為了使三坐標(biāo)檢測(cè)機(jī)以高效率運(yùn)行，其每個(gè)組件必須協(xié)同工作才能準(zhǔn)確測(cè)量物體的物理幾何形狀。隨著這些機(jī)器的不斷發(fā)展，先進(jìn)的測(cè)量組件和功能為日益復(fù)雜的計(jì)量需求提供了新的可能性。

三坐標(biāo)檢測(cè)機(jī)開發(fā)的新和重大進(jìn)步之一是非接觸式 CMM 的概念。顧名思義，非接觸式 CMM 擁有獨(dú)特的能力，可以用激光、圖像或傳感器測(cè)量物體，而不是直接接觸。這項(xiàng)技術(shù)為制造商提供了一種動(dòng)態(tài)、徹底和有效的方法來測(cè)量易碎或復(fù)雜物體的幾何形狀。

由于減少了檢查時(shí)間和降低了制造成本，這些機(jī)器在各個(gè)行業(yè)中的受歡迎程度不斷提高。它能夠快速收集數(shù)據(jù)并全面收集對(duì)象上的點(diǎn)，使用戶能夠獲得有關(guān)復(fù)雜表面的詳細(xì)而準(zhǔn)確的信息。

什么是非接觸式三坐標(biāo)檢測(cè)機(jī)？

非接觸式三坐標(biāo)檢測(cè)機(jī)是一種坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，可以在不接觸的情況下確定對(duì)象的幾何尺寸。該計(jì)量平臺(tái)使用傳感器系統(tǒng)，其中包含激光或相機(jī)、特定軟件和針對(duì)應(yīng)用量身定制的照明。非接觸式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)因其靈活性和快速處理速度而越來越受歡迎。

與非接觸式 CMM 不同，傳統(tǒng)的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)使用機(jī)械探針來檢測(cè)物體的測(cè)量值。雖然機(jī)械探頭有效、可靠并提供準(zhǔn)確的測(cè)量，但非接觸式 CMM 是測(cè)量易碎物品或需要從各種獨(dú)特角度進(jìn)行測(cè)量的物體的理想選擇。有些物體無法承受機(jī)械探頭而不會(huì)損壞，這就是為什么非接觸式機(jī)器經(jīng)常被用作有用的替代品的原因。

非接觸式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)也可用作便攜式設(shè)備。便攜式手臂系統(tǒng)傳統(tǒng)上只攜帶一個(gè)探測(cè)系統(tǒng)——但在過去的幾年里，它們現(xiàn)在攜帶了一臺(tái)激光器，用于在需要快速數(shù)據(jù)收集的車間進(jìn)行測(cè)量。這使它們成為高價(jià)值零件的理想選擇，包括渦輪葉片或醫(yī)療植入物。

非接觸式 CMM 的基本部件
CMM的部件的大小和功能各不相同。然而，它們都被設(shè)計(jì)為同時(shí)協(xié)同工作以準(zhǔn)確捕捉物體的形狀。非接觸式 CMM 的每個(gè)方面都是設(shè)備功能不可或缺的一部分。

結(jié)構(gòu)
任何 CMM 測(cè)量單元的結(jié)構(gòu)都是其基礎(chǔ)，對(duì)于創(chuàng)新的新型非接觸式機(jī)器也是如此。早期，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的底座主要是鋼和花崗巖。隨著技術(shù)的進(jìn)步，建造結(jié)構(gòu)的材料也隨之而來。建筑商現(xiàn)在加入了補(bǔ)充材料，如陶瓷和碳化硅。

視頻測(cè)量 CMM 或光學(xué)測(cè)量 CMM 包含可移動(dòng)的 X、Y 和 Z 工作臺(tái)，其中部件的支撐面是玻璃。這允許光線穿過零件的周邊，并且可以通過安裝在 z 軸上的相機(jī)系統(tǒng)輕松測(cè)量。由于增加了激光探頭和接觸式探頭，以及基本的攝像系統(tǒng)，這些機(jī)器現(xiàn)在被稱為多傳感器測(cè)量機(jī)器。他們可以根據(jù)需要在探測(cè)系統(tǒng)之間切換。

探針
非接觸式掃描是一種先進(jìn)的測(cè)量方法，可為制造商的計(jì)量企業(yè)提供更大的靈活性。回顧坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的歷史，與 60 年前的兩軸測(cè)量機(jī)相比，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)走了很長一段路。近年來，坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的進(jìn)步呈指數(shù)級(jí)增長，包括便攜式和非接觸式機(jī)械。

非接觸式探頭可以捕獲數(shù)千個(gè)點(diǎn)，在不影響使用中物體的結(jié)構(gòu)完整性的情況下提供準(zhǔn)確的測(cè)量值。這些探頭旨在測(cè)量物體的幾何形狀，而無需直接接觸。使用這種先進(jìn)的探針技術(shù)涉及高速激光、激光線和白光掃描的點(diǎn)三角測(cè)量。

