测量技术新发展

发布时间:2010-07-13
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作为专业的三坐标测量机制造商,COORD3公司在对测量机产品的研制开发中,始终在追踪和采用最新的技术,这些新技术包含了测量机中的各个领域。

三坐标测量机是一种大尺寸、高精度、多用途的自动化检测设备,也是汽车模具制造中保证产品质量的关键设备。近年来,不断发展的IT技术以及其他各种先进实用技术在三坐标测量机中的应用,使测量机不断向着自动化、柔性化的方向进步。

作为专业的三坐标测量机制造商,COORD3公司能为汽车模具制造业提供全系列的三坐标测量机产品,可测量的尺寸从500mm到16000mm。产品品种包括:无须起重设备就可以搬运的EOS系列,以及可以同时测量4辆轿车的JUPITER双水平臂测量机。在对测量机产品的研制开发中,COORD3公司始终在追踪和采用最新的技术,这些新技术包含了测量机中的各个领域。

测头技术

测头是测量机的主要传感器,其精度对测量机的整体测量精度具有很大的影响。目前,测头正向着精度更高、尺寸更小、互换性更好、综合功能更多的方向发展。同时激光技术的应用也已进入实用化、产品化阶段。现在主要使用的测头有:

●  触发式测头。现在的触发式测头已经由机电一体化替代了过去的单纯机械式三点测头,具有精度高、技术成熟的特点。由于触发式测头不能传感测量方向,因此不能获得接触点的法线方向。目前这种测头的发展方向是尺寸小、集成度高、精度高、各向异性小。

● 连续接触式测头。这种测头采点可以达到500点/秒的高密度,同时还可以做单点测量。目前新的SP25测头已经兼备了触发式和连续扫描式测头的功能,并能获得更高的精度和更小的尺寸。

● 非接触式测头。采用激光非接触式测量的优点是测量光点小,可以达到30μm,因此可被用于扫描零部件的细微特征。由于它不与工件接触,也可被用于扫描轻薄软的零件。最新的WIZPROBE测头具有自动调节暴光时间和发射功率的功能,可以根据扫描材料的反光特性进行自动调整,而无须预先校正或在材料上喷涂反光材料。

COORD3公司的测量系统既可以配备高精度的单点触发式测头,以便被用于测量箱体类零件;也可以同时配备高速度的连续接触式扫描测头,以实现高速高密度的数据扫描,从而适应于冲压覆盖件的数字化;还可配备非接触式激光扫描测头,以扫描轻、薄、软、小的零件。

软件技术

测量软件是测量功能的主要体现者。针对客户的不同要求,COORD3公司可提供的软件系统既有基本的测量软件,也有基于CAD系统的、采用DMIS标准的虚拟和在线测量软件。

基本测量软件通过人机配合操作或自动检测,可以实现几何尺寸的高精度检测、形状误差的图形显示、检测报告的输出、零件程序的编制、零件的自动检测、曲线曲面的扫描、被扫描曲线曲面的图形显示等功能,并以中性文件格式(如IGES)输出到CAD系统中。

辅助软件主要指逆向工程软件REDSTAR。它采用人工定义、自动扫描的方式来测绘曲面,能产生NURBS曲面,并自动合并各个曲面,保证各个曲面之间是二次平滑的,最后以IGES格式输出整个零件曲面。

接触式或激光非接触式连续高速扫描将产生巨量的数据点,我们称之为点云。对此,用一般的CAD软件处理起来比较困难。SMESH软件则适应于这种巨量数据的处理,它可以处理数百万个扫描点,并产生STL和IGES格式的输出文件。STL格式可以直接被应用于快速成型系统,IGES格式则可以输入到CAD系统中做进一步的修改设计。

SPC统计软件可以实现质量过程控制。它采用统计学的原理,主动监控生产过程,了解批量产品各项尺寸参数的变化趋势,指导生产人员及时调整机床,保证产品质量被控制在公差范围内。它把测量机由被动的仲裁工具变为主动的监控手段,是大批量生产条件下控制质量的主要依据,也是汽车模具制造中极为必要的软件工具。

