怎樣快速而精確的激光測量
怎樣快速而精確的激光測量
靈活而緊湊的基于激光的測量系統(tǒng)，可以高速測量表面和檢查關(guān)鍵尺寸?？焖佟⒎墙佑|式的激光技術(shù)可以在零件上測量許多點(diǎn)而不產(chǎn)生變形或留下痕跡。以下是學(xué)習(xí)啦小編為您帶來的關(guān)于快速而精確的激光測量技術(shù)，希望對您有所幫助。
快速而精確的激光測量技術(shù)
(API)出品的5維或6維激光系統(tǒng)，顯示出現(xiàn)代激光測量系統(tǒng)可以達(dá)到的各種獨(dú)特性能。由該公司設(shè)計(jì)的激光測量系統(tǒng)，是以一個精密干涉儀的5維或6維傳感器為基礎(chǔ)，用于測量CNC機(jī)床和坐標(biāo)測量機(jī)的定位精度。干涉儀發(fā)送的激光光束進(jìn)入傳感器，然后分為三個分光束。第一個分光束將返回光源，以進(jìn)行線性位移測量;第二個分光束進(jìn)入雙向傳感器，以測量水平和垂直方向的不直度誤差;第三個分光束通過一個光學(xué)結(jié)構(gòu)，測量偏轉(zhuǎn)和仰俯。由一個集成的微分激光系統(tǒng)來測量轉(zhuǎn)動角偏差。
用戶可以在機(jī)床的一個坐標(biāo)軸(如X軸)上安裝6維激光器，可同時測量所有的6個坐標(biāo)軸的誤差。
如果在普通機(jī)床上測量，則Y軸應(yīng)該與X軸成90°。將激光器定位好，如定位在X軸上，插入一個五棱鏡，讓光束折彎至Y軸上，折彎度正好為90度。激光器保持靜止，只有6維傳感器移動對Y軸進(jìn)行測量。利用從X和Y軸上取得的不直度數(shù)據(jù)，測量器上的專利軟件可以確定每個坐標(biāo)軸在測試平面中的走向并計(jì)算其垂直度。
三軸機(jī)床上的每個軸都有6個可能的位置誤差：軸移動定位誤差;在垂直于移動軸的軸方向上的直線度誤差和三個角度誤差(轉(zhuǎn)動、俯仰、偏轉(zhuǎn))。此外，還有機(jī)床三個相互垂直的平面生成的正方度誤差。
通過3次安裝和3次測量操作，系統(tǒng)可以確定機(jī)床上17個軸誤差和兩個正方度誤差。API現(xiàn)有的轉(zhuǎn)動傳感器不能測量垂直軸的轉(zhuǎn)動。在5次安裝和操作中，系統(tǒng)可以確定21個可能誤差中的20個。
在更一般的場合，由Mitutoyo(MIT)Corp.出品的激光千分尺在連續(xù)過程中證實(shí)了激光的測量方法的速度和精度。這些系統(tǒng)將激光光束對準(zhǔn)一個旋轉(zhuǎn)的反射鏡。當(dāng)反射鏡自轉(zhuǎn)時，激光束射向一個光電單元。該單元的輸出量隨達(dá)到其上的光束量大小成正比地發(fā)生變化，使系統(tǒng)可以確定位于單元和激光之間的工件的直徑。常用的MTI激光千分尺如Series544，對于直徑為1～51mm的工件，其精度約為±0.0030mm，重復(fù)精度約為±0.00013mm。
在線測量時，用戶仍然要注意零件的清潔度和粗糙度。零件的找正很關(guān)鍵，任何微量傾斜都將引起錯誤的讀數(shù)。任何粘在零件上的東西均可能影響測量結(jié)果。
低成本激光測量對行業(yè)中的每個人仍然是目標(biāo)。而Optodyne Inc.相信它的新MCV-500激光校準(zhǔn)系統(tǒng)就是向這一方向邁出的一步。其價(jià)格低于10000美元。它可以對CNC機(jī)床、坐標(biāo)測量機(jī)、滾珠絲杠和DRO進(jìn)行內(nèi)部線性校正。系統(tǒng)包括兩個可對準(zhǔn)的元件，即激光頭部件和一個12.7mm的反光鏡。以多普勒技術(shù)為基礎(chǔ)，MCV-500帶有一個用于發(fā)射和接收的單孔的激光頭。激光頭和反光鏡均安裝在機(jī)床上，無須在地面安裝三腳架。
