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    1. 齒輪技術
      混合測量技術: 準備好迎接挑戰

      發布時間:2020.05.29 19:50  瀏覽次數:  作者:

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      2018年伊始面世,如今已經成為精密測量多功能選手:克林貝格精密測量中心成功地在一個系統之內集合了接觸式測量和光學測量的優勢。利用3D NANOSCAN接觸式測頭和HISPEED OPTOSCAN光學測頭,克林貝格精密測量中心已經為解決不同測量任務做好了充分準備。



      與接觸式系統不同,光學傳感器不必跟隨被測物體的輪廓。


      現代齒輪分析極具挑戰性,很多測量任務所要求的精度都小于1微米。工業領域對粗糙度和波紋分析的需求日益增長。


      克林貝格精密測量中心采用了先進技術來實現這些功能。特別是在電動汽車領域,公差要求更嚴,意味著很多情況下測量頻率必須提高。隨之而來的測量速度和柔性也越來越重要??肆重惛窕旌蠝y量技術是如何針對精密測量技術領域的所有任務提供成本效益解決方案的呢?



      光學測量:快速而簡便


      光學傳感器測量物體時不必跟隨其輪廓。這是由于光學測量和成像系統兩個顯著的特征:工作距離和測量范圍。工作距離是傳感器和被測物體之間必須保持的最小間隙。跟隨著工作距離,光學系統在測量范圍內可以記錄和處理信息。


      鑒于光學傳感器的工作距離和測量范圍,-與接觸式系統不同-很多情況下它無需跟隨被測物體的輪廓。這樣在一些情況下就避免了測量和實際測量運動之間所需的進給運動。其它情況下,類似的運動也可以被簡化從而更快速。而且在快速運動過程中,對被測物體和傳感器都很少需要,甚至無需進行操作。因此,這被稱為無反應的快速測量。

       

      齒輪,特殊的被測物體類型


      齒輪的幾何參數決定了它具備很大的齒面角度,這就造成了陰影和多重反射。而且,齒輪的表面通常都很光滑,反射性高,具備最小的散射光分量,這些都給光學測量技術帶來了特別的挑戰。而且在車間測量的嚴苛環境下,雜質也會影響光學測量的結果。被測物體表面的光吸收特性同樣會影響測量結果。吸收性過高的表面會阻礙足夠的光線散射回傳感器。


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      圖1:克林貝格混合測量技術結合了成熟的高精度3D NANOSCAN測頭和快速的HISPEED OPTOSCAN測頭


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      圖2:工作距離(WD)位于光學傳感器頭架前(右側)。它在實際的測量范圍(MR)之后。僅在被測量區域大于測量范圍時,傳感器才需要跟隨工件輪廓。


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      圖3:齒輪,尤其是汽車行業所用的齒輪,對光學測量技術來講結合了兩種挑戰性的特征:齒面陡而光滑


      傳感器的選擇影響到測量的質量。測量范圍和工作距離越小,信號質量越好。另外,吸收和散射特性是由光和表面材料之間的相互作用產生的。光的波長選擇,即色或色譜,也會對測量精度造成進一步影響。測量的質量是所有這些參數組合的結果。故而,有些測量任務適合于采用光學測量技術,而其它的則是接觸式測量系統更勝一籌。



      光學測量技術的最簡單應用就是齒輪的數字化和二次設計特性。此時對精度的要求往往比目前標準化的齒輪測量和評估要低。



       


      小結:


      采用HISPEED OPTOSCAN 傳感器的光學測量
      新定購的精密測量中心,光學測量是一個可選項,已有的大部分精密測量中心,可以為其提供改裝。適用的機型為P 26到P 100。



      花鍵的光學測量


      除了數字化,光學測量技術也為花鍵測量提供了優勢。對花鍵進行分析時,必須在不同高度觀察所有齒的情況。齒頂和齒根對花鍵功能性也尤為重要。此時采用接觸式測量的話就十分費時,然而花鍵的幾何特性適宜于采用快速而精確的光學測量?;ㄦI測量的例子值得深入了解。



      光學測量取代量規


      行業慣例表明,傳統的對四齒和齒距進行齒輪測量分析對確保功能性來講通常是足夠的。然而,花鍵則需要所有齒的信息。典型做法是采用量規進行測量。校驗過的通止規可以對此類工件進行快速的功能檢測。但是量規本身很貴而且會磨損。更進一步,量規檢測的結果沒有包括潛在的幾何偏差的信息。


      克林貝格HISPEED OPTOSCAN系統是使用量規的經濟替代方案。該傳感器系統特別適配于齒輪測量,可以對花鍵進行高速的完整測量。除了常規的齒輪檢測分析外,可以使用相同的數據記錄進行虛擬量規測量。該系統允許與數字量規進行對比,也允許和CAD模型進行直接對比。這樣就完全可以避免使用量規了。


      得益于克林貝格精密測量中心的高靈活性,光學測量技術得以輕松集成進入熟悉的測量步驟。比如,可以使用高精度的接觸式測量進行內齒測量或波紋分析,以及對表面粗糙度的接觸式測量。這樣,對于齒輪測量,精密測量中心結合了傳統和現代的分析方法,不同傳感器可以進行快速而自動的切換。


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      圖4:左圖,作為量規方法的完整數字化。右圖,采用Gravel軟件的傳統齒輪分析


      克林貝格混合測量技術


      克林貝格將HISPEED OPTOSCAN光學測量技術與久負盛名的高精度3D-NANOSCAN測頭系統相結合,用于完成所有的測量任務。這樣,整個系統就具備了在生產現場所需的穩健性下的高精度。得益于高速切換特性,每一項測量任務都可以使用到適配的測量系統。


      光學測量技術為精密測量技術領域的很多任務提供了有價值的補充,如數字化整個可能是未知的工件,或完整地快速測量花鍵。光學系統的高測量速度和高點密度適用于采用接觸式會十分耗時的測量。這樣就可以在工業環境中進行具有成本效益的測量。


      每當測量任務要求獨立的、高精度測量值時,接觸式3D NANOSCAN則是必需項。而對于快速生產和精確點的高度點云,則可以使用HISPEED OPTOSCAN。配合使用粗糙度測量技術,使得克林貝格精密測量中心成為測量任務所需的具備成本效益的解決方案。


      優化方式:混合技術


      數十年的經驗表明,接觸式測量無法被光學測量方法完全取代。這就是克林貝格采用了結合兩種測量類型方案的原因。該系統的前提條件是從一種方法到另外一種方法的快速切換。


      大昌華嘉編譯


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