三坐標(biāo)測量機(jī)（CMM）使加工車間能夠?qū)τ脩粢笕找鎳?yán)格的零件公差進(jìn)行檢測汗洒。但是恕下，用CMM進(jìn)行精密測量所耗費(fèi)的時(shí)間和精力（取決于CMM的服役年限和復(fù)雜程度）往往可能成為生產(chǎn)流程中的一個(gè)瓶頸螃势。通過有選擇地對(duì)CMM進(jìn)行升級(jí)改造和采用多功能CMM技術(shù)，有助于提高CMM的測量速度和檢測柔性坝亿。

　　CMM的升級(jí)改造：對(duì)CMM進(jìn)行升級(jí)改造時(shí)屋廓，首先必須考慮的問題是CMM的機(jī)械性能。為此灰囤，需要檢查CMM的使用狀態(tài)属诀，如果機(jī)械部分狀況良好，能夠校準(zhǔn)和保持精度赤朽，那么就適合對(duì)其進(jìn)行升級(jí)稿辙。如果機(jī)械系統(tǒng)已經(jīng)損壞，喪失了精度气忠，就沒有必要對(duì)其進(jìn)行升級(jí)改造邻储。如果一臺(tái)CMM機(jī)械性能完好，比較經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的升級(jí)方式就是更新其測量軟件旧噪。軟件升級(jí)是CMM改造的工作重點(diǎn)吨娜。一個(gè)典型實(shí)例是升級(jí)改造一臺(tái)已使用了15年脓匿，硬件狀態(tài)良好但軟件運(yùn)行平臺(tái)仍為DOS操作系統(tǒng)的CMM。用基于Windows操作系統(tǒng)的新型測量軟件（如Zeiss公司的Calypso軟件包）對(duì)其進(jìn)行更新升級(jí)后宦赠，就能輸入CAD文件陪毡，選擇測量范圍，并自動(dòng)創(chuàng)建測量程序勾扭。這種面向操作者的軟件允許脫機(jī)編程毡琉，可在不中斷測量的情況下為檢測新的零件進(jìn)行編程準(zhǔn)備。如果一個(gè)加工車間有多臺(tái)不同品牌的CMM妙色，可以將它們升級(jí)到同一個(gè)測量軟件包桅滋，這樣操作人員就可以方便地在多臺(tái)CMM之間輪換操作。軟件的標(biāo)準(zhǔn)化還有利于新購置CMM設(shè)備身辨，因?yàn)榭梢詫y量軟件直接移植到新增的CMM上推妈。完成軟件升級(jí)后，下一個(gè)步驟是升級(jí)更新CMM控制器滩扩。通過更換新型控制器显哨，可以顯著提高數(shù)據(jù)采集的速度和精度，還能為CMM提供信息采集槽顶、隨機(jī)診斷等功能和預(yù)檢修程序篙绎。完成軟件和控制器升級(jí)后，更新測頭技術(shù)也可以顯著改善CMM的性能昭淋。CMM的標(biāo)準(zhǔn)測頭為觸發(fā)式測頭满颂，它的探針與被測工件接觸一次，就激活一次發(fā)訊開關(guān)射愧，記錄一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。現(xiàn)在許多觸發(fā)式測頭的性能不斷提高和完善户虐，如接觸式掃描測頭可在觸測點(diǎn)與工件保持接觸并提供模擬量反饋卓俱，連續(xù)而快速地記錄大量數(shù)據(jù)點(diǎn)。新的測量軟件紊荞、控制器和測頭技術(shù)相結(jié)合庶艾，可以大大提高CMM的檢測速度。例如擎勘，Zeiss公司為高性能級(jí)CMM新機(jī)型配備的Vast Navigator組合套件中就包括了先進(jìn)的邏輯控制器咱揍、專用測頭和測量軟件，可對(duì)被測工件進(jìn)行快速掃描和數(shù)據(jù)采集棚饵。過去對(duì)V6發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸體進(jìn)行一次全面檢測需要22分鐘煤裙，而采用Navigator套件（即使不對(duì)測量程序作任何改編）可使檢測速度提高30％。

