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計量論壇

標題: 坐標測量機(CMM)簡介 [打印本頁]

作者: 瘋蛙    時間: 2006-12-26 18:48
標題: 坐標測量機(CMM)簡介
三坐標測量機(CMM)是一種三維空間測量的長度測量儀器,其基本原理是將被測物體固定于測量空間內,測量出被測零件的若干基本點(或特征點)的坐標值(x,y,z),通過測量軟件的計算處理,得出被測零件的幾何尺寸、形位公差或其它所需要的數據。
   目前,測量機已發展為集機電、材料、光學、控制技術和計算機軟硬件、CAD/CAM為一體的高精度、多用途、高效率的自動化計量儀器,是現代制造業不可缺少的檢測和質量控制設備。
   用途
   CMM主要特點是:精度高(分辨率可達0.1um或更高,測量精度um級或更高),效率高(從采點、計算處理、結果報告等均可編程自動完成),用途廣(可取代多種長度和專用計量儀器),因此,CMM主要用于幾何形位公差檢測,曲線曲面等復雜形狀零件檢測,工裝夾具、檢具、模具檢測,產品研制過程測量,逆向工程應用,生產線上在線測量等。目前,CMM被廣泛應用于汽車、摩托車、輪船、航空、航天等幾乎所有制造業。
   分類
   按照機械結構分類,常見可分為:龍門式、橋式、懸臂式:
龍門式: 最常見的CMM類型,一般測量范圍300mm~3000mm,廣泛用于零部件質量檢測、產品開發等,其剛性結構好,精度高,通常為氣浮道軌式。
   1. 橋式: 通常也采用氣浮道軌,一般測量范圍在2000mm以上,主要適用于大型機械零部件或產品測量,如    大型模具、檢具、汽車車體、飛機、輪船等零部件的檢測。
   2.懸臂式: 有氣浮和軸承兩種,氣浮式比軸承道軌性能更穩定。主要用于車間劃線、測量。由于運動過程 中立柱、橫梁等受力形變,測量精度比上述兩種低。主要用于汽車、飛機、輪船、機車等大型零件的車間檢測。
   按照驅動和測量方式可分為:手動型、機動型、自動型:
   1.手動型: 由操作員手工使其三軸運動來實現采點,其結構簡單,無電機驅動,價格低廉。缺點是測量精   度在一定程度上受人的操作影響,多用于小尺寸或測量精度不很高的零件檢測。
   2.機動型: 與手動型相似,只是運動采點通過電機驅動來實現,這種測量機不能實現編程自動測量。
   3.自動型: 也稱CNC型或DCC型,由計算機控制測量機自動采點(當然也可象上述兩種一樣操作),通過編    程實現零件自動測量。
  按照測量精度可分為計量型、生產形、車間型:
   1.計量型: 測量范圍一般在2000mm以內,測量精度在全程范圍內一般不超過2um,對測量環境要求較高,   一般用于實驗室。生產型:是最常見的CMM,主要用于工業生產的質量控制,新產品研制等,測量范圍由   300mm~數米,精度一般根據實際需要而定。
   2. 車間型: 一般用于生產車間或生產線上,對環境無特殊要求,測量范圍和測量精度根據實際需要而定.
   精度CMM測量精度主要由四個方面的因素:CMM本身精度,采點設備(測頭)精度,測量誤差,測量環境影響
   CMM本身精度: CMM均由可獨立運動的三個機械軸構成,機床的結構和各軸運動道軌的加工精度是有限的,加  上機械安裝也會有一定的誤差,CMM的這些誤差綜合起來統稱為幾何誤差,一般有21項,即通常所說的21項幾何誤差(懸臂式測量機還有幾項運動過程中的形變誤差,這里不加考慮)。早期的CMM測量軟件沒有21項幾何誤差補償功能,測量精度完全依賴機械加工和安裝調試,因而成本很高。目前,幾乎所有CMM測量軟件均有誤差補償功能,安裝調試后,通過檢測各項幾何誤差并補償,對提高CMM精度非常有效,這項工作也是CMM售后服務的核心工作。采點設備(測頭)也有一定的精度誤差,即測頭的不確定度(或重復精度),測頭的不確定度分為一維、二維、三維,可分別用不同的方法來測定。測量機均使用三維不確定度,其精度一般應比CMM精度高一個數量級。測量誤差:該誤差是由不同測量方法導致的。一般在測量過程中,測量設備使用不當或測量方法不合理,會帶來一定的誤差,這是CMM在使用中最常見的問題,這里不一一介紹,歡迎來函討論。測量環境:由于材料的伸縮性與環境有關,測量環境會影響測量精度,CMM的測量精度均有環境條件要求。目前一些廠商的CMM增加了溫度補償功能,對環境條件有所放寬,但其有效性和完備性有待實踐。一般應在要求的環境下測量。
精度檢測標準
  隨著CMM的發展和廣泛使用,CMM的精度檢測標準也一直在發展,但其檢測原理和方法基本相同,只是程序和檢測量的變化。國際上通用的檢測標準主要有:CMMA標準、VDI/VDE標準、B89標準、ISO10360-2標準。各標準的細則可查找具體標準或與我們聯系。
測量及處理軟件
  測量軟件是測量機的主要組成部分,它將機床部分、控制系統等連接起來實現所有測量功能,是操作員與CMM的接口界面。
  測量軟件的主要功能:
執行測量機的運動控制和計算,實現采點并獲得采點結果;
對采點結果進行計算處理,提交所需要的測量結果;
提供用戶所需要的各種功能及操作接口界面。
隨著IT技術的發展,測量軟件日新月異,在測量機中的作用越來越重要。特別是與CAD/CAM接合,實現無圖紙制造,已成為測量軟件發展的方向。實際上,測量軟件決定了測量機的測量功能:能測什么?怎樣測量?怎樣提交測量報告?……其實,判斷測量機的新舊,就看測量軟件。

測頭
CMM最主要的附件就是采樣(點)設備----測頭,選擇合適測頭設備是實現測量的必要條件。
   按工作方式可分為結觸式和非接觸式(如照相、紅外、激光)。常見的是接觸式測頭。除少數公司外,大部分公司均采用RENISHAW公司生產的測頭。
   按用途可分為觸發測頭和掃描測頭,觸發測頭是最常用測頭,主要用于各種測量;掃描測頭主要用于連續形狀掃描。
環境要求
   不同的CMM對環境的要求不同,為了保證CMM正常工作和測量精度可靠,環境條件非常重要。一般對溫度、濕度、地基防振、壓縮空氣、電源等都有具體的要求。
維護保養
   CMM在日常使用維護方面要做到:干凈、干燥、常開機、定期校正精度,就可大大降低故障率,延長使用壽命,保證精度準確。
  干凈: 經常保持測量房間干凈,機床工作臺及外露的道軌干凈(一般用汽油、無水乙醇或專用清潔劑擦拭);
   干燥: 潮濕容易引起金屬物銹蝕,電氣部分老化等,應使用除濕設備來保證;
   常開機: CMM與其它設備一樣,均應經常加電開機,使之處于運行狀態,即使沒有檢測任務,也應每天開機一段時間。常期不開機,系統很容易發生故障;
   定期校正: 與其它計量儀器一樣,CMM測量精度應定期檢測、校正,這樣才能保證測量精度準確、有效。

作者: 王剛    時間: 2009-1-8 23:15
標題: 坐標測量機(CMM)簡介
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