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選擇觸發(fā)測頭和掃描測頭的技巧
測頭是測量機(jī)觸測被測零件的發(fā)訊開關(guān),它是坐標(biāo)測量機(jī)的關(guān)鍵部件,測頭精度的高低決定了測量機(jī)的測量重復(fù)性。此外,不同零件需要選擇不同功能的測頭進(jìn)行測量。
測頭可分為接觸式和非接觸式(激光等類型)。目前主要用接觸式測頭,接觸式測頭又可分為開關(guān)式(觸發(fā)式或動態(tài)發(fā)訊式)與掃描式(比例式或靜測頭是測量機(jī)觸測被測零件的發(fā)訊開關(guān),它是坐標(biāo)測量機(jī)的關(guān)鍵部件,測頭精度的高低決定了測量機(jī)的測量重復(fù)性。此外,不同零件需要選擇不同功能的測頭進(jìn)行測量。
測頭可分為接觸式和非接觸式(激光等類型)。目前主要用接觸式測頭,接觸式測頭又可分為開關(guān)式(觸發(fā)式或動態(tài)發(fā)訊式)與掃描式(比例式或靜態(tài)發(fā)訊式)兩大類
開關(guān)測頭的實(shí)質(zhì)是零位發(fā)訊開關(guān),以TP6(RENISHAW)為例,它相當(dāng)于三對觸點(diǎn)串聯(lián)在電路中,當(dāng)測頭產(chǎn)生任一方向的位移時(shí),均使任一觸點(diǎn)離開,電路斷開即可發(fā)訊計(jì)數(shù)。開關(guān)式結(jié)構(gòu)簡單,壽命長(106~107)、具有較好的測量重復(fù)性(0.35~0.28μm),而且成本低廉,測量迅速,因而得到較為廣泛的應(yīng)用。
掃描式測頭實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于X、Y、Z個(gè)方向皆為差動電感測微儀,X、Y、Z三個(gè)方向的運(yùn)動是靠三個(gè)方向的平行片簧支撐,是無間隙轉(zhuǎn)動,測頭的偏移量由線性電感器測出。掃描式測頭主要用來對復(fù)雜的曲線曲面實(shí)現(xiàn)測量。
非接觸測頭主要分為激光掃描測頭和視頻測頭兩種。
激光掃描測頭主要用于實(shí)現(xiàn)較軟材料或一些特征表面進(jìn)行非接觸測量。測頭在距離檢測工件一定距離(比如50mm),在其聚焦點(diǎn)!5mm范圍內(nèi)進(jìn)行測量,采點(diǎn)速率在200點(diǎn)/秒以上。通過對大量采集數(shù)據(jù)的平均處理功能而獲得較高的精度。
視頻測頭進(jìn)一步提高了測量機(jī)的應(yīng)用,使得許多過去采用非接觸測量無法完成的任務(wù)得以完成。一些諸如印刷線路板、觸發(fā)器、墊片或直徑小于0.1mm的孔可采用視頻測頭進(jìn)行測量。操作者可將檢測工件表面放大50倍以上,采用標(biāo)準(zhǔn)的或可變換的鏡頭實(shí)現(xiàn)對細(xì)小工件的測量。
以下就如何進(jìn)行觸發(fā)和掃描測頭提出建議:
什么時(shí)侯用觸發(fā)式測頭?
1. 零件所被關(guān)注的是尺寸(如小的螺紋底孔)、間距或位置,而并不強(qiáng)調(diào)其形狀誤差(如定位銷孔);
2. 或你確信你所用的加工設(shè)備有能加工出形狀足夠好的零件,而注意力主要放在尺寸和位置精度時(shí),接觸式觸發(fā)測量是合適的,特別是由于對離散點(diǎn)的測量;
3. 觸發(fā)式測頭比掃描測頭快,觸發(fā)測頭體積較小當(dāng)測量空間狹窄時(shí)測頭易于接近零件;
4. 一般來講觸發(fā)式測頭使用及維修成本較低;
在機(jī)械工業(yè)中有大量的幾何量測量,所關(guān)注的僅是零件的尺寸及位置,所以目前市場上的大部分測量機(jī),特別是中等精度測量機(jī),仍然使用接觸式觸發(fā)測頭。
什么時(shí)侯用掃描測頭?
