九江職業(yè)技術學院學生畢業(yè)論文.doc

三坐標測量機在自動檢測中的應用 目 錄 序言 -1第一章 檢測技術和裝備發(fā)展趨勢-3第一節(jié) 檢測技術的發(fā)展趨勢-4第二章 檢測技術的發(fā)展史 - 6第一節(jié) 提高效率的測量技術 -6第二節(jié) 提高測量儀器的質量 -8第三章 在線檢測運用及發(fā)展方向結論 -9第四章 結束語 -11致謝-12 參考文獻-12 序言自古以來,人們就用到了幾何量測的標準量值及器具,人們驚異的發(fā)現(xiàn),古代人在建造長城,金字塔時所用的工具及量測方法都已經迖到了很先進的水平,自工業(yè)化以來,尤其是國防軍工行業(yè)的需要,要求零件具備高度互換性,對尺寸,位置和形狀公差的要求,推動了幾何量計量技術的發(fā)展.隨著工業(yè)現(xiàn)代化進程的發(fā)展,眾多制造業(yè)如汽車,機床及模具工業(yè)的涌現(xiàn)和大規(guī)模生產的需要,快速量測數據是一個技術瓶頸,基于諸多方面的要求,促進和推動自動檢測技術在工業(yè)發(fā)展中的應用有著十分重要的意義.第一章 檢測技術和裝備發(fā)展趨勢簡要介紹了當今世界檢測技術及裝備發(fā)展的趨勢及我國檢測裝備技術發(fā)展和產業(yè)化的現(xiàn)狀，在此基礎上討論了在我國加入WTO和對外開放進一步深化的新環(huán)境下，發(fā)展我國檢測技術及裝備、提高我國制造業(yè)信息化水平和國際競爭能力的重要性，并從戰(zhàn)略和策略兩個層面提出了發(fā)展我國檢測技術及裝備的幾點看法。 裝備工業(yè)的技術水平和現(xiàn)代化程度決定著整個國民經濟的水平和現(xiàn)代化程度，檢測技術及裝備是發(fā)展新興高新技術產業(yè)和尖端工業(yè)（如信息技術及其產業(yè)、生物技術及其產業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)產業(yè)）的使能技術和最基本的裝備。馬克思曾經說過“各種經濟時代的區(qū)別，不在于生產什么，而在于怎樣生產，用什么勞動資料生產”。制造技術和裝備就是人類生產活動的最基本的生產資料，而檢測技術又是當今先進制造技術和裝備最核心的技術。當今世界各國制造業(yè)廣泛采用檢測技術，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達國家還將檢測技術及檢測裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的檢測技術及其產業(yè)，而且在“高精尖”檢測關鍵技術和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策?？傊罅Πl(fā)展以檢測技術為核心的先進制造技術已成為世界各發(fā)達國家加速經濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。檢測技術是用數字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術，檢測裝備是以檢測技術為代表的新技術對傳統(tǒng)制造產業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產品，即所謂的數字化裝備，其技術范圍覆蓋很多領域：(1)機械制造技術；(2)信息處理、加工、傳輸技術；(3)自動控制技術；(4)伺服驅動技術；(5)傳感器技術；(6)軟件技術等。第一節(jié)檢測技術的發(fā)展趨勢檢測技術的應用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著檢測技術的不斷發(fā)展和應用領域的擴大，他對國計民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為這些行業(yè)所需裝備的數字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢。從目前世界上檢測技術及其裝備發(fā)展的趨勢來看，其主要研究熱點有以下幾個方面14。11 高速、高精加工技術及裝備的新趨勢效率、質量是先進制造技術的主體。高速、高精加工技術可極大地提高效率，提高產品的質量和檔次，縮短生產周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術研究會將其列為5大現(xiàn)代制造技術之一，國際生產工程學會（CIRP）將其確定為21世紀的中心研究方向之一。