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首頁-技術(shù)文章-三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)針的選擇和校準(zhǔn)

三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)針的選擇和校準(zhǔn)

更新時(shí)間:2020-04-01      點(diǎn)擊次數(shù):2586
  三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量精度和工作效率與測(cè)針的校準(zhǔn)和選擇緊密關(guān)聯(lián),在進(jìn)行測(cè)量工作之前必須要合理的選擇測(cè)針和對(duì)測(cè)針準(zhǔn)確的校準(zhǔn),因?yàn)闇y(cè)針的測(cè)球有自己的尺寸,而測(cè)量零件的不同位置可能是用測(cè)球的不同位置去接觸零件的,因此,測(cè)量的數(shù)據(jù)中含有測(cè)球自己的數(shù)值,而測(cè)針校準(zhǔn)就是測(cè)量測(cè)球自己尺寸大小的過程。特別是校準(zhǔn)不同長(zhǎng)度和位置的測(cè)針時(shí)測(cè)球校準(zhǔn)結(jié)果球度誤差的大小對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響至關(guān)重要。本文主要論述了三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)針校準(zhǔn)的原理和校準(zhǔn)過程中應(yīng)注意的問題以及合理選擇測(cè)針的原則。
 
  測(cè)針校準(zhǔn)的原理
 
  在測(cè)量采樣過程中,當(dāng)測(cè)針與被測(cè)件表面觸碰時(shí),測(cè)頭系統(tǒng)就會(huì)有信號(hào)顯示,作為測(cè)量的瞄準(zhǔn)信號(hào),進(jìn)而通知計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集,以得到得被測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)值。此外,由于測(cè)量機(jī)通過測(cè)頭系統(tǒng)進(jìn)行探測(cè),得到的點(diǎn)位坐標(biāo)值是測(cè)球中心的坐標(biāo)值,為了獲得被測(cè)工件的實(shí)際尺寸,還需加上或減去測(cè)球的動(dòng)態(tài)直徑值。進(jìn)入測(cè)頭校準(zhǔn)程序后,對(duì)標(biāo)準(zhǔn)球進(jìn)行測(cè)量,測(cè)量方法與幾何元素測(cè)量程序中的球的測(cè)量方法一樣,當(dāng)采點(diǎn)數(shù)量達(dá)到要求時(shí),測(cè)量程序會(huì)自動(dòng)對(duì)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算處理,將處理后的測(cè)頭校準(zhǔn)結(jié)果,自動(dòng)返回到測(cè)頭校準(zhǔn)對(duì)話框界面中。在按下回車按鍵后,校準(zhǔn)后的測(cè)頭數(shù)據(jù)將作為修正值用于后續(xù)的應(yīng)用數(shù)據(jù)處理中。基準(zhǔn)后的測(cè)頭數(shù)據(jù)包括測(cè)頭半徑及球度誤差還有測(cè)球中心相對(duì)于零號(hào)測(cè)頭中心的坐標(biāo)值。
 
  校準(zhǔn)測(cè)針時(shí),需注意的問題
 
  (1)測(cè)前準(zhǔn)備。根據(jù)工件的測(cè)量范圍以及需要測(cè)量的方向和位置,首先確定所需用的測(cè)針組合,包括測(cè)針的直徑、數(shù)量、方向和是否加裝接長(zhǎng)桿,盡量不在測(cè)量過程中更換測(cè)針。
 
  (2)檢測(cè)校準(zhǔn)。測(cè)針校準(zhǔn)時(shí),應(yīng)使所選測(cè)針在標(biāo)準(zhǔn)球的軸向大直徑處分別接觸測(cè)量,以提高測(cè)針校準(zhǔn)的準(zhǔn)確度。注意觀察校準(zhǔn)后測(cè)針的直徑和校準(zhǔn)時(shí)的形狀誤差,如果有較大變化,就需要查找原因。需要進(jìn)行6次以上的校準(zhǔn),觀察其校準(zhǔn)結(jié)果的重復(fù)性數(shù)據(jù),以統(tǒng)計(jì)原理求出標(biāo)準(zhǔn)偏差進(jìn)行分析。
 
  (3)重復(fù)校準(zhǔn)。單個(gè)測(cè)針位置校準(zhǔn),需要觀察測(cè)針直徑和球度誤差,三坐標(biāo)測(cè)針直徑應(yīng)與平時(shí)校準(zhǔn)相近且重復(fù)性好,球度誤差也小,多個(gè)測(cè)頭位置校準(zhǔn)時(shí),除要觀察以上結(jié)果外,還要用校準(zhǔn)后的各個(gè)位置的測(cè)針測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)球,觀察球心坐標(biāo)值的變化,數(shù)值應(yīng)與示值誤差或探測(cè)誤差相近。如果變化范圍在(1~3)μm之間,就算正常。否則,就要重新檢查測(cè)頭、測(cè)座、接長(zhǎng)桿、標(biāo)準(zhǔn)球的安裝是否穩(wěn)固、可靠。
 
