关节臂式坐标测量机测量力误差分析及补偿

针对接触测量力对关节臂式坐标测量机(AACMM)测量精度的影响展开研究。对测量力引起的长度测量误差进行理论和实验分析,得到测头与被测件的局部变形、测杆的弯曲变形是影响关节臂式坐标测量机测头精度的主要因素。建立了关节臂式坐标测量机测头与被测件的局部变形、测杆的弯曲变形的数学模型,并对测量结果进行了测量力误差补偿。实验结果研究表明,测量力引起的误差对接触式关节臂式坐标测量机测量精度影响很大。通过本研究成果,可在很大程度上补偿测量力引起的误差:平均长度测量误差降低82%左右,最大误差降低约47μm,有效地提高了关节臂式坐标测量机的测量精度。     

坐标测量机高精度测头技术

介绍了坐标测量机高精度测头的研究发展现状;分析了接触方式,光学方式,扫描方式测头的优缺点,研究了日本松下公司研制的高精度测头测量原理;基于原子力微探针的基本原理,设计了一种新型的坐标测量机测头,指出了采用原子力准接触技术是测头向高精度发展的方向之一。     

用于多传感器坐标测量机探测误差评价的薄环规标准器

设计了一种薄环规标准器,用于配有光学影像测头和接触式测头的多传感器坐标测量机的探测误差评价。该标准器兼有环规和二维平面标准圆的特征,孔的有效部分厚度为0.1 mm,圆度为0.5μm,可以满足大多数坐标测量机的校准需求,避免了普通标准器如标准球、环规对影像测头测量成像的影响。该标准器同时适用于接触式测头测量,锥孔结构保证了标准器的稳定性,用于接触式测量时,不会引起变形。利用设计的薄环规标准器实现了配有光学影像测头和接触式测头组合测量系统的探测误差评价,结果表明该标准器有效解决了上述组合系统探测误差的校准问题。参照ISO10360-9标准,给出了多传感器组合测量系统的探测误差、尺寸测量误差以及位置误差,并利用坐标变换方法修正了位置误差,优化了系统参数。     

亚微米级高精度复合式坐标测量机的研制

坐标测量机(CMM)是最常用的长度测量仪器,但在面对复杂结构工件的高精度测量时,配备单一接触式测头的坐标测量机往往无法完全满足测量需求。针对这种情况,本文研制了一种亚微米级的高精度复合式坐标测量机。该仪器集成接触式测头、影像测头和光谱共焦测头,充分利用每种测头各自的优势,实现复杂工件的快速高精度测量。本文介绍了高精度复合式坐标测量机测量精度影响因素的处理方法,完成了测量机的机械结构设计,进行了几何误差和热误差补偿,对测量机3种测头进行了独立标定及融合标定。精度验证测试结果表明,所研制的复合式坐标测量机测量精度可达到亚微米级水平。     

展品荟萃

西安爱德华测量设备有限公司,此次参展机器: MCMS系列,接触式三坐标测量机。利用坐标测量技术、计算机测控技术及最先进的动态测量系统进行工件表面点的采集和数据处理。可使用双旋转测头系统及不同测杆、测头的组合,配合各种通用或专用测量软件,方便实现对三维工件的测量。 U-SCOPE系列,非接触式两坐标测量机。使用先进的CCD摄影技术、计算机图像处理技术和影像灰度分辨技术,建立了二维非接触测量的全新概念,是万工显、投影仪、显微镜的升级换代产品。 UCMS系列,复合式三坐标测量机。将现代的光学测头、     

REVO五轴测量系统探针变形量标定及光栅值提取

REVOTM是基于正交式坐标测量机设计和应用的、能够同时实现高效高精度测量的动态测头系统.针对REVO五轴测量系统在非正交式坐标测量机中应用的问题,提出了REVO测头探针变形量的标定方法,并从测量系统返回的有限数据中分离出了各主轴的光栅数据,实现了测量点三维坐标数据的重构.实验验证了所提出标定方法和各主轴光栅值提取的有效性和正确性.实验结果表明,经过探针变形量补偿后,测量误差最大值从0.202 1 mm降低到0.000 9 mm,所提取出的各主轴光栅值变化量降低了两个数量级.     