在轎車工業(yè)領域，年產30萬輛的生產節(jié)拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一；在航空和宇航工業(yè)領域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來制造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其它聯(lián)結方式拼裝，使構件的強度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。從EMO2001展會情況來看，高速加工中心進給速度可達80m/min，甚至更高，空運行速度可達100m/min左右。目前世界上許多汽車廠，包括我國的上海通用汽車公司，已經采用以高速加工中心組成的生產線部分替代組合機床。美國CINCINNATI公司的HyperMach機床進給速度最大達60m/min，快速為100m/min，加速度達2g，主軸轉速已達60000r/min。加工一薄壁飛機零件，只用30min，而同樣的零件在一般高速銑床加工需3h，在普通銑床加工需8h；德國DMG公司的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達12*!000r/mm和1g。在加工精度方面，近10年來，普通級檢測機床的加工精度已由10m提高到5m，精密級加工中心則從35m，提高到11.5m，并且超精密加工精度已開始進入納米級(0.01m)。在可靠性方面，國外檢測裝置的MTBF值已達6000h以上，伺服系統(tǒng)的MTBF值達到30000h以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。為了實現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機得到了快速的發(fā)展，應用領域進一步擴大。第二章 檢測技術的發(fā)展史工業(yè)革命的興起伴隨著縱多制造也如汽車機床及模具工業(yè)的涌現(xiàn)和大規(guī)模生產的需要在加工設備提高功效柔性化通用化而固定的專用的或手動的工量具大大限制了大批量制造和復雜零件加工業(yè)的發(fā)展平板加工高尺加卡尺的檢驗模式已完全不適用所有這些促成了坐標測量機的出現(xiàn)它的出現(xiàn)使測量效率有了很大的提高但是水長船高近十余年來，機床高速化的進展極為迅速。從測量領域來看，一部分測量儀器在高速化、自動化方面有了明顯的進步；但從整個行業(yè)來看，測量儀器高速化的進展遠遠滯后于機床行業(yè)，由此而往往造成工序之間的不平衡。提高測量效率和加強與其它工序的聯(lián)接，使貨物流能順暢進行，這是縮短交貨日期的主要課題。在此前提下，縱觀本屆展覽會的測量儀器產品，可以發(fā)現(xiàn)，許多廠家推出了提高檢測速度、提高操作性能和功能多樣化的不同產品，它們的共同特點都是著重提高測量效率，許多新技術也是圍繞這一中心開發(fā)出來的。第一節(jié) 提高效率的測量技術1. 非接觸式高速形狀測量技術汽車車身或泵葉輪等大型零件的形狀測量，大都要求采用高速獲取三維位置數據的測試手段，迄今主要使用帶有多關節(jié)或水平懸臂式接觸測頭的三坐標測量機進行測量。但接觸式測量方法在測量大型零件時，將受到諸多限制，不利于提高測量效率。針對這種情況，本屆展覽會上展出了多種非接觸式測量方法，可對上述大型零件進行高密度高速測量。日本東京精密公司開發(fā)了一種新型三坐標測量機，這是一種可移動式三維光學測量裝置，它利用干涉條紋圖像和三角測量方式進行非接觸測量。機內裝有三臺攝像機，可對220mm(縱向)330mm(橫向)視野內的物體位置坐標進行每秒最大密度為4點/mm2的掃描，3040秒鐘即可計算處理完畢，測量精度為60m。該機利用了一種新型數據處理技術，例如，按0.5mm間距測量相當于1000mm1500mm的汽車車門的資料，包含各個測量工序在內，總共只需40分鐘即可完成測量作業(yè)，并對數據進行解析處理。日本東京貿易工程系統(tǒng)公司展出的Comet系統(tǒng)也是一種可移動式非接觸三坐標測量機，該機雖然也利用三角測量原理，但卻可使作為測量指標的光柵條紋回轉，從而獲得多個等高線資料。這種測量方式不易受被測對象表面狀態(tài)的影響，可獲得較高的測量精度。上述系統(tǒng)由于可在單位表面獲取三維位置數據，因此，與接觸式測量方式相比，可進行高速檢測作業(yè)。另外，由于非接觸測量不會增加測量受力，因此，可對軟質材料進行高精度測量。此類系統(tǒng)所獲得的數據，可比照CAD數據進行評價，因此，各公司必須設計工藝及相關的應用實例向用戶公開說明。這種可進行高密度高速測量的技術，可望應用于設計模型時的詳細數值化等逆向工程技術領域。