　　傳感技術(shù)的改進(jìn)：傳感器技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展包括在不接觸工件的情況下采集其尺寸數(shù)據(jù)的能力噪漾。如采用激光測頭進(jìn)行探測時(shí)硼砰，將一束相干光投射到被測工件表面且蓬，通過對(duì)反射光信號(hào)進(jìn)行分析，即可記錄到單點(diǎn)或多點(diǎn)尺寸數(shù)據(jù)（如同采用接觸式掃描測頭時(shí)一樣）题翰。視頻傳感系統(tǒng)則采用一臺(tái)攝像機(jī)和一套照明系統(tǒng)恶阴，可以同時(shí)記錄大量數(shù)據(jù)點(diǎn)，能夠精確測量工件的邊緣豹障，還能記錄接觸式測頭難以檢測的微小形貌冯事。非接觸式傳感器最適合用于測量具有延展性的軟材料和小尺寸工件形貌。采用非接觸激光掃描測頭能夠快速完成大尺度称侣、中等精度的檢測工作（如汽車外儀表板安裝尺寸的檢測）嘹挨。而用接觸式掃描測頭檢測薄壁金屬工件則可能因測力過大而損壞工件，檢測此類工件的精度要求可能比檢測發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體的典型精度要求（＜2μm）要低10～20倍脾韧。新型掃描測頭能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)測頭測量功能的不足腊的。傳統(tǒng)的觸發(fā)測頭只能用于單個(gè)點(diǎn)的尺寸/位置測量，而掃描測頭具有多點(diǎn)快速測量功能聂突，是工件形貌測量的首選敷裁。例如，Renishow公司新開發(fā)的掃描測頭的掃描速度比傳統(tǒng)測頭大幅度提高言刨，同時(shí)又保留了觸發(fā)測頭的單個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)快速測量功能泌景。提高掃描測頭的掃描測量速度意義重大。但在以前焦伸，當(dāng)試圖提高掃描速度時(shí)坑匆，測量機(jī)的動(dòng)量和慣性會(huì)導(dǎo)致測量精度降低。當(dāng)測量機(jī)驅(qū)動(dòng)測頭快速掃過工件和改變運(yùn)動(dòng)方向時(shí)服筋，就會(huì)產(chǎn)生不斷變化的動(dòng)態(tài)誤差跌褂，從而將掃描速度限制在20mm/sec.以下。為了將動(dòng)態(tài)誤差的影響降至最小午磁，Renishow公司開發(fā)了新的軟件和硬件尝抖，其中包括2軸萬向定位測頭县遣。最近篙议，該公司推出了一套由Renscan5測量機(jī)5軸控制技術(shù)匾七、Revo高速掃描測頭伸果、激光校準(zhǔn)測頭和UCC2通用型CMM控制器等組成的掃描測量系統(tǒng)匀归。采用該成套技術(shù)的CMM能以500mm/sec.的掃描速度對(duì)高精度工件參數(shù)進(jìn)行可覆蓋更大數(shù)據(jù)范圍的高速測量瞭剧。

　　CMM的多功能化：正如將控制軟件與換刀裝置相結(jié)合的多功能機(jī)床能在一次裝夾中完成工件的多工序加工一樣阱扬，采用多傳感技術(shù)的CMM也能在同一臺(tái)儀器上實(shí)現(xiàn)對(duì)工件多種誤差項(xiàng)目的檢測幽污，從而可以節(jié)省將工件從一臺(tái)儀器移至另一臺(tái)儀器分別測量各項(xiàng)誤差所花費(fèi)的時(shí)間和精力框咙，并可將工件在轉(zhuǎn)移咕痛、裝卸過程中發(fā)生損壞的可能性和多次裝夾引入的測量誤差降至最低。但是扁耐，用多傳感技術(shù)改造老式CMM也存在一些需要解決的問題暇检。