【導(dǎo)讀】們對(duì)三維坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)的要求也越來(lái)越高。物體的三維輪廓以及形位測(cè)量已。被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、航海、航空航天、反求工程等領(lǐng)域。全場(chǎng)測(cè)量，測(cè)量速度高，但其測(cè)量范圍小。但它只能進(jìn)行接觸測(cè)量，并且測(cè)量速度很慢。量?jī)x在國(guó)內(nèi)尚無(wú)同類(lèi)產(chǎn)品問(wèn)世。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的多功能測(cè)量臺(tái)是一種高精度。可同時(shí)裝夾兩只測(cè)量表或傳感器對(duì)工件進(jìn)行多參數(shù)測(cè)量。者對(duì)沖壓件、儀表板件、塑料件、中型模具件的測(cè)量要求。特點(diǎn)：1、X軸移動(dòng)方向的導(dǎo)軌采用天然花崗巖，并配備進(jìn)。誤差修正技術(shù)，使用中處處體現(xiàn)高精度的3D測(cè)量。情況進(jìn)行精度校正，保證在不同環(huán)境溫度下測(cè)量數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠。CLY系列單臂三為測(cè)量?jī)x是一款具有較大測(cè)量范圍的高精度測(cè)量設(shè)備，數(shù)卡，減少硬件設(shè)備，降低了系統(tǒng)的故障發(fā)生率。清楚的情況下誤操作而導(dǎo)致系統(tǒng)工作不正常。化生產(chǎn)的要求密切相關(guān)。作為檢測(cè)儀器，測(cè)量機(jī)的經(jīng)濟(jì)效益是投資購(gòu)買(mǎi)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。

　　

【正文】 221 t a n)t a n( ??? rrPLPQi p ???? 因?yàn)槁菪切∮谛▔K升角，而 L 大于 r1 和 r2，所以螺旋夾緊裝置的傳力系數(shù)遠(yuǎn)比楔塊夾緊裝置的 大。 由于螺旋夾緊裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，夾緊行程大，傳力系數(shù)大，自鎖性能好，所以廣泛用于手動(dòng)夾緊。但夾緊緩慢，效率低。 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)： 1． 自鎖性好夾緊可靠。 2． 螺旋夾緊增力比較大，可達(dá) 65140 倍。一般夾具上利用螺紋 M8M14。 3． 螺旋夾緊的行程不受限制，但費(fèi)時(shí)效率低。 4． 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛。 橫向伺 服系統(tǒng)和立拄的設(shè)計(jì)計(jì)算 如第四章縱向私服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 34 第 5 章 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)頭裝置 傳感器的原理 由于制造技術(shù)和機(jī)床設(shè)計(jì)新近的發(fā)展 趨勢(shì)，在制造業(yè)這個(gè)領(lǐng)域監(jiān)控系統(tǒng)也出現(xiàn)了新的要求。無(wú)數(shù)不同類(lèi)型的傳感器在監(jiān)控生產(chǎn)和測(cè)量方面得到了應(yīng)用。另一方面還有直接測(cè)量系統(tǒng)和間接測(cè)量系統(tǒng)的傳感器也有區(qū)別。就連續(xù)測(cè)量的傳感器系統(tǒng)而言，測(cè)量變量貫穿整個(gè)測(cè)量過(guò)程。 電感傳感器 電感傳感器不象刻度尺或干涉儀，它是一種模擬位置傳感器。再毫米和厘米范圍內(nèi)普遍應(yīng)用的測(cè)量位移的傳感器是線(xiàn)形變化的微分變換器 線(xiàn)形變化微分變換器，由三個(gè)線(xiàn)圈組成。將一個(gè)典型頻率為 5kHz 的交流電壓加到初始線(xiàn)圈上，初始線(xiàn)圈會(huì)感應(yīng)藕荷到二級(jí)線(xiàn)圈。磁芯線(xiàn)形比例變化。通過(guò)分析信號(hào)相位與參考相位的關(guān)系 確定磁芯的位移方向。