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利用激光跟踪仪校准设备
来源: 作者:法如 供稿 浏览次数:0
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   "东西没坏就别修"是一句流行且被经常抛出的谚语,但是这样的观念如果用在制造设施方面,就不太适当了。在规模生产中,设备每天重复地大量生产完全相同的产品。鉴于生产数量的关键性,对设备进行经常性的检测至关重要,这样才能使制造流程不被中断。
  当制造流程因设备偏差而导致中断时,公司就会面临巨大的投资损失,例如时间延误、生产率降低和产生废料。然而,如果公司注意采取预防性的维护措施,使设备发生故障或停机的可能性降至最小,就能够避免这些损失。
  事实上,通过采取预防性的维护措施,质量管理部门还能更好地确保生产出的产品符合质量标准,因为维护得当的设备是制造流程的基础。此外,设备校准能够大大延长工具的使用寿命,有些工具的更换费用可能非常高昂。出于上述原因,许多公司发现有必要定期和有效地进行设备校准。
单一用途的工具和多功能设备的对比
  过去,许多公司往往依靠传统的校准方法,这类方法所使用的工具包括钳工水平仪、钢琴线或高强钢丝、光学设备(例如内孔检视仪、经纬仪等)和激光。尽管这些工具在大多数情况下很有效,但它们通常仅具有单一的专用功能。使用这类工具,校准和对齐要花数天甚至是数周才能完成,而且往往还需要多种仪器同步使用,导致每一步的设置工作花费更多的费用和时间。
  很自然地,许多公司都在寻找更快、更好的设备校准方法。在上世纪九十年代初,使用激光跟踪仪来进行工业测量变得非常普遍。与传统方法相比,激光跟踪仪的功能非常强大并且操作简单,能够在更短的时间内完成多项测量任务。
  该设备将多种传统工具的功能集于一身,包括:检查垂直度、水平度、方正度和平行度,验证和检查旋转轴和多轴头的位置,在没有旋转床的工作台上重新定位部件,对机床的床身、轨道和路径进行实时调整以及测量孔的对齐度、联轴器和轴杆的对齐度。更重要的是,激光跟踪仪能够捕捉三维(3D)空间内的数据点,为用户提供精确度和通用性更高的测量数据。
FARO Laser Tracker 的基本构造
  激光跟踪仪是基于三维坐标技术的便携式坐标测量仪(CMM)。基本上,这种设备不仅具有坐标测量仪的优点,还具有更佳的便携性,能够让用户在无需移动其机床的情况下,将该测量设备部署在所需的任何地方。除了比固定式坐标测量仪的成本更低以外,便携式坐标测量仪无需对环境实施控制,使其操作和维护成本更低。
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与先前的产品相比,FARO® Laser TrackerVantage 的尺寸减小了 25%,重量减轻了28% 。
  激光跟踪仪针对较大体积的测量对象,能够在较长的测量距离内提供极为精确的测量结果。简而言之,通过每次测量两个角度和一个距离,激光跟踪仪可以精确地确定三维空间里任意一点的精确位置。测量时,只需要让靶球接触被测物体,激光跟踪仪向靶球发出一束激光束,靶球接受到激光并将激光束反射回激光跟踪仪。激光跟踪仪利用干涉测量法或相移分析法确定到靶标的距离
  激光跟踪仪的水平角度和垂直角度通过主机上安装的精密角度编码器来测量。通过这两个角度和由激光测得的距离,激光跟踪仪可以精准地测量靶球的坐标位置。另外激光跟踪仪能够实现动态测量的功能,这种独特的功能,再加上激光跟踪仪速率高达16,000次/秒的内部取样点能力,能够让用户以数字化的方式记录复杂表面的数据和测量物体的位置移动。
  近年来,激光跟踪仪的测量范围和精度获得了大幅提升。例如,FARO Laser Tracker
  Vantage激光跟踪仪的测量半径为80米,在这一距离上,其获取的数据标准精度高达39微米(0.039毫米)。Vantage的重量不足18公斤,无论被测工件位于工厂何处,Vantage都能便携而多功能地满足大型部件的测量需求。只需更少的设备移动和更短的测量流程,就可以获取更多的测量数据,由此提高了生产制造的速度和效率。
用于机器校准的激光跟踪仪
  美国机械工程师协会 就如何正确利用激光跟踪仪检查和校准机床制定了一套标准。下面是在各种加工中心、加工机械和其他设备上进行校准工作的一些操作分享。
