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隨著人們生活水平的提高和制造業(yè)的快速發(fā)展,特別是機(jī)床、機(jī)械、汽車、航空航天和電子工業(yè),各種復(fù)雜零件的研制和生產(chǎn)需要先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù);同時(shí)為應(yīng)對(duì)競(jìng)爭(zhēng),生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)非常重視提高加工效率和降低生產(chǎn)成本,其中,重要的便是生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品。為此,必須實(shí)行嚴(yán)格的質(zhì)量管理,只有在保證高質(zhì)量生產(chǎn)的前提下,制造業(yè)才能生存和發(fā)展。因此,為確保零件的尺寸和技術(shù)性能符合要求,必須進(jìn)行的測(cè)量,因而體現(xiàn)三維測(cè)量技術(shù)的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)應(yīng)運(yùn)而生,并迅速發(fā)展和日趨完善。三維測(cè)量是基于以下的客觀要求發(fā)展起來的。
1、越來越多的工件需要進(jìn)行空間三維測(cè)量,而傳統(tǒng)的測(cè)量方法不能滿足生產(chǎn)的需要。傳統(tǒng)測(cè)量方法是指用傳統(tǒng)測(cè)量工具(如千分表、量塊、卡尺等)進(jìn)行的測(cè)量,屬相對(duì)測(cè)量,因其測(cè)量基準(zhǔn)為被加工面,而不是直接的主軸基準(zhǔn),是一種過度基準(zhǔn),再加上傳統(tǒng)測(cè)量工具本身精度不高,同時(shí)人為測(cè)量操作隨機(jī)性誤差也較大,這些因素導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn);另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)測(cè)量工具量程小、被測(cè)工件尺寸、形狀受到限制,許多測(cè)量任務(wù)(如尺寸大、形狀較復(fù)雜)用傳統(tǒng)測(cè)量工具完成不了,且占用機(jī)時(shí)較長(zhǎng)。
由于機(jī)械加工、數(shù)控機(jī)床加工及自動(dòng)加工線的發(fā)展,生產(chǎn)節(jié)拍的加快,加工一個(gè)零件僅有幾十分鐘或幾分鐘,要求加快對(duì)復(fù)雜工件的檢測(cè)。例如:汽車和摩托車都采用流水生產(chǎn)線,每輛車上有幾千甚至上萬個(gè)零件,這些零件是由專業(yè)化廠分散生產(chǎn),后集中部裝和總裝,每隔幾分鐘就生產(chǎn)出一輛車。
在制造業(yè)中,大多數(shù)產(chǎn)品都是按照CAD數(shù)學(xué)模型在數(shù)控機(jī)床上制造完成的,它與原CAD數(shù)學(xué)模型相比,確定其在加工制造中產(chǎn)生的誤差,就需用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行測(cè)量。在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的軟件系統(tǒng)中可以用圖形方式顯示原CAD數(shù)學(xué)模型,再按照可視化方式從圖形上確定被測(cè)點(diǎn),得到被測(cè)點(diǎn)的X、Y、Z坐標(biāo)值及法向矢量,便可生成自動(dòng)測(cè)量程序。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)可按法線方向?qū)ぜM(jìn)行測(cè)量,獲得準(zhǔn)確的坐標(biāo)測(cè)量結(jié)果,也可與原CAD數(shù)學(xué)模型進(jìn)行比較并以圖形方式顯示,生成坐標(biāo)檢測(cè)報(bào)告(包括文本報(bào)告和圖表報(bào)告),全過程直觀快捷,而用傳統(tǒng)的檢測(cè)方法則無法完成。
隨著生產(chǎn)規(guī)模日益擴(kuò)大,加工精度不斷提高,除了需要高精度三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的計(jì)量室檢測(cè)外,為了便于直接檢測(cè)工件,測(cè)量往往需要在加工車間進(jìn)行,或?qū)y(cè)量機(jī)直接串連到生產(chǎn)線上。檢驗(yàn)的零件數(shù)量加大,科學(xué)化管理程度加強(qiáng),因而需要各種精度的坐標(biāo)測(cè)量機(jī),以滿足生產(chǎn)的需要。
實(shí)現(xiàn)逆向(反求)工程的需要,例如隨著模具生產(chǎn)的發(fā)展,在當(dāng)前的生產(chǎn)制造中往往會(huì)碰到這么一種情況,客戶能提供給制造者的只有實(shí)物而沒有任何圖紙或CAD數(shù)據(jù),特別是樣件中有曲線、曲面等很難通過測(cè)量獲得其準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)的復(fù)雜模型。在這種情況下,傳統(tǒng)的加工方法是使用雕刻法或其他方法制作出一個(gè)一比一的模具,再用模具進(jìn)行生產(chǎn)。這種方法無法獲得工件準(zhǔn)確的尺寸圖紙,也很難對(duì)其外型進(jìn)行修改?,F(xiàn)在采用的是三維掃描測(cè)量出工件輪廓曲線、曲面等數(shù)據(jù)。因此需要與“數(shù)控機(jī)床"或“加工中心"相配合的三維檢測(cè)技術(shù)。
綜上所述,三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的出現(xiàn)是標(biāo)志計(jì)量?jī)x器從古典的手動(dòng)方式向現(xiàn)代化自動(dòng)測(cè)試技術(shù)過渡的一個(gè)里程碑。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)在下述方面對(duì)三維測(cè)量技術(shù)有重要作用。
1、實(shí)現(xiàn)了對(duì)基本的幾何元素的率、高精度測(cè)量與評(píng)定,解決了復(fù)雜形狀表面輪廓尺寸的測(cè)量,例如箱體零件的孔徑與孔位、葉片與齒輪、汽車與飛機(jī)等的外廓尺寸檢測(cè)。
提高了三維測(cè)量的測(cè)量精度,目前高精度的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的單軸精度,每米長(zhǎng)度內(nèi)可達(dá)1um以內(nèi),
三維空間精度可達(dá)1um-2um。對(duì)于車間檢測(cè)用的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī),每米測(cè)量精度單軸也達(dá)3um-4um。
由于三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)可與數(shù)控機(jī)床和加工中心配套組成生產(chǎn)加工線或柔性制造系統(tǒng),從而促進(jìn)了自
動(dòng)生產(chǎn)線的發(fā)展。
隨著三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的精度不斷提高,自動(dòng)化程序不斷發(fā)展,促進(jìn)了三維測(cè)量技術(shù)的進(jìn)步,大大地
提高了測(cè)量效率。尤其是電子計(jì)算機(jī)的引入,不但便于數(shù)據(jù)處理,而且可以完成CNC的控制功能,可縮短測(cè)量時(shí)間達(dá)95%以上。
隨著激光掃描技術(shù)的不斷成熟,同時(shí)滿足了高精度測(cè)量(質(zhì)量檢測(cè))和激光掃描(逆向工程)多
功能復(fù)合型的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)發(fā)展更好地滿足了用戶需求,大大降低用戶投入成本,提高工作效率。
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