便攜式三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x功能用途介紹

三坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)及現(xiàn)代制造技術(shù)的迅猛發(fā)展，使得三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)得到廣泛應(yīng)用，由于它的通用性強(qiáng)，精度高，效率高，與CAD結(jié)合緊密，因此在幾何量測(cè)量中，特別是汽車，航空，航天，機(jī)床和模具工業(yè)測(cè)量中發(fā)揮了重要的作用。

傳統(tǒng)物模擬直角坐標(biāo)的框架式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)具有精度高，功能完善等優(yōu)勢(shì)，因而在中小尺寸工業(yè)零件的幾何量檢測(cè)中至今占有絕對(duì)統(tǒng)治地位。但是由于不便于攜帶和框架尺寸的限制，對(duì)于大尺寸的測(cè)量，現(xiàn)場(chǎng)的零件測(cè)量，較隱蔽部位的測(cè)量，以及大型飛機(jī)，航天飛機(jī)，火箭的測(cè)量，建筑和山川的測(cè)量等，它的應(yīng)用受到了限制。因此在坐標(biāo)測(cè)量概念的基礎(chǔ)上，人們力爭(zhēng)有所突破，便攜式測(cè)量系統(tǒng)的出現(xiàn)，就迎合了這種需求。它有如下特點(diǎn)：

1） 在結(jié)構(gòu)上突破直角框架的形式。

2） 在坐標(biāo)系地建立上更多的應(yīng)用矢量坐標(biāo)系或球坐標(biāo)系。

3） 在探測(cè)系統(tǒng)方面除了傳統(tǒng)的接觸式探測(cè)系統(tǒng)，更多的采用非接觸式探測(cè)系統(tǒng)——光學(xué)或激光甚至雷達(dá)系統(tǒng)。

4） 由于計(jì)時(shí)系統(tǒng)的精確性大大提高，現(xiàn)在常常把距離的測(cè)量轉(zhuǎn)化為時(shí)間間隔的測(cè)量。

5） 重量輕且便于攜帶

一、便攜式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的定義及分類

便攜式三坐標(biāo)是指在一個(gè)六面體的空間范圍內(nèi)，能夠表現(xiàn)幾何形狀、長(zhǎng)度及圓周分度等測(cè)量能力的、并方便攜式帶移動(dòng)測(cè)量?jī)x器，又稱為便攜式三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x或便攜式式三次元。

二、便攜式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的分類

按工作原理分，便攜式三坐標(biāo)一般分為CCD、關(guān)節(jié)臂2種。

三、下面主要介紹一下關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)的工作原理及應(yīng)用

1.關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)的工作特點(diǎn)

在檢測(cè)空間一固定點(diǎn)坐標(biāo)時(shí)，關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)與直角坐標(biāo)系測(cè)量機(jī)完全不同，在測(cè)頭確定情況下直角坐標(biāo)量機(jī)各軸的位置X Y z對(duì)固定空間點(diǎn)是唯一的，完全確定的，而關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)各臂對(duì)測(cè)頭測(cè)量一個(gè)固定空間點(diǎn)時(shí)卻有無(wú)窮的組合，即各臂在空間的角度和位置是無(wú)窮多，不是唯一的，因而各關(guān)節(jié)在不同角度位置的誤差極大影響了對(duì)同一點(diǎn)的位置檢測(cè)誤差。

由于關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)的各臂長(zhǎng)度固定，引起誤差的主要因素在于各轉(zhuǎn)角的誤差，因此轉(zhuǎn)角誤差的測(cè)量和補(bǔ)償對(duì)提高關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)的精度至關(guān)重要。

探測(cè)系統(tǒng)距各關(guān)節(jié)的距離不同，根據(jù)實(shí)驗(yàn)和理論推導(dǎo)，不同級(jí)的轉(zhuǎn)角誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響是不同的，越靠近基座處關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果影響越大。

由于關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)是固定于基座上，基座的固定方式及剛性對(duì)測(cè)量精度及重復(fù)性的影響亦不能忽略。

關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)可能有測(cè)量死角或精度特別差的區(qū)域，供應(yīng)商應(yīng)加以說(shuō)明。

一般來(lái)說(shuō)關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)的精度比傳統(tǒng)的框架式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)精度要低，精度一般為10um級(jí)以上，加上只能手動(dòng)，所以選用時(shí)要注意應(yīng)用場(chǎng)合。

2.關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)性能評(píng)價(jià)方法

1）檢測(cè)的項(xiàng)目

對(duì)測(cè)量機(jī)本身有三項(xiàng)檢測(cè)，即：

等效直徑性能檢測(cè)：測(cè)標(biāo)準(zhǔn)球得到與校準(zhǔn)值的最大偏差，此項(xiàng)檢測(cè)用于判斷機(jī)器是否超差，測(cè)頭的回差大小及不合適的測(cè)頭校準(zhǔn)。

