先进制造技术-7测量技术在产品开发过程中的应用-三维新技术课件

1、2022/7/24精密及复杂形状产品数据的获取三坐标测量及非接触式扫描技术Coordinate Measuring Machines CMM山东工大学2022/7/24制造业中的质量目标在于将零件的生产与设计要求保持一致。但是，保持生产过程的一致性要求对制造流程进行控制。建立和保持制造流程一致性最为有效的方法是准确地测量工件尺寸，获得尺寸信息后，分析和反馈数据到生产过程中，使之成为持续提高产品质量的有效工具。坐标测量机是测量和获得尺寸数据的最有效方法之一，因为它可以代替多种表面测量工具及昂贵的组合量规，并把复杂的测量任务所需时间从小时减到分钟。三坐标测量机的功能是快速准确地评价尺寸数据，为操作

2、者提供关于生产过程状况的有用信息。 复杂几何形状工件的计量解决方案 2022/7/24复杂几何形状工件的计量解决方案 坐标测量机通过一个称作测头的传感器接触工件测量，所获得的数据可以与工件或某一工件特征（如孔）的尺寸描述结合在一起。 2022/7/24复杂几何形状工件的计量解决方案 在计量科学领域，人们根据被测对象几何形状的复杂程度，将工业领域中的测量问题分为箱体类工件测量和具有复杂几何形状工件测量。箱体类工件：指那些由基本几何元素（点、线、面、圆、圆柱、圆锥、球）组成的几何工件，包括齿轮箱工件，发动机箱体，机床加工部件或者是由简单的自由形状曲面组成的冲压模、铸模、薄壳工件等等。复杂几何形状工

3、件：这类工件主要由具有明确数学定义的复杂曲线、曲面构成，例如各种类型的齿轮、齿轮加工刀具，凸轮轴，配对螺旋压缩机转子部件，蜗杆蜗轮以及步进齿轮等等。2022/7/24在传统测量方法上： 箱体类工件的检测三坐标测量机； 复杂几何形状工件的测量专用测量设备，例如专用齿轮检测仪、专用凸轮检测设备等。因此对于从事生产复杂几何形状工件的企业来说，完成上述产品的质量控制，企业不仅需要配置通用测量设备，例如三坐标测量机，通用标准量具、量仪，同时还需要配置专用检测设备，例如各种尺寸类型的齿轮专用检测仪器，凸轮检测仪器等。 复杂几何形状工件的计量解决方案 2022/7/24当前 坐标测量机与专业计量软件相结合，

4、在工业计量领域实现了完全意义的通用计量检测设备。不但能够执行箱体类工件的高精度检测，而且能够执行具有复杂几何形状工件的计量检测任务。例如，PMM-C坐标测量机能够执行各种类型齿轮工件检测，齿轮加工刀具的检测，螺旋压缩机转子部件的检测，气轮机叶片的检测以及蜗轮蜗杆的检测。在复杂几何形状的制造领域，PMM-C高精度坐标测量机与工业级测量软件QUINDOS的结合，对生产企业的测量技术革新，测量效率的提高以及整体生产成本的降低发挥着越来越重要的革新作用。 复杂几何形状工件的计量解决方案 2022/7/24复杂几何形状工件的计量解决方案 根据测量机上测头安置的方位，有三种基本类型：垂直式、水平式和便携式

5、。垂直式坐标测量机在垂直臂上安装测头。这种测量机的精度比水平式测量机要高，因为桥式结构比较稳固而且移动部件较少，使得它们具有更好的刚性和稳定性。垂直式三坐标测量机包含各种尺寸，可以测量从小齿轮到发动机箱体，甚至是商业飞机的机身。2022/7/24复杂几何形状工件的计量解决方案 水平式测量机把测头安装在水平轴上。它们一般应用于检测大工件，如汽车的车身，以中等水平的精度检测。2022/7/24复杂几何形状工件的计量解决方案 便携式测量机简化了那些不能移到测量机上的工件和装配件的测量。便携式测量机可以安装在工件或装配件上面甚至是里面，以便允许对内部空间的测量，以及允许用户在装配现场测量，从而节省了了

6、移动、运输和测量单个工件的时间。2022/7/24桥式测量机全铝合金桥式结构，具有十分出色的热传导性能，刚度高和动态性能好。备有手动和CNC两种型号。有效行程：X：700 1400 mmY：550 650 mmZ：400 500 mm精度：3.0 + 3.5L/1000 m速度：0.52 米/秒2022/7/24半桥式测量机铝合金半桥式结构：X轴导轨采用半桥式结构以减轻运动部件的重量，重量轻，精度高，是同类型号中具有最高性能价格比的测量机。有效行程：X：500 mmY：400 mmZ：400 mm精度：2.5 + 3.0L/1000 m速度：0.52 米/秒2022/7/24用于大尺寸检测的C