同樣的方法，相位靈敏測(cè)器的輸出與位移成線(xiàn)形比例關(guān)系，由于應(yīng)用兩個(gè)記數(shù)線(xiàn)路，非線(xiàn)性部 35 分被除去。 雙簧片式三向電感測(cè)頭（圖二） 雙簧片式三向電感測(cè)頭無(wú)摩擦、無(wú)間隙。測(cè)頭在三個(gè)方向上都有傳感器，可作掃描或數(shù)控自動(dòng)檢測(cè)的自動(dòng)化測(cè)頭。 雙簧片式電感測(cè)頭的結(jié)構(gòu)形式較多。圖一是其中一種結(jié)構(gòu)，由三部分組成：一是感受部分，它由傳感器 7 組成，當(dāng)發(fā)生位移時(shí)，各向傳感器發(fā)出各自的信號(hào)；二是測(cè)力機(jī)構(gòu)，采用電磁式測(cè)力機(jī)構(gòu) 8，當(dāng)測(cè)量向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了預(yù)加測(cè)力，電磁測(cè)力機(jī)構(gòu)向接觸力方向產(chǎn)生磁測(cè)力，同時(shí)給測(cè)頭 1個(gè)預(yù) 偏量，當(dāng)觸頭與工件接觸時(shí)，即腿壓測(cè)頭直至過(guò)零發(fā)信這一過(guò)程完成后，電磁力有按新的測(cè)量要求施加到它向，如果一個(gè)坐標(biāo)緊鎖時(shí)，則那個(gè)坐標(biāo)的電磁力應(yīng)釋放開(kāi)；三是零位鎖緊機(jī)構(gòu)，三向測(cè)頭的三個(gè)方向不是同時(shí)工作的，往往需要鎖緊一向或兩向，鎖緊機(jī)構(gòu)用電磁鐵操縱，需要緊鎖時(shí)，將線(xiàn)圈 13的電流斷開(kāi)，則銜鐵 14 被一塊永久磁鐵 11 吸向上運(yùn)動(dòng)，銜鐵可饒片簧 12轉(zhuǎn)動(dòng)而使圓錐銷(xiāo) 9 插入小座 10 的孔內(nèi)，從而將此向鎖緊在零位上，需要打開(kāi)鎖緊時(shí)，將線(xiàn)圈 13通入電流，由電磁力克服永久磁力，將錐銷(xiāo)從小孔中拔出而成自由狀態(tài)。 Z 向測(cè)座用彈簧５吊掛，可用 手輪２調(diào)整，銷(xiāo)子３是為了防止螺母４轉(zhuǎn)動(dòng)并可在螺母４外圓槽內(nèi)滑動(dòng)。測(cè)頭座１上裝有５個(gè)探頭，可方便地對(duì)工件進(jìn)行測(cè)量。 該測(cè)頭的電感傳感器的重復(fù)精度為０ .１，測(cè)頭總的重復(fù)精度為０ .５。 36 圖 5 1 雙簧片式電感測(cè)頭 37 第 6 章 經(jīng)濟(jì)技術(shù)性分析 隨著控制技術(shù)的發(fā)展，對(duì)伺服系統(tǒng)的性能不斷提出了苛刻的要求。近年來(lái)，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，將計(jì)算機(jī)與伺服控制系統(tǒng)相結(jié)合，使計(jì)算機(jī)成為伺服系統(tǒng)中的一個(gè)環(huán)節(jié)已成為現(xiàn)實(shí)。在直流伺服系統(tǒng)中利用計(jì)算機(jī)來(lái)完成系統(tǒng) 的校正，改變系統(tǒng)增益、寬帶、完成系統(tǒng)管理、監(jiān)控等任務(wù)，使系統(tǒng)向智能化的方向發(fā)展。本設(shè)計(jì)中應(yīng)用的 AT89C5 L290、 L29 L292 等芯片是目前市場(chǎng)上比較成熟的產(chǎn)品應(yīng)用比較廣泛的產(chǎn)品，由它們組成的伺服系統(tǒng)具有體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展前景看好。 目前，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的市場(chǎng)需求大、產(chǎn)品種類(lèi)多。各廠(chǎng)家為滿(mǎn)足用戶(hù)需要，贏得量好信譽(yù)，不斷推出精度高、性能好、使用方便、易于操作、又可滿(mǎn)足用戶(hù)一些特殊檢測(cè)任務(wù)的測(cè)量機(jī)。尤其是軟件開(kāi)發(fā)越來(lái)越快，測(cè)量機(jī) 自動(dòng)化 程度越來(lái)越高，市場(chǎng) 競(jìng)爭(zhēng) 日趨激烈。但從坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的使用角度上看，如何選用適合的測(cè)量機(jī)以滿(mǎn)足檢測(cè)要求，又能達(dá)到最佳的性能價(jià)格比，并產(chǎn)生較高的經(jīng)濟(jì)效益，是廣大用戶(hù)關(guān)心的重要課題。