關(guān)節(jié)性能的單點(diǎn)檢測(cè)：通過(guò)檢測(cè)空間一固定被測(cè)點(diǎn)到參考點(diǎn)的距離誤差，檢測(cè)對(duì)同一點(diǎn)提供相同值的能力，表示關(guān)節(jié)臂各部分組合后的性能，利用統(tǒng)計(jì)的方法可以得到標(biāo)準(zhǔn)偏差及百分之九十五置信度進(jìn)行距離測(cè)量。

空間檢測(cè)：用已校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)器在量程內(nèi)多個(gè)位置進(jìn)行距離測(cè)量。

2）檢測(cè)的方法

用戶在檢測(cè)開始前要按供應(yīng)商要求提供合適的工作環(huán)境，按供應(yīng)商推薦的安裝程序安裝測(cè)量機(jī)及指[定的測(cè)頭并按供應(yīng)商推薦的程序校準(zhǔn)測(cè)頭。

1.等效直徑性能檢測(cè)。在關(guān)節(jié)臂的行程中間處，對(duì)已校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)球測(cè)3次直徑，每次測(cè)9點(diǎn)，然后計(jì)算與校準(zhǔn)的最大偏差作出報(bào)告，檢測(cè)球直徑為10-15MM，剛性安裝。

2.關(guān)節(jié)性能的單點(diǎn)檢測(cè)。由于關(guān)節(jié)臂測(cè)量同一點(diǎn)時(shí)有無(wú)窮多的組合，為了最充分的檢測(cè)所有臂的解碼器在所測(cè)范圍內(nèi)的測(cè)量近似性能和重現(xiàn)的能力（重復(fù)性和重現(xiàn)性），設(shè)計(jì)了此項(xiàng)檢測(cè)。

此測(cè)試是在關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)三個(gè)不同臂展的位置進(jìn)行檢測(cè)，第一個(gè)是在全臂展的20%處，第二個(gè)是在全臂展的20%-80%區(qū)域處，第三個(gè)是在全臂展的80%以外處。實(shí)驗(yàn)表明人工操作的測(cè)力隨接觸時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，所以在測(cè)量踩點(diǎn)后，側(cè)頭與被測(cè)物立即分開。

用硬的球測(cè)頭檢測(cè)：被測(cè)對(duì)象做成帶倒角或錐體或三點(diǎn)分布的非過(guò)定位的標(biāo)準(zhǔn)器，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)器在同一位置以不同方向測(cè)10次，其中5次的肘關(guān)節(jié)分別為左下、左上、中下、右上、右下的位置，然后肩關(guān)節(jié)改變180度在測(cè)5次，這10個(gè)方向的測(cè)試在三個(gè)臂展范圍內(nèi)都要進(jìn)行。

用觸發(fā)測(cè)頭檢測(cè)：前述的硬測(cè)頭檢測(cè)頭是缺省的方法。用開關(guān)測(cè)頭檢測(cè)時(shí)其標(biāo)準(zhǔn)器為直徑10-50mm的檢測(cè)球，在臂展的每個(gè)范圍測(cè)三個(gè)位置，每個(gè)位置用不同軸的方向測(cè)10次球心坐標(biāo)，每個(gè)球心坐標(biāo)由5個(gè)測(cè)點(diǎn)來(lái)擬合（1個(gè)在極點(diǎn)，4在赤道），測(cè)此5點(diǎn)時(shí)保持各臂的方向不變。

數(shù)據(jù)分析：對(duì)同一位置的十次測(cè)量分別計(jì)算中心的坐標(biāo)然后求平均值，再求各中心對(duì)平均中心的標(biāo)準(zhǔn)偏差，用2σ原則來(lái)求得中心坐標(biāo)的擴(kuò)展不確定度。

3）空間檢測(cè)。由于關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)沒(méi)有固定的X,Y,z軸，所以在此把位移測(cè)量和空間性能測(cè)量綜合為空間性能測(cè)量，其中心為用已校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)器在量程內(nèi)許多位置進(jìn)行距離測(cè)量。具體來(lái)說(shuō)是棒球在2個(gè)垂直方向，10個(gè)水平方向和8個(gè)45度方向，每個(gè)位置測(cè)球棒5個(gè)數(shù)據(jù)，球棒長(zhǎng)度為臂展的120%d到150%，以便臂能一次測(cè)到兩球。

