三坐標(biāo)測量機(jī)的升級改造和多功能化

　　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。但是，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。通過有選擇地對CMM進(jìn)行升級改造和采用多功能CMM技術(shù)，有助于提高CMM的測量速度和檢測柔性。

CMM的升級改造

　 對CMM進(jìn)行升級改造時(shí)，首先必須考慮的問題是CMM的機(jī)械性能。為此，需要檢查CMM的使用狀態(tài)，如果機(jī)械部分狀況良好，能夠校準(zhǔn)和保持精度，那么就適合對其進(jìn)行升級。如果機(jī)械系統(tǒng)已經(jīng)損壞，喪失了精度，就沒有必要對其進(jìn)行升級改造。

　如果一臺CMM機(jī)械性能完好，比較經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的升級方式就是更新其測量軟件。軟件升級是CMM改造的工作重點(diǎn)。一個(gè)典型實(shí)例是升級改造一臺已使用了15年，硬件狀態(tài)良好但軟件運(yùn)行平臺仍為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）對其進(jìn)行更新升級后，就能輸入CAD文件，選擇測量范圍，并自

　 如果一個(gè)加工車間有多臺不同品牌的CMM，可以將它們升級到同一個(gè)測量軟件包，這樣操作人員就可以方便地在多臺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，因?yàn)榭梢詫y量軟件直接移植到新增的CMM上。

　完成軟件升級后，下一個(gè)步驟是升級更新CMM控制器。通過更換新型控制器，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、隨機(jī)診斷等功能和預(yù)檢修程序。

　完成軟件和控制器升級后，更新測頭技術(shù)也可以顯著改善CMM的性能。CMM的標(biāo)準(zhǔn)測頭為觸發(fā)式測頭，它的探針與被測工件接觸一次，就激活一次發(fā)訊開關(guān)，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，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，連續(xù)而快速地記錄大量數(shù)據(jù)點(diǎn)。

　新的測量軟件、控制器和測頭技術(shù)相結(jié)合，可以大大提高CMM的檢測速度。例如，Zeiss公司為高性能級CMM新機(jī)型配備的Vast Navigator組合套件中就包括了*的邏輯控制器、測頭和測量軟件，可對被測工件進(jìn)行快速掃描和數(shù)據(jù)采集。過去對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，而采用Navigator套件（即使不對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。如采用激光測頭進(jìn)行探測時(shí)，將一束相干光投射到被測工件表面，通過對反射光信號進(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）。視頻傳感系統(tǒng)則采用一臺攝像機(jī)和一套照明系統(tǒng)，可以同時(shí)記錄大量數(shù)據(jù)點(diǎn)，能夠測量工件的邊緣，還能記錄接觸式測頭難以檢測的微小形貌。

　非接觸式傳感器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、中等精度的檢測工作（如汽車外儀表板安裝尺寸的檢測）。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。

　新型掃描測頭能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)測頭測量功能的不足。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，是工件形貌測量的。例如，Renishow公司新開發(fā)的掃描測頭（見圖2）的掃描速度比傳統(tǒng)測頭大幅度提高，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。

　 提高掃描測頭的掃描測量速度意義重大。但在以前，當(dāng)試圖提高掃描速度時(shí)，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)，就會(huì)產(chǎn)生不斷變化的動(dòng)態(tài)誤差，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zui小，Renishow公司開發(fā)了新的軟件和硬件，其中包括2軸萬向定位測頭。zui近，該公司推出了一套由Renscan5測量機(jī)5軸控制技術(shù)、Revo高速掃描測頭、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)。采用該成套技術(shù)的CMM能以500mm/sec.的掃描速度對高精度工件參數(shù)進(jìn)行可覆蓋更大數(shù)據(jù)范圍的高速測