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改进的多传感器测量的好处
日期:2020-06-04浏览量:563来源:

多年来,随着用于运动控制,光学,照明和摄像头的组件技术的改进,多传感器系统已经有了长足的发展。

结合视觉,触摸和激光传感器的多传感器坐标测量机已用于制造质量控制近20年了。许多人仍然回想起多传感器系统的早期,当时主传感器运行良好,但是有时甚至是事后才想到添加的附加传感器,其功能有限且准确性很差。

当今的多传感器系统已经发展到现在所有传感器都具有完整功能和准确性的地步。通过更仔细地将传感器与测量轴集成在一起,消除了早期设计中固有的限制。

计量软件的改进是实现全面的多传感器功能的最大推动力。测量软件已经发展为可以使每个传感器真正集成在一起并始终保持一致的不确定性进行测量的方式。

一路走来,多传感器测量系统的经济利益变得显而易见:减少了资金和校准费用,缩短了学习周期,增加了灵活性和便利性,最重要的是–降低了测量中的总体不确定性。

为了强调当今多传感器测量系统的全部功能,让我们看一下三种零件,以及如何通过使用多传感器测量来改进其制造工艺。

在图1中,我们看到用卡尺测量了股骨植入物。并不是说简单的整形外科植入物就是当今正在加工的最复杂形状的设备之一–根本没有办法用单个传感器系统来测量这些部件的关键尺寸和形状。

首先,膝盖植入物的高度抛光表面非常敏感。即使是工具或量规的偶然接触也可能损坏表面光洁度,从而导致摩擦,从而可能导致不合适的装配,并最终使接受植入物的患者感到痛苦。为了测量这些零件,需要使用各种非接触式或微创工具-视觉光学,激光或极轻的接触探测力。

更重要的是,股骨植入物由一系列由轮廓公差控制的曲线组成,每条曲线同时受到一个或多个基准特征的材料条件的约束。这些几何尺寸标注和公差(GD&T)约定使设计人员能够精确地指定零件的形式,但使零件验证成为一项挑战。为了正确地测量该零件,必须收集测量点,然后将其完整地安装到CAD模型中,以确保正确评估所有材料条件。来自触觉,扫描,激光和光学传感器的数据需要与CAD模型集成在一起,并且需要功能强大的软件来进行GD&T评估。

进入现代的多传感器系统。具有远心光学系统,透镜直通激光器和微扫描探针的系统可以在不损坏零件的情况下测量外部尺寸,轮廓和曲线,并将数据直接与CAD模型进行比较。

尽管进行了仔细的加工,抛光和测量,该零件的制造商仍面临较高的返工率和报废率。使问题更加复杂的是不同测量技术之间关于尺寸一致性的争论。

多传感器测量通过准确测量关键特征而不损坏零件,解决了第一个问题。真正的多传感器软件使数据能够适合CAD模型并正确应用GD&T标准。

这种组合使制造商能够消除有关不同量规之间测量精度的争议,并最终减少了根据客户规格生产零件所需的精加工步骤。所有这些都大大降低了报废和返工成本。

我们的下一个示例是一个大型铸件,在其四个侧面各有一个加工表面,安装孔和轴承槽。该零件具有50多个离散尺寸,必须对其进行控制以确保其所属的组件内的装配和功能。这些尺寸中的许多尺寸都与零件相对或相邻侧面上的基准有关。理想情况下,零件将以一种设置进行测量,而不必重新放置零件即可测量其所有表面。

虽然接触和公差问题使触觉扫描星型探头成为轴承轨迹的理想传感器,但其他功能(例如,相邻面的小盲孔)最好使用视觉进行测量,而配合面的表面平整度测量则应使用视觉。最好用激光制作。这张照片中的定制翻转夹具会自动将零件索引,以将每一面呈现给传感器阵列进行测量。该铸件是复杂装配中的一个组件,该组件依赖于机加工精度来保证整个机构的可靠性。因此,测量对于最终产品的整体质量至关重要。

对于这部分的制造商来说,多传感器测量提供了许多好处。最重要的是节省了时间,因为它能够确认一个系统上的所有尺寸,而不必在多个不同的系统上进行编程,分级和测量,然后合并和比较数据以确定零件是否符合规格。另一个重要的好处是,无论使用哪种传感器,多传感器系统都提供相同的不确定性。

在第三个示例中,我们看到了另一个复杂的机加工铸件–在这种情况下,是液压传动箱。这一部分提出了在单一设置中进行测量的挑战。不仅沿外部阀杆和顶部凸缘有尺寸,而且在密封表面和花键上的尺寸在零件内部超过六英寸。为了以一种方向访问所有这些特征,需要长距离工作的光学元件和LWD激光才能到达底部的特征,还需要具有扫描探针功能以测量阀杆和内部轮廓的内部尺寸。

再一次,扫描探针,激光和视频测量的组合使测量此复杂零件的工作变得快速。激光从顶部法兰的配合表面迅速收集大量数据。密封表面的平整度至关重要。扫描探针可测量多个位置的内部轮廓以及流入和流出茎的内径,以计算内部体积和流速特性。长工作距离激光也到达花键内侧的凸台以进行平面度测量,长工作距离光学元件可快速测量球花键中的齿轮齿和滚珠轴承位置。

这三个示例分别说明了高质量多传感器测量中固有的值:

在所有情况下,都可以在一个测量系统上测量整个零件–节省了购买和维护多个测量系统的成本,并消除了不同测量技术之间不确定性的差异。

可用的传感器范围使关键尺寸可以使用该功能的最佳传感器类型进行测量,而不会影响效率或准确性。可部署且工作距离长的传感器有助于消除传感器之间的干扰,并最大程度地减少占用宝贵测量范围的偏移量。


注:此文摘自互联网


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