全自動三坐標測量機是一種高精度的測量設備,能夠在三維空間內(nèi)對工件進行尺寸、形狀和位置等方面的精確測量。其由三個相互垂直的運動軸X、Y、Z建立起一個直角坐標系。測頭的一切運動都在這個坐標系中進行,通過測頭與工件表面的接觸或非接觸方式,獲取工件表面各點的坐標信息(X、Y、Z)。測量時,將被測零件放在工作臺上,測頭沿X、Y、Z三個方向移動,探測工件表面各點的坐標值。這些坐標值經(jīng)過計算機處理,可以精確地計算出被測工件的幾何尺寸、形位公差等。
1、主機機械系統(tǒng)
框架結(jié)構(gòu):是測量機的主體機械結(jié)構(gòu)架子,由工作臺、立柱、橋框、殼體等組成,為整個測量機提供穩(wěn)定的支撐和基礎結(jié)構(gòu)。例如,橋式結(jié)構(gòu)的測量機,其橋框橫跨在工作臺上方,為測量頭的移動提供穩(wěn)定的軌道。
標尺系統(tǒng):是決定儀器精度的重要環(huán)節(jié),用于確定測量機各軸的位置信息。常見的標尺有線紋尺、精密絲桿、感應同步器、光柵尺、磁尺及光波波長等,該系統(tǒng)還包括數(shù)顯電氣裝置,以便將位置信息轉(zhuǎn)化為電信號進行讀取和處理。
導軌:是測量機實現(xiàn)三維運動的重要部件,多采用滑動導軌、滾動軸承導軌和氣浮導軌,其中氣浮靜壓導軌為主要形式。氣浮導軌由導軌體和氣墊組成,還包括氣源、穩(wěn)壓器、過濾器、氣管、分流器等一套氣體裝置,以保證測量頭在移動過程中的平穩(wěn)性和精度。
驅(qū)動裝置:是測量機的重要運動機構(gòu),可實現(xiàn)機動和程序控制伺服運動的功能。一般采用的驅(qū)動裝置有絲桿絲母、滾動輪、鋼絲、齒形帶、齒輪齒條、光軸滾動輪等傳動方式,并配以伺服馬達驅(qū)動,直線馬達驅(qū)動的應用也在逐漸增多。
平衡部件:主要用于Z軸框架結(jié)構(gòu)中,功能是平衡Z軸的重量,使Z軸上下運動時無偏得干擾,保證檢測時Z向測力穩(wěn)定。如更換Z軸上所裝的測頭時,需重新調(diào)節(jié)平衡力的大小,以達到新的平衡,常見的平衡裝置有重錘、發(fā)條或彈簧、氣缸活塞桿等類型。
轉(zhuǎn)臺與附件:轉(zhuǎn)臺可增加測量機的一個轉(zhuǎn)動運動自由度,便于某些種類零件的測量,包括分度臺、單軸回轉(zhuǎn)臺、萬能轉(zhuǎn)臺(二軸或三軸)和數(shù)控轉(zhuǎn)臺等。附件則包括基準平尺、角尺、步距規(guī)、標準球體(或立方體)、測微儀及用于自檢的精度檢測樣板等,可根據(jù)具體測量需求選用。
2、測頭系統(tǒng)
測頭本體:是直接感受被測物體表面信息的部件,可分為接觸式和非接觸式兩大類。接觸式測頭通過探針與被測物體表面接觸來獲取信息,非接觸式測頭則利用光學原理等非接觸方式進行測量,如激光測頭、光學影像測頭等。
測頭附件:包括測頭回轉(zhuǎn)體等,可改變測頭的方向和角度,以滿足不同形狀工件和測量位置的要求,提高測量的靈活性和適應性。
3、電氣控制硬件系統(tǒng)
電氣控制系統(tǒng):負責對測量機的運動進行控制,具有單軸與多軸聯(lián)動控制、外圍設備控制、通信控制和保護與邏輯控制等功能,確保測量機各部件的協(xié)調(diào)運動和正常運行。
計算機硬件:是測量機的核心控制單元,一般采用PC機或工作站等,為測量軟件的運行和數(shù)據(jù)處理提供強大的計算能力支持。
4、數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)
控制軟件:用于實現(xiàn)對測量機的各種操作控制,如參數(shù)設置、測量模式選擇、運動控制等,同時還能對測量數(shù)據(jù)進行初步的處理和管理。
數(shù)據(jù)處理與分析軟件:可對采集到的測量數(shù)據(jù)進行深入處理和分析,如擬合幾何元素、計算尺寸偏差、形狀誤差、位置誤差等,并能生成詳細的測量報告,直觀地展示測量結(jié)果,為產(chǎn)品質(zhì)量評估和工藝改進提供依據(jù)。