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如何根据被测工件的不同形状选择合适的测量系统

2014-3-4 21:29:16      点击:

我们知道,大凡现代制造业需要检测的工件,一般分为以上三类:箱体类、复杂几何形状类和自由曲面类。

所谓箱体类工件就是指那些由基本几何元素(点、线、面、圆、圆柱、圆锥、球)组成的几何工件,包括齿轮箱工件,发动机箱体,机床加工部件或者是由简单的自由形状曲面组成的冲压模、铸模、玻壳工件等等,在完成这类工件检测时,要求工件的几何尺寸能够严格按照图纸或设计要求,三坐标测量机通过采集工件的几何数据来确定相应的位置、形状、尺寸、特征位置以及相关配合尺寸的情况。因此,能够反应不同的几何尺寸和形状以及他们之间的相互配合,就要求测量机能够具有良好的灵活性、精度、速度并便于使用。坐标测量机的一个重要特性就在于它可以测量各种形状、尺寸的工件,可靠性好,速度快,因此在尺寸验证和生产质量控制方面发挥着重要作用。

与箱体类工件相对应的是复杂几何形状工件,这类工件主要由具有明确数学定义的复杂曲线曲面构成,例如各种类型的齿轮,齿轮加工刀具,凸轮轴,配对螺旋压缩机转子部件,蜗杆蜗轮以及步进齿轮等等。对于复杂几何形状工件,有许多特定的测量技术,如扫描测量机、多测头扫描测量机等。利用高精度的扫描技术,这些系统可检测工件的外形和轮廓,与原始的CAD模型进行比较和最优化以确定偏差。测量机专用的应用软件模块,通过精确的软件算法,能够完成对各种复杂形状的评价和分析。

由于CAD技术的广泛应用和五轴数控铣床的出现,尤其是汽车工业、模具工业的迅猛发展,轮廓形的、自由曲面形状的复杂工件的加工难题被克服,并伴以大量的设计、引用。这出现在各类冲模、模具、压铸件、塑料模具、以及一些家电:如电话、计算机键盘;或者是一些大型的自由曲面:如汽车车身、飞机的构件以及船体等等。

与测量箱体类工件所不同的是,箱体类工件只需采集有限的能够定义起规则形状的点,就可以准确判断箱体类工件特征之间的形状、尺寸和位置;而自由曲面却需要采集大量表面点的数据以确定其形状。在测量自由曲面的情况下,扫描可称为是一种快速测量大量点并同时精确定义尺寸、形状和位置的好方法。

配备模拟扫描测头的测量机,能够进行连续扫描测量,并且不间断地将大量测量数据反馈到计算机进行处理。扫描一般分为两种模式:开环和闭环。开环扫描是对形状已经预知的工件而展开的,在这种情况下,测头能够始终接触工件,并沿着预定的路径进行测量,控制软件同时计算出大量采集点的数据与理论数据的偏差。在制品设计品的结果比较可以各种图形格式进行便于理解的显示。开环扫描的特点是速度快。闭环扫描是一种高精度的技术,尤其是在对于复杂轮廓形状,如模具、和一些具有比较复杂、小特征以及三维自由曲面工件的数字化时非常有用。一些特定的扫描测量软件,能够允许客户在计算机屏幕上选定计划扫描的区域,并可根据预先的扫描策略自动产生完整的工件检测程序,扫描路径优化并避免障碍。产生数字化点云不仅能够下载到CAD/CAM工作站与名义值进行比较,还可以还可以通过测量机软件的强大CAD功能进行比较和分析。

钣金件是目前越来越多的一类被测工件,这主要使用在车身的制造。我们知道,汽车车身的构成是一个多级分类系统:首先由钣金件连接成为分总成,分总成然后又成为下一步装配的部件。最终的车身质量,将是由这每一级装配过程而累积的。通过测量机进行车身各装配阶段的质量控制,我们可以判断出出现超差的原因。测量机可以被安装在车身装配的各个环节,从而能够系统地发现并纠正偏差,从而提高了过程控制的质量。

水平臂测量机、检测机器人和特殊设计的桥式测量机代表了最为经济有效的对于这种大批量、高负载、薄壁件工件的解决方案,包括各种钣金件、分总成、塑料件和玻璃件。这些测量系统,具有便于整合、高效率、灵活性强、精度高、具有可扩展模块、高可靠性和高承载能力,从而能够适应自动化柔性制造流程。
功能强大的专用软件使得这种测量系统能够解决钣金件特征工件的测量应用。包括了特定的钣金件测量程序,能够自动测量薄壁件,快速显示被测特征,从而可以进行实时的检测和判断。