關(guān)節(jié)臂式測量課件

教學(xué)要求：了解關(guān)節(jié)臂測量機(jī)結(jié)構(gòu)、原理了解關(guān)節(jié)臂測量機(jī)主要功能了解關(guān)節(jié)臂測量機(jī)測量方法1關(guān)節(jié)臂式測量12/5/2024關(guān)節(jié)臂測量機(jī)的定義:關(guān)節(jié)臂測量機(jī)仿照人體關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，以角度基準(zhǔn)取代長度基準(zhǔn)，由幾根固定長度的臂通過繞互相垂直軸線轉(zhuǎn)動的關(guān)節(jié)（分別稱為肩、肘和腕關(guān)節(jié)）互相連接，在最后的轉(zhuǎn)軸上裝有探測系統(tǒng)的坐標(biāo)測量裝置。2關(guān)節(jié)臂式測量12/5/2024關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機(jī)是一種新型的非正交坐標(biāo)測量機(jī)，每個臂的轉(zhuǎn)動軸或者與臂軸線垂直，或者繞臂自身軸線轉(zhuǎn)動，一般用三條橫線“-”來表示肩、肘和腕的轉(zhuǎn)動自由度，例如圖3.1和3.2分別表示的2-2-2.2-2-3配置的關(guān)節(jié)臂測量機(jī)，為了適應(yīng)當(dāng)前情況，一般關(guān)節(jié)數(shù)為不大于7的手動測量機(jī)。6自由度關(guān)節(jié)臂測量機(jī)7自由度關(guān)節(jié)臂測量機(jī)3關(guān)節(jié)臂式測量12/5/2024與傳統(tǒng)的三坐標(biāo)測量機(jī)相比,關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機(jī)具有體積小、質(zhì)量輕、便于攜帶、測量靈活、測量空間大、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、成本低等優(yōu)點。被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造、重型機(jī)械、軌道交通、產(chǎn)品檢具制造、零部件加工等多個行業(yè)。隨著近30多年來的不斷發(fā)展,該產(chǎn)品已經(jīng)具有三坐標(biāo)測量、在線檢測、逆向工程、快速成型、掃描檢測、彎管測量等多種功能。一般來說關(guān)節(jié)臂測量機(jī)的精度比傳統(tǒng)的框架式三坐標(biāo)測量機(jī)精度要略低,精度一般為10微米級以上,加上只能手動,所以選用時要注意應(yīng)用場合。4關(guān)節(jié)臂式測量12/5/2024

（a）CimCore公司產(chǎn)品5關(guān)節(jié)臂式測量12/5/2024

（b）Romer公司產(chǎn)品6關(guān)節(jié)臂式測量12/5/2024

c）FARO公司產(chǎn)品7關(guān)節(jié)臂式測量12/5/2024

（d）ZETTMESS公司產(chǎn)品8關(guān)節(jié)臂式測量12/5/2024工作原理關(guān)節(jié)臂的工作原理主要是設(shè)備在空間旋轉(zhuǎn)時,設(shè)備同時從多個角度編碼器獲取角度數(shù)據(jù),而設(shè)備臂長為一定值,這樣計算機(jī)就可以根據(jù)三角函數(shù)換算出測頭當(dāng)前的位置,從而轉(zhuǎn)化為XYZ的形式。9關(guān)節(jié)臂式測量12/5/2024

測頭觸發(fā)式測頭掃描測頭10關(guān)節(jié)臂式測量12/5/2024觸發(fā)式測頭——可用于常規(guī)尺寸檢測和點云數(shù)據(jù)的采集；優(yōu)點:超輕重量，可移動性好，便于移動運輸；精度較高，測量范圍大，死角較少，對被測物體表面無特殊要求11關(guān)節(jié)臂式測量12/5/2024激光掃描測頭——實現(xiàn)密集點云數(shù)據(jù)的采集,用于逆向工程和CAD對比檢測