雖然目前將CMM的單點(diǎn)觸發(fā)測頭升級(jí)為掃描觸發(fā)測頭已相當(dāng)普遍产阱，但在CMM上加裝視頻測頭卻受到一定限制。這是因?yàn)橐曨l測頭通常比觸發(fā)測頭要重得多块仆，而老式CMM的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難以承受這一重量构蹬。此外，使用視頻傳感系統(tǒng)還需要有專用照明裝置饶机，而在使用觸發(fā)測頭的CMM上通常沒有此類裝置祠喻。另一個(gè)問題是觸發(fā)測頭與視頻測量軟件的集成。觸發(fā)測頭CMM的測量方式是對(duì)單個(gè)點(diǎn)或一組點(diǎn)進(jìn)行采樣芽贫，而視頻測量系統(tǒng)則是利用一臺(tái)攝像機(jī)對(duì)一個(gè)點(diǎn)陣進(jìn)行快速采樣藤瞪。因此，為了能在測量中對(duì)不同的傳感器進(jìn)行快速切換吴爵，而無需停機(jī)對(duì)其它傳感器重新校準(zhǔn)后再繼續(xù)測量媳把，將不同的傳感器集成到測量軟件中就顯得至關(guān)重要。OPG公司正嘗試以另一種思路來解決CMM的多功能化問題错猬，即最好是在視頻測量機(jī)上加裝單點(diǎn)采樣傳感器俏妆，而不是在單點(diǎn)測量機(jī)上加裝視頻測頭。由于視頻測量機(jī)具有同時(shí)處理多點(diǎn)數(shù)據(jù)的能力标炭，因此也能處理單點(diǎn)數(shù)據(jù)和掃描輸入數(shù)據(jù)失欢。該公司設(shè)計(jì)的多傳感測頭CMM是以視頻測量機(jī)為基型，可加裝接觸測頭斑卤、激光測頭以及其它類型的傳感測頭晨另，即在同一個(gè)給定的測量平臺(tái)上可以使用4～5種不同的傳感測頭。集成化的多測頭CMM能夠大幅度提高測量能力和檢測效率谱姓。例如借尿，將被測工件一次裝夾好后，可以用視頻測頭對(duì)所有適合視頻測量的部位進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣屉来；對(duì)于某些視頻測頭無法測量的部位（如深度超過視頻測頭焦距的孔的底部）垛玻，可以換用觸發(fā)測頭逐點(diǎn)采樣；對(duì)于那些沒有經(jīng)過精確幾何形狀CAD設(shè)計(jì)的復(fù)雜表面形貌奶躯，則可采用激光測頭對(duì)其進(jìn)行表面掃描。各種傳感器采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)用一個(gè)軟件包進(jìn)行分析亿驾，并將分析結(jié)果與初始CAD文件進(jìn)行比較嘹黔，以確定工件是否正確。多傳感測頭的一個(gè)典型應(yīng)用實(shí)例是對(duì)半金屬密封墊圈的測量莫瞬。對(duì)于墊圈的金屬基體材料部分儡蔓，可以采用接觸式測頭測量其尺寸參數(shù)（如孔徑）；對(duì)于不能用接觸式測頭測量的軟性材料部分疼邀，如果有一臺(tái)多功能CMM喂江，就可以切換到視頻攝像測頭召锈，從而獲得工件的連續(xù)數(shù)字圖像。將多種測量功能集成到一臺(tái)測量機(jī)上是完全可以實(shí)現(xiàn)的莱腾。CMM的多功能化將大大減少測量每種特定的工件參數(shù)對(duì)單一功能測量機(jī)的需求量诅枚。隨著坐標(biāo)測量技術(shù)的不斷發(fā)展，CMM最終可能會(huì)達(dá)到如下理想境界：只需將被測工件放到測量機(jī)上途陵，撳一下按鈕妥坦，即可獲得需要的所有測量結(jié)果。將來脚们，用一臺(tái)綜合型測量機(jī)取代所有的單一功能測量機(jī)也完全可能實(shí)現(xiàn)房贮。

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