高精度复合式测量中二维坐标统一方法研究

多测头坐标统一是复合式测量中的关键技术之一,根据多个测头对某一物件的测量值从而得到更加全面可信的信息.针对高精度复合式坐标测量中标准球作为多测头坐标统一标准器的不足,本文利用角度量块作为标准器实现了影像测头和接触式测头的高精度坐标统一.文中对比标准球和角度量块作为高精度复合测量中坐标统一标准器的优缺点,理论分析和实验结都证明通过使用角度量块作为标准器精度更高也更方便,且两测头在二维平面上能够实现高精度坐标统一.     

三坐标测量机接触模型构建及数值算法研究

在复杂曲面测量中,接触式坐标测量机有着广泛的应用.针对目前坐标测量机(CMMs)在复杂曲面测量中缺乏一个完整的数学体系,提出了一种新的测头与零件表面接触点的数学模型和数值算法.该算法的基本思想是球面上的点阵列在法向上与标称表面的距离最小.即使在球面上使用了大量的点,也具有良好的收敛性.实验测量凸轮轮廓以及圆环形标称表面...     

Renishaw新型坐标测量机用经济型测座

世界领先的坐标测量机传感技术供应商Renishaw推出了RTP20(“绕杆式”)测座。它是一种独创的配有集成测头传感器的经济型测座,具有机动测座系统的功能及优点。它基于Renishaw现有的MH20i测座,能够进行以15度为增量的自动重复定位,配用集成的TP20触发式测头,为自动坐标测量机提供了一个灵活的触发测头系统,将显著提高测量能力。新型RTP20测座允许集成的测头利用A轴和B轴以15度为增量移动,具有168个可重复定位的空间位置,只需对每一测尖位置进行一次标定即可。由此避免了昂贵、费时的重新标定程序,从而确保了快速的零件检测能力。因此用…     

一种坐标测量机用新型高精度触发式测头

<正>坐标测量机(简称CMM)已经在工程测量中得到日益广泛的应用,原因之一是采用触发式测头,不但易于操作,而且可进行动态测量,避免了停机时间,从而大大提高了测量效率。     

三维螺纹测量机接触式测头的优化设计

为削弱接触式测头对高精度三维螺纹测量机精度的影响,设计了一种接触式测头结构尺寸优化方案,并提出了相应的标定方法。通过有限元仿真和正交试验优化测头结构参数,确定最优结构参数;利用坐标变换理论和最小二乘法原理建立测头标定模型并进行了标定试验;通过不同预压量下的螺纹塞规对比试验及螺纹环规、塞规对比试验对优化后的测头进行测试。结果表明：接触式测头测量螺纹塞规、环规参数标准偏差在1 μm左右,满足三维螺纹综合测量机接触式测头测量精度要求。该优化方案及标定方法为测头结构设计提供了重要的理论基础。     

基于PVDF的三维纳米谐振触发测头及定位系统

微纳米三坐标测量机(Coordinate measuring machining,CMM)是目前微纳米三维测量领域的一个研究热点,针对微纳米CMM中三维纳米测头的研究瓶颈,提出一种与现有机械接触式测头和光学非接触式测头工作原理完全不同的、可达到纳米/亚纳米量级触发分辨力的新型谐振测头。利用聚偏氟乙烯(Poly vinylidene fluoride,PVDF)薄膜的压电特性和其谐振参数对微小作用力的高敏感性,PVDF薄膜与一体式光纤微测杆测球相结合构建成了基于PVDF薄膜的三维纳米谐振触发测头。该测头在z向以轻敲模式接触,在x、y向以摩擦模式接触。经过试验验证,由该测头与三维纳米定位平台、数据处理及反馈控制系统相结合构建成的三维谐振纳米触发定位系统在x、y、z三个方向的触发分辨力都达到了亚纳米量级,分别为0.12 nm、0.10 nm、0.12 nm;三维重复性误差分别为26 nm、36 nm、10 nm。试验结果证实了新型三维谐振测头及其系统的有效性。     

非接触式曲面测头设计及精度试验研究

针对激光测头因测量范围小难以满足大量程自由曲面的高精度测量要求的问题,基于伺服运动控制技术,集成激光测头和光栅尺研制了一种非接触式测头。控制激光测头工作在线性度误差较小的中心范围内、而采用光栅尺反馈实现大范围的测量,详细介绍了系统的硬件及软件设计。试验数据处理结果表明,与激光测头相比,研制的非接触式测头测量范围扩大了1倍,而测量不确定度、修正值、线性度等精度指标并没有下降。     

