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.ppt
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1、三维扫描技术三维扫描技术12022-8-1精密及复杂形状产品数据的获取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三坐标测量及非接触式扫描技术Coordinate Measuring Machines CMM山东工大学山东工大学三维扫描技术三维扫描技术22022-8-1制造业中的制造业中的质量目标质量目标在于将零件的生产与设计要求保持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
2、息后,分析和反馈数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据到生产过程中,使之成为持续提高产品质量的有效工具。具。坐标测量机坐标测量机是测量和获得尺寸数据的最有效方法之一,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,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,为操作者提测量机的功能是快速准确地评价尺寸数据,为操作者提供关于生产过程状况的有用信息。供关于生产过程状
3、况的有用信息。复杂几何形状工件的计量解决方案 三维扫描技术三维扫描技术32022-8-1复杂几何形状工件的计量解决方案 坐标测量机通过一坐标测量机通过一个称作测头的传感个称作测头的传感器接触工件测量,器接触工件测量,所获得的数据可以所获得的数据可以与工件或某一工件与工件或某一工件特征(如孔)的尺特征(如孔)的尺寸描述结合在一起。寸描述结合在一起。三维扫描技术三维扫描技术42022-8-1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度,将工业领域中的测量问题分为箱体
4、类工件测量和具有复杂几何形状工件测量。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、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,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。面组成的冲压模、铸模、薄壳工件等等。复杂几何形状工件:这类工件主要由具有明确数学定义复杂几何形状工件: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、齿轮加的复杂曲线、曲面构成,例如各种
5、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。以及步进齿轮等等。三维扫描技术三维扫描技术52022-8-1在传统测量方法上:在传统测量方法上:箱体类工件的检测箱体类工件的检测三坐标测量机;三坐标测量机;复杂几何形状工件的测量复杂几何形状工件的测量专用测量设备,专用测量设备,例如专用例如专用齿轮检测仪、专用凸轮检测设备等。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,企业不仅需要配置上述产品的质量控制,企业不仅
6、需要配置通用通用测量设备,测量设备,例如三坐标测量机,通用标准量具、量仪,同时还需要例如三坐标测量机,通用标准量具、量仪,同时还需要配置配置专用专用检测设备,例如各种尺寸类型的齿轮专用检测检测设备,例如各种尺寸类型的齿轮专用检测仪器,凸轮检测仪器等。仪器,凸轮检测仪器等。复杂几何形状工件的计量解决方案 三维扫描技术三维扫描技术62022-8-1当前当前 坐标测量机坐标测量机与与专业计量软件相结合,专业计量软件相结合,在工业计量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行箱体类工件的高
7、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,何形状工件的计量检测任务。例如,PMM-CPMM-C坐标测量机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,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,轮蜗杆的检测。在复杂几何形状的制造领域,PMM-CPMM-C高高精度坐标测量机与工业级测量软件精度坐标测量机与工业级测量软件QUINDOSQUINDOS的结合,对的结合,对生产企业的测量技术革新,测量效率的提高以及整体生生产企业
8、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。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 三维扫描技术三维扫描技术72022-8-1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根据测量机上测头安置的方位,有三种基本类型:垂直位,有三种基本类型:垂直式、水平式和便携式。式、水平式和便携式。垂直式坐标测量机在垂直臂垂直式坐标测量机在垂直臂上安装测头。这种测量机的上安装测头。这种测量机的精度比水平式测量机要高,精度比水平式测量机要高,因为桥式结构比较稳固而且因为桥式结构比较稳固而且移动部件较少,使得它们具移动部件较少,使得它们