檢測(cè)的環(huán)境要求

 1.溫度和濕度。

 2.振動(dòng)。

 3.電氣。

 4.安裝剛性和方向。

在驗(yàn)收方法中隊(duì)以上提到的環(huán)境條件，廠家要做說(shuō)明，并說(shuō)明在非標(biāo)準(zhǔn)條件下對(duì)性能的影響，如果使用的環(huán)境條件與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的條件差別很大，那么要作補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)，特別是等效直徑試驗(yàn)和空間性能試驗(yàn)。

對(duì)于安裝處各個(gè)方向允許的受力和力矩應(yīng)有規(guī)定。

 5.合格判定準(zhǔn)則

等效直徑性能檢測(cè)：若第一次不合格可以重作，總共可作3次，若3次均不合格則判測(cè)量機(jī)此項(xiàng)指標(biāo)不合格。

四、如何選擇合適你的便攜式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)

根據(jù)客戶不同的操作需求、測(cè)量范圍、測(cè)量精度、測(cè)量環(huán)境和設(shè)備的穩(wěn)定性、售后服務(wù)的質(zhì)量等，做出綜合考慮。

一旦你確定了如何以及在何處使用測(cè)量機(jī)，有一些關(guān)鍵的性能需要進(jìn)行考察，這包括了測(cè)量不確定度和工作效率。根據(jù)現(xiàn)行的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于測(cè)量機(jī)的不確定度和檢測(cè)程序在ISO10360中進(jìn)行了描述。

ISO10360主要確定了以下三項(xiàng)誤差：

A．長(zhǎng)度測(cè)量最大允許示值誤差MPEE (ISO10360-2 )

在測(cè)量空間的任意7種不同的方位，測(cè)量一組5種尺寸的量塊，每種量塊長(zhǎng)度分別測(cè)量3次。所有測(cè)量結(jié)果必須在規(guī)定的MPEE值范圍內(nèi)。

B.最大允許探測(cè)誤差MPEP (ISO10360-2)

C．點(diǎn)測(cè)量精密標(biāo)準(zhǔn)球，探測(cè)點(diǎn)分布均勻。最大允許探測(cè)誤差MPEP值為所有測(cè)量半徑的最大差值。

D.最大允許掃描探測(cè)誤差MPETHP (ISO10360-4)。

沿標(biāo)準(zhǔn)球上4條確定的路徑進(jìn)行掃描。最大允許掃描探測(cè)誤差MPETHP值為所有測(cè)量半徑的最大差值。

在可接受不確定度水平上采集點(diǎn)的數(shù)量，確定了測(cè)量機(jī)的工作效率。一些測(cè)量機(jī)能夠在一分鐘內(nèi)采集超過(guò)100個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，而可以達(dá)到非常接近計(jì)量型的精度。

測(cè)量機(jī)能夠?yàn)楝F(xiàn)代制造業(yè)提供保證，因?yàn)樗扇〈矫娴臏y(cè)量工具、固定的或定制的量規(guī)，以及精密的手工測(cè)量工具。他們?cè)谔幚聿煌ぷ鞣矫娴撵`活性使其成為一個(gè)主仲裁者。在為過(guò)程控制提供尺寸數(shù)據(jù)的同時(shí)，測(cè)量機(jī)還可提供入廠產(chǎn)品檢驗(yàn)、機(jī)床的校驗(yàn)、客戶質(zhì)量認(rèn)證、量規(guī)檢驗(yàn)、加工試驗(yàn)以及優(yōu)化機(jī)床設(shè)置等附加性能。對(duì)于固定資產(chǎn)的投入有許多要考慮的因素，但一但考慮到提高了生產(chǎn)效率、降低了成本并將生產(chǎn)納入了控制，測(cè)量機(jī)就是測(cè)量和檢測(cè)的最好的選擇。優(yōu)質(zhì)的技術(shù)服務(wù)，將會(huì)協(xié)助您最大限度地發(fā)揮測(cè)量機(jī)的應(yīng)用作用。

在選購(gòu)了適用、可靠性能測(cè)量機(jī)的基礎(chǔ)上，您還需要充分考慮到便攜式式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)供應(yīng)商的技術(shù)實(shí)力和應(yīng)用、技術(shù)服務(wù)能力，是否具有本地化的技術(shù)和長(zhǎng)久綜合發(fā)展實(shí)力，并擁有眾多的客戶群和廣泛的認(rèn)知。通過(guò)及時(shí)可靠的技術(shù)服務(wù)支持和備件保障，對(duì)于測(cè)量機(jī)的長(zhǎng)期高效率運(yùn)行提供保障。同時(shí)，擁有著專業(yè)的培訓(xùn)和應(yīng)用支持隊(duì)伍，使得客戶能夠從容應(yīng)對(duì)紛繁復(fù)雜的各種測(cè)量任務(wù)。

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