提供收集4m/s的運(yùn)行速度，系統(tǒng)使用支持Windows軟件來進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析。尺寸為51mm×51mm×216mm的激光頭，特點(diǎn)是優(yōu)于0.1ppm的穩(wěn)定性檢查，精度為1.0ppm(百萬分之一)，分辨力為0.03μm。
在一次安裝中，Optodyne公司出品的激光球桿技術(shù)，允許用戶完成一系列功能：校驗(yàn)直線位置精度;測量伺服失配;測量切線速度;測量反向誤差;生成用于補(bǔ)償文件的數(shù)據(jù);測量切線速度;產(chǎn)生伺服控制器調(diào)諧用數(shù)據(jù)允許從2.54mm至76mm連續(xù)變化半徑。該系統(tǒng)的分辨力為0.0000254mm，可以以4m/s的速度進(jìn)行測量。利用該激光桿，該主軸運(yùn)動的X軸坐標(biāo)甚至可測量與其一般大的Y向運(yùn)動，結(jié)合X和Y軸坐標(biāo)數(shù)據(jù)，可以生成主軸的被測量的圓軌跡曲線圖。
除了這些設(shè)備外，Optodyne將提供測量三軸機(jī)床上所有21個可能位置誤差的系統(tǒng)。這種技術(shù)為Vector Measue-ment(矢量測量)。通過四次安裝，可在2～4h的時間內(nèi)測出所有21個誤差。
在測量機(jī)床誤差時，常規(guī)方法是采用激光干涉儀射擊機(jī)床，并獲得位置精度。然后用一個球桿來檢查動態(tài)性?，F(xiàn)在有一臺可以檢查所有尺寸的激光器。它可以測量所有21項(xiàng)幾何誤差。在此之后，可以用同一個激光器進(jìn)行球桿測量。一臺儀器就可以完成靜態(tài)和動態(tài)精度測量。
由Optical Dimensions Inc.出品的激光表面測量系統(tǒng)為特殊的檢測問題提供了高技術(shù)、高速度解決方法。這種系統(tǒng)名為Lasercheck系統(tǒng)，以10Hz工作的激光在加工過程中進(jìn)行自動表面粗糙度測量。它完整地說明了光亮表面的范圍為Ra0.0025～0.0013μm，精度達(dá)±0.1%。自動地節(jié)約了直接輸入到SPC的ASCII格式數(shù)據(jù)，并在制造和QC中使用電子數(shù)據(jù)表軟件。
該測量儀器設(shè)備可測量一個表面的鏡面反射和漫反射。當(dāng)表面粗糙度改變時，來自表面的分布變化完全可以確定?？梢愿鶕?jù)鏡面反射和漫反射的分布來計(jì)算表面粗糙度。當(dāng)前獨(dú)立的Lasercheck系統(tǒng)的安裝價(jià)格約25000美元，包括一個激光器(調(diào)整關(guān)鍵的照明角度)和將近40個檢測來自表面的鏡面反射和漫反射光的傳感器。
Lasercheck測量的表面可以是靜止的或運(yùn)動的。由三個主要的軟件設(shè)置模式來操縱測量儀器。零件檢測方式表示系統(tǒng)測量由上料系統(tǒng)依次提供的離散的零件。滾子或輸送帶檢測表示一個大型連續(xù)的表面測量操作。實(shí)驗(yàn)室檢測用于由操作員手動上料的零件。用戶選擇相應(yīng)的軟件模式和測量儀器的本身調(diào)整。
用Lasercheck測量表面，則表面必須干凈。Optical Dimensins開發(fā)了清潔方法設(shè)備來配合測量儀器的應(yīng)用。