目前,测量机的软件技术向着标准化、柔性化方向发展。COORD3公司最新推出的ARCO软件采用CAD图形引擎,具备CAD图形显示功能。由于它直接采用测量机行业的标准程序代码——DMIS语言,所以用它产生的程序也可以在其他支持DMIS语言的测量机系统上应用。因此,该软件具有很好的开放性和通用性。ARCO测量软件可以十分方便地从系统底层直接集成各种软件模块,包括用户自己开发的模块,而无须增加任何软硬件接口。比如ARCO软件就集成了瑞士EROWA的特殊测量模块。在向CAD渗透方面,ARCO软件的最高版本ARCO CAD具备了直接与CAD交换的功能。

软件技术的另一个发展方向是向CAD/CAM领域渗透。COORD3公司采用的METROLOG软件可以直接读入主流的CAD文件,保证了信息的完整性;也可以通过诸如IGES、STEP、VDA等中性文件来交换数据。

METROLOG软件具有CAD数模读入功能。当METROLOG软件读入CAD数学模型后,可以在离线(OFFLINE)模式下,利用CAD数模编写测量程序,并模拟显示测量运动的路径和过程。也就是说,在完成零件CAD设计后,利用CAD数模可以在没有实体工件的情况下实现零件程序的编写和调试,提高测量单元的工作效率,并实现无图纸检测,检测报告直观易懂。

METROLOG还具有测量机和测头模拟功能。通过装入真实测量机的数学模型和测头资料库,可以实现完全仿真的虚拟测量过程,同时还可以进行碰撞检验。在碰撞检验中,和真实操作一样,把零件固定在测量机工作台上,运行测量程序,检查测头和测量机的每一个部件是否存在零件碰撞。这种检查是自动的,无须操作者仔细观察。通过CAD数模编程和碰撞检验,可以实现零件程序的无图化编写和检验。

数控系统

当今的数控系统主要采用CNC结构来替代DCC结构,这是因为DCC结构对计算机硬件有特殊的要求,比如要求采用老式的ISA插槽,或者计算机被更换后会出现无法意料的问题等。而CNC系统采用串口等标准接口与计算机连接,对计算机无特殊要求。由于计算机是测量机中更新最快的部件,所以这种设计思想减少了用户的投资。

数控系统不仅起到连接机体和软件的作用,而且是软件指令的执行者。因此,COORD3公司在数控系统方面的投资并不亚于在软件和机械方面的投资。由于越来越多的测头类型和附件对数控系统提出了更高的要求,同时也为了提高兼容性,要求数控系统能支持不同的测量软件。COORD3的CC3控制系统就能支持WINMEIL、ARCO、METROLOG等三种软件,并可以驱动所有型号的测量机,包括双光栅双驱动系统,还可以搭载连续扫描、激光扫描测头、各种测头更换架和转台,以及自动温度补偿等。

扫描技术

接触式连续扫描系统和激光扫描系统一般被应用于新产品的开发,通过测绘车身零部件,获得扫描数据,作为设计部门的主要设计依据。

接触式扫描系统具有扫描方式多、扫描速度快的特点,特别适用于车身扫描。激光扫描系统采用非接触扫描方式,可以被应用于橡胶、坐椅等软物体的扫描,并具有扫描简单、工件无须装夹的特点,因此也曾被铁牛公司、浙江大学等应用于小覆盖件的检测。

传统的造型手段已无法处理扫描获得的大量点云数据,它们一般被输入到RE SOFT点云处理软件或带有点云处理模块的PRO/E等CAD系统中,用于CAD造型。

传动系统

在传动系统方面,中小型的测量机已经普遍使用光杠摩擦传动、皮带传动替代了齿轮传动。它们具有传动环节少、传动更平稳、精确的特点。在大型测量机中,为消除随动误差,普遍采用了双光栅、双光栅双驱动系统。这些新技术的采用大大提高了大型测量机的精度,这也是COORD3在大型测量机市场上十分成功的原因之一。

其他技术

当前,三坐标测量机的机体普遍采用铝合金、陶瓷等新材料替代钢材。COORD3公司主要采用铝合金,它不仅具有重量轻、刚度好、可获得更好的运动性能等优点,而且还具有热传导快的特点,能保证整个机体的温度均匀,从而消除温度梯度带来的测量机结构变形现象。

由于测量机机体材料与检测工件材料不同,使它们的膨胀系数具有差异。由于这种差异是线性的,可以通过安装在三个坐标轴和零件上的温度传感器,并利用软件中的自动温度补偿功能来消除。在COORD3的测量机系列中,自动温度补偿已经成为某些机型中的基本配置。

COORD3公司的JUPITER大型测量机,采用完全的封闭结构,与外界环境隔离,保证了测量机机体内部温度的恒定。

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