9、具有更好的刚性和稳定性。垂有更好的刚性和稳定性。垂直式三坐标测量机包含各种直式三坐标测量机包含各种尺寸,可以测量从小齿轮到尺寸,可以测量从小齿轮到发动机箱体,甚至是商业飞发动机箱体,甚至是商业飞机的机身。机的机身。三维扫描技术三维扫描技术82022-8-1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于检测大工件,如汽车的车身,以中等水平的精度检测。测。三维扫描技术三维扫描技术92022-8-1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便携式测量机简化了那些
10、不能移到测量机上的工件和装能移到测量机上的工件和装配件的测量。便携式测量机配件的测量。便携式测量机可以安装在工件或装配件上可以安装在工件或装配件上面甚至是里面,以便允许对面甚至是里面,以便允许对内部空间的测量,以及允许内部空间的测量,以及允许用户在装配现场测量,从而用户在装配现场测量,从而节省了了移动、运输和测量节省了了移动、运输和测量单个工件的时间。单个工件的时间。三维扫描技术三维扫描技术102022-8-1全铝合金桥式结构,全铝合金桥式结构,具有十分具有十分出色的热传导性能,刚度高和出色的热传导性能,刚度高和动态性能好动态性能好。备有手动和备有手动和CNC两种型号。两种型号。有效行程:有效
11、行程:X:700 1400 mmY:550 650 mmZ:400 500 mm精度:精度:3.0+3.5L/1000 m速度:速度:0.52 米米/秒秒三维扫描技术三维扫描技术112022-8-1铝合金半桥式结构:铝合金半桥式结构:X轴导轨采轴导轨采用半桥式结构以减轻运动部件的用半桥式结构以减轻运动部件的重量重量,重量轻,精度高,是同类,重量轻,精度高,是同类型号中具有最高性能价格比的测型号中具有最高性能价格比的测量机量机。有效行程:有效行程:X:500 mmY:400 mmZ:400 mm精度:精度:2.5+3.0L/1000 m速度:速度:0.52 米米/秒秒三维扫描技术三维扫描技术12
12、2022-8-1铝合金的运动部件;铝合金的运动部件;X X和和Y Y导轨被完全封闭导轨被完全封闭;有效行程:有效行程:X:3000 5000 mmY:2000 2500 mmZ:1000 1500 mm精度:精度:7+8L/1000 m空间速度:空间速度:0.66米米/秒秒三维扫描技术三维扫描技术132022-8-1MCTMCT龙门式大尺寸测量机龙门式大尺寸测量机,具有高精度、高刚性、高稳定性具有高精度、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。大型模具业界的必备检测设备。有效行程:有效行程
13、:X:2500 15000 mmY:1000 4000 mmZ:1000 2500 mm精度:精度:5.0+5.0L/1000 m速度:速度:0.6 米米/秒秒三维扫描技术三维扫描技术142022-8-1SWAN/HORIZON系列水平臂式系列水平臂式测量机,测量机,SWAN测量机采用气浮测量机采用气浮导轨,精度更高;导轨,精度更高;HORIZON测测量机采用滚珠轴承,承载力大,量机采用滚珠轴承,承载力大,适合于测量和划线。适合于测量和划线。有效行程:有效行程:X:2000 12000 mmY:1000 1600 mmZ:1000 2000 mm精度:精度:10+15L/1000 m速度:速度
14、:0.53 米米/秒秒三维扫描技术三维扫描技术152022-8-1X 轴采用高精度线性导轨,轴采用高精度线性导轨,保证获得最大的刚度,保证获得最大的刚度,Y和和Z轴采用气垫。轴采用气垫。该机型可以是单臂或双臂该机型可以是单臂或双臂配置。配置。有效行程:有效行程:X:5000 8000 mmY:1400 1600 mmZ:2000 3000 mm精度:精度:15+18L/1000 m速度:速度:0.58 米米/秒秒三维扫描技术三维扫描技术162022-8-1 便携式测量单元;便携式测量单元;6个旋转轴,具有最大的自由度;个旋转轴,具有最大的自由度;有效行程:有效行程:1500 4000 mm 单
15、点精度(单点精度(2):):0.026 m 单点精度(单点精度(E MAX):):0.036 m三维扫描技术三维扫描技术172022-8-1多语言支持,并有中文版;多语言支持,并有中文版;软件计算精度经软件计算精度经PTB权威权威认证;认证;具有双臂测量结果的集成具有双臂测量结果的集成和双臂防碰撞保证;和双臂防碰撞保证;内含点到点扫描功能,轻内含点到点扫描功能,轻松实现曲线曲面扫描;松实现曲线曲面扫描;软件开放性好,方便与其软件开放性好,方便与其它它CAD或或SPC软件交换数软件交换数据和程序;据和程序;编程语言丰富,包括元素测量,数据输出,文件操作,算术计编程语言丰富,包括元素测量,数据输出
16、,文件操作,算术计算和逻辑运算。算和逻辑运算。三维扫描技术三维扫描技术182022-8-1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。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测头可分为接触式和非接触式(激光等类型激光等类型)。接触式测头又可分为开关式接触式测头又可分为开关式(触发式或动态发讯式触发式或动态发讯式)与扫描与扫描式式(比例式或静态发讯式比例
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