激光掃描探頭
激光掃描探頭使用激光來檢查物體的尺寸并以數(shù)字方式反射它們。與觸發(fā)式探頭一樣，激光掃描探頭無需直接接觸物品即可計(jì)算細(xì)微的點(diǎn)。激光器通常是制造商的熱門選擇，因?yàn)樗鼈兙哂徐`活性和適合任何類型 CMM 的能力。

白光掃描
另一方面，白光掃描可以比任何其他計(jì)量技術(shù)更快地積累數(shù)據(jù)。較小的組件將受益于這些掃描儀，因?yàn)樗鼈兊南到y(tǒng)可以自動(dòng)化以實(shí)現(xiàn)始終如一的準(zhǔn)確測(cè)量。這種便攜式測(cè)量工具還可以處理需要對(duì)產(chǎn)品的一個(gè)部分進(jìn)行連續(xù)和重復(fù)檢查的大量物體。

控制器
CMM 控制器旨在通過識(shí)別和容納機(jī)器的數(shù)學(xué)誤差圖來保持準(zhǔn)確性和復(fù)雜性。控制器將來自激光或掃描儀的信息傳送到軟件，允許非接觸式 CMM 的運(yùn)行速度可變。

軟件
用于非接觸式 CMM 的軟件與您在傳統(tǒng)機(jī)械上發(fā)現(xiàn)的軟件大不相同。用于非接觸式 CMM 的程序（如激光掃描儀軟件）正在推進(jìn)，因?yàn)闄C(jī)器本身帶有一套獨(dú)特的數(shù)據(jù)和測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。

非接觸式 CMM 軟件可以創(chuàng)建可以有效設(shè)置的測(cè)量計(jì)劃，以檢查對(duì)象的多個(gè)部分。

接觸式與非接觸式 CMM
三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)已經(jīng)存在了 50 多年。從那時(shí)起，這些機(jī)器的尺寸和功能不斷進(jìn)步。隨著質(zhì)量和創(chuàng)新的不斷加強(qiáng)，越來越多的客戶正在考慮使用非接觸式 CMM 來滿足他們的精確計(jì)量需求。

投資正確的技術(shù)是制造過程的關(guān)鍵組成部分。在選擇設(shè)備時(shí)，制造商可以在接觸式和非接觸式 CMM 之間做出決定。每臺(tái)機(jī)器都有其獨(dú)特的功能，并有其自身的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

較新的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)現(xiàn)在提供多傳感器功能，可通過安裝在機(jī)床床上的測(cè)頭更換架在接觸式測(cè)頭、激光測(cè)頭或攝像系統(tǒng)之間進(jìn)行切換。新的幾何軟件包允許在無需操作員干預(yù)的情況下完全免提更換各種探頭類型。

傳統(tǒng)接觸式 CMM
傳統(tǒng)的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)引導(dǎo)測(cè)頭與被測(cè)物體直接接觸。接觸式探針是一種高度復(fù)雜的設(shè)備，當(dāng)接觸零件時(shí)由觸針的偏轉(zhuǎn)觸發(fā)。測(cè)頭精度高，是現(xiàn)代坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的支柱。

掃描探頭現(xiàn)在變得更加復(fù)雜，因?yàn)樗鼈冊(cè)谔筋^主體內(nèi)實(shí)現(xiàn)了光學(xué)傳感。這會(huì)在測(cè)針與零件接觸時(shí)測(cè)量彎矩，并允許機(jī)器引導(dǎo)探測(cè)系統(tǒng)，同時(shí)保持與零件的完全接觸。在這里，每秒可以以極高的精度測(cè)量數(shù)百個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。

傳統(tǒng) CMM 提供高精度測(cè)量，許多制造商將從中受益。隨著掃描探針系統(tǒng)的出現(xiàn)，他們現(xiàn)在可以在非接觸式的基礎(chǔ)上測(cè)量組件。

非接觸式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)
非接觸式測(cè)量方法在北美各行業(yè)越來越受歡迎。由于其快速測(cè)量軟件和適應(yīng)復(fù)雜表面的能力，汽車制造商、航空航天工程師和醫(yī)療技術(shù)人員都被非接觸式 CMM 所吸引。

由于非接觸式傳感器以零物理接觸方式測(cè)量表面，因此它允許測(cè)量機(jī)為大批量應(yīng)用測(cè)量精密或可延展的物體。非接觸式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)每秒收集數(shù)千個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，使制造商能夠更好地了解組件對(duì)規(guī)格的遵守情況。

非接觸式傳感器的類型
傳感器是非接觸式 CMM 的重要組成部分，因?yàn)樗鼈冊(cè)试S對(duì)特定且通常敏感的物體進(jìn)行準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)、檢測(cè)和反應(yīng)。非接觸式傳感器無需與物品進(jìn)行物理接觸即可工作，非常適合易碎或可延展的產(chǎn)品。這些傳感器通常依賴于白光或攝像系統(tǒng)，而不是物理接觸。隨著從汽車到航空航天等行業(yè)對(duì)非接觸式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的需求增加，有三種常用的傳感器用于操作非接觸式機(jī)械。