下面介紹三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的選用原則。 一、合理的測(cè)量精度 ： 坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是檢測(cè)工件尺寸與形位誤差的 儀器 ，首要的是精度指標(biāo)應(yīng)滿(mǎn)足用戶(hù)要求。選用時(shí)，一般可根據(jù)被測(cè)工件要求的檢測(cè)精度與測(cè)量機(jī)給定的測(cè)量不確定度相對(duì)比，看測(cè)量機(jī)精度是否符合 要求。 精度比對(duì)不是一個(gè)簡(jiǎn)單的比較過(guò)程。測(cè)量機(jī)的技術(shù)規(guī)范中一般只給出單軸測(cè)長(zhǎng)和空間測(cè)長(zhǎng)的兩個(gè)不確定度公式及重復(fù)精度值。但在具體測(cè)件時(shí)需要將被測(cè)參數(shù)的測(cè)量不確定度限制在一定范圍內(nèi)。一 般測(cè)量時(shí)，要測(cè)量很多測(cè)點(diǎn)。在形位測(cè)量時(shí)，更有大量測(cè)點(diǎn)參與并帶來(lái)測(cè)量誤差，精確計(jì)算是很難的。因此從經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，在一般測(cè)量中，測(cè)量不確定度應(yīng)為被測(cè)工件尺寸公差帶的1/5～ 1/3。例如某一被測(cè)箱體上二孔的孔距為 500mm，公差帶為 15um，則所選用的測(cè)量機(jī)在 500mm 長(zhǎng)度上的測(cè)量不確定度應(yīng)不大于 3um～ 5um。對(duì)于精密測(cè)量及復(fù)雜的形位測(cè)量要求還高，一般應(yīng)為被測(cè)尺寸公差帶的 1/10～ 1/5。重要的是重復(fù)精度必須滿(mǎn)足要求，因?yàn)橄到y(tǒng)誤差還可以通過(guò)一定方法補(bǔ)償，而重復(fù)精度應(yīng)由測(cè)量機(jī)本身保證。 總之，用戶(hù)應(yīng)選用精度（包括重復(fù) 精度）高一些的測(cè)量機(jī)。這不僅由于測(cè)量復(fù)雜件時(shí)，測(cè)點(diǎn)可能帶入的誤差比預(yù)想的要大（由于測(cè)頭測(cè)桿變化或加長(zhǎng)會(huì)引入更大的誤差），而且測(cè)量機(jī)的精度會(huì)隨使用次數(shù)增多而有所下降。 二、合乎要求的測(cè)量范圍 ： 測(cè)量范圍的選擇時(shí)選擇測(cè)量機(jī)時(shí)的最基本參數(shù)。 38 因?yàn)樵跍y(cè)量范圍內(nèi)才能獲得精確的測(cè)量值，超出了范圍，測(cè)量就難于進(jìn)行。選擇測(cè)量范圍時(shí)，應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面。 工件的所需測(cè)量的部分，不一定是整個(gè)工件。如要測(cè)的部分集中在工件的某個(gè)局部，除了測(cè)量機(jī)的測(cè)量范圍能覆蓋被測(cè)參數(shù)之外，還要考慮整個(gè)工件能在測(cè)量機(jī)上安置，要求工件重量對(duì)測(cè)量精度不 帶來(lái)顯著影響。為了把工件放入測(cè)量機(jī)中，應(yīng)根據(jù)工件大小選擇測(cè)量機(jī)。 Z 軸與 Z 向空間高度的關(guān)系。 Z 軸行程是 Z 軸的測(cè)量范圍，而 Z 向空間高度是工件能放得下的高度。 接長(zhǎng)桿的問(wèn)題。有的測(cè)頭上有星形探針，這些探針在測(cè)量時(shí)往往要求超出工件的被測(cè)部分。一般工件尺寸為 l 時(shí)，要求測(cè)量范圍 L=l+2C， C 為探針的長(zhǎng)度。因此測(cè)量范圍等于工件被測(cè)的最大尺寸再加上兩倍的探針長(zhǎng)度。 三、合適的測(cè)量機(jī)類(lèi)型 ： 測(cè)量機(jī)按自動(dòng)化程度分為手動(dòng)（或機(jī)動(dòng)）與CNC 自控兩大類(lèi)。選用時(shí)，應(yīng)根據(jù)檢測(cè)對(duì)象的批量大小、自動(dòng)化程度、操作人員技術(shù)水平及資 金投入大小去權(quán)衡。