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    三次元测量仪的测量系统有哪些

    dreamer 2014-01-15 13:26

      三次元测量仪是指在一个六面体的空间范围内,能够表现几何形状、长度及圆周分度等测量能力的仪器,又称为三坐标测量机或三坐标量床。它是测量和获得尺寸数据的最有效的方法之一,因为三次元测量仪可以代替多种表面测量工具及昂贵的组合量规,并把复杂的测量任务所需时间从小时减到分钟。三次元测量仪的功能是快速准确地评价尺寸数据,为操作者提供关于生产过程状况的有用信息,这与所有的手动测量设备有很大的区别。

      三次元测量仪可定义为“一种具有可作三个方向移动的探测器,可在三个相互垂直的导轨上移动,此探测器以接触或非接触等方式传送讯号,三次元测量仪的测量系统由标尺系统和测头系统构成,它们是三次元测量仪的关键组成部分,决定着CMM测量精度的高低。
      一、标尺系统
      标尺系统是用来度量各轴的坐标数值的,目前三次元测量仪上使用的标尺系统种类很多,它们与在各种机床和仪器上使用的标尺系统大致相同,按其性质可以分为机械式标尺系统(如精密丝杠加微分鼓轮,精密齿条及齿轮,滚动直尺)、光学式标尺系统(如光学读数刻线尺,光学编码器,光栅,激光干涉仪)和电气式标尺系统(如感应同步器,磁栅)。根据对国内外生产CMM所使用的标尺系统的统计分析可知,使用最多的是光栅,其次是感应同步器和光学编码器。有些高精度CMM的标尺系统采用了激光干涉仪。
      二、测头系统
      (一)测头。三次元测量仪是用测头来拾取信号的,因而测头的性能直接影响测量精度和测量效率,没有先进的测头就无法充分发挥测量机的功能。在三次元测量仪上使用的测头,按结构原理可分为机械式、光学式和电气式等;而按测量方法又可分为接触式和非接触式两类。
      1.机械接触式测头。机械接触式测头为刚性测头,根据其触测部位的形状,可以分为圆锥形测头、圆柱形测头、球形测头、半圆形测头、点测头、V型块测头等。这类测头的形状简单,制造容易,但是测量力的大小取决于操作者的经验和技能,因此测量精度差、效率低。目前除少数手动测量机还采用此种测头外,绝大多数测量机已不再使用这类测头。
        2.电气接触式测头。电气接触式测头目前已为绝大部分三次元测量仪所采用,按其工作原理可分为动态测头和静态测头。
      3.光学测头。在多数情况下,光学测头与被测物体没有机械接触,这种非接触式测量具有一些突出优点,主要体现在:1)由于不存在测量力,因而适合于测量各种软的和薄的工件;2)由于是非接触测量,可以对工件表面进行快速扫描测量;3)多数光学测头具有比较大的量程,这是一般接触式测头难以达到的;4)可以探测工件上一般机械测头难以探测到的部位。近年来,光学测头发展较快,目前在坐标测量机上应用的光学测头的种类也较多,如三角法测头、激光聚集测头、光纤测头、体视式三维测头、接触式光栅测头等。
      (二)测头附件。为了扩大测头功能、提高测量效率以及探测各种零件的不同部位,常需为测头配置各种附件,如测端、探针、连接器、测头回转附件等。
      三次元测量仪三轴均有气源制动开关及微动装置,可实现单轴的精密传动,数据采集系统采用高性能手动三坐标专用系统,可靠性好。应用于产品设计、模具装备、齿轮测量、叶片测量机械制造、工装夹具、汽摩配件、电子电器。
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