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蔡司三坐標小課堂之接觸式測頭與光學(xué)測頭的區別

發(fā)布日期:2024-05-23 14:00:48

   【蔡司三坐標小課堂之接觸式測頭與光學(xué)測頭】

  據蔡司代理昆山友碩小編介紹近年來(lái)流行著(zhù)一些帶有誤導性的宣傳,導致部分用戶(hù)對光學(xué)測頭有過(guò)高的期待,例如“用光學(xué)測頭一掃,零件的所有尺寸都出來(lái)了”等等,這對光學(xué)測頭實(shí)際上存在很大的誤解。從目前的狀態(tài)來(lái)說(shuō),接觸式與光學(xué)測頭之間主要是相互補充的關(guān)系,而非競爭。 那接觸式和光學(xué)測頭究竟在哪些方面可以實(shí)現互補呢?這一點(diǎn)還需從光學(xué)測頭的種類(lèi)說(shuō)起。三維光學(xué)測頭有不同的分類(lèi),比如點(diǎn)光源、線(xiàn)光源、面光源,不同的測頭其應用場(chǎng)合有顯著(zhù)區別。我們將光學(xué)測頭的應用大致分成兩類(lèi):表面數字化和三維測量。有人不禁會(huì )有疑問(wèn):表面數字化和三維測量不是一回事嗎?其實(shí),區分兩種應用的關(guān)鍵在于是否生成數字表面模型 (Digital Surface Model),也就是我們常說(shuō)的點(diǎn)云或是三角網(wǎng)格。當然在很多實(shí)際應用當中,生成的數字表面模型后續也會(huì )用于表面或特征元素測量,但這種測量模式是基于數字化后的零件模型,與傳統的直接測量特征元素還是有根本區別。

蔡司三坐標接觸式測頭

蔡司三坐標接觸式測頭

  對于表面數字化,其目的是要獲取零件表面輪廓,這就需要大量獲取輪廓的空間點(diǎn)坐標。而對于接觸式測頭來(lái)說(shuō),一個(gè)一個(gè)點(diǎn)逐次獲取的方式是無(wú)法勝任百萬(wàn)數量級點(diǎn)數的要求的,哪怕是連續掃描測頭,也只是通過(guò)測頭不離開(kāi)零件表面的方式來(lái)提高取點(diǎn)速度,本質(zhì)上還是單點(diǎn)采集。這類(lèi)應用當中,線(xiàn)光源和面光源測頭就很好彌補了接觸式測頭的不足,線(xiàn)掃描測頭通過(guò)一條由若干點(diǎn)的激光在工件表面移動(dòng),即可掃描出一片區域;而面拍照測頭則是通過(guò)一組編碼的光線(xiàn)柵格,一次性獲取一個(gè)特定大小區域內的點(diǎn)云。 在得到了數字化表面模型后,用戶(hù)可以把數據用于各種目的,比如和CAD模型做對比,獲取零件整體/局部輪廓的偏差,三維尺寸測量或者逆向工程等等。但是這種測量方式用于尺寸與行為公差測量時(shí),通常無(wú)法符合測量工藝流程的要求(如建立測量基準、選擇元素擬合方法、選取評價(jià)參考等等)。但是,有的零件或出于零件特殊性,如軟性材質(zhì)、不允許接觸的表面、微小特征等,或出于測量效率的要求,確實(shí)需要非接觸式測量。對于此類(lèi)應用,點(diǎn)光源測頭也很好彌補了接觸式測頭的不足。 其實(shí),光學(xué)測頭相比接觸式測頭還有另一方面的優(yōu)勢。接觸式測頭采點(diǎn)時(shí),測頭記錄的是測球中心的空間坐標,然后根據測球半徑來(lái)進(jìn)行補償,得出實(shí)際點(diǎn)的坐標。但當測量特定位置的三維曲線(xiàn)時(shí),如果不按照測點(diǎn)的法線(xiàn)方向去采點(diǎn),會(huì )存在半徑補償余弦誤差;而如果按照測點(diǎn)的法線(xiàn)方向去采點(diǎn),又會(huì )產(chǎn)生實(shí)際測點(diǎn)位置出現偏差的情況。這種情形在測量透平葉片時(shí)尤為常見(jiàn)。

蔡司三坐標

蔡司三坐標掃描測頭

  非接觸式光學(xué)測頭直接利用光點(diǎn)的反射信號來(lái)獲取被測點(diǎn)的坐標,不存在半徑補償的環(huán)節,因此能夠完全杜絕余弦誤差產(chǎn)生的源頭。再者,在測量易變性零件時(shí),雖然測力不大,但零件還是會(huì )在力的作用下造成一定變形(例如下圖中的薄葉片,測量頂部截面時(shí),葉盆時(shí)葉片受到測力影響朝葉背方向彎曲,反之亦然)。雖然彎曲變形量不大,但是考慮到葉片本身極薄,其相對變形量還是非?捎^(guān)的,會(huì )對得出的輪廓度與位置度都造成非常大的影響。

  除點(diǎn)測頭以外,面光源拍照式測頭也能具備三維測量能力,但是拍照式測頭在用作三維測量時(shí),并不是基于獲得的點(diǎn)云來(lái)進(jìn)行的,而是直接依靠捕捉的三維圖像提取被測元素。而且,當拍照式測頭用于三維測量時(shí)并不單獨使用,而是配合接觸式測頭一起,由接觸式測頭負責建立測量基準,而拍照式測頭則是針對一些特殊元素特征(例如孔、槽等)進(jìn)行測量。 光學(xué)測頭雖然有一些接觸式測頭無(wú)法提供的優(yōu)勢,但并無(wú)法完全替代接觸式測頭,其原因在于光線(xiàn)的可觸及性不如接觸式測頭。測球的各個(gè)部位都可以去接觸被測物體來(lái)采點(diǎn),但光的傳播是沿直線(xiàn)的,我們無(wú)法讓光“轉彎”,必然有一些特征讓光線(xiàn)力所不能及,比如徑深比很小的孔、或是需要L型測針的場(chǎng)合,接觸式測頭比光學(xué)測頭更方便。

  沒(méi)有最好的測頭,更沒(méi)有萬(wàn)能的測頭,究竟怎么選擇最終還是取決于測量需求。在繁多的測頭種類(lèi)面前,應該不只是以預算為導向,也不一定要追求全能型的測頭,找到真正合適的產(chǎn)品,才能既快又好地做好質(zhì)量控制。想要了解更多蔡司三坐標測量機參數請在線(xiàn)或來(lái)電咨詢(xún)40001500108

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