1. 應(yīng)用于有形狀要求的零件和輪廓的測量:掃描方式測量的主要優(yōu)點(diǎn)在于能高速的采集數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)不僅可以用來確定零件的尺寸及位置,更重要的是能用眾多的點(diǎn)來精確的描述形狀、輪廓,這特別適用于對形狀、輪廓有嚴(yán)格要求的零件,該零件形狀直接影響零件的性能(如葉片、橢圓活塞等);也適用于你不能確信你所用的加工設(shè)備能加工出形狀足夠好的零件,而形狀誤差成為主要問題時(shí);
2. 高精度測量:掃描測頭對離散點(diǎn)測量是勻速或恒測力采點(diǎn),其測點(diǎn)精度可以更高;
由于掃描測頭可以直接判斷接觸點(diǎn)的法矢,對于要求嚴(yán)格定位、定向測量的場合,掃描測頭對離散點(diǎn)的測量也具有優(yōu)勢;
3. 對于未知曲面的掃描,亦即稱為數(shù)字化的場合下,掃描測頭顯示出了它的獨(dú)特優(yōu)勢:因?yàn)閿?shù)字化工作方式時(shí),需要大量的點(diǎn),觸發(fā)式測頭的采點(diǎn)方式顯得太慢;由于是未知曲面,測量機(jī)運(yùn)動的控制方式亦不一樣,即在“探索方式”下工作:測量機(jī)根據(jù)巳運(yùn)動的軌跡來計(jì)算下一步運(yùn)動的軌跡、計(jì)算采點(diǎn)密度等。
選擇測頭的幾點(diǎn)考慮:
1. 在可以應(yīng)用接觸式測頭的情況下,慎選非接觸式測頭;
2. 在只測尺寸、位置要素的情況下盡量選接觸式觸發(fā)測頭;
3. 考慮成本又能滿足要求的情況下,盡量選接觸式觸發(fā)測頭;
4. 對形狀及輪廓精度要求較高的情況下選用掃描測頭;
5. 掃描測頭應(yīng)當(dāng)可以對離散點(diǎn)進(jìn)行測量;
6. 考慮掃描測頭與觸發(fā)測頭的互換性(一般用通用測座來達(dá)到);
7. 易變形零件、精度不高零件、要求超大量數(shù)據(jù)零件的測量,可以考慮采用非接觸式測頭;
8. 要考慮軟件、附加硬件(如測頭控制器、電纜)的配套。
掃描測頭的優(yōu)勢及劣勢:
優(yōu)勢:
1、適于形狀及輪廓測量;
2、采點(diǎn)率高;
3、高密度采點(diǎn)保證了良好的重復(fù)性、再現(xiàn)性(GR&R);
4、更高級的數(shù)據(jù)處理能力;
劣勢:
1、比觸發(fā)測頭復(fù)雜;
2、對離散點(diǎn)的測量較觸發(fā)測頭為慢;
3、高速掃描時(shí)由于加速度而引起的動態(tài)誤差很大,不可忽略,必須加以補(bǔ)償;
4、測尖的磨損必須注意。
觸發(fā)測頭的優(yōu)勢及劣勢:
優(yōu)勢:
1. 適于空間棱柱形物體及己知表面的測量;
2. 通用性強(qiáng),
3. 有多種不同類型的觸發(fā)測頭及附件供采用;
4. 采購及運(yùn)行成本低;
5. 應(yīng)用簡單;
6. 適用于尺寸測量及在線應(yīng)用;
7. 堅(jiān)固耐用;
8. 體積小,易于在窄小空間應(yīng)用
9. 由于測點(diǎn)時(shí)測量機(jī)處于勻速直線低速運(yùn)行狀態(tài),測量機(jī)的動態(tài)性能對測量精度影響較?。?/p>
劣勢:測量取點(diǎn)率低。
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