三坐標測量機的升級改造和多功能化

　　三坐標測量機（CMM）使加工車間能夠對用戶要求日益嚴格的零件公差進行檢測。但是，用CMM進行精密測量所耗費的時間和精力（取決于CMM的服役年限和復雜程度）往往可能成為生產流程中的一個瓶頸。通過有選擇地對CMM進行升級改造和采用多功能CMM技術，有助于提高CMM的測量速度和檢測柔性。

CMM的升級改造

　 對CMM進行升級改造時，首先必須考慮的問題是CMM的機械性能。為此，需要檢查CMM的使用狀態，如果機械部分狀況良好，能夠校準和保持精度，那么就適合對其進行升級。如果機械系統已經損壞，喪失了精度，就沒有必要對其進行升級改造。

　如果一臺CMM機械性能完好，比較經濟實惠的升級方式就是更新其測量軟件。軟件升級是CMM改造的工作重點。一個典型實例是升級改造一臺已使用了15年，硬件狀態良好但軟件運行平臺仍為DOS操作系統的CMM。用基于Windows操作系統的新型測量軟件（如Zeiss公司的Calypso軟件包）對其進行更新升級后，就能輸入CAD文件，選擇測量范圍，并自

　 如果一個加工車間有多臺不同品牌的CMM，可以將它們升級到同一個測量軟件包，這樣操作人員就可以方便地在多臺CMM之間輪換操作。軟件的標準化還有利于新購置CMM設備，因為可以將測量軟件直接移植到新增的CMM上。

　完成軟件升級后，下一個步驟是升級更新CMM控制器。通過更換新型控制器，可以顯著提高數據采集的速度和精度，還能為CMM提供信息采集、隨機診斷等功能和預檢修程序。

　完成軟件和控制器升級后，更新測頭技術也可以顯著改善CMM的性能。CMM的標準測頭為觸發式測頭，它的探針與被測工件接觸一次，就激活一次發訊開關，記錄一個數據點?，F在許多觸發式測頭的性能不斷提高和完善，如接觸式掃描測頭可在觸測點與工件保持接觸并提供模擬量反饋，連續而快速地記錄大量數據點。

　新的測量軟件、控制器和測頭技術相結合，可以大大提高CMM的檢測速度。例如，Zeiss公司為高性能級CMM新機型配備的Vast Navigator組合套件中就包括了*的邏輯控制器、測頭和測量軟件，可對被測工件進行快速掃描和數據采集。過去對V6發動機的汽缸體進行一次全面檢測需要22分鐘，而采用Navigator套件（即使不對測量程序作任何改編）可使檢測速度提高30％。

傳感技術的改進

　傳感器技術的進一步發展包括在不接觸工件的情況下采集其尺寸數據的能力。如采用激光測頭進行探測時，將一束相干光投射到被測工件表面，通過對反射光信號進行分析，即可記錄到單點或多點尺寸數據（如同采用接觸式掃描測頭時一樣）。視頻傳感系統則采用一臺攝像機和一套照明系統，可以同時記錄大量數據點，能夠測量工件的邊緣，還能記錄接觸式測頭難以檢測的微小形貌。

　非接觸式傳感器用于測量具有延展性的軟材料和小尺寸工件形貌。采用非接觸激光掃描測頭能夠快速完成大尺度、中等精度的檢測工作（如汽車外儀表板安裝尺寸的檢測）。而用接觸式掃描測頭檢測薄壁金屬工件則可能因測力過大而損壞工件，檢測此類工件的精度要求可能比檢測發動機汽缸體的典型精度要求（＜2μm）要低10～20倍。

　新型掃描測頭能夠彌補傳統測頭測量功能的不足。傳統的觸發測頭只能用于單個點的尺寸/位置測量，而掃描測頭具有多點快速測量功能，是工件形貌測量的。例如，Renishow公司新開發的掃描測頭（見圖2）的掃描速度比傳統測頭大幅度提高，同時又保留了觸發測頭的單個數據點快速測量功能。

　 提高掃描測頭的掃描測量速度意義重大。但在以前，當試圖提高掃描速度時，測量機的動量和慣性會導致測量精度降低。當測量機驅動測頭快速掃過工件和改變運動方向時，就會產生不斷變化的動態誤差，從而將掃描速度限制在20mm/sec.以下。為了將動態誤差的影響降至zui小，Renishow公司開發了新的軟件和硬件，其中包括2軸萬向定位測頭。zui近，該公司推出了一套由Renscan5測量機5軸控制技術、Revo高速掃描測頭、激光校準測頭和UCC2通用型CMM控制器等組成的掃描測量系統。采用該成套技術的CMM能以500mm/sec.的掃描速度對高精度工件參數進行可覆蓋更大數據范圍的高速測