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什么是三坐標(biāo)測量儀
三坐標(biāo)測量儀,也叫做CMM(Coordinate Measuring Machine),是一種基于空間三維坐標(biāo)測量原理的高精度測量設(shè)備。其主要由主機、測頭系統(tǒng)、計算機控制系統(tǒng)等組成。通過在三個坐標(biāo)方向(X、Y、Z)上移動測頭,實時獲取目標(biāo)物體的三維坐標(biāo)信息,并通過計算機軟件進行數(shù)據(jù)處理,*終得到目標(biāo)物體的尺寸、位置和形狀誤差等數(shù)據(jù)。
三坐標(biāo)測量儀采用了光電跟蹤和計算機處理的技術(shù),可以實現(xiàn)對物體表面的非接觸式測量。其原理是利用可見光或激光等光源照射到被測物體表面后,測量傳感器接收反射回來的光,并根據(jù)光源和傳感器之間的距離變化計算出被測物體在三維空間內(nèi)的坐標(biāo)。
1.三坐標(biāo)測量儀的優(yōu)點
高精度
*高精度可以達到1微米,甚至更高。為了保證三坐標(biāo)如此的高精度,某些型號的三坐標(biāo)測量機使用的進口光柵尺的精度更是達到了納米級別。
高效
可實現(xiàn)自動化、連續(xù)化和快速化的測量。
靈活
測量范圍大,可測量較大(幾米)和微小(幾微米)范圍的空間位置。
測量的特征多,通過構(gòu)造特征,更是可以對平面度,圓度,同心度等等進行檢測。例如思瑞全自動三坐標(biāo)測量儀使用的測量行業(yè)標(biāo)桿軟件PC-DMIS軟件,還可以導(dǎo)入CAD數(shù)模進行脫機檢測。
自動化程度高
三坐標(biāo)測量儀配備電腦程序控制系統(tǒng),能夠使測量過程自動化,減少人工干預(yù),降低操作難度。
2.三坐標(biāo)測量儀的缺點
針對微小,易變形的工件,難以進行測量,是三坐標(biāo)測量儀的缺點。因為三坐標(biāo)測量機使用的是測頭探針進行接觸式的測量,如果工件太細(xì)小,探針無法進行探測,或者工件為軟薄等材質(zhì),接觸時會發(fā)生變形等等情況,都無法使用三坐標(biāo)測量機進行測量。
不過隨著三坐標(biāo)測量機的發(fā)展,這一缺點已基本被修補,目前高精度的三坐標(biāo)測量儀會采用光電跟蹤和計算機處理的技術(shù),將非接觸測量和接觸式測量進行結(jié)合。
四、三坐標(biāo)測量儀的應(yīng)用
可以應(yīng)用于測量詳細(xì)空間位置和測量空間幾何形狀:
機械加工
三坐標(biāo)測量儀在制造業(yè)中廣泛應(yīng)用。它可以對加工出來的零件進行檢查,并根據(jù)測量結(jié)果調(diào)整加工機床的運行參數(shù),以保證零件的尺寸和形狀誤差符合要求。
航空航天
三坐標(biāo)測量儀在航空航天領(lǐng)域也有著重要的應(yīng)用。例如在飛機發(fā)動機葉片制造中,需要對葉片進行高精度測量,以確保其性能符合要求,這時三坐標(biāo)測量儀就是一個必不可少的工具。
汽車制造
在汽車制造業(yè)中,三坐標(biāo)測量儀也有著廣泛的應(yīng)用。例如可以對汽車發(fā)動機的缸體、缸蓋等進行測量,以確保其尺寸和形狀誤差符合要求。
其它應(yīng)用
1.三坐標(biāo)儀可以應(yīng)用于自動駕駛、使用VR時的動作追蹤、AR、MR等需要實時測量位置信息的領(lǐng)域;
2.相近的原理還可以測量晶體和電子元件( 基恩士中國官方網(wǎng)站);
3.可以三維掃描實現(xiàn)幾何結(jié)構(gòu)的數(shù)字化;
4.三坐標(biāo)儀可以測量光學(xué)元件的光心,便于依照數(shù)字化的流程來調(diào)整光路(簡單流程如下)。
1.建立光路的三維模型
2.根據(jù)三維模型,在現(xiàn)實中利用三坐標(biāo)測量儀擺放和修正元件位置
(1)使用三坐標(biāo)測量儀測量并調(diào)整激光的光路: 通過測量激光光路上兩點的距離信息確定光路,調(diào)整光源或 光學(xué)儀器來調(diào)整光路。
(2)調(diào)整光學(xué)儀器的鏡面和光心位置:通過三坐標(biāo)測量儀并結(jié)合軟件里的數(shù)字化模型(只需要測量幾個點)就可以得到鏡面位置和光心位置。將光心調(diào)整到光路上,調(diào)整鏡面水平旋轉(zhuǎn)的角度,使得現(xiàn)實中的光路與虛擬模型中的光路重合。
(3)調(diào)整終端的位置,保證終端接收到正確取向和位置的光。
