對(duì)高精度、高分辨率測(cè)......




對(duì)高精度、高分辨率測(cè)量的需求
作為位置精度測(cè)量器件，線型編碼器（Linear Encoder）的公共溯源體系在日本國(guó)內(nèi)尚未確立。2004年，Heidenhain公司在名古屋工廠引入了長(zhǎng)度精度檢測(cè)裝置。這是德國(guó)物理工學(xué)研究所（PTB）率先開(kāi)發(fā)的精度檢定裝置。就長(zhǎng)度計(jì)量而言，PTB以具有可追溯性的激光、基準(zhǔn)尺、線型編碼器為基礎(chǔ)，用合計(jì)10個(gè)以上的長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)分階段地保證測(cè)量精度。
對(duì)于除了長(zhǎng)度以外的溫度、氣壓、角度等測(cè)量要素，也確立了分別以半年至數(shù)年為周期實(shí)施精度檢定的可追溯性體系。近年來(lái)，與分度標(biāo)尺編碼器一起，絕對(duì)（Absolute）編碼器已逐漸成為主流。Heidenhain公司的編碼器已實(shí)現(xiàn)了高精度、高分辨率（可達(dá)10nm）和高速通訊化。
用于測(cè)量尺寸精度的數(shù)字測(cè)量規(guī)（Digital Gauges）要求具有高精度、高分辨率和對(duì)各種工作環(huán)境的適應(yīng)能力。Sony Manufacturing Systems公司的數(shù)字測(cè)量規(guī)產(chǎn)品陣容中新增了體積更小、精度更高、分辨率更小（最小可達(dá)0.1μm）的新型號(hào)，可實(shí)現(xiàn)最大量程12mm的高精度測(cè)量。此外，為了滿足用戶柔性多點(diǎn)測(cè)量和多界面輸出的需求，該公司還推出了能夠靈活對(duì)應(yīng)不同連接線數(shù)（最多可達(dá)64線）多界面輸出的MG系列測(cè)量模塊。該公司為了構(gòu)筑能獲得計(jì)量法規(guī)認(rèn)定、可滿足用戶需求、具有可追溯性長(zhǎng)度檢定體系的質(zhì)量保證系統(tǒng)，已通過(guò)了ISO 9001國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證。
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致力于提供測(cè)量整體解決方案
用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，為了確保尺寸精度的可追溯性并將其應(yīng)用于工件尺寸的檢驗(yàn)，需要評(píng)估測(cè)量的不確定度。為此，需要評(píng)估各種誤差因素，以計(jì)算出不確定度。在ISO／TC213／WGl0（坐標(biāo)測(cè)量機(jī)）標(biāo)準(zhǔn)化工作中，已設(shè)定了坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的精度評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，并且正在探討不確定度的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。
在進(jìn)一步縮短三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量時(shí)間、提高其運(yùn)動(dòng)速度方面一直存在著競(jìng)爭(zhēng)。目前，進(jìn)一步提高測(cè)量機(jī)移動(dòng)和快速加減速的速度的技術(shù)瓶頸是振動(dòng)，通過(guò)采用新的測(cè)頭技術(shù)、驅(qū)動(dòng)方式和高剛性設(shè)計(jì)等，可以有效消除振動(dòng)，使得進(jìn)一步提高測(cè)量機(jī)運(yùn)動(dòng)速度成為可能。尤其當(dāng)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)用于在線檢測(cè)時(shí)，要求在加工線上對(duì)工件的溫度誤差進(jìn)行補(bǔ)償修正。因此，測(cè)量設(shè)備生產(chǎn)商正在致力于為用戶提供解決加工中測(cè)量問(wèn)題的總體方案。
對(duì)于三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，目前還沒(méi)有可稱為“基準(zhǔn)規(guī)”的精度測(cè)量?jī)x器。采用量塊可以驗(yàn)證一軸和二軸的精度，但是要對(duì)作為三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)特性的三軸精度進(jìn)行驗(yàn)證尚有欠缺。淺沼技研開(kāi)發(fā)的三維精度驗(yàn)證規(guī)Quality Master置于三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量工作臺(tái)上，在正反位置各測(cè)量三次，即可根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)瞬間評(píng)估和簡(jiǎn)易校正三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的幾何精度。
CNC圖像測(cè)量機(jī)的發(fā)展
作為檢測(cè)沖壓件、鑄件等小型、薄型加工零件的高精度測(cè)量?jī)x器，在傳感器中導(dǎo)入使用CCD相機(jī)的CNC圖像測(cè)量機(jī)有了快速發(fā)展。目前，分辨率小于lμm的超高精度圖像測(cè)量機(jī)、裝備CCD相機(jī)和分辨率達(dá)0.0lμm的激光測(cè)高儀、用于強(qiáng)化測(cè)量高度的混合型測(cè)量機(jī)等也已經(jīng)開(kāi)發(fā)出來(lái)。
在精密測(cè)量技術(shù)方面，重要的是對(duì)更高精度且形狀復(fù)雜的工件進(jìn)行高效測(cè)量。測(cè)量的不確定度不僅是用于評(píng)估檢測(cè)結(jié)果，更重要的是用于從總體上考慮檢測(cè)成本，以構(gòu)筑高效率的檢測(cè)系統(tǒng)。不僅要提供以高精度為基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)，而且還要研究能夠更精確地模擬評(píng)估復(fù)雜測(cè)量不確定度的技術(shù)并使其實(shí)用化，這將是今后精密測(cè)量領(lǐng)域的重要課題。
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在數(shù)控加工中需要確定刀具、夾具的干涉等。雖然CAM等加工軟件也可以選配仿真模擬校驗(yàn)功能，但加工中的事故或故障通常是操作不注意時(shí)引起的，因此最好還是使用其它系統(tǒng)事先進(jìn)行檢查驗(yàn)證。大隈的0SP系列CNC裝置采用了防撞擊系統(tǒng)，無(wú)論是程序控制的機(jī)械操作還是手動(dòng)操作，CNC裝置都能自動(dòng)檢查工件、刀具、夾具等的干涉，在發(fā)生沖撞前自動(dòng)停機(jī)。除了品種和批量多變的生產(chǎn)以外，在許多需要進(jìn)行試加工等改變程序的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，防錯(cuò)工具的重要性正在日益增長(zhǎng)。
在談?wù)撐遢S加工時(shí)不可不提到CAM軟件。CAM是通過(guò)按操作指南設(shè)定各種加工條件來(lái)體現(xiàn)操作人員風(fēng)格的。但是，像五軸加工那樣越復(fù)雜的加工，其加工前的預(yù)處理越花費(fèi)時(shí)間。CAM的自動(dòng)化究竟能達(dá)到何種程度，對(duì)于今后的制造業(yè)是個(gè)非常大的課題。