當(dāng)然 CNC 測(cè)量機(jī)水平高、測(cè)速快，但測(cè)量的準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)、技術(shù)要求高、資金投入大。故應(yīng)從經(jīng)濟(jì)效益的角度進(jìn)行比較判定。 一般說(shuō)，對(duì)于中等尺寸的工件，多采用移動(dòng)橋式；對(duì)于小型工件，多采用懸臂式、儀器臺(tái)式與移動(dòng)橋式等；對(duì)于大型工件，則多采用龍門(mén)式；對(duì)于需回轉(zhuǎn)測(cè)量的工件，可選用帶分度臺(tái)的測(cè)量機(jī)。 四、豐富的測(cè)量軟件 ： 對(duì)復(fù)雜的測(cè)量對(duì)象進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量機(jī)應(yīng)有豐富的測(cè)量軟件支持，以完成測(cè)量任務(wù)。如缺少某些軟件，可根據(jù)被測(cè)對(duì)象向生產(chǎn)廠(chǎng)家索取。如果廠(chǎng)方提供了編程方法（多數(shù)廠(chǎng)家不提供），也可自行開(kāi)發(fā) 。測(cè)量機(jī)運(yùn)行速度 與采樣速度既是測(cè)量機(jī)效率高低的重要指標(biāo)，又與自動(dòng)化生產(chǎn)的要求密切相關(guān)。用于生產(chǎn)線(xiàn)或柔性加工線(xiàn)上的測(cè)量機(jī)，檢測(cè)的時(shí)間必須滿(mǎn)足生產(chǎn)節(jié)拍的要求 。 六、功能齊全的測(cè)量頭 ： 測(cè)量頭是測(cè)量機(jī)上重要的 傳感器 件。它不僅直接影響測(cè)量精度，而且是決定測(cè)量機(jī)功能和測(cè)量效率的重要因素 七、滿(mǎn)意的經(jīng)濟(jì)效益 ： 作為檢測(cè)儀器，測(cè)量機(jī)的經(jīng)濟(jì)效益是 投資 購(gòu)買(mǎi)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。雖然它不像生產(chǎn) 機(jī)床 那樣便于計(jì)算，也不如機(jī)床那樣可以較快地收回成本并創(chuàng)造效益，但作為保證生產(chǎn)質(zhì)量的手段和環(huán)節(jié)，檢測(cè)儀器有著特殊的重要性。 測(cè)量機(jī)的使用費(fèi)用，主要取決于測(cè)量機(jī)的折舊費(fèi) K、檢測(cè)人員的工資 G、測(cè)量所用的時(shí)間 T 及輔助材料和設(shè)備等雜費(fèi) Q，即測(cè)量總費(fèi)用 39 M=T（ K+G） +Q 測(cè)量機(jī)效益的關(guān)鍵在于使用時(shí)間 T。因此在考慮測(cè)量機(jī)資金的投入時(shí)，關(guān)鍵在于了解它的使用效率。如果使用效率高，則經(jīng)濟(jì)效益亦高。如果使用效率不很高，而又易于在當(dāng)?shù)亟鉀Q測(cè)量問(wèn)題，則應(yīng)委托或協(xié)作檢測(cè)。只付檢測(cè)費(fèi)，比購(gòu)置一臺(tái)測(cè)量機(jī)更經(jīng)濟(jì)。當(dāng)然有的場(chǎng)所，測(cè)量對(duì)象極為精密，不適宜搬動(dòng)，有的系軍工保密件等，此時(shí)配置一臺(tái)坐標(biāo)測(cè)量機(jī)具有特殊性，也是必須的 。 。 40 結(jié)論 隨著現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，零件的加工趨于縮小化，這就 對(duì)其加工精度提出了很高的要求，本設(shè)計(jì)三坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)就適應(yīng)了現(xiàn)代機(jī)械的發(fā)展， 將被測(cè)物體置于三坐標(biāo)測(cè)量空間，可獲得被測(cè)物體上各測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)位置，根據(jù)這些點(diǎn)的空間坐標(biāo)值，經(jīng)計(jì)算求出被測(cè)物體的幾何尺寸，形狀和位置。 