如何进行坐标测量系统的选购

作者：海克斯康测量技术(青岛)有限公司

欢迎访问e展厅 展厅 6 三坐标测量机展厅 三坐标测量机, 关节臂测量机, 逆向工程/测量机软件, ... 制造业中的质量目标在于将零件的生产与设计要求保持一致。但是，保持生产过程的一致性要求对制造流程进行控制。建立和保持制造流程一致性最为有效的方法是准确地测量工件尺寸，获得尺寸信息后，分析和反馈数据到生产过程中，使之成为持续提高产品质量的有效工具。 坐标测量机是测量和获得尺寸数据的最有效的方法之一，因为它可以代替多种表面测量工具及昂贵的组合量规，并把复杂的测量任务所需时间从小时减到分钟。三坐标测量机的功能是快速准确地评价尺寸数据，为操作者提供关于生产过程状况的有用信息，这与所有的手动测量设备有很大的区别。下面，我们将对如何选择： 坐标测量机通过一个叫做测头的传感器接触工件测量，所获得的数据可以与工件或某一工件特征（如孔）的尺寸描述结合在一起。通过这些尺寸描述，就比较容易地确定工件或特征是否超差。这些信息也为纠正引起超差的生产过程中的失常提供了线索。 让坐标测量机适合您的应用 如果一台坐标测量机正是你的工作所需，如何选择最好的？首先要确定的是要购买那一种型号的三坐标测量机。根据测量机上测头安置的方位，有三种基本类型：垂直式、水平式和便携式。 垂直式坐标测量机在垂直臂上安装测头。这种测量机的精度比水平式测量机要高，因为桥式结构比较稳固而且移动部件较少，使得它们具有更好的刚性和稳定性。垂直式三坐标测量机包含各种尺寸，可以测量从小齿轮到发动机箱体，甚至是商业飞机的机身。 水平式测量机把测头安装在水平轴上。它们一般应用于检测大工件，如汽车的车身，以中等水平的精度检测。 便携式测量机简化了那些不能移到测量机上的工件和装配件的测量，便携式测量机可以安装在工件或装配件上面甚至是里面，这便允许了对于内部空间的测量，允许用户在装配现场测量，从而节省了了移动、运输和测量单个工件的时间。 为使三坐标测量机保持稳固，在设计过程中，一般通过提高结构部件的横截面、加大空气轴承的距离、提高电机的驱动力量、基于重量和温度性能优化选择结构的材料来增加质量和刚性，提高测量精度、重复性及测量速度、加速度。这些原理也应用到一些水平式车间型坐标测量机上，这种系统把水平式测量机的灵活性和垂直式设计的高精度结合在一起。 水平测量的方向使得测量机在于水平式机床加工设备的搭配更为合理。它们尤其适合测量那些需要测量高精度测量的大的齿轮箱和发动机壳体。 转台的加入使四个轴成为可能，双臂配置也可实现，都可以测量到工件的各个方向。水平臂配置比较容易地装卸工件，小型的、车间型的水平臂测量机适于高速生产应用过程中。 选择一台适当的机器 坐标测量机可根据应用选择有两种方式：手动和自动。如果您只需要检测几何量和公差都比较简单的工件，或测量各种小批量的不尽相同的工件，手动机器是最佳选择。手动测量机的软件也可储存和调用测量程序，从而加快了重复性测量。如果需要检测大批量相同的工件，或要求较高的精度，要选择直接用计算机控制的测量机。数控测量机可自动检测并消除操作者对测量结果的影响。程序驱动意味着可实现无误差的高检测速度。 公差也非常重要，手动测量机很难达到更小的公差要求，而数控测量机通过其连续的触测使其更适合具有严格公差要求工件的高精度和高重复性要求。 数控测量机通过安装一个模拟扫描测头，用于测量要求大量的数据来定义它们的几何量的工件，如：齿轮、圆柱体、汽车车身、挡风玻璃的测量。对于那些完全用算术方法CAD定义或是完全未知的工件来说，这些测头能够提供连续的数据采集，并可从部分工件和模型上进行逆向工程。对于非常小轮廓形工件来说，扫描测头因其小的扫描面并需要大量数据来进行定义而成为理想的选择。 测量机安装的场地也很重要。理想情况是，测量机应尽量靠近生产过程中制造工件的操作者附近安装。这些车间型测量机一般具有友好的用户操作接口，具有与机床类似的控制界面。 不同型号的测量机可以共同工作。一台计量型的垂直式测量机一般使用的精密计量室，做为产品性能的主仲裁，工作型的测量机使用在生产线，对工件的质量进行评判，并提供实时的统计过程控制，并平滑地与整个制造流程规划进行过渡。 需要考察的关键部分 一旦你确定了如何以及在何处使用测量机，有一些关键的性能需要进行考察，这包括了测量不确定度和工作效率。 根据现行的国际标准，对于测量机的不确定度和检测程序在ISO 10360中进行了描述。 ISO 10 360标准： ISO 10 360主要确定了以下三项误差： A. 长度测量最大允许示值误差 MPEE (ISO 10 360-2 ) 在测量空间的任意7种不同的方位，测量一组5种尺寸的量块，每种量块长度分别测量3次。 