Lasercheck測量儀所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可以表明如像磨削工序中所出現(xiàn)的變化。此數(shù)據(jù)反映砂輪加載時砂輪中的變化，并反映磨削過程中砂輪修整的影響?？沙瑫r監(jiān)控和記錄過程中的趨勢。
激光三角測量法仍然是CyberOptics Corp.制造儀器的基本原理。該公司的Cyberscan Cobra3維輪廓儀可以收集在高度、長度、面積、體積、平均高度和表面粗糙度的3維數(shù)據(jù)。CyberOptics公司的激光傳感器在50mm×50mm的是大測量面積中的分辨力精確至0.125μm。Cobra的傳感器被固定在Y軸移動臂上。由一個3維半敞開平臺將Cobra定位在目標(biāo)物上方，而測量臺提供X軸運(yùn)動。
另一個產(chǎn)品，即Vantage檢測系統(tǒng)，可以對152mm×152mm的面積進(jìn)行3維掃描。它可以產(chǎn)生一個地形高度圖，分辨力精確至0.125μm。測量范圍為8000μm。其自動的X-Y工作臺，由系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)控制。該公司制作的3個或4個傳感器可以與Vantage或Cobra3維系統(tǒng)一起使用。
Renishaw Inc.是接觸式測量系統(tǒng)的優(yōu)秀制造廠，它生產(chǎn)用于手動或直接數(shù)控的坐標(biāo)測量機(jī)的激光檢測系統(tǒng)。由Wolf&Beck制造的OTP64M光學(xué)觸發(fā)式測頭系統(tǒng)，允許坐標(biāo)測量機(jī)的用戶可以在其機(jī)床上添加非接觸式檢測功能。
該系統(tǒng)在Wolf & Beck測頭上添加了Renishaw自動接合器，它還有一個OTI6接口。采用同軸光學(xué)三角測量，該測頭系統(tǒng)包括一個Class2激光器并在激光光斑到達(dá)共焦點(diǎn)位置時產(chǎn)生一個觸發(fā)信號。由于OTP6M模擬標(biāo)準(zhǔn)接觸式觸發(fā)測頭的輸出信號，不需專用軟件就可使用該激光測頭。
Erim International Inc.專門開發(fā)用于軍事衛(wèi)星上的感知系統(tǒng)(特殊的綜合小孔雷達(dá))。他們的Holo-Vision集團(tuán)開發(fā)了一種稱為Holo Mapper的激光裝置，此裝置利用了以產(chǎn)生工業(yè)測量系統(tǒng)為基礎(chǔ)的知識。
該新系統(tǒng)可在幾分鐘內(nèi)生成并記錄零件的數(shù)字全息圖。Holo Mapper工作同時用激光照射整個零件。Holo-Vision所用的攝象機(jī)具備一個1000×1000像系CCD陣列，因此系統(tǒng)可能在一個零件上收集1百萬個數(shù)據(jù)點(diǎn)。利用專用軟件，用戶可以計(jì)算表面粗糙度、平面度和零件的二維度。此外，外零件上收集的數(shù)據(jù)可以與CAD模型進(jìn)行比較，以評價(jià)綜合的零件精度。測量一個典型的零件約需2min。測量后，用戶幾乎可以立即從數(shù)據(jù)中獲得3維圖像或輪廓。在Z方向，系統(tǒng)可以分辨出0.5μm。
在進(jìn)入該新系統(tǒng)之前，零件必須清洗。HoloMapper會將遺留在零件上的油膜解釋為高度偏差。零件必須在系統(tǒng)的激光下保持靜止?fàn)顟B(tài)?？梢圆捎米詣硬迦肓慵?，但Holo-Vision還沒有設(shè)置這種操作。
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