7、MM铝合金的运动部件；X和Y导轨被完全封闭；有效行程：X：3000 5000 mmY：2000 2500 mmZ：1000 1500 mm精度：7 + 8L/1000 m空间速度：0.66米/秒2022/7/24大尺寸高精度CMMMCT龙门式大尺寸测量机,具有高精度、高刚性、高稳定性,十分适用于大型工件的精密测量，是航空、航天、汽车和大型模具业界的必备检测设备。有效行程： X：2500 15000 mmY：1000 4000 mmZ：1000 2500 mm精度：5.0+5.0L/1000 m速度：0.6 米/秒2022/7/24水平臂(悬臂)CMMSWAN/HORIZON系列水平臂式测量机，

8、SWAN测量机采用气浮导轨，精度更高；HORIZON测量机采用滚珠轴承，承载力大，适合于测量和划线。有效行程： X：2000 12000 mmY：1000 1600 mmZ：1000 2000 mm精度：10+15L/1000 m速度：0.53 米/秒2022/7/24高稳定性的测量单元X 轴采用高精度线性导轨，保证获得最大的刚度，Y和Z轴采用气垫。该机型可以是单臂或双臂配置。有效行程： X：5000 8000 mmY：1400 1600 mmZ：2000 3000 mm精度：15+18L/1000 m速度：0.58 米/秒2022/7/24关节式测量机便携式测量单元；6个旋转轴，具有最大的自

9、由度；有效行程：1500 4000 mm单点精度（2）：0.026 m单点精度（E MAX）：0.036 m2022/7/24测量软件多语言支持，并有中文版；软件计算精度经PTB权威认证；具有双臂测量结果的集成和双臂防碰撞保证；内含点到点扫描功能，轻松实现曲线曲面扫描；软件开放性好，方便与其它CAD或SPC软件交换数据和程序；编程语言丰富，包括元素测量，数据输出，文件操作，算术计算和逻辑运算。2022/7/24测头测头是测量机触测被测零件的发讯开关，它是坐标测量机的关键部件，测头精度的高低决定了测量机的测量重复精度。此外，不同零件需要选择不同功能的测头进行测量。测头可分为接触式和非接触式(激光

10、等类型)。接触式测头又可分为开关式(触发式或动态发讯式)与扫描式(比例式或静态发讯式)两大类。 接触式触发测头TP20触发式测头TP200高精度触发式测头TP7M高精度触发式测头TP6/6A触发式测头MIP触发式测头TESASTAR固定式测头 2022/7/24TP20测头TP20属于动态触发式测头。由测头本体和可分离测头吸盘两部分组成，在不需要重新修正的情况下，就可完成对探针配置的变换。TP20可实现对于现有TP2测头的应用升级，使得无论是手动还是数控测量机，均可具备探针更换功能。TP20特点：- 动态触发测头，能够为手动和数控测量机提供探针更换功能- 可实现TP2测头的升级- 可实现五方向

11、操作- 通过快速自动或手动更换探针而缩短检测周期- 具备标准测力、小测力、大测力三种吸盘- 与现有触发测头接口兼容 2022/7/24TP200高精度触发式测头 TP200测头，包含有微力传感器，具备优异的测量重复性和精确的空间形状测量精度。即使是在携带长探针的情况下，TP200测头也具备超微触发技术，避免了传统测头常会出现的拖动情况。内置ASIC电路，保证了上百万次的可靠操作。TP200的特点：- 优异的重复性- 精确的三维形状测量- 探针长度可达到100mm- 吸盘的寿命达到上百万次- 尺寸紧凑- 与RENISHAW全系列测座和附件兼容 2022/7/24TP7M高精度触发式测头 产品综述

12、：TP7M采用应变片技术，较传统的触发式测头具有更高的精度。采用自动连接，从而为数控测量机提供了自动更换功能。TP7M测头的特点：- 良好的精度和重复性- 探针长度可达到150mm- 六方向感应- 自动更换功能2022/7/24TP6/6A触发式测头 产品综述：TP6测头较TP20测头系列精度更好，携带加长杆更长。同时，TP6采用M8螺纹固定，TP6A可自动连接，从而使得测头的更换速度更快。TP6/6A的特点：- 自动连接或采用M8螺纹连接- 与全系列RENISHAW测座兼容- 探针过行程范围更大- 牢固可靠- 探测力可调2022/7/24MIP触发式测头 产品综述：手动分度测头系统MIP，是

