先进坐标测量技术

先进坐标测量技术卡尔蔡司（上海）管理有限公司2创办于1846年的蔡司，是一家科技领先的集团公司,尤其在光学及工业方案等领域卡尔蔡司股份有限公司并不是上市公司,而是隶属卡尔蔡司基金会目前六大业务集团在全球超过四十个国家运营，全球超过24000名员工卡尔蔡司更关注领先市场的方案:工业方案研究方案医疗技术消费光学蔡司集团简介全球80%的电子业与半导体芯片使用蔡司微光刻透镜制造几乎所有F1赛车队的精密制造都倚赖蔡司工业测量技术全球2亿人佩戴蔡司镜片，每秒便有2位消费者选择我们蔡司星象仪可投射最大直径35米的星空，每年超过8000万人在天文馆观赏我们的“星空”蔡司的外科手术显微镜配备先进的术中导航系统，帮助医生在术中随时精确判断仪器和病症位置《地心引力》、《魔戒》三部曲、《变形金刚：月黑之时》等诸多名作皆由蔡司电影镜头拍摄科学家使用蔡司电子显微镜获取地质数据和高清立体图像，加速天然气和石油的勘探研究1969年人类首次登月使用了蔡司镜头你知道吗？80-90%任务量工业测量Courtesy:Pfeifer,T.:ProductionMetrology,R.OldenbourgVerlag,2002裂隙纹理硬度弹性，剪切模量形状尺寸位置粗糙度噪声速度力矩载荷工业领域的测量任务41%的汽车产品质量问题与汽车制造尺寸偏差相关。-J.D.Power全球汽车产品质量关键问题调查评估报告一辆汽车由两万个左右零部件组成几何精度是产品质量的关键图纸工件模型实体工件测量对象几何量应用测量仪器9什么是三坐标测量机？三坐标测量机CoordinateMeasuringMachine(CMM)优势：通用性强，精确可靠，快捷方便原理：将被测零件放入其允许的测量空间范围内，精确地测出被测零件表面的点于空间三个坐标位置的数值，将此类点的坐标数值经计算机处理，拟合形成测量元素，如圆、球、圆柱、圆锥、曲面等，经过数学计算的方法得出其形状、位置公差及其他几何量数据。1973年，首台CNC接触式扫描坐标测量机UMM5001926年，首台UMM通用测量显微镜1920年，首台光干涉比对仪1919-2009悠久的工业测量历史1978199119931973184619262014…1999200620072012首台数控扫描坐标测量机UMM500首台通用测量显微镜UMM车间扫描测量机UMC850高性能测量机CONTURA复合式扫描测量机O-INSPECT442复合式扫描测量机OI322工业CT测量机METROTOM计量行业新标杆XENOS创立计量型坐标测量机UPMC高精度测量机PRISMO微纳米计量F25大型测量机MMZ高速在线CTVoluMax悬臂式测量机HAM坐标测量机发展简史11为什么需要三坐标测量机？微米级的挑战：•对于产品的质量标准的要求显著增加•制造公差日益严格•制造技术的发展需要越来越高精度的生产及测量设备13为什么需要三坐标测量机？获取尺寸数据最有效的方法之一代替多种表面测量工具及组合量规将复杂的测量任务所需时间由小时缩短至分钟被测工件传统方法/h三坐标测量机/h汽缸4.000.33透平叶片7.300.20铝合金件3.000.14齿轮箱5.300.27阀件3.360.18凸轮7.000.12转子3.300.22为什么需要三坐标测量机？1.功能导向性测量例如：•检查某个零件的功能•保证装配•完成来料或者出货的检查•通过三坐标检测替代量具检查•进行样品检测2.生产导向性测量例如：•提供过程参数•确定生产的修正值和机器设置•完成VDA5或者GR&R测试•确定cg或者cgk的值轴承技术控制系统控制面板主轴光栅尺测头系统减振单元导轨立柱防护外罩横梁转台系统花岗岩平台三坐标测量机的基本组成16坐标测量机主要的结构形式固定工作台悬臂式移动桥式龙门式移动工作台悬臂式固定桥式水平悬臂式DDDMM材料:CFK•刚性好•热力学稳定性•比重轻D桥架两端一致的温度膨胀=主轴的温度膨胀陶瓷:•刚性好•温度变化不敏感•重量轻•可用于复杂形状独特定制的工艺确保碳纤维与陶瓷保持一致的热力学表现坐标测量机移动桥式结构桥式测量机车间型测量机大型测量机复合式扫描测量机悬臂式测量机CT测量机在线测量过程控制坐标测量机主要的分类VASTgoldVASTXTRgoldVASTXXTVISCANLineScanROTOS一机多用，MASS多测头平台技术满足多方面测量需求测头的主要类型ZX平面方向，半径为50毫米的环规探针长度:200毫米扫描速度:20毫米每秒VASTgold固定式测头传统旋转式测头固定与旋转式测头区分21单点测量:信息相对有限有限的测量信息：•尺寸•位置•形状扫描测量:准确的测量结果:•尺寸•位置•形状标准的扫描结果三坐标测量机的主要触测方式22测量过程如何获取更全面精确的信息？如若多次采点位置有所差异，测量结果通常会有所改变，如上位置不同的四点触测，其直径偏差测量值变化量由12um至50um不等。多点触测连续扫描唯有通过扫描方可获取更全面的信息，更佳的测量重复再现性，直径偏差值最大化恒定于53um。