20世纪60年代以来,工业生产有了很大的发展,特别是机床、机械、汽车、航空航天和电子工业兴起后,各种复杂零件的研制和生产需要先进的检测技术与仪器,因而体现三维测量技术的三坐标测量机应运而生,并迅速发展和日趋完善。
作为近30年发展起来的一种高效率的新型精密测量仪器,三坐标测量机已广泛地用于机械制造、电子、汽车和航空航天等工业中。它可以进行零件和部件的尺寸、形状及相互位置的检测,例如箱体、导轨、涡轮和叶片、缸体、凸轮、齿轮、形体等空间型面的测量。此外,还可用于划线、定中心孔、光刻集成线路等,并可对连续曲面进行扫描及制备数控机床的加工程序等。由于它的通用性强、测量范围大、精度高、效率高、性能好、能与柔性制造系统相连接,已成为一类大型精密仪器,故有“测量中心”之称。
1、三坐标测量机对三维测量的作用
三坐标测量机的出现是标志计量仪器从古典的手动方式向现代化自动测试技术过渡的一个里程碑。三坐标测量机在下述方面对三维测量技术有重要作用:(1)解决了复杂形状表面轮廓尺寸的测量,例如箱体零件的孔径与孔位、叶片与齿轮、汽车与飞机等的外廓尺寸检测;(2)提高了三维测量的精度,目前高精度的坐标测量机的单轴精度,每米长度内可达1um,以内,三维空间精度可达1um~2um。对于车间检测用的三坐标测量机,每米测量精度单轴也可达3um~4um。(3)由于三坐标测量机可与数控机床和加工中心配套组成生产加工线或柔性制造系统,从而促进了自动化生产线的发展;(4)随着三坐标测量机的精度不断提高,自动化程度不断发展,促进了三维测量技术的进步,大大地提高了测量效率。尤其是电子计算机的引入,不但便于数据处理,而且可以完成NCN的控制功能,可缩短测量时间达90%以上。附表列出了三坐标测量机与传统方法测量的效率对比。
2、国内外三坐标测量机的研究现状
世界上**台测量机是在1959年由英国制造的。现在,国内外的应用已相当普遍。根据国际专业咨询公司统计,三坐标测量机的销售增长率在7%~25%左右。发达国家拥有量较高,但增长率逐年下降,大约为7%~10%;发展中国家拥有量较低,但增长率不断提高,大约为15%~25%。目前,国内外三坐标测量机正迅速发展,世界上生产测量机的厂商已超过50家,品种规格也已达300种以上。
(1)国外概况
国外三坐标测量机生产厂家较多,系列品种很多,大多数都有划线功能。**的国外生产厂家有德国的蔡司(Zeiss)和莱茨(Leitz)、意大利的DEA、美国的布郎-夏普、日本的三丰等公司。
总的来说,国外机器有以下特点:a.绝大多数机器总体布局为悬臂式,空间敞开性好,便于安装大的零件或整车.b.采用"AutoCAD"’和有限元法进行优化设计,结构较合理,造型优美;c.专项开发力量强,专用软件和附件较多,能满足更多用户的特殊需要;d.移动构件多数用合金铝材,移动件质量尽可能小,做到高刚性、低惯性;e. 配有21项误差补偿软件,可以廉价地提高机器精度;f.配有32位DSP连续轨迹控制系统,它是一种性能优于CPU的数据信号处理器,是超大规模集成电路。它除了有较高的运算和控制功能外,还有内部存储的许多可供开发的**语言程序;g.绝大多数机器采用Renishow公司(英国)的电测头,功能齐全,质量可靠;h.配有功能齐全的控制测量软件、专用和误差修正软件;i.机器的性能高度稳定可靠,使用寿命长;j.三坐标测量机与计算机工作站和数控机床联网;k.三坐标测量机技术近十多年来突飞猛进发展,特别是数控系统和测量软件每二三年便更新一代;l.系列品种齐全,“三化”(即标准化、通用化、系列化)程度高。
(2) 国内概况
我国自20世纪70年代开始引进、研制三坐标测量机以来,也有了很大发展。国内引进较多的是:/蔡司(Zeiss)和莱茨(Leitz)、意大利的DEA、美国的布郎-夏普、日本的三丰等公司的产品。而国内的生产单位也已经有了很大的发展,主要的生产厂家有中国航空精密机械研究所、青岛前哨英柯发测量设备有限公司、上海机床厂、北京机床研究所、哈尔滨量具刃具厂、昆明机床厂和新天光仪器厂等。现在,我国具有年产几百台各种型号三坐标测量机的能力。
国内三坐标测量机近十年来发展也较快,但同国外相比还有一定差距,主要有以下几方面:系列品种较少,“三化”程度低;新产品开发周期长,主要原因是元件和材料配套难;机加工周期长等;产品的稳定性较差,特别是电控系统,可靠性较差,故障率较高,寿命相对低,此外软件功能相对少些,特别是专用软件更少,与计算机工作站和数控机床联网问题,仅有极少数测量机刚刚起步,多数机器还没开始这项工作,有待进一步开发研究。 更多请访问 www.serei.com.cn