激光掃描
安裝在 CMM 上的激光系統(tǒng)旨在以精度測(cè)量復(fù)雜和敏感的物體。這允許 CMM 操作員在接觸式測(cè)頭系統(tǒng)和激光器之間切換，從而使 CMM 成為多傳感器系統(tǒng)。當(dāng)必須測(cè)量和量化大表面時(shí)，這尤其有用。

新的激光掃描儀正在不斷發(fā)展，以滿足制造商獨(dú)特且不斷增長的需求。由于大多數(shù)組件都是在 CAD 上設(shè)計(jì)的，因此越來越需要掃描具有激進(jìn)過渡的大區(qū)域并在點(diǎn)云數(shù)據(jù)中呈現(xiàn)視覺答案。3-D 激光掃描儀利用掃描被測(cè)部件的激光條紋獲取數(shù)據(jù)。它們?cè)诒粶y(cè)量的所有表面上都表現(xiàn)得非常好，無論表面本身如何，無論是亞光表面還是光亮表面。

白光掃描儀
在測(cè)量需要高精度的組件時(shí)，白光掃描儀正變得越來越流行。它們通常安裝在三腳架上，被測(cè)部件位于轉(zhuǎn)臺(tái)上。對(duì)于高細(xì)節(jié)掃描，白光是處理較小組件的方法。此外，這種類型的掃描儀通常不安裝在坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的 z 軸上。盡管如此，當(dāng)今市場(chǎng)上仍有此類實(shí)施的示例。

光學(xué)傳感器
光學(xué)傳感器為光學(xué)測(cè)量設(shè)立了新標(biāo)準(zhǔn)，尤其是在接觸式 CMM 方面。它們?yōu)榭蛻籼峁┝祟~外的好處，包括針對(duì)具有挑戰(zhàn)性的表面的精度和測(cè)量靈活性。

這些傳感器通常用于測(cè)量工業(yè)應(yīng)用。有幾種型號(hào)使用白光激光器來測(cè)量無光澤、涂層和反射表面。這些多功能傳感器也非常適合測(cè)量帶有塑料、玻璃和其他透明材料的物體。

視覺傳感器
視頻傳感器正變得越來越流行，因?yàn)樗鼈兡軌蚩焖贉y(cè)量傳統(tǒng)坐標(biāo)測(cè)量機(jī)無法實(shí)現(xiàn)的零件。這是由于接觸式探頭無法合理測(cè)量的極小特征尺寸或小平面部件。

許多視頻坐標(biāo)測(cè)量機(jī)利用 CCD 攝像頭與 LED 光源相結(jié)合，為傳統(tǒng)接觸式探針技術(shù)無法訪問的組件提供對(duì)比度。事實(shí)上，對(duì)于小零件測(cè)量（X 和 Y 方向小于 300 毫米），它們是目前使用的快和準(zhǔn)確的方法。

何時(shí)使用非接觸式三坐標(biāo)檢測(cè)機(jī)
醫(yī)療設(shè)備
隨著醫(yī)療行業(yè)需求的發(fā)展，技術(shù)也必須隨之發(fā)展。對(duì)精確和詳細(xì)測(cè)量設(shè)備的需求正在迅速增長，非接觸式 CMM在醫(yī)療行業(yè)越來越受歡迎。醫(yī)療設(shè)備變得越來越小，形狀越來越復(fù)雜，這意味著傳統(tǒng)的 CMM 及其接觸式探頭可能會(huì)損害這些敏感設(shè)備的結(jié)構(gòu)完整性。

非接觸式視頻和多傳感器系統(tǒng)為具有復(fù)雜表面的敏感物體（包括植入物和假肢）提供測(cè)量。非接觸式 CMM 的復(fù)雜性為醫(yī)療專業(yè)人員提供了執(zhí)行復(fù)雜醫(yī)療設(shè)備功能所需的先進(jìn)測(cè)量工具。

航天
飛機(jī)制造商正在轉(zhuǎn)向非接觸式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，因?yàn)樗鼈兲峁└叩纳a(chǎn)率和更低的運(yùn)營成本。借助這些高效準(zhǔn)確的傳感器，制造商可以滿足對(duì)飛機(jī)和航空航天技術(shù)不斷增長的需求。雖然傳統(tǒng) CMM 在行業(yè)中仍然占有一席之地，特別是對(duì)于非棱柱形形狀，但非接觸式技術(shù)有利于飛機(jī)的復(fù)雜區(qū)域，包括翼展、后緣和渦輪葉片。

敏感表面
許多行業(yè)都受益于使用非接觸式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)及其自動(dòng)化傳感器來測(cè)量敏感和復(fù)雜的表面。非接觸式平臺(tái)使用先進(jìn)的激光器、傳感器、相機(jī)和軟件來計(jì)算從醫(yī)療設(shè)備到航空航天結(jié)構(gòu)的獨(dú)特表面的尺寸。

反射面和鏡面狀表面需要光學(xué)測(cè)量工具來避免與物體本身發(fā)生任何接觸。非接觸式 CMM 能夠使用多個(gè)傳感器測(cè)量精細(xì)表面并從多個(gè)角度獲取圖像。

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