基于VC的可移动三坐标测量机

    0　引言

     随着工业自动化程度的不断提高,CNC自动型三坐标测量机已逐渐取代过去手动或机动的三坐标测量机,极大地提高了测量效率和测量精度。受环境条件、机械结构和高测量精度的限制,一般三坐标测量机都在计量室内进行检测。对于体积和质量很大的固定工位工件以及需要在线检测的工件,要求在加工现场对其进行测量,为此必须设计现场测量专用测量机。本文将介绍的就是一台用于现场测量的可移动三坐标测量机。

    1　测量机的结构设计及其测量方案

    本测量机由主机、测头、电气系统三部分组成。

    (1)主机

    如图1所示为主机的简图,测量机主机部分由基座1、Y工作台2、X工作台3、立柱4、滑块5、钢丝绳6、横梁7、测杆8、测头9等组成。X轴方向、Y轴方向(垂直纸面向里)、Z轴方向如图所示,X工作台与Y工作台呈上下层结构,Y工作台沿着固定在基座上的导轨移动以实现Y方向的平稳运动,X工作台沿着Y工作台上的导轨移动以实现X方向的平稳运动。以上的导轨为双导轨结构,丝杠位于两导轨中间。Z向立柱的底座固定在X工作台上,它跟随X工作台实现X向、Y向的进给和回退。横梁可以沿Z向立柱上下滑动实现Z方向的运动,从而带动测头按既定轨迹在空间运动。基座由四根立柱支撑,立柱是可调且具备一定的隔振性能,立柱下的滚轮可以满足基座的移动要求,从而使测量机可以满足不同位置工件的测量,这也是本测量机的特点之一。以上各个部分所选用的材料都是充分考虑测量机的平稳性、测量所需的力矩、材料特性和车间的环境因素等,在实际应用中已经证实测量机具有很好的平稳性。

    (2)测头

    本测量机采用瑞士TESA触发式测头,测头采用球形测端,并且配备星形探针连接器,可实现五个方向的操作,采用手动的测头的回转体实现0到180°的转动范围,以满足不同尺寸、不同形状的工件的需要。该测头具有优异的重复性、精确的空间形状测量精度、探针和加长杆串接总长度可达40mm等特点。通过标准件可以定期对测头系统进行检定,以保证测头的测量精度。

    (3)主要电气系统

    测量控制的核心? ?运动控制卡(ADLINK PCI-8164)自带与VC兼容的库函数,在工控机软件程序中调用这些库函数就能实现单轴运动、任意两轴联动插补控制、三轴联动、实现空间线性插补和平面内的圆弧插补并用硬件实现机械装置的超限保护。只要把控制信号输出至驱动器,同时将现场限位信号接入插头,即可实现三轴/双轴/单轴系统的联动插补控制及超限保护。系统中运动控制卡输出的是脉冲信号(包含行程信息和运动方向的信息),通过端子板与驱动器实现通信,驱动器按接收的脉冲信号控制伺服电机,伺服电机内置的增量式编码器及时将反馈信号回送给工控机,以实时监视电机的工作状态,接着由电机带动滚珠丝杠在相应方向运动相应的行程,从而带动测头作相应的运动本测量机充分利用了伺服电机即动即停的特性,达到对测头运动的精准控制。