西安爱德华非接触式探测和接触式探测过程的组合

国际金属加工网 2016年12月19日

在现代工业中,与大规模批量生产相对应的是小批量多品种的生产方式,由于竞争日趋激烈,这种生产方式的重要性也日益显露出来。小批量多品种生产方式的采用对测量设备的要求是适用性强、测量效率高。同时由于质量要求的不断提高,还要求测量具有很高的准确性。

以往的测量可以清楚地分为两种类型:一类是以截面尺寸、空间交点及圆柱、圆锥等为对象,适合于接触探测的测量任务,主要用传统的接触式坐标测量机来完成;另一类是以大量细小的孔或槽为对象,或者是以线路板、薄膜等柔软或易碎工件为对象,适合于非接触探测的测量任务,主要用万工显、投影仪等影像式光学仪器来完成。近年来,随着CCD摄像测量、计算机图像处理、计算机可编程控制光学照明、激光扫描测量等高新技术的发展,已经使非接触式坐标测量机在解决第2类测量问题时的适用性、准确性和高效率足以与接触式测量机在解决第1类测量问题时相媲美,同时还使得非接触式测量由原来的纯二维测量发展为三维测量技术。有了这样的条件,把非接触式和接触式探测过程组合在一起构成能同时解决两类测量问题的光学机械测量中心的想法就是非常自然的了,而这种构想在西安爱德华测量设备有限公司的复合式坐标测量机UCMS上已经得到实现。

1 复合测头的校准

坐标测量机在测量之前必须先进行测头的校准,对于复合式测量机来说,校准的基本概念是相同的,只是校准包括两种类型的测头--接触式和非接触式。接触式测头的校准是通过对一个已知直径的标准球进行测量实现的,以此来确定每一测针的球径和各测针球心的相对位置;而非接触式测头的校准则是通过对标准孔板的测量实现的,所确定的是单位象素点的当量值。复合式测量机上测头的校准还包括接触式测头和非接触式测头间位置关系的确定。

2 复合探测方式

复合探测的含义是在同一工件的测量中既使用接触式,也使用非接触式测头采集测量点,测量过程中两种测头可按需要随意切换,甚至可以在同一个被测要素中用两种测头采集测量点。当然这样做的前提是测量机的软件操作系统能够提供这方面的支持。爱德华公司的AUTOMET软件就提供了接触式测量、非接触测量和复合测量的功能,无论是接触式还是非接触式测头采集的测量数据,均可直接进行运算,全部测量及运算函数都可以进行自学习编程并可被自动执行。

接触式测头的探测方法已为人们所熟知,而对非接触式测头的探测方法的介绍相对较少。AU-TOEMET软件中非接触测量的功能有手动瞄准和自动瞄准两类。手动瞄准时可采取移动工件使其影像对准瞄准标志的方法或者用鼠标移动瞄准标志对准工件影像的方法。而自动瞄准的方式则多种多样,可适应不同的测量要求。这些方式包括最大/最小扫描、X/Y方向距离、暗/亮底质心坐标、自动测圆、边增量/线增量圆增测量等。操作者只要设定测量窗的位置和大小,规定扫描方向,软件系统即可在测量窗内自动搜索,找出所有的点进行相应的计算或处理,如:最佳拟合、滤波等从而获取所需的点坐标、圆直径、距离等测量数据。自动聚焦功能(包括对边缘的自动聚焦和对表面的自动聚焦)可以较手动调焦高得多的重复性确定垂直于投影面的轴的坐标,从而实现三维测量。为了获得良好的图像质量,非接触测量机的照明系统(包括透射光照明、反射光照明和侧光照明)是计算机可编程控制的,每一组光源的开与关,亮与暗均可编入测量程序,并由程序控制执行。同时针对不同的影像边缘状况,可设定适当的阈值来改变自动瞄准时压线的深浅。有了这些措施做为保障,才使测量具有很高的准确性。UCMS及AUTOMET软件即满足了所有这些要求。

3 复合测量方法的应用领域

由于多测头复合式坐标测量机是在同一台机器上将接触式测头和非接触式测头组合为统一的有机体,而且在非接触测头中还可集成激光扫描测头,各种测头又可随时切换,因而展现出极高的灵活性,并使得坐标测量机的应用范围进一步扩大,除了在传统的机械制造中测量箱体、轴类、齿轮、凸轮、叶片、螺旋、空间曲线、曲面等零件外,更能在电子、光学、钟表、模具等行业测量电路板、薄膜、图样、小孔、狭缝、机芯等零件或要素。可以预见,此种多测头复合式测量机将会有广阔的发展前景。


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