Perceptron公司的ScanWorksV系列激光掃描頭

Romer公司的G-Scan系列FARO公司的ScanArmV2.ScanArmV3系列12關(guān)節(jié)臂式測量12/5/2024優(yōu)點:速度快，采樣密度高，適用面廣；對被測物體大小和重量無特別限制，適用于柔軟物體掃描；操作方便靈活，死角少，柔性好；維護(hù)容易，環(huán)境要求低，抗干擾性強(qiáng)；特征測量和掃描測量可結(jié)合使用。13關(guān)節(jié)臂式測量12/5/2024紅外線彎管測頭——可實現(xiàn)彎管參數(shù)的檢測,從而修正彎管機(jī)執(zhí)行參數(shù)。14關(guān)節(jié)臂式測量12/5/2024關(guān)節(jié)臂測量機(jī)系統(tǒng)組成主機(jī)系統(tǒng)激光測頭系統(tǒng)計算機(jī)系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)15關(guān)節(jié)臂式測量12/5/2024激光掃描操作流程物件的表面處理和著色連接測量系統(tǒng)關(guān)節(jié)臂的初始化掃描采集數(shù)據(jù)根據(jù)需要保存并輸出數(shù)據(jù)16關(guān)節(jié)臂式測量12/5/2024關(guān)節(jié)臂測量機(jī)激光掃描檢測實例實例對象為空調(diào)中隔板17關(guān)節(jié)臂式測量12/5/2024物件的表面處理和著色產(chǎn)品在數(shù)據(jù)采集之前需要進(jìn)行表面處理,清理干凈所有要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的表面,這樣才能得到高精度有用的數(shù)據(jù)信息。原則上ScanWorks掃描系統(tǒng)對模型沒有著色要求,但是如果掃描的模型是反射效果較為強(qiáng)烈的塑料、金屬等材質(zhì),CCD無法正確捕捉到反射回來的激光,無法正常進(jìn)行掃描,特別是曲率變化較大的部位,更容易丟失數(shù)據(jù)。掃描時可以通過噴施著色劑可增強(qiáng)模型表面的漫反射,使CCD正常工作。18關(guān)節(jié)臂式測量12/5/2024聯(lián)接測量系統(tǒng)將測量機(jī)主體安裝在磁力底座或者固定架上,按照系統(tǒng)聯(lián)接規(guī)范,用各種數(shù)據(jù)線將機(jī)器設(shè)備、計算機(jī)、控制器連接起來。連接完成后檢查各種數(shù)據(jù)線,啟動控制器、主機(jī)電源開關(guān),再啟動計算機(jī)和相關(guān)程序。啟動數(shù)據(jù)盒開關(guān)進(jìn)行預(yù)熱5min后,當(dāng)激光頭開關(guān)旁邊的ready指示燈亮,就可以啟動激光頭開關(guān),進(jìn)入初始化階段。19關(guān)節(jié)臂式測量12/5/2024關(guān)節(jié)臂的初始化運行關(guān)節(jié)臂初始化程序,設(shè)備將進(jìn)行整個系統(tǒng)的連接和初始化工作,從設(shè)備主機(jī)到各個關(guān)節(jié)的連接檢測,檢測6個關(guān)節(jié)的響應(yīng),保證數(shù)據(jù)傳輸正常,。如果是首次使用關(guān)節(jié)臂測量機(jī)或者是需要對激光掃描頭進(jìn)行校準(zhǔn)。20關(guān)節(jié)臂式測量12/5/2024掃描采集數(shù)據(jù)啟動GeomagicStudio軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,按照“順著特征線走,沿著法線方向掃”的原則,從各個角度和方位完成對數(shù)據(jù)的掃描。21關(guān)節(jié)臂式測量12/5/2024把模型放在可掃描范圍之內(nèi),在掃描過程中不能移動物體,按下手持部位的紅色按鈕,激光發(fā)射器將發(fā)出線激光到物體表面,激光返回到接收器,通過關(guān)節(jié)臂數(shù)據(jù)傳感器傳輸數(shù)據(jù)到控制器,然后傳輸?shù)接嬎銠C(jī)界面,顯示掃描的動態(tài)實時過程。22關(guān)節(jié)臂式測量12/5/2024在掃描過程中,關(guān)節(jié)臂的激光發(fā)射器與相應(yīng)零件區(qū)域保持在150mm左右,使測量機(jī)達(dá)到最佳的數(shù)據(jù)輸入狀態(tài)。如果兩者的距離過近或過遠(yuǎn),系統(tǒng)將透過距離探測顯示和聲音來提示,綠色指示條顯示在2/3位置為佳,可以根據(jù)綠色指示條位置和掃描時發(fā)出的聲音來調(diào)整激光頭和物體表面的位置,以得到最佳的掃描效果。23關(guān)節(jié)臂式測量12/5/2024按照“順著特征線走,沿著法線方向掃”的原則,從各個角度和方位完成對數(shù)據(jù)的掃描。一般來說,期間需要暫停或者停止掃描,以觀察掃描點云質(zhì)量如何,同時觀察哪些部位數(shù)據(jù)還沒有掃到,決定是否需要繼續(xù)或者追加掃描數(shù)據(jù)。要想接上次數(shù)據(jù)追加掃描,則需點擊軟件上的追加掃描圖標(biāo),直到將數(shù)據(jù)掃描完畢。24關(guān)節(jié)臂式測量12/5/2024復(fù)雜的大型零件一般不能一次完成數(shù)據(jù)的掃描,可以轉(zhuǎn)換零件,從多個角度來完成數(shù)據(jù)的采集,然后再使用專業(yè)的軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)注冊,拼接成一個完整的模型數(shù)據(jù)；利用蛙跳技術(shù)的幫助,也可完成復(fù)雜的大型零件的掃描。的完整點云數(shù)據(jù)。

