1 原理
三次元坐标量测仪 ( Coordinate Measuring Machine 简称CMM),又称三次元量床,日本用语为三次元测定机,大陆用语为三维测量机或三坐标测量机。在台湾为了区隔二次元影像量测仪号称的非接触式三次元(或称为 2.5D ,其号称的 0.5D 是指Z轴加装光学尺,可利用镜头本身的对焦来达到高度或段差量测),所以又叫做接触式三次元,故名思义该机器的量测方式是以探测系统直接碰触工件来进行量测。
其量测原理为利用探针(大部份尾端有一颗红宝石球)去碰撞工件的边缘,取得该位置的坐标值,再减去测头的半径即为工件的实际坐标值。一般量测仪的三轴都有安装光学尺,当测头接触到工件时,会送出讯号以撷取目标坐标值,再经由量测软体运算处理,便可计算出我们要的坐标值或尺寸,所以您只要依照量测位置去取点便能得到量测数据。
2 组成
三次元测量仪的组成:
1, 主机机械系统(X、Y、Z三轴或其它);
2,测头系统;
3, 电气控制硬件系统;
4, 数据处理软件系统(测量软件);
5, 正向工程:产品设计-->制造-->检验(三次元测量仪)
大部份三次元机台结构都使用精密花岗石做为平台,较好的机台会使用00级以上的花岗石。三轴的结构大部份都使用花岗石,有些机型会使用铝合金或铸铁,较高阶的机种会使用碳纤、陶瓷或其它复合材质。常见的外型结构为龙门式(或称移动桥架式),其他较常见的有单边架桥式(或称L桥架式)、双边架桥式、悬臂式等。
3 用途
精确测量各种工件尺寸、角度、形状和位置,以及螺纹制件的各种参数,适用于机器制造业,精密工、模具制造业、仪器仪表制造业、电子行业、塑料与橡胶行业的计量室、对机械零件、量具、刀具、夹具、模具、电子元器件、电路板、冲压件、塑料及橡胶制品进行质量检测和比对。
4 运动方式
一般区分为滚珠线性滑轨及气浮滑轨两种,滚珠线性滑轨的干涉及变形较大,比较少使用在大型机台;现今的主流为气浮滑轨,其原理为压缩空气在空气轴承与轨道间形成一个几微米 ( um ) 低摩擦力及低阻力的空气层,也就是说空气轴承会浮在轨道上,这时便可轻易移动。
传动方式分手动、马达传动两种。一般有三种机型区分:
1. 手动量测 直接拉著Z轴或人工旋转手轮来移动。
2. 电控量测 移动轴安装马达,利用摇杆或电子手轮来控制移动。
3. CNC ( DCC) 自动量测 移动轴均安装伺服马达,并利用电控系统,在程式指令下可自动量测。
5 逆向工程
逆向工程:
早期:美工设计-->手工模型(1:1)-->3轴靠模铣床
当今:工件(模型)-->三维测量(三次元测量仪)-->设计-->制造逆向工程定义:将实物转变为CAD模型相关的数字化技术,几何模型重建技术和产品制造技术的总称。
广义逆向工程:包括几何逆向,工艺逆向,材料逆向,管理逆向等诸多方面的系统工程。逆向工程设备:
1,测量机:获得产品三维数字化数据(点云/特征);
2, 曲面/实体反求软件:对测量数据进行处理,实现曲面重构,甚至实体重构;
3, CAD/CAE/CAM软件;
4, 数控机床;
逆向工程中的技术难点:
1, 获得产品的数字化点云(测量扫描系统);
2, 将点云数据构建成曲面及边界,甚至是实体(逆向工程软件);
3, 与CAD/CAE/CAM系统的集成;(通用CAD/CAM/CAE软件)
4, 为快速准确地完成以上工作,需要经验丰富的专业工程师(人员);
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3DFAMILY-MMF手动三坐标测量机