13、一个简洁的组合测头测座系统。具备168个可重复测头位置，避免了由于测头位置变换过程中的测头重新校正工作。测头探测力可调，可使用长达60mm的探针。通过杆固定，使得测头与测量机形成一个整体。MIP测头特点：- 将测头与测座整合为一个紧凑的整体- 15度进位- 高重复性动态定位，避免了在不同位 置变换中的测头校正- 整体牢固可靠- 采用杆固定方式- 是手动测量机的理想选择2022/7/24TESASTAR固定式测头 产品综述：TESASTAR固定式测头，是手动测量机的理想选择。TESASTAR测头，结构紧凑、牢 固可靠。这种新型的三方向测 头，通过六角扳手进行触测力 的调整。该测头可配套各种M3

14、探针使用。2022/7/24接触式扫描测头 扫描测头能够以每秒钟数以百计的点进行工件表面点数据的采集。测量软件从而可凭借这些点进行特征形状的评价，同时计算出其尺寸和位置。扫描测头还可以用类似触发式测头的方法进行分离点数据的采集。Renishaw扫描测头具有创新性的、轻质量被动式机械结构(无电机或锁定机械结构)，具有良好 的自然频率，从而适用于高速扫描。隔 离光学计量系统，直接反映探针的偏移 (不通过测头结构内部的各轴)，使得精 度更好，并具备快速的动态响应。具有 多种配置和解决方案，从而可适用于各 种尺寸和配置的测量机。2022/7/24SP80模拟扫描测头 产品综述：SP80扫描测头在SP6

15、00家族的被动式扫描技术的基础上，采用数字式读数头，从而具备超高测量精度。固定在坐标测量机的主轴上，SP80能够携带长达500mm的探针，同时仍然具备良好的测量性能。 SP80能够携带重量达到500g，并具有星形探针配置。动态探针更换装置，能够重复定位探针，以便于具有合适的探针配置以完成特定检测特征的检测。2022/7/24SP600M 扫描测头产品综述：自动连接，多线式模拟扫描测头，具备高性能的检测、数字化和轮廓扫描功能。SP600M测头结合了Renishaw获得专利的自动连接技术，可通过PH6M手动测座或者PH10M和PH10MQ 机械式测座进行连接，实现快速、可重复的测头定位，从而以更好

16、的方位触测到工件。探针更换模块允许在不同探针配置中高重复性变换，减少了测头重新修正的需要，从而节省了时间，提高了效率。利用SCR600吸盘更换架，可实 现对于探针吸盘的自动更换， 增加其灵活性。AC1或AC2计算机接口卡提供了 测头与主机的直接通讯。2022/7/24SP600Q 扫描测头主轴固定式、紧凑的模拟扫描测头SP600Q，提供了高性能的检测、数字化和轮廓扫描功能。这种测头在设计上能够直接固定到测量机的主轴上，使得测头总长仅为98mm。这使得在使用小尺寸测量机时工作区间达到最大，并通过增加刚性而使得性能提高。探针更换模块允许在不同探针配置中高重复性变换，减少了测头重新修正的需要，从而节

17、省了时间，提高了效率。利用SCR600吸盘更换架， 可实现对于探针吸盘的自动 更换，增加其灵活性。AC1或AC2计算机接口卡提供 了测头与主机直接的通讯。2022/7/24SP25M扫描测头 新型SP25M扫描测头，采用创新性的Renscan技术，具有极大的灵活性的同时保持了良好的扫描性能。作为创新一代的产品，SP25M集两种测头为一身，可通过扫描进行形状的评价，同时通过触发测量，完成尺寸和位置的测量。2022/7/24凭借25mm的直径，SP25M能够固定在机械式关节测座，如PH10M，并可配备PEM系列加长杆，从而能够触测到较深的特征。具有一整套内部可更换扫描测头模块，能够连接从20 mm到200mm长的探针。同所有的RENISAHW扫描测头一样，SP25M具有动态探针更换功能以及碰撞保护功能。更大的灵活性还表现在SP25M模块化的设计，允许Renishaw TP20测头能够连接，以执行触发测量，从而可使用在不需要扫描和进行离散点采集的场合下。SP25M扫描测头 2022/7/24非