隨著市場競爭加大,促使企業不斷提高生產效率,用戶在要求測量儀器保證測量精度的同時,也會對測量速度有更高的需求。不斷提高測量速度這一需求,會給影像測量儀帶來以下幾個方面的革新:
1、影像測量儀結構設計的創新及材料的替換
通過優化結構以提高產品剛性,減輕運動部件的重量;用密度與楊氏模數之比低的材料、薄壁空心結構等來替換傳統的花崗巖,較輕質的材料降低了運動慣性。所以鋁、陶瓷、人工合成材料在影像測量儀中得到了廣泛的應用。
2、高速的動態性能要求提高動態補償能力
動態誤差與影像測量儀的結構參數和運動規程緊密相關。所以在研究產品特性時,既可以通過改進影像測量儀的結構設計,提高控制系統性能,可以達到高速測量的同時也可以保證高精度。
3、非接觸式側頭測量方式的應用
在傳統觸測下,由于工件與測頭的接觸速度不能過快,這就極大的限制了測量速度。掃描測量方式雖比點位測量方式的效率提高很多,但仍受到觸測的限制。非接觸測頭的應用,可避免頻繁的加速、減速、碰撞等,很大程度上提高了測量速度。另外從可靠性與安全性考慮,非接觸測頭也有更大的優越性。
4、脫機編程技術的廣泛使用
所謂脫機編程技術,就是在編程技術的輔助下,二維坐標測量儀維護,不需要上影像測量儀,就能在三維圖形的環境下完成對測量程序的編制工作,這樣不但有效地提高了影像測量儀的實際使用效率,同時也提高了測量程序的編制效率。脫機編程技術的應用使測量的準備工作與生產準備及生產過程同步,從而節約了更多的測量機時,提高了生產效率。
由于側重點不同,各國制造商和計量標準部門對三坐標測量機提出了若干份計量標準。在各國的標準中,所推薦使用的標準器也是不完全相同,可以根據測量目的和要求加以選擇。
標準三坐標測量機所用的標準器種類繁多,在周期校準中,通常采用的標準器是雙屏激光干涉儀、量塊、步距規等。在中間檢查中通常采用的標準器是量塊、步距規、球板、孔板、標準球、球棒、環規、3D標準器等。下面介紹常用的三種標準器。
一、量塊
量塊是對三坐標測量儀進行示值誤差校準時常用的實物標準器。它的優點是使用廣泛、安裝操作簡便、溯源能力強、準確度高;缺點是測量時間長、大測量長度只有1m。
用量塊測量時,需將選取的不同長度的量塊安裝在專用支架上,使量塊的方向與要測量的軸或空間方向一致。專用支架上有可調節的支撐點,安裝量塊時應該注意將量塊支承在離兩端0.2113L(L為量塊長度)的支承位置上,以保證量塊的兩個測量面相互平行。
測量結果中應引入標準量塊修正量和溫度偏離20℃時的溫度修正。
二、球板
標準規范中引入了球板作為長度測量不確定度評 價的一種可選擇的工具。它的優點是操作簡便、快速,溯源能力強,球板是二維標準器,可獲得比一維標準器更豐富的信息,如對25個球的球板進行測量,可以得 到300個長度測量值,對25個球的球板進行兩個相交位置的測量將得到600個測量數據。通過球心距的測量可以計算得到三坐標測量機所有幾何參數。球板的 校準方法并不復雜,但校準的不確定度比量塊差,同時球板的大和小長度尺寸受到限制。球板對較低準確度的中小型坐標測量機是可選的標準器。
使用球板作為標準器,是通過計算點間距離進行長度測量示值誤差的校準。
常用的球板為5行x5列,240mmx240mm,332mmx332mm,532mmx532mm。大的球板可制成1mx1m,二維坐標測量儀升級,有17行x17列標準球。球板為鋼制材料,標準球為陶瓷材料制成,通過液氮冷卻技術將陶瓷卡緊固定。標準球在球板的兩面均可探測到。
三、雙頻激光干涉儀
雙頻激光干涉儀是一種高準確度、便攜式的干涉測量儀器。由于其信號的抗干擾能力較強,結構緊湊、信號穩定,北碚二維坐標測量儀,不僅可在實驗室條件下使用,也適用于車間現場, 其測量長度可達十幾米乃至幾十米。此外,它的使用范圍也廣泛,除測長外,如配以相應的光學附件,還可以進行直線度、小角度、平面度、速度、平行度的測量, 也可以用來校準三坐標測量機三個運動方向的垂直度等。是精密機械、船舶和飛機制造業中大尺寸精密測量的不可缺少的精密儀器,超性價比二維測量儀,技術相當成熟。
雙頻激光干涉儀的特點是測量準確度高,儀器固有系統誤差僅 為0.1Lum(L為測量長度,單位是m),測量范圍大,測量數據豐富,適合測量三坐標測量機各項幾何誤差。但設備昂貴需要專門配備,技術性強,對操作人 員要求高,較費時,并且對測量任務不能直接溯源,較適合三坐標測量機的出廠驗收檢測和對大型三坐標測量機示值誤差的附加校準。
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