先進制造技術(shù)-7測量技術(shù)在產(chǎn)品開發(fā)過程中的應(yīng)用-三維新技術(shù)課件

1、2022/7/24精密及復(fù)雜形狀產(chǎn)品數(shù)據(jù)的獲取三坐標(biāo)測量及非接觸式掃描技術(shù)Coordinate Measuring Machines CMM山東工大學(xué)2022/7/24制造業(yè)中的質(zhì)量目標(biāo)在于將零件的生產(chǎn)與設(shè)計要求保持一致。但是，保持生產(chǎn)過程的一致性要求對制造流程進行控制。建立和保持制造流程一致性最為有效的方法是準(zhǔn)確地測量工件尺寸，獲得尺寸信息后，分析和反饋數(shù)據(jù)到生產(chǎn)過程中，使之成為持續(xù)提高產(chǎn)品質(zhì)量的有效工具。坐標(biāo)測量機是測量和獲得尺寸數(shù)據(jù)的最有效方法之一，因為它可以代替多種表面測量工具及昂貴的組合量規(guī)，并把復(fù)雜的測量任務(wù)所需時間從小時減到分鐘。三坐標(biāo)測量機的功能是快速準(zhǔn)確地評價尺寸數(shù)據(jù)，為操作

2、者提供關(guān)于生產(chǎn)過程狀況的有用信息。 復(fù)雜幾何形狀工件的計量解決方案 2022/7/24復(fù)雜幾何形狀工件的計量解決方案 坐標(biāo)測量機通過一個稱作測頭的傳感器接觸工件測量，所獲得的數(shù)據(jù)可以與工件或某一工件特征（如孔）的尺寸描述結(jié)合在一起。 2022/7/24復(fù)雜幾何形狀工件的計量解決方案 在計量科學(xué)領(lǐng)域，人們根據(jù)被測對象幾何形狀的復(fù)雜程度，將工業(yè)領(lǐng)域中的測量問題分為箱體類工件測量和具有復(fù)雜幾何形狀工件測量。箱體類工件：指那些由基本幾何元素（點、線、面、圓、圓柱、圓錐、球）組成的幾何工件，包括齒輪箱工件，發(fā)動機箱體，機床加工部件或者是由簡單的自由形狀曲面組成的沖壓模、鑄模、薄殼工件等等。復(fù)雜幾何形狀工

3、件：這類工件主要由具有明確數(shù)學(xué)定義的復(fù)雜曲線、曲面構(gòu)成，例如各種類型的齒輪、齒輪加工刀具，凸輪軸，配對螺旋壓縮機轉(zhuǎn)子部件，蝸桿蝸輪以及步進齒輪等等。2022/7/24在傳統(tǒng)測量方法上： 箱體類工件的檢測三坐標(biāo)測量機； 復(fù)雜幾何形狀工件的測量專用測量設(shè)備，例如專用齒輪檢測儀、專用凸輪檢測設(shè)備等。因此對于從事生產(chǎn)復(fù)雜幾何形狀工件的企業(yè)來說，完成上述產(chǎn)品的質(zhì)量控制，企業(yè)不僅需要配置通用測量設(shè)備，例如三坐標(biāo)測量機，通用標(biāo)準(zhǔn)量具、量儀，同時還需要配置專用檢測設(shè)備，例如各種尺寸類型的齒輪專用檢測儀器，凸輪檢測儀器等。 復(fù)雜幾何形狀工件的計量解決方案 2022/7/24當(dāng)前 坐標(biāo)測量機與專業(yè)計量軟件相結(jié)合，

4、在工業(yè)計量領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了完全意義的通用計量檢測設(shè)備。不但能夠執(zhí)行箱體類工件的高精度檢測，而且能夠執(zhí)行具有復(fù)雜幾何形狀工件的計量檢測任務(wù)。例如，PMM-C坐標(biāo)測量機能夠執(zhí)行各種類型齒輪工件檢測，齒輪加工刀具的檢測，螺旋壓縮機轉(zhuǎn)子部件的檢測，氣輪機葉片的檢測以及蝸輪蝸桿的檢測。在復(fù)雜幾何形狀的制造領(lǐng)域，PMM-C高精度坐標(biāo)測量機與工業(yè)級測量軟件QUINDOS的結(jié)合，對生產(chǎn)企業(yè)的測量技術(shù)革新，測量效率的提高以及整體生產(chǎn)成本的降低發(fā)揮著越來越重要的革新作用。 復(fù)雜幾何形狀工件的計量解決方案 2022/7/24復(fù)雜幾何形狀工件的計量解決方案 根據(jù)測量機上測頭安置的方位，有三種基本類型：垂直式、水平式和便攜式