连续扫描的种类D-CAAS-CAA连续扫描速度区别小型壳体中型壳体大型缸体24-29%时间节省19-29%时间节省26-36%时间节省30-35%时间节省25-30%时间节省35-45%时间节省VASTNavigatorVASTNavigator+VASTPerformance工件测针组结构蔡司专利技术及绝佳的用户体验测量效率是关键26支持超长/复杂探针且保持高精度的扫描测头玻璃陶瓷玻璃钢0.0+/-0.05µm/meter/oC11.5+/-0.5µm/meter/oC7.8+/-0.5µm/meter/oC⇨光栅尺系统无需额外温度传感器,无温度补偿误差⇨近乎于零的热膨胀系数及绝佳的材质均匀性,长期的空间稳定性光栅尺的种类⇨光栅尺本身几乎没有热膨胀⇨经过验证的光栅尺悬浮安装保证测量稳定20°C非固定端=光栅尺不受承载物热膨胀的影响固定端=不变的零点位置玻璃陶瓷光栅尺与光栅尺悬浮安装技术26°C玻璃陶瓷光栅尺承载物油膜光栅尺的安装桥式测量机车间型测量机大型测量机复合式扫描测量机通用测量平台齿轮测量叶片测量脱机编程自由曲面测量自由曲面测量质量数据管理测量实验室管理坐标测量机主要的软件系统2930革命性的计量变化：CAD技术的引入快速简易的少量点击数即可实现快速编程31革命性的计量变化：CAD技术的引入面向对象编程基于代码编程如何实现高效编程1234567安全平面自动生成防碰撞测量中间位置无需编程探针和测量方向的自动设置1234567用于测量运行的排序功能高效，全自动生成测量路径独到的格式刷功能功能全面快速掌握–使用同样的图标简易编程多样化测量报告37ResultsinCADwindowFormplotsGraphicelement多样化测量报告38如何提升测量效率极大优势是可支持仿真模拟拓展，既可检查测头运动是否与工件干涉，亦可验证程序逻辑及流程等。优化程序，对于大量的编程内容，可节省机台占用时间，降低编程出错率。轮廓曲线：2D与3D轮廓曲线拓展功能40Nominaldata:freelycalculatecurvesfrommathematicalformulasCurvesfrommodelsectionsChangenominalpointsandvectorsFitcurves轮廓曲线：测量结果分析及显示拓展功能PiWebPiWebPiWeb独立位置独立位置统计分析可联结任意位置的机台连结质量及检测仪器中央数据库服务器全球实时分析Factory2Factory4Factory1Factory3高级数据管理平台42基于扫描技术的逆向工程VAST系列高精度接触式连续扫描METROTOMX射线断层扫描（CT）LineScan激光线束扫描利用测量机对样品扫描后将点云数据传输到CAD/CAM软件中以完成设计与造型，获取3D数字模型，节省大量时间成本。较大的机器行程，大范围环绕工件之量测较小的机器行程，无环绕量测三轴测量四轴测量三轴与四轴测量区别超高精度旋转工作台ISC智能扫描控制系统通用测量软件平台主动式三维连续扫描测量技术完美的结合四轴联动扫描测量技术CARLZEISSIMT四轴联动扫描测量技术46测针在某些位置时，测杆会与叶片发生干涉，若通过变换测针方式，会大大降低工作效率…..….四轴联动扫描…四轴联动扫描测量技术•叶片截面公差分段评定偏差投影评定公差最佳拟合快速点序变换点云循环拟合边缘智能调整离线编程及仿真二次开发及个性化定义叶片测量技术48NTST(n)andNTAT(n)NTET(n)NLST(n)andNLAT(n)NLET(n)NCLLNTLANCLANominalMeanLineNominalStackingPointTertiaryAxisRotationAxisNominalChordLineNominalTangentLineConcaveSideConvexSideLeadingEdgeTrailingEdgeNLERNTERNLTD(n)NTTD(n)NLSD(n)NLSA(n)NTSA(n)NTSD(n)NSMT叶片测量技术OptionGEARPROinvoluteGEARPRObevelGEARPROwormGEARPROrotorWorkpieceTypeInvoluteflankcylindricalgearStraightflank(linearprofile)BevelgearWormshaftRotorVariantsExternal/internalSpur/helicalSplineGearsegmentConicalcorrectedBeveloidSectorshaftParallelkeysplineSerratedsplineStraight/spiralPinionRinggearDieHirthgearings(Wormwheelacc.mastergearmethod)ZIZAZNZKMaleFemaleStraightNecessarydataforprogramdefinitionDrawingDrawingandMasterGearMethodorASCIIformatorGleason(GAGE)Klingelnberg(KIMOS)CADDrawingDrawingandASCIIformatorCADTypicalmeasuringprintout齿轮测量技术应用于精密测量领域的工业CTDigitizing逆向工程CADComparision数模比对及快速修模PorosityAnalysis孔隙率分析DimensionalMetrology三维尺寸测量ApplicationAssemblyControl裝配检测Act-actComparision实际值比对WallThicknessAnalysis厚度分析METROTOMMETROTOM®800METROTOM®1500应用于精密测量领域的工业CT•配备多种扫描测头系统,满足各类尺寸及轮廓测量要求.•一机多用,降低测量不确定度及大幅缩短测量时间.O-I传统Time一机多用，复合式测量平台一机多用，复合式测量平台单特征手动操作替代量规生产过程控制54如何提升测量效率集成于柔性自动化制造系统56如何提升测量效率简易！一键式运行操作，支持单件或批量化测量标准化功能，托盘式操作57测针创建系统夹具系统测量结果是“昂贵”决定的基础：发货还是重做接受还是退货生产继续还是中断不精确的坐标测量机可能会引起错误决定废品发货测量结果的不确定度是一个经济问题。为什么需要精确的坐标测量机？R0ELLengthin[mm]Deviationin[µm]L1L2L3L4L5A测量机的精度评定标准关键指标是哪些??少见以两点测量某一特征!如下信息同样非常重要:-