OPTON公司展出一種高速Moire 3D攝像機，它可高速獲取一定范圍內的形狀資料，并進行計算，實時顯示測量結果。該機可按10000coma/秒的速度測量505010001000mm范圍內的形狀。例如，可用于振動、位移解析或波面的觀察、在線測量等領域。第二節(jié) 提高測量儀器的質量 2.2.1. 提高測量水平與新型關鍵技術伯阿脫公司在會上展出了一臺多傳感器三坐標測量機，該機采用了新的測量原理，機上配裝了稱作光纖測頭的微小球體，微小球體作為接觸式測頭使用；同時，由于它同顯微鏡圖像處理的非接觸式測量裝置相連接，因此，可對微小孔的邊槽尺寸形狀進行高精度測量。利用此種新型測頭可對50100m的微小孔進行精密測量。微小球體端部的最小半徑為12.5m，球體與光纖連接在一起，既可作為測頭使用，同時還可充作照明裝置。這種光纖測頭具有良好的撓曲特性，讓其接觸微小孔內璧，通過光纖照明的球體位置，可由CCD傳感器檢測出來，進行圖像處理后，即可計算出小孔的尺寸、形狀。過去，測量微小盲孔或深孔中間部位的尺寸、形狀，通常都采用CCD傳感器或激光傳感器，由于系垂直照明，光亮度有限，檢測時不能獲得足夠的光量，因此深孔中間部位的測量十分困難。伯阿脫公司的新型技術克服了迄今測量深孔尺寸、形狀的難點，非常便于在生產現(xiàn)場對微小零件進行多種測量和檢查。Zygo公司展出了一臺非接觸式三坐標表面形狀測量機，型號為New Bure 5000，其縱向分辨率為0.1nm，可高速測量精密加工零件的微細形狀。最大測量范圍為5.2mm7.0mm，縱向最大測量范圍為5mm。與裝有掃描測頭顯微鏡等高分辨率的測量機相比，Zygo公司的新產品可在縱向和橫向的極廣范圍內進行三維測量。該測量機利用了具有白色光干涉條紋的相位調制干涉方式和獨家開發(fā)的高速解析軟件等新技術，其縱向掃描速度為10.5m/s，其特點是分辨率高，可進行較廣范圍的高速測量作業(yè)。西鐵城鐘表公司與另一公司合作開發(fā)出一種利用并行機構的復合式載物臺，具有六自由度定位功能，深受觀眾注目。該機采用公司自制球軸承，載物臺堅固耐用，位置及置放形式易于控制。其行程如下：X、Y為25mm，Z為10mm，定位精度0.3m。上述各種測量機的復雜運動均能平穩(wěn)進行，并可保證良好的測量精度，對工作臺結構也進行了大量改進，這些都是提高測量精度的基礎性關鍵技術。這些新的基礎技術使上述測量機有望廣泛應用于復雜曲面的加工過程或微小零件及成組工程等的測量領域。 第三章 在線檢測運用及發(fā)展方向質量文化的興起意味著工模具制造商及其子承包商不能再視檢測為包袱。Delcam PowerINSPECT產品經理Chris Lawrie評述道。檢測現(xiàn)在是建立公司形象的一個基本要素。所以，檢測機床的在線檢測會很快而且更廣闊的滲入到各個行業(yè)?，F(xiàn)在，檢測機床的在線檢測剛剛誕生，他還沒有被人們認識很接受， 但是我相信他會在不久的將來，融入到各個生產中去，像我們現(xiàn)在，利用自動檢測技術來實現(xiàn)檢測機床的在線對刀，這樣以來，代替了我們以往利用傳統(tǒng)測量工具（如千分表、定中心表、卡尺等）進行的測量，因其測量基準為被加工面，而不是直接的主軸基準，是一種過度基準，再加上傳統(tǒng)測量工具本身精度不高，同時人為測量操作隨機性誤差也較大，而我們運用自動在線對刀，既節(jié)省時間，而且當于變成了一臺手動的三次元，而機床主軸的行程即為測頭的量程，且不受工件尺寸、形狀的限制，可以完成幾乎所有的測量工作在線測量屬直接測量，其定位基準就是主軸的錐孔，機床裝上測頭后相；還有我們利用應用絕對測量方式的在線檢測，把三坐標測測量機直接配置在生產在線的情況，最有代表性的例子還是把觸發(fā)式探頭用于檢測機床、加工中心，由于現(xiàn)成的檢測系統(tǒng)和專門的測量程序運行方便，所以大多用于檢測工件或刀具的位置、狀態(tài)。 總之，自動檢測技術在檢測機床的運用，將更加普遍和廣泛，而且會隨著科技的不斷進步，更加人性化更加智慧化第四章 結束語自動檢測技術在檢測機床中的運用的課題,遠不止本文所論述的，它涉及很多方面，我僅僅論述了其中小小一部分，還有好多需要鉆研和深討的問題；雖然自動檢測技術在檢測機床上的運用剛剛誕生，但它并不代表對于這方面的研究離我們很遙遠，我們應該未雨綢繆，努力在這個方面鉆研，把我國現(xiàn)有機床進行結構上的改造并不斷開發(fā)適合于自動檢測技朮在檢測機床運用的軟件既柔性化改造為我國工業(yè)發(fā)展保駕護航，使我們的國有產品的質量不斷提高增加國有的競爭力。促使我國社會主義現(xiàn)代化建設快速健康的發(fā)展。致 謝首先感謝學院領導和系領導這三年來的細心培養(yǎng)和教育。其次本篇論文受到指導老師的細心指導在指導過程中,老師的細心和耐心讓我時刻感覺