九江职业技术学院学生毕业论文.doc

三坐标测量机在自动检测中的应用 目 录 序言 -1第一章 检测技术和装备发展趋势-3第一节 检测技术的发展趋势-4第二章 检测技术的发展史 - 6第一节 提高效率的测量技术 -6第二节 提高测量仪器的质量 -8第三章 在线检测运用及发展方向结论 -9第四章 结束语 -11致谢-12 参考文献-12 序言自古以来,人们就用到了几何量测的标准量值及器具,人们惊异的发现,古代人在建造长城,金字塔时所用的工具及量测方法都已经迖到了很先进的水平,自工业化以来,尤其是国防军工行业的需要,要求零件具备高度互换性,对尺寸,位置和形状公差的要求,推动了几何量计量技术的发展.随着工业现代化进程的发展,众多制造业如汽车,机床及模具工业的涌现和大规模生产的需要,快速量测数据是一个技术瓶颈,基于诸多方面的要求,促进和推动自动检测技术在工业发展中的应用有着十分重要的意义.第一章 检测技术和装备发展趋势简要介绍了当今世界检测技术及装备发展的趋势及我国检测装备技术发展和产业化的现状，在此基础上讨论了在我国加入WTO和对外开放进一步深化的新环境下，发展我国检测技术及装备、提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性，并从战略和策略两个层面提出了发展我国检测技术及装备的几点看法。 装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，检测技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而检测技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用检测技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将检测技术及检测装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的检测技术及其产业，而且在“高精尖”检测关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以检测技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。检测技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，检测装备是以检测技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：(1)机械制造技术；(2)信息处理、加工、传输技术；(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术；(5)传感器技术；(6)软件技术等。第一节检测技术的发展趋势检测技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着检测技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上检测技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面14。11 高速、高精加工技术及装备的新趋势效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（CIRP）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其它联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。从EMO2001展会情况来看，高速加工中心进给速度可达80m/min，甚至更高，空运行速度可达100m/min左右。目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国CINCINNATI公司的HyperMach机床进给速度最大达60m/min，快速为100m/min，加速度达2g，主轴转速已达60000r/min。加工一薄壁飞机零件，只用30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需3h，在普通铣床加工需8h；德国DMG公司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达12*!000r/mm和1g。在加工精度方面，近10年来，普通级检测机床的加工精度已由10m提高到5m，精密级加工中心则从35m，提高到11.5m，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01m)。在可靠性方面，国外检测装置的MTBF值已达6000h以上，伺服系统的MTBF值达到30000h以上，表现出非常高的可靠性。为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。第二章 检测技术的发展史工业革命的兴起伴随着纵多制造也如汽车机床及模具工业的涌现和大规模生产的需要在加工设备提高功效柔性化通用化而固定的专用的或手动的工量具大大限制了大批量制造和复杂零件加工业的发展平板加工高尺加卡尺的检验模式已完全不适用所有这些促成了坐标测量机的出现它的出现使测量效率有了很大的提高但是水长船高近十余年来，机床高速化的进展极为迅速。从测量领域来看，一部分测量仪器在高速化、自动化方面有了明显的进步；但从整个行业来看，测量仪器高速化的进展远远滞后于机床行业，由此而往往造成工序之间的不平衡。提高测量效率和加强与其它工序的联接，使货物流能顺畅进行，这是缩短交货日期的主要课题。在此前提下，纵观本届展览会的测量仪器产品，可以发现，许多厂家推出了提高检测速度、提高操作性能和功能多样化的不同产品，它们的共同特点都是着重提高测量效率，许多新技术也是围绕这一中心开发出来的。第一节 提高效率的测量技术1. 