圖a兩次掃描數(shù)據(jù)圖b注冊后完整數(shù)據(jù)25關(guān)節(jié)臂式測量12/5/2024保存并輸出數(shù)據(jù)。點云數(shù)據(jù)可以保存的類型:wrp是GeomagicStudio自帶的一種文件格式，此格式可以保存點云階段、多邊形階段等各個階段的數(shù)據(jù)文件；iges文件是一種三維軟件幾乎都能打開的通用格式；wrl是一種文本格式的文件，可以用文本編輯器打開編輯；u3d是3D通用圖形的標(biāo)準(zhǔn)格式；obj文件一般是程序編譯后的二進(jìn)制文件，再通過鏈接器和資源文件鏈接就成exe文件了；dxf是AutoCAD中的矢量文件格式，它以ASCII碼方式存儲文件，在表現(xiàn)圖形的大小方面十分精確。26關(guān)節(jié)臂式測量12/5/2024圖空調(diào)中隔板多邊形數(shù)據(jù)模型

27關(guān)節(jié)臂式測量12/5/2024PC-DIMS工件檢測流程PC-DIMS工件檢測流程固定好機(jī)器選擇測頭、系統(tǒng)連接固定好工件開啟機(jī)器電源開關(guān),對機(jī)器進(jìn)行復(fù)位建立零件坐標(biāo)系進(jìn)行檢測項目元素的測量進(jìn)行形狀、位置公差評價輸出檢測報告28關(guān)節(jié)臂式測量12/5/2024基于PC-DIMS關(guān)節(jié)臂零件檢測實例測量模型

29關(guān)節(jié)臂式測量12/5/2024（1）固定好機(jī)器。若機(jī)器置于金屬的工作臺上,建議選用磁力底座(圖a),也可使用卡鉗進(jìn)行固定(圖b)；如為非金屬工作臺,建議使用卡鉗進(jìn)行固定；而在工廠現(xiàn)場測量建議采用三角架固定方式(圖c)。（a）磁力底座（b）卡鉗（c）三腳架

30關(guān)節(jié)臂式測量12/5/2024（2）新建程序命名零件名,修訂號和序列號可以不填,然后選擇測量單位,點擊“確定”,完成程序新建。如圖所示。31關(guān)節(jié)臂式測量12/5/2024（3）導(dǎo)入數(shù)模在有CAD數(shù)模的情況下才執(zhí)行這步。從“文件”→“導(dǎo)入”→“IGES”從放置數(shù)模的文件夾下選則模型文件”,點擊“導(dǎo)入”→“處理”→“確定”,然后對線框模型實體化,最終導(dǎo)入的模型如圖所示。32關(guān)節(jié)臂式測量12/5/2024坐標(biāo)系的建立典型的“3-2-1”法建立坐標(biāo)系有三步:用平面的法矢量確定第一軸向；用直線的矢量確定第二軸向；用面、線、點確定三個軸向的原點。沒有CAD模型情況下，根據(jù)圖紙設(shè)計基準(zhǔn)建立零件坐標(biāo)系；有CAD模型情況下，建立和CAD模型完全相同的坐標(biāo)系，需點擊CAD=PART，使模型和零件實際擺放位置重合。33關(guān)節(jié)臂式測量12/5/2024（5）基本元素的測量。在軟件界面，把測量模式切換成“自動測量”模式，用自動特征在CAD模型上分別測量圓1、圓2、圓3、圓4.圓5和圓柱體1、圓柱體2，平面2，得出上述特征的理論值，然后選擇自動測量生成的程序，單擊鼠標(biāo)右鍵，點擊“執(zhí)行塊”，如圖3.33所示，根據(jù)彈出提示對話框手動測量上述特征（圖3.34），得到上述特征的實測值，最終測量的結(jié)果如圖3.35所示。34關(guān)節(jié)臂式測量12/5/2024（6）尺寸評價。本實例用的上的尺寸評價功能有“位置”、“同心度”、“同軸度”、“平行度”、“垂直度”。對于零件上的每一特征對象,一般圖紙上都給出了尺寸公差和形位公差,尺寸公差就是某特征單一尺寸的允許變化范圍,它給出了一個尺寸合格的條件；而形位公差約束了零件某一對象的形狀和置誤差,比如平面的平整度（平面度）、兩個平面的垂直度等。35關(guān)節(jié)臂式測量12/5/2024（7）報告輸出。一般報告中需顯示圖片,以增加報告的生動性。先將圖形窗口擺放到適當(dāng)?shù)奈恢?并把圖形上的特征標(biāo)識符調(diào)整到合適的位置。36關(guān)節(jié)臂式測量12/5/202437關(guān)節(jié)臂式測量12/5/20