5、。垂直式坐標(biāo)測量機在垂直臂上安裝測頭。這種測量機的精度比水平式測量機要高，因為橋式結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)固而且移動部件較少，使得它們具有更好的剛性和穩(wěn)定性。垂直式三坐標(biāo)測量機包含各種尺寸，可以測量從小齒輪到發(fā)動機箱體，甚至是商業(yè)飛機的機身。2022/7/24復(fù)雜幾何形狀工件的計量解決方案 水平式測量機把測頭安裝在水平軸上。它們一般應(yīng)用于檢測大工件，如汽車的車身，以中等水平的精度檢測。2022/7/24復(fù)雜幾何形狀工件的計量解決方案 便攜式測量機簡化了那些不能移到測量機上的工件和裝配件的測量。便攜式測量機可以安裝在工件或裝配件上面甚至是里面，以便允許對內(nèi)部空間的測量，以及允許用戶在裝配現(xiàn)場測量，從而節(jié)省了了

6、移動、運輸和測量單個工件的時間。2022/7/24橋式測量機全鋁合金橋式結(jié)構(gòu)，具有十分出色的熱傳導(dǎo)性能，剛度高和動態(tài)性能好。備有手動和CNC兩種型號。有效行程：X：700 1400 mmY：550 650 mmZ：400 500 mm精度：3.0 + 3.5L/1000 m速度：0.52 米/秒2022/7/24半橋式測量機鋁合金半橋式結(jié)構(gòu)：X軸導(dǎo)軌采用半橋式結(jié)構(gòu)以減輕運動部件的重量，重量輕，精度高，是同類型號中具有最高性能價格比的測量機。有效行程：X：500 mmY：400 mmZ：400 mm精度：2.5 + 3.0L/1000 m速度：0.52 米/秒2022/7/24用于大尺寸檢測的C

7、MM鋁合金的運動部件；X和Y導(dǎo)軌被完全封閉；有效行程：X：3000 5000 mmY：2000 2500 mmZ：1000 1500 mm精度：7 + 8L/1000 m空間速度：0.66米/秒2022/7/24大尺寸高精度CMMMCT龍門式大尺寸測量機,具有高精度、高剛性、高穩(wěn)定性,十分適用于大型工件的精密測量，是航空、航天、汽車和大型模具業(yè)界的必備檢測設(shè)備。有效行程： X：2500 15000 mmY：1000 4000 mmZ：1000 2500 mm精度：5.0+5.0L/1000 m速度：0.6 米/秒2022/7/24水平臂(懸臂)CMMSWAN/HORIZON系列水平臂式測量機，

8、SWAN測量機采用氣浮導(dǎo)軌，精度更高；HORIZON測量機采用滾珠軸承，承載力大，適合于測量和劃線。有效行程： X：2000 12000 mmY：1000 1600 mmZ：1000 2000 mm精度：10+15L/1000 m速度：0.53 米/秒2022/7/24高穩(wěn)定性的測量單元X 軸采用高精度線性導(dǎo)軌，保證獲得最大的剛度，Y和Z軸采用氣墊。該機型可以是單臂或雙臂配置。有效行程： X：5000 8000 mmY：1400 1600 mmZ：2000 3000 mm精度：15+18L/1000 m速度：0.58 米/秒2022/7/24關(guān)節(jié)式測量機便攜式測量單元；6個旋轉(zhuǎn)軸，具有最大的自

9、由度；有效行程：1500 4000 mm單點精度（2）：0.026 m單點精度（E MAX）：0.036 m2022/7/24測量軟件多語言支持，并有中文版；軟件計算精度經(jīng)PTB權(quán)威認(rèn)證；具有雙臂測量結(jié)果的集成和雙臂防碰撞保證；內(nèi)含點到點掃描功能，輕松實現(xiàn)曲線曲面掃描；軟件開放性好，方便與其它CAD或SPC軟件交換數(shù)據(jù)和程序；編程語言豐富，包括元素測量，數(shù)據(jù)輸出，文件操作，算術(shù)計算和邏輯運算。2022/7/24測頭測頭是測量機觸測被測零件的發(fā)訊開關(guān)，它是坐標(biāo)測量機的關(guān)鍵部件，測頭精度的高低決定了測量機的測量重復(fù)精度。此外，不同零件需要選擇不同功能的測頭進行測量。測頭可分為接觸式和非接觸式(激光