三坐标测量机测头系统动态特性研究

为了实现三坐标测量机的最佳动态测量精度,介绍了接触式测头的工作原理,研究了测头动态特性与测量机动态测量精度之间的复杂关系,提出了测头动态有效作用直径的概念。利用实验分析了测量机运动DCC参数对测头动态有效作用直径的影响,结果表明:测量机测头逼近距离对作用直径的影响远远大于触测速度和移动速度对作用直径的影响,而移动速度对作用直径的影响最小。     

非接触式探测和接触式探测过程的组合——多测头复合探测坐标测量技术

1　引言在现代工业中 ,与大规模批量生产相对应的是小批量多品种的生产方式 ,由于竞争日趋激烈 ,这种生产方式的重要性也日益显露出来。小批量多品种生产方式对测量设备的要求是适用性强、测量效率高。同时由于质量要求的不断提高 ,还要求测量具有很高的准确性。以往的测量可以分为两种类型 ,一类是以截面尺寸、空间交点及圆柱、圆锥等为对象 ,适合于接触探测的测量任务 ,主要采用传统的接触式坐标测量机来完成 ;另一类是以大量细小的孔或槽为对象 ,或者是以线路板、薄膜等柔软或易碎工件为对象 ,适合于非接触探测的测量任务 ,主要采用万工…     

双目视觉检测技术在自由曲面测量中的应用

提出一种由三坐标测量机和视觉形貌测头组成的自由曲面非接触测量系统。利用虚拟三维靶标完成了包括水平方向不确定比例因子和主点坐标在内的摄像机各项参数的标定。对圆柱正截面和量块表面的测量试验验证了该测量系统对自由曲面和金属强反射表面测量的可行性。     

点激光测头激光束方向标定

为了使点激光测头能在任意方向上实现测量功能,提出一种逆向工程中标定激光束方向的方法,设计了一种标定面方向可调的标定块配合标定。标定过程中,让激光测头在标定面上分别沿X、Y、Z3个轴方向做等间距运动,根据进给步长与激光束长度变化量之间的关系确定激光束的方向。以三坐标测量机为平台,给出了以任意方向安置点激光测头时,测量值从传感器坐标系到基准坐标系的转换过程,并对标定算法及整个标定过程进行了详细描述。最后,通过与接触式测量进行对比实验,验证标定后点激光测头的测量效果。实验结果表明,用该方法标定的点激光测头在3σ范围内沿任意方向的测量误差为(0.0452±0.0168)mm,满足逆向工程的测量要求。     

加工中心测头的校正

在加工中心上加工工件时,测量刀具直径、长度以及确定工件零点坐标等需占用大量辅助工时,缩短这部分辅助工时对生产效率的提高具有重要意义。为此,我厂在引进辛辛那提公司四轴加工中心的同时,选购了雷尼绍(Ｒｅｎｉｓｈａｗ)公司的ＴＳ27Ｒ型刀具测头和ＭＰ12型主轴测头。刀具测头可快速测量刀具的长度和直径,并将测量值自动输入机床控制系统的刀具表中。主轴测头可准确测量工件表面位置坐标、外角和内角点位置坐标、圆柱中心线、两平行平面的中心面位置坐标,并建立工件零点与程序零点的对应关系。这两种测头操作简便,测量准确。但因两种测…     

高精度三维螺纹测量机接触式扫描测头动态特性研究

扫描测头是高精度三维螺纹综合测量机的核心部件,其动态特性严重影响了整机的精度.为了提高测量机的精度,对高精度螺纹三维尺寸测量线性扫描测头的动态特性进行了研究.首先分析了三维螺纹综合测量机用扫描测头的测量原理,然后建立了动态特性模型并提出了影响动态测量结果的因素,最后通过实验验证了这种测头结构的动态特性和测量处理方式的有...     

一种新型三坐标测量机构模型的研究

提出一种非正交三坐标测量机构方案，即三根伸缩测量杆大约垂向、横向、纵向布置，主测杆的上端用十字铰吊挂于机架，测头安装在其下端；两根辅测杆两端分别用球铰与机架及主测杆芯下端连接。建立了该测量机的模型，给出了由测量杆长度求测点坐标的解析式、测量空间及其数字算例，简要分析了测量机的误差，结果表明，机构对多种制造误差不敏感。给出了采用关节式测头架的测量机的数学模型。