  1. 加工中心
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放在漂移嵌套上的靶球。
  水平/垂直加工设备,桥式、柱式或龙门式机床
  在这些加工设备上,激光跟踪仪可用来检查水平度、直线度、平整度和方正度。将靶标放在机床床身上来捕捉测量数据,用户既可以进行实时调整,也可以在调整机床床身之前先获取一整套的数据点。
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利用激光跟踪仪检查机床床身的平整度。
  进行机床校准时,可以将靶标放在加工中心的主轴、卡盘或套筒上,也可以将靶球放在定位销嵌套上,直接插在机床钻孔上,来获得测量结果。另外,还可以将靶球放在卡盘或飘移嵌套内,并将卡盘或飘移嵌套粘在移动的机床上。通过将靶球放在相应的位置,当机床进行一系列的移动时,所收集到的三维数据点就可以用来检查对齐问题。除了检查机床床身之外,激光跟踪仪还能用来检查垂直度、水平度,或者确保轨道的平行度,另外,检查三维体积精度和重新绘制机床图纸也是可以实现的功能。
  镗床、坐标镗床、龙门钻、镂铣机和车床
  在上述这些设备上,同样可以进行水平度、方正度、对齐度和三维体积精度检查。尤其对于车床而言,通过对使用飘移嵌套固定在主轴座上的靶球进行跟踪,激光跟踪仪可以对车削加工中心进行校准。同测量机床床身一样,当主轴座进行旋转并以环绕方式逐渐移动至尾座时,相应的点数据被采集,从而根据数据进行调整,使尾座与主轴座对齐。
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利用激光跟踪仪校准车床的车削加工中心
  2. 机械设备
  压力机 - 压盘、冲压和压弯装置
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检查滚筒对齐度,以确保正确的对齐和定位。
  对于压力机而言,激光跟踪仪可用来检查立柱的垂直度和平行度以及压盘的平行度。通过测量和比较压盘两侧每根压杆的末端,可以确保压杆和压盘之间相互垂直以及压盘之间相互平行。任何偏差都可以根据所获取的读数纠正。
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  轧辊
  激光跟踪仪还能有效地检查辊磨机轴杆的对齐度。必须对轴杆进行正确的对齐和定位以使其正常运转,而激光跟踪仪能够轻松对某个轧辊(或一组轧辊)进行检查,并在获得测量结果的同时,进行实时调整。通过将靶标放在辊筒上,可以获得轴杆两端的数据点。通过软件收集的信息,用户能够确定使每个轧辊重新对齐所需的操作。
  3. 其他设备
  机器人校准
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利用激光跟踪仪校准机器人。
  在此类应用中,靶球被机器人"握住",同时进行测量。在机器人按照预先设定好的路径进行移动的同时,使用激光跟踪仪来动态地跟踪靶标。通过分析数据点,用户可以知道机器人偏离正常路径的程度,并据此采取重新调校、校准或错误补充措施,从而使机器人在运动范围内正确地移动。
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传动系统- 包括变速箱、传动轴和联轴器
  在发电设备的装配过程中(例如传动系统),激光跟踪仪可确保组件按照设计图纸正确地对准。激光跟踪仪被安装在磁体上,悬挂于设备一侧,使所有的重要特征位于直视的视线内。通过这种方式,激光跟踪仪能够在机床上直接获取传动系统的测量结果,而无需将传动系统从机床上卸下。由此,检测能够在车间内进行,并可在不拆卸装置的情况下作出调整,从而节省了时间,并且消除了返工。
  显然,激光跟踪仪是进行预防性维护的有效工具,它能够缩短停工时间,节省成本和提高产品质量。激光跟踪仪同时也是一种稳健的工具,能够被部署在车间内的任何地方,其多功能性可替代各种手持工具,使其成为一种物超所值的投资。如今,除传统工具以外,希望扩大其能力(包括内部设备校准能力)的公司可将激光跟踪仪作为最佳选择。
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