10、等類型)。接觸式測頭又可分為開關(guān)式(觸發(fā)式或動態(tài)發(fā)訊式)與掃描式(比例式或靜態(tài)發(fā)訊式)兩大類。 接觸式觸發(fā)測頭TP20觸發(fā)式測頭TP200高精度觸發(fā)式測頭TP7M高精度觸發(fā)式測頭TP6/6A觸發(fā)式測頭MIP觸發(fā)式測頭TESASTAR固定式測頭 2022/7/24TP20測頭TP20屬于動態(tài)觸發(fā)式測頭。由測頭本體和可分離測頭吸盤兩部分組成，在不需要重新修正的情況下，就可完成對探針配置的變換。TP20可實現(xiàn)對于現(xiàn)有TP2測頭的應(yīng)用升級，使得無論是手動還是數(shù)控測量機，均可具備探針更換功能。TP20特點：- 動態(tài)觸發(fā)測頭，能夠為手動和數(shù)控測量機提供探針更換功能- 可實現(xiàn)TP2測頭的升級- 可實現(xiàn)五方向

11、操作- 通過快速自動或手動更換探針而縮短檢測周期- 具備標(biāo)準(zhǔn)測力、小測力、大測力三種吸盤- 與現(xiàn)有觸發(fā)測頭接口兼容 2022/7/24TP200高精度觸發(fā)式測頭 TP200測頭，包含有微力傳感器，具備優(yōu)異的測量重復(fù)性和精確的空間形狀測量精度。即使是在攜帶長探針的情況下，TP200測頭也具備超微觸發(fā)技術(shù)，避免了傳統(tǒng)測頭常會出現(xiàn)的拖動情況。內(nèi)置ASIC電路，保證了上百萬次的可靠操作。TP200的特點：- 優(yōu)異的重復(fù)性- 精確的三維形狀測量- 探針長度可達(dá)到100mm- 吸盤的壽命達(dá)到上百萬次- 尺寸緊湊- 與RENISHAW全系列測座和附件兼容 2022/7/24TP7M高精度觸發(fā)式測頭 產(chǎn)品綜述

12、：TP7M采用應(yīng)變片技術(shù)，較傳統(tǒng)的觸發(fā)式測頭具有更高的精度。采用自動連接，從而為數(shù)控測量機提供了自動更換功能。TP7M測頭的特點：- 良好的精度和重復(fù)性- 探針長度可達(dá)到150mm- 六方向感應(yīng)- 自動更換功能2022/7/24TP6/6A觸發(fā)式測頭 產(chǎn)品綜述：TP6測頭較TP20測頭系列精度更好，攜帶加長桿更長。同時，TP6采用M8螺紋固定，TP6A可自動連接，從而使得測頭的更換速度更快。TP6/6A的特點：- 自動連接或采用M8螺紋連接- 與全系列RENISHAW測座兼容- 探針過行程范圍更大- 牢固可靠- 探測力可調(diào)2022/7/24MIP觸發(fā)式測頭 產(chǎn)品綜述：手動分度測頭系統(tǒng)MIP，是

13、一個簡潔的組合測頭測座系統(tǒng)。具備168個可重復(fù)測頭位置，避免了由于測頭位置變換過程中的測頭重新校正工作。測頭探測力可調(diào)，可使用長達(dá)60mm的探針。通過桿固定，使得測頭與測量機形成一個整體。MIP測頭特點：- 將測頭與測座整合為一個緊湊的整體- 15度進位- 高重復(fù)性動態(tài)定位，避免了在不同位 置變換中的測頭校正- 整體牢固可靠- 采用桿固定方式- 是手動測量機的理想選擇2022/7/24TESASTAR固定式測頭 產(chǎn)品綜述：TESASTAR固定式測頭，是手動測量機的理想選擇。TESASTAR測頭，結(jié)構(gòu)緊湊、牢 固可靠。這種新型的三方向測 頭，通過六角扳手進行觸測力 的調(diào)整。該測頭可配套各種M3