非接触式高速形状测量技术汽车车身或泵叶轮等大型零件的形状测量，大都要求采用高速获取三维位置数据的测试手段，迄今主要使用带有多关节或水平悬臂式接触测头的三坐标测量机进行测量。但接触式测量方法在测量大型零件时，将受到诸多限制，不利于提高测量效率。针对这种情况，本届展览会上展出了多种非接触式测量方法，可对上述大型零件进行高密度高速测量。日本东京精密公司开发了一种新型三坐标测量机，这是一种可移动式三维光学测量装置，它利用干涉条纹图像和三角测量方式进行非接触测量。机内装有三台摄像机，可对220mm(纵向)330mm(横向)视野内的物体位置坐标进行每秒最大密度为4点/mm2的扫描，3040秒钟即可计算处理完毕，测量精度为60m。该机利用了一种新型数据处理技术，例如，按0.5mm间距测量相当于1000mm1500mm的汽车车门的资料，包含各个测量工序在内，总共只需40分钟即可完成测量作业，并对数据进行解析处理。日本东京贸易工程系统公司展出的Comet系统也是一种可移动式非接触三坐标测量机，该机虽然也利用三角测量原理，但却可使作为测量指标的光栅条纹回转，从而获得多个等高线资料。这种测量方式不易受被测对象表面状态的影响，可获得较高的测量精度。上述系统由于可在单位表面获取三维位置数据，因此，与接触式测量方式相比，可进行高速检测作业。另外，由于非接触测量不会增加测量受力，因此，可对软质材料进行高精度测量。此类系统所获得的数据，可比照CAD数据进行评价，因此，各公司必须设计工艺及相关的应用实例向用户公开说明。这种可进行高密度高速测量的技术，可望应用于设计模型时的详细数值化等逆向工程技术领域。OPTON公司展出一种高速Moire 3D摄像机，它可高速获取一定范围内的形状资料，并进行计算，实时显示测量结果。该机可按10000coma/秒的速度测量505010001000mm范围内的形状。例如，可用于振动、位移解析或波面的观察、在线测量等领域。第二节 提高测量仪器的质量 2.2.1. 提高测量水平与新型关键技术伯阿脱公司在会上展出了一台多传感器三坐标测量机，该机采用了新的测量原理，机上配装了称作光纤测头的微小球体，微小球体作为接触式测头使用；同时，由于它同显微镜图像处理的非接触式测量装置相连接，因此，可对微小孔的边槽尺寸形状进行高精度测量。利用此种新型测头可对50100m的微小孔进行精密测量。微小球体端部的最小半径为12.5m，球体与光纤连接在一起，既可作为测头使用，同时还可充作照明装置。这种光纤测头具有良好的挠曲特性，让其接触微小孔内璧，通过光纤照明的球体位置，可由CCD传感器检测出来，进行图像处理后，即可计算出小孔的尺寸、形状。过去，测量微小盲孔或深孔中间部位的尺寸、形状，通常都采用CCD传感器或激光传感器，由于系垂直照明，光亮度有限，检测时不能获得足够的光量，因此深孔中间部位的测量十分困难。伯阿脱公司的新型技术克服了迄今测量深孔尺寸、形状的难点，非常便于在生产现场对微小零件进行多种测量和检查。Zygo公司展出了一台非接触式三坐标表面形状测量机，型号为New Bure 5000，其纵向分辨率为0.1nm，可高速测量精密加工零件的微细形状。最大测量范围为5.2mm7.0mm，纵向最大测量范围为5mm。与装有扫描测头显微镜等高分辨率的测量机相比，Zygo公司的新产品可在纵向和横向的极广范围内进行三维测量。该测量机利用了具有白色光干涉条纹的相位调制干涉方式和独家开发的高速解析软件等新技术，其纵向扫描速度为10.5m/s，其特点是分辨率高，可进行较广范围的高速测量作业。西铁城钟表公司与另一公司合作开发出一种利用并行机构的复合式载物台，具有六自由度定位功能，深受观众注目。该机采用公司自制球轴承，载物台坚固耐用，位置及置放形式易于控制。其行程如下：X、Y为25mm，Z为10mm，定位精度0.3m。上述各种测量机的复杂运动均能平稳进行，并可保证良好的测量精度，对工作台结构也进行了大量改进，这些都是提高测量精度的基础性关键技术。这些新的基础技术使上述测量机有望广泛应用于复杂曲面的加工过程或微小零件及成组工程等的测量领域。 第三章 在线检测运用及发展方向质量文化的兴起意味着工模具制造商及其子承包商不能再视检测为包袱。Delcam PowerINSPECT产品经理Chris Lawrie评述道。检测现在是建立公司形象的一个基本要素。所以，检测机床的在线检测会很快而且更广阔的渗入到各个行业。现在，检测机床的在线检测刚刚诞生，他还没有被人们认识很接受， 但是我相信他会在不久的将来，融入到各个生产中去，像我们现在，利用自动检测技术来实现检测机床的在线对刀，这样以来，代替了我们以往利用传统测量工具（如千分表、定中心表、卡尺等）进行的测量，因其测量基准为被加工面，而不是直接的主轴基准，是一种过度基准，再加上传统测量工具本身精度不高，同时人为测量操作随机性误差也较大，而我们运用自动在线对刀，既节省时间，而且当于变成了一台手动的三次元，而机床主轴的行程即为测头的量程，且不受工件尺寸、形状的限制，可以完成几乎所有的测量工作在线测量属直接测量，其定位基准就是主轴的锥孔，机床装上测头后相；还有我们利用应用绝对测量方式的在线检测，把三坐标测测量机直接配置在生产在线的情况，最有代表性的例子还是把触发式探头用于检测机床、加工中心，由于现成的检测系统和专门的测量程序运行方便，所以大多用于检测工件或刀具的位置、状态。 总之，自动检测技术在检测机床的运用，将更加普遍和广泛，而且会随着科技的不断进步，更加人性化更加智慧化第四章 结束语自动检测技术在检测机床中的运用的课题,远不止本文所论述的，它涉及很多方面，我仅仅论述了其中小小一部分，还有好多需要钻研和深讨的问题；虽然自动检测技术在检测机床上的运用刚刚诞生，但它并不代表对于这方面的研究离我们很遥远，我们应该未雨绸缪，努力在这个方面钻研，把我国现有机床进行结构上的改造并不断开发适合于自动检测技朮在检测机床运用的软件既柔性化改造为我国工业发展保驾护航，使我们的国有产品的质量不断提高增加国有的竞争力。促使我国社会主义现代化建设快速健康的发展。致 谢首先感谢学院领导和系领导这三年来的细心培养和教育。其次本篇论文受到指导老师的细心指导在指导过程中,老师的细心和耐心让我时刻感觉