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三坐标测量机的升级改造和多功能化

三坐标测量仪使加工车间能够对用户要求日益严格的零件公差进行检测。但是，用CMM进行精密测量所耗费的时间和精力（取决于CMM的服役年限和复杂程度）往往可能成为生产流程中的一个瓶颈。通过有选择地对CMM进行升级改造和采用多功能CMM技术，有助于提高CMM的测量速度和检测柔性。

三坐标测量仪的升级改造

　对三坐标测量仪进行升级改造时，首先必须考虑的问题是三坐标测量仪的机械性能。为此，需要检查三坐标测量仪的使用状态，如果机械部分状况良好，能够校准和保持精度，那么就适合对其进行升级。如果机械系统已经损坏，丧失了精度，就没有必要对其进行升级改造。

　如果一台CMM机械性能完好，比较经济实惠的升级方式就是更新其测量软件。软件升级是CMM改造的工作重点。一个典型实例是升级改造一台已使用了15年，硬件状态良好但软件运行平台仍为DOS操作系统的CMM。用基于Windows操作系统的新型测量软件（如Zeiss公司的Calypso软件包）对其进行更新升级后，就能输入CAD文件，选择测量范围，并自
动创建测量程序。这种面向操作者的软件允许脱机编程，可在不中断测量的情况下为检测新的零件进行编程准备。

　如果一个加工车间有多台不同品牌的CMM，可以将它们升级到同一个测量软件包，这样操作人员就可以方便地在多台CMM之间轮换操作。软件的标准化还有利于新购置CMM设备，因为可以将测量软件直接移植到新增的CMM上。

　完成软件升级后，下一个步骤是升级更新CMM控制器。通过更换新型控制器，可以显著提高数据采集的速度和精度，还能为CMM提供信息采集、随机诊断等功能和预检修程序。

　完成软件和控制器升级后，更新测头技术也可以显著改善三坐标测量仪的性能。三坐标测量仪的标准测头为触发式测头，它的探针与被测工件接触一次，就激活一次发讯开关，记录一个数据点。现在许多触发式测头的性能不断提高和完善，如接触式扫描测头可在触测点与工件保持接触并提供模拟量反馈，连续而快速地记录大量数据点。

　新的测量软件、控制器和测头技术相结合，可以大大提高CMM的检测速度。例如，Zeiss公司为高性能级CMM新机型配备的VastNavigator组合套件中就包括了先进的逻辑控制器、专用测头和测量软件，可对被测工件进行快速扫描和数据采集。过去对V6发动机的汽缸体进行一次**检测需要22分钟，而采用Navigator套件（即使不对测量程序作任何改编）可使检测速度提高30％。

传感技术的改进

　传感器技术的进一步发展包括在不接触工件的情况下采集其尺寸数据的能力。如采用激光测头进行探测时，将一束相干光投射到被测工件表面，通过对反射光信号进行分析，即可记录到单点或多点尺寸数据（如同采用接触式扫描测头时一样）。视频传感系统则采用一台摄像机和一套照明系统，可以同时记录大量数据点，能够**测量工件的边缘，还能记录接触式测头难以检测的微小形貌。

　非接触式传感器*适合用于测量具有延展性的软材料和小尺寸工件形貌。采用非接触激光扫描测头能够快速完成大尺度、中等精度的检测工作（如汽车外仪表板安装尺寸的检测）。而用接触式扫描测头检测薄壁金属工件则可能因测力过大而损坏工件，检测此类工件的精度要求可能比检测发动机汽缸体的典型精度要求（＜2μm）要低10～20倍。

　新型扫描测头能够弥补传统测头测量功能的不足。传统的触发测头只能用于单个点的尺寸/位置测量，而扫描测头具有多点快速测量功能，是工件形貌测量的优选。

　提高扫描测头的扫描测量速度意义重大。但在以前，当试图提高扫描速度时，测量机的动量和惯性会导致测量精度降低。当测量机驱动测头快速扫过工件和改变运动方向时，就会产生不断变化的动态误差，从而将扫描速度限制在20mm/sec.以下。为了将动态误差的影响降至*小，Renishow公司开发了新的软件和硬件，其中包括2轴万向定位测头。*近，该公司推出了一套由Renscan5测量机5轴控制技术、Revo高速扫描测头、激光校准测头和UCC2通用型CMM控制器等组成的扫描测量系统。采用该成套技术的CMM能以500mm/sec.的扫描速度对高精度工件参数进行可覆盖更大数据范围的高速测量。

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