3.在現(xiàn)實世界擺放光路時,首先從光源出發(fā),一段一段調(diào)整光路,保證從光源發(fā)出的光的每一段光路都與提前 設(shè)計好的光路模型重合(可以不要求現(xiàn)實與模型中的光路完全等長(因為每一段光路的具體長度不好確定),但要求現(xiàn)實中每一段光路的上的一部分線段與模型中的光路重合。具體操作需要結(jié)合實踐檢驗)。
4.根據(jù)實際效果確認(rèn)光路是否調(diào)整完成,滿足實驗需求即可停止調(diào)整。
五、三坐標(biāo)測量儀的選擇方法
選擇三坐標(biāo)測量儀是需要考慮的性能:
準(zhǔn)確度
首先要滿足測量所需的精度。
穩(wěn)定性
穩(wěn)定性是指設(shè)備的長期性能表現(xiàn)一致。選擇穩(wěn)定性好的三坐標(biāo)測量儀,可以保證測量數(shù)據(jù)的可靠性和重復(fù)性,從而提高工作效率并降低成本。
靈活性
靈活性是指設(shè)備適用于不同的測量任務(wù)和應(yīng)用場景。選擇靈活性好的三坐標(biāo)測量儀,可以使其更加適用于多種測量任務(wù),并能夠滿足不斷變化的制造需求。
可維護性
選擇易于維護和修理的三坐標(biāo)測量儀,可以減少設(shè)備故障引起的停機時間,提高設(shè)備的運行效率和穩(wěn)定性。
六、三坐標(biāo)測量儀的使用方法
在使用三坐標(biāo)測量儀時,需要注意以下幾點:(三坐標(biāo)測量儀構(gòu)成及原理簡介 - 21ic電子網(wǎng))
1.根據(jù)設(shè)備說明書正確操作設(shè)備,掌握基本測量原理和方法。
2.在使用前做好設(shè)備的校準(zhǔn)工作,以保證測量結(jié)果準(zhǔn)確。
三坐標(biāo)測量儀的校準(zhǔn)
由于三坐標(biāo)測量儀是一種高精度的測量設(shè)備,因此其校準(zhǔn)工作尤為重要。一般來說,三坐標(biāo)測量儀的校準(zhǔn)工作可分為以下幾個步驟:
1)環(huán)境校準(zhǔn):首先需要對測量環(huán)境進行校準(zhǔn),包括調(diào)整機床主體的水平度和垂直度、消除周圍干擾等。
2)傳感器校準(zhǔn):接下來,需要對測量傳感器進行校準(zhǔn),以保證其測量精度。
校準(zhǔn)方法包括靜態(tài)校準(zhǔn)和動態(tài)校準(zhǔn)兩種,其中靜態(tài)校準(zhǔn)通常采用球棒法或平面法進行,動態(tài)校準(zhǔn)則需要通過運動平臺進行。
3)系統(tǒng)校準(zhǔn):*后,需要對整個三坐標(biāo)測量儀系統(tǒng)進行校準(zhǔn)。
這包括了機床主體和測量傳感器之間的誤差補償、運動平臺的**控制以及計算機控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理等方 面。
4)維護保養(yǎng)
定期檢查加油情況:三坐標(biāo)測量儀需要經(jīng)常涂抹潤滑油,以保證各個部件的靈活性和穩(wěn)定性。
預(yù)防塵土污染:三坐標(biāo)測量儀需要在干燥、潔凈的環(huán)境下使用,以避免灰塵和雜物對其精度產(chǎn)生影響。
合理操作使用:三坐標(biāo)測量儀使用時需要按照說明書上的操作規(guī)范進行,避免過度用力或不當(dāng)操作導(dǎo)致設(shè)備損壞。
及時維修更換:如果發(fā)現(xiàn)三坐標(biāo)測量儀出現(xiàn)故障或異常,應(yīng)及時聯(lián)系專業(yè)售后服務(wù)人員進行維修更換。
3.保持良好的維護狀態(tài),及時清理設(shè)備積灰和定期檢查設(shè)備各部件的磨損情況。
4.避免過度使用設(shè)備,避免設(shè)備過載和磨損,減少設(shè)備故障率。
5.在使用設(shè)備過程中要注意**,防止設(shè)備出現(xiàn)故障或意外事故。
七、結(jié)語
三坐標(biāo)測量儀是獲得三維空間中點的位置和幾何形狀的重要儀器,適合較大范圍的空間測量(量級從米到微米)。也有較大的靈活性(操作簡捷、測量效率較高、可應(yīng)用的場景廣泛)。因此,在需要確定空間位置時,三坐標(biāo)測量儀是重要的可選項,且三坐標(biāo)測量儀數(shù)字化程度較高,可以和三維建模軟件結(jié)合進行測量。
綜上所述,三坐標(biāo)測量儀是測量領(lǐng)域的重要儀器。使用各種各樣的三坐標(biāo)測量儀進行測量是信息時代獲得空間信息的重要手段,也是各種信息化,自動化流程中不可缺少的一環(huán)。
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