大多數座標測量機採用CNC(Computer Numeral Control計算機數字控制)數控測量方式進行自動化測量。三個座標的運動由電機驅動。對於一個首次測量的零件,先用手操縱搖桿(joystick)驅動電機按以上手動方式將測量程序走一遍,由學習程序紀錄程序路徑,再次執行,測量過程就會由計算機控制自動進行,今後無論多少相同的零件,建立座標系後,馬上可進入自動測量。

  自動測量特別適合生產線上成批零件的檢測,具有很高的測量效率。同時,由於排除了人爲因素,能以相同的速度和被測表面法向觸測,提高了測量精度和重複性。

  06 三座標測量軟件CALYPSO

  測量離不開數學,三維測量的數學基礎除了依賴於經典的空間解析幾何外,還與現代工程數學相關。三維測量軟件從座標點採集到建立幾何形體模型,再到進一步求解形體的形狀誤差以及建立各形體間的位置關係,提供了一套嚴密的程序和準確的數據和圖形結果。通用測量軟件功能還包括探針校正、座標系的建立和轉換等內容。