14、探針使用。2022/7/24接觸式掃描測頭 掃描測頭能夠以每秒鐘數(shù)以百計的點進行工件表面點數(shù)據(jù)的采集。測量軟件從而可憑借這些點進行特征形狀的評價，同時計算出其尺寸和位置。掃描測頭還可以用類似觸發(fā)式測頭的方法進行分離點數(shù)據(jù)的采集。Renishaw掃描測頭具有創(chuàng)新性的、輕質(zhì)量被動式機械結(jié)構(gòu)(無電機或鎖定機械結(jié)構(gòu))，具有良好 的自然頻率，從而適用于高速掃描。隔 離光學(xué)計量系統(tǒng)，直接反映探針的偏移 (不通過測頭結(jié)構(gòu)內(nèi)部的各軸)，使得精 度更好，并具備快速的動態(tài)響應(yīng)。具有 多種配置和解決方案，從而可適用于各 種尺寸和配置的測量機。2022/7/24SP80模擬掃描測頭 產(chǎn)品綜述：SP80掃描測頭在SP6

15、00家族的被動式掃描技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用數(shù)字式讀數(shù)頭，從而具備超高測量精度。固定在坐標(biāo)測量機的主軸上，SP80能夠攜帶長達(dá)500mm的探針，同時仍然具備良好的測量性能。 SP80能夠攜帶重量達(dá)到500g，并具有星形探針配置。動態(tài)探針更換裝置，能夠重復(fù)定位探針，以便于具有合適的探針配置以完成特定檢測特征的檢測。2022/7/24SP600M 掃描測頭產(chǎn)品綜述：自動連接，多線式模擬掃描測頭，具備高性能的檢測、數(shù)字化和輪廓掃描功能。SP600M測頭結(jié)合了Renishaw獲得專利的自動連接技術(shù)，可通過PH6M手動測座或者PH10M和PH10MQ 機械式測座進行連接，實現(xiàn)快速、可重復(fù)的測頭定位，從而以更好

16、的方位觸測到工件。探針更換模塊允許在不同探針配置中高重復(fù)性變換，減少了測頭重新修正的需要，從而節(jié)省了時間，提高了效率。利用SCR600吸盤更換架，可實 現(xiàn)對于探針吸盤的自動更換， 增加其靈活性。AC1或AC2計算機接口卡提供了 測頭與主機的直接通訊。2022/7/24SP600Q 掃描測頭主軸固定式、緊湊的模擬掃描測頭SP600Q，提供了高性能的檢測、數(shù)字化和輪廓掃描功能。這種測頭在設(shè)計上能夠直接固定到測量機的主軸上，使得測頭總長僅為98mm。這使得在使用小尺寸測量機時工作區(qū)間達(dá)到最大，并通過增加剛性而使得性能提高。探針更換模塊允許在不同探針配置中高重復(fù)性變換，減少了測頭重新修正的需要，從而節(jié)

17、省了時間，提高了效率。利用SCR600吸盤更換架， 可實現(xiàn)對于探針吸盤的自動 更換，增加其靈活性。AC1或AC2計算機接口卡提供 了測頭與主機直接的通訊。2022/7/24SP25M掃描測頭 新型SP25M掃描測頭，采用創(chuàng)新性的Renscan技術(shù)，具有極大的靈活性的同時保持了良好的掃描性能。作為創(chuàng)新一代的產(chǎn)品，SP25M集兩種測頭為一身，可通過掃描進行形狀的評價，同時通過觸發(fā)測量，完成尺寸和位置的測量。2022/7/24憑借25mm的直徑，SP25M能夠固定在機械式關(guān)節(jié)測座，如PH10M，并可配備PEM系列加長桿，從而能夠觸測到較深的特征。具有一整套內(nèi)部可更換掃描測頭模塊，能夠連接從20 mm到200mm長的探針。同所有的RENISAHW掃描測頭一樣，SP25M具有動態(tài)探針更換功能以及碰撞保護功能。更大的靈活性還表現(xiàn)在SP25M模塊化的設(shè)計，允許Renishaw TP20測頭能夠連接，以執(zhí)行觸發(fā)測量，從而可使用在不需要掃描和進行離散點采集的場合下。SP25M掃描測頭 2022/7/24非