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微小零件的测量

2009-12-21   中国金属加工在线(mw1950.com)

  “我们认为是在按照尺寸规格要求加工零件,但零件的实际尺寸却很难确定。”这是时常可以听到的来自车间(特别是微型加工车间)的抱怨。不过,新一代测量仪器的发展将会对此大有帮助。

  通常可以采用触测式和扫描式(非接触式)两种方法来测量零件。接触式测头用于测量可触测的零件,也用于测量带有难以照明的凹槽的零件。对于易碎零件、必须保持无菌状态的零件或微型零件,则可采用某种形式的光线(如激光、白光、红外线等)进行测量。本文介绍的正是可以完成上述任务的一些先进测量仪器。

  芝加哥的Microlution公司是生产微型加工机床的制造商,并为Microlution310-S机床开发了用于评价零件加工质量的测量附件。这是一种基于激光的几何量特征在机测量系统。该装置将Z轴上采用共焦激光的距离测量与机床运动平台上线性编码器的扫描定位信息相结合,以获得表面被测点的三维坐标。该装置可获得堪与表面轮廓仪媲美的分辨率(用光斑直径2µm的激光束测量距离的分辨率达到10nm)。

  为了对工件进行测量,可利用Microlution310-S机床上的运动安装系统,用具有亚微米级重复精度的激光测头快速替换刀具主轴。在大批量生产时,可将零件装卡在托盘上,使激光测头可以扫描多个单元,获得的点云数据可用于确定零件的尺寸和表面质量,也可输入第三方软件包进行数据处理。

  Hexagon测量集团旗下的Brown &Sharpe公司开发的Optiv测量机系列是该集团显示其在微加工领域测量实力的最新产品。公司产品经理GaryHobart介绍说,该测量机主要采用基于视觉的测量原理,但也可以配备各种功能齐备的测头和光学传感器(包括接触式测头、激光和白光传感器等)。Optiv由一系列“积木式”模块元件构成,可满足用户的特殊测量需求和适用于不同的测量方式。

  每一种传感器,无论是接触式测头,还是激光或白光(WLS)测头,都可用于多种测量。尽管由于Z轴测量范围的原因,在无补偿时视频测头的精度受到透镜景深的限制,但对于二维测量来说,视频测头仍是速度最快、精度最高的测头。

  系统的精度取决于所用的测头和所测的项目。根据经验估计,视频测头的分辨率约为1/10象素,测量能力约为1/3象素(亚微米级水平)。用白光测头测量时,分辨率可达到纳米级水平,高于测量机的机械运动能力。

  能够测量的最小项目为1/3象素,借助于很高的放大倍数,可达到亚微米级水平。利用高放大倍数,精密接触式测量和白光扫描测量都可与CAD检测相互连接,使零件尺寸更容易确定。

  由于许多微小零件必须采用非接触测量(许多特征如微小半径或微孔对于接触式测量装置而言实在太小),因此需要采用光学测量方法。三丰美国公司提供精度范围0.3-5µm的光学仪器。Quick Vision视频测量机的标准精度为1.5µm.

  “我们知道,研发工作对量仪的需求量很大,尤其是那些功能与机床近似的量仪。”三丰的视频测量产品专家Allen Cius说,“大多数测量仪器都采用手动装卸工件,不过我们也能为大批量生产提供由机器人装卸工件的仪器。”

  当创建一个工件的测量程序时,首先将工件放置在工作台的玻璃台面上并粗略定位。然后利用工件边缘自动检测工具建立一个坐标系或参考点。创建工件测量程序时所完成的所有动作都被“记录”下来,并作为程序储存起来。只要相机能拍摄到工件画面,就可以对其进行测量。一旦测量程序编制完成,即可用于实现工件的自动检测。用户只需简单地将工件置于工作台上的夹紧装置中,按下按钮,即可走开,让视频测量机自动完成全部测量任务。

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关键词:微小零件,测量,仪器, | 作者 :

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