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，特別是電子技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)檢測(cè)技術(shù)發(fā)生著極其深刻的和巨大的變化，尤其對(duì)測(cè)量精度的高要求，它依托的理論基礎(chǔ)和技術(shù)已經(jīng)遠(yuǎn)不限于測(cè)量學(xué)，還包括傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制思想理論等等。該設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)在總結(jié)了前人的工作基礎(chǔ)上，詳細(xì)的對(duì)測(cè)頭和進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)用化、智能化的改進(jìn)。 主要表現(xiàn)在現(xiàn)代傳統(tǒng)的波動(dòng)檢測(cè)沒(méi)有被采用，而采用了機(jī)械測(cè)量，看上去是比較古老，而結(jié)合當(dāng)代電子技術(shù)和控制思想就與眾不同了。單片機(jī)技術(shù)測(cè)量比較穩(wěn)定， LED 顯示也是比較準(zhǔn)確精確，比傳統(tǒng)的機(jī)械測(cè)量方法自動(dòng)技術(shù)提高了，顯示也相對(duì)精確了，而不在因?yàn)椴牧系牟煌绊憸y(cè)量精度了，只要是在測(cè)量范圍內(nèi)的各種壁厚均可以測(cè)量，大大擴(kuò)大了測(cè)量的范圍，同時(shí)也提高了工作生產(chǎn)效率。由于造價(jià)不高，也能發(fā)展中小企業(yè)，我想它會(huì)成為壁厚檢測(cè)的一種主流方式。 41 致謝 半學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)素，我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)也已經(jīng)到了 結(jié)束 階段，論文的完成標(biāo)志著三年的專(zhuān)科 學(xué)習(xí)即將結(jié)束，也意味著，新的生活即將開(kāi)始。在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的半年里，我學(xué)到了很多知識(shí)，同時(shí)也得到了很多經(jīng)驗(yàn)，給我即將結(jié)束的大學(xué)生活留下了很多值得回憶的經(jīng)歷，也給了我許多日后可以借鑒的豐富經(jīng)驗(yàn)。 這篇論文的題目涉及到的領(lǐng)域是現(xiàn)今最流行的技術(shù) —— 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)檢測(cè)技術(shù)，這是我今后的發(fā)展方向，我對(duì)在畢業(yè)之前就能接觸并深入了解這一科目而感到其慶幸，因此我在這里要特別感謝我的指導(dǎo)教師 孫莉婭 老師。 衷心感謝 孫莉婭 老師在這近半年的時(shí)間來(lái)對(duì)我的指導(dǎo)和教誨。您開(kāi)闊的思維、敏銳的洞察力一直給我很大的啟發(fā)。唯一的遺憾是自己不夠主動(dòng)， 錯(cuò)過(guò)了許多與您交流的機(jī)會(huì)。 感謝 鐘鳴 老師在傳感器安裝及使用方面給我的啟發(fā)與幫助。 感謝 陸春元 老師在電器控制控制系統(tǒng)及電路圖的繪制方面給我的啟發(fā)與教誨。 同時(shí)還要對(duì)班級(jí)同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間給予我的無(wú)私幫助，再次一并表示感謝。 畢業(yè)設(shè)計(jì)將給我三年的專(zhuān)科生活畫(huà)上圓滿(mǎn)的句號(hào)，這是我人生一個(gè)最重要的階段，也是我最重要的人生經(jīng)歷。它預(yù)示我新生活的開(kāi)始，我將會(huì)更珍惜以后的每一個(gè)人生階段，因?yàn)槊恳欢稳松?jīng)歷都將影響著我的生活，導(dǎo)致 42 我或成功或失敗 ，因此我將認(rèn)真過(guò)好我的每一天。 43 參考文獻(xiàn) 1 呂 明 . 曾志心 張福潤(rùn) 《 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》 . 第一版 . 武漢理工大學(xué)出版社 .出版年 : 2 姜玉田 《畫(huà)法幾何及機(jī)械制圖》 ..黑龍江科技學(xué)院技術(shù)出版社 2021 6 3 謝紅 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