  (4)測(cè)針更換。因?yàn)闇y(cè)針長(zhǎng)度是測(cè)頭自動(dòng)校準(zhǔn)的重要參數(shù),如果自動(dòng)更換校準(zhǔn)錯(cuò)誤,就會(huì)造成測(cè)針的非正常碰撞,輕者碰壞測(cè)針,重則造成測(cè)頭(傳感器)損壞。測(cè)針更換過程中如果測(cè)頭艙盒偏離原來位置,可以初始化測(cè)針架坐標(biāo)系再重新建立,如果測(cè)頭太重,失去平衡,可以在測(cè)頭的相反方向嘗試加配重塊來解決。
 
  (5)標(biāo)準(zhǔn)球直徑。標(biāo)準(zhǔn)球具有*的圓度誤差,校準(zhǔn)過程中以該直徑值作為標(biāo)準(zhǔn)。一定要正確輸入標(biāo)準(zhǔn)球的理論直徑。根據(jù)前面測(cè)針校準(zhǔn)的原理可以看出標(biāo)準(zhǔn)球理論直徑數(shù)值將直接影響測(cè)針校準(zhǔn)的球度誤差,必須使軟件得到三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)球的“等效直徑”,自動(dòng)進(jìn)行測(cè)球半徑的補(bǔ)償。
 
  如何合理選擇測(cè)針
 
  在使用過程中影響測(cè)量結(jié)果的因素除了環(huán)境因素和三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)自身的計(jì)量特性外,還與測(cè)針的選擇有著密切的關(guān)系。我們要選擇測(cè)針的大小和類型,其實(shí)就是在選擇測(cè)針的大剛度還有測(cè)球的球度。測(cè)桿材料的選擇也很重要,測(cè)桿必須設(shè)計(jì)具有大的剛性,這樣即使測(cè)量時(shí)測(cè)桿彎曲至低也不會(huì)被折斷。還要兼顧選擇盡可能短的測(cè)針,測(cè)桿越長(zhǎng)精度就越低,應(yīng)當(dāng)減少測(cè)針組合的件數(shù),測(cè)球的直徑也要盡可能選大一點(diǎn),這樣不但可以增大測(cè)球和測(cè)針桿之間的距離,還可以減少測(cè)針桿的碰撞;后當(dāng)組合測(cè)針時(shí),還要考慮測(cè)頭的生產(chǎn)廠家所規(guī)定的測(cè)針長(zhǎng)度和測(cè)針重量的大允許范圍。
 
  (1)測(cè)球的選擇。優(yōu)先選擇球徑較大的測(cè)針,測(cè)球直徑大就會(huì)減小被測(cè)表面紋路粗糙對(duì)精度造成的影響,測(cè)球直徑越大,圓度就越好,測(cè)桿就越粗,測(cè)力變形也就越小,其曲面半徑就大一些,接觸變形就會(huì)更小,球徑與測(cè)針桿之差也就越大,在測(cè)量工件時(shí)碰到測(cè)桿的機(jī)率就比小球徑的測(cè)針要小得多。
 
  (2)測(cè)桿的選擇。測(cè)量精度隨著測(cè)桿長(zhǎng)度的增加而降低因此要盡量選擇具有大剛度、盡可能短而粗的測(cè)桿才是正確的做法。雖然測(cè)桿并不會(huì)直接引起特定的誤差,但測(cè)桿長(zhǎng)度會(huì)將誤差放大。測(cè)桿的撓性也會(huì)放大預(yù)行程的變化。陶瓷測(cè)桿通常可用于既需要性好,又要求重量輕的測(cè)量任務(wù)。同樣,碳纖維通常也可用于制造很長(zhǎng)的測(cè)桿。
 
  (3)連接點(diǎn)的選擇。由于測(cè)針與加長(zhǎng)桿連接在一起時(shí)會(huì)引入了微觀彎曲和變形點(diǎn),因此在配置測(cè)針時(shí)應(yīng)該盡量減少連接點(diǎn),盡可能減少接長(zhǎng)桿的連接數(shù)目以減小累積誤差。
 
  (4)測(cè)量孔徑時(shí)的選擇。對(duì)于10mm以上的孔徑,要是孔不長(zhǎng),用φ2、φ3,φ4mm的測(cè)針都是一樣的,要是孔很長(zhǎng)且要打全的話,那就要4mm的測(cè)針了,這樣測(cè)就不容易碰桿。另外,測(cè)量平面度時(shí)為減少表面微觀不平度的影響,也要優(yōu)先選擇大球徑測(cè)針。
 
  (5)測(cè)頭的校正。測(cè)頭校正是保證測(cè)量精度的基礎(chǔ),在測(cè)頭校正過程中引起誤差的主要因素有:測(cè)桿的彎曲變形,測(cè)頭校正時(shí)觸測(cè)點(diǎn)位置,測(cè)力,觸測(cè)速度和探測(cè)距離等,測(cè)力越小精度越低,應(yīng)選用一定的測(cè)力和測(cè)速進(jìn)行校正,同時(shí)選用合適的探測(cè)距離,以保證校正精度。
 

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