所有测量结果必须在规定的MPEE值范围内。 B. 最大允许探测误差 MPEP (ISO 10 360-2) 25点测量精密标准球，探测点分布均匀。最大允许探测误差MPEP值为所有测量半径的最大差值。 ＊ MPEP是测量机的形状公差。 ＊ 如果测量了一个精密环规，所绘制图上的形状公差就是测量机的形状公差 ( =MPEP ). C. 最大允许扫描探测误差 MPETHP (ISO 10 360-4) 沿标准球上4条确定的路径进行扫描。最大允许扫描探测误差MPETHP值为所有测量半径的最大差值。 在可接受不确定度水平上采集点的数量，确定了测量机的工作效率。一些测量机能够在一分钟内采集超过100个数据点，而可以达到非常接近计量型的精度。 测量机能够为现代制造业提供保证，因为它可取代平面的测量工具、固定的或定制的量规，以及精密的手工测量工具。他们在处理不同工作方面的灵活性使其成为一个主仲裁者。在为过程控制提供尺寸数据的同时，测量机还可提供入厂产品检验、机床的校验、客户质量认证、量规检验、加工试验以及优化机床设置等附加性能。对于固定资产的投入有许多要考虑的因素，但一但考虑到提高了生产效率、降低了成本并将生产纳入了控制，测量机就是测量和检测的最好的选择。 选择正确的测量软件 软件能够使测量机满足对于速度和精度的潜在需要。当今的测量软件，能够达到这种程度，即使是最复杂的程序也不需要计算机编程的知识。今天的测量软件是菜单驱动的，也就是说，它提醒操作者他需要做什么，甚至会推荐最有可能的选项。 软件程序还具有统计过程分析和控制功能。对于薄壁件测量的应用软件简化了包含台阶边缘、通过螺帽和螺栓连接的工件的定位与测量。功能完备的轮廓测量使得测量机能够快速、准确地确定复杂的、非几何形状的、没有直边的工件，如涡轮叶片、螺旋压缩器转子、齿轮、活塞、凸轮和曲轴。 软量规工作包能够图形化地构造量规，通过数学的方法插入零件的特征，从而校正几何尺寸。一些程序提供了这样的模块，用来测量非规则形状的零件，如薄壁件和塑料装配件，挡风玻璃和排气装置。这样就减少了对于昂贵固定量仪的需要。其他的模块可执行2-D和3-D最优化流程，并可完成轮廓比较。 数据传输标准是由行业渐渐发展起来并得到广泛接受，如尺寸测量接口标准 (DMIS)，是用来完成 从CAD系统到测量机的通讯的；初始化图形交换标准(IGES)是为了完成从CAD系统到CAD系统的数据交换。这样的功能，使得测量机能够用在逆向工程等场合下。这时，产品的数据来自于模块或部分零件的测量中。数据的传输还能够直接从CAD数据开发测量程序，在合适的情况下，甚至是脱机进行，从而减轻了生产中测量机的负担。 挑选合适的软件包是从测量机获益的最为关键的因素 当你确定一台测量机是你所需，测量机制造商会建议合适的软件满足机器和应用，你应该听从这些推荐。但是，在做出决定以前，你应当遵循一些通常的规则。 ＊ 测量软件必须便于操作。使用起来越是容易，测量和检测流程越快。最快速、简单的软件都是采用图形用户接口 (GUI)而不是键盘输入命令。 ＊ 选择一台广泛应用的PC机和WINDOWS操作系统来运行测量软件，他们目前在行业占绝大多数。这样，培训、服务和升级将不成问题。 ＊ 软件包应当满足不同级别操作者的要求，例如，一个车间的接口用来执行检测程序，而编程的接口用来使技术人员输入程序，变换数控命令，整合特殊定制的应用程序和为复杂零件开发测量程序。 ＊ 测量软件需要产生清晰、明确的测量结果图形化表示。数据以这种方式进行展示，对于操作者来说将比较容易地校正超差情况，对那些需要将检测流程进行归档的人员来说也非常有用。 ＊ 确信软件可实现升级，并且新旧版本可以兼容。如果你的软件向下不能够兼容，你将会经历一场毁灭性破坏。 ＊ 测量软件必须能够同CAD/CAM程序和系统进行通讯。尽管你现在可能不用CAD/CAM系统，但将来你会用到。具备一个完整的测量程序，能够有效地提高制造流程的产品质量。 优质的技术服务，将会协助您最大限度地发挥测量机的应用作用 在选购了适用、可靠性能测量机的基础上，您还需要充分考虑到测量机供应商的技术实力和应用、技术服务能力，是否具有本地化的技术和长久综合发展实力，并拥有众多的客户群和广泛的认知。通过及时可靠的技术服务支持和备件保障，对于测量机的长期高效率运行提供保障。同时，拥有着专业的培训和应用支持队伍，使得客户能够从容应对纷繁复杂的各种测量任务。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (7/24/2005)