隨著汽車工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展,對汽車測量技術(shù)的要求也隨之更加嚴格。本文介紹了奧地利Alicona 公司生產(chǎn)的自動變焦三維表面測量儀,該測量儀采用新型的自動變焦技術(shù),是一款非接觸式光學表面測量儀。具有精度高,測量面積大,速度快,不損壞樣品表面等特點,尤其適合測量結(jié)構(gòu)復雜或表面粗糙度較高的樣品,目前,已被廣泛應用于汽車工業(yè)。
1.全自動變焦測量技術(shù)的原理
全自動變焦測量技術(shù)的工作原理是光學小景深測量與精密垂直掃描相結(jié)合。光源所發(fā)出的光線經(jīng)過共軸的分光棱鏡和物鏡,聚焦照射到樣品表面上并發(fā)生反射,所反射光學信號經(jīng)由分光棱鏡被信號傳感器接收,如圖1所示。通過連續(xù)的自動的垂直掃描技術(shù)以及先進的圖像運算處理技術(shù),獲得樣品完整的表面三維形貌。Alicona公司全自動變焦測量技術(shù)已被ISO列入的表面三維形貌測量技術(shù)。
圖1 全自動變焦測量技術(shù)原理圖
2.全自動變焦測量技術(shù)的特點
(1) 能夠同時測量形貌和粗糙度
Alicona自動變焦三維表面測量儀能夠在選定的測量區(qū)域手動測量半徑、角度、臺階高度、距離等參數(shù)。并同時得到精糙度參數(shù)(Ra, Rq, Rz)等。
(2)能夠測量超過80°的陡峭斜面
常規(guī)的測量技術(shù)由于測量原理的限制,對于陡峭斜面的測量都比較困難,而陡峭斜面的準確測量又恰恰是很多領域所需要的,如刀具模具制造行業(yè)。應用全自動變焦測量技術(shù)對斜面超過80°的工件仍能快速而準確的測量。圖2所示是使用全自動變焦技術(shù)對鉆頭表面三維形貌的測量。
圖2 陡峭斜面測量實例-鉆頭的三維表面形貌測量
(3)大面積的表面紋理測量
傳統(tǒng)的接觸式測量只能測量線輪廓的粗糙度,與此相比,Alicona公司自動變焦三維表面測量儀可以測量整個表面的面粗糙度參數(shù)(Sa, Sq, Sz, Ssk……),測量符合的EN ISO 25178標準。
(4) 工具和刀具刃口測量
Alicona公司全自動刀具測量儀能夠快速、可靠地對刀具執(zhí)行精密的測量。
例如切削角度、切削半徑等。能夠?qū)Ω鞣N形狀的幾何體提供360度的形狀和粗糙測量,獲得完整的三維數(shù)據(jù)集,是逆向工程設計的*助手。
(5) 偏差測量和輪廓測量
偏差測量可以將工件的測量形貌與CAD設計圖進行比對,進行偏差分析,的完成逆向工程。輪廓測量能夠從任何一個測量位置測量角度、距離、圓周、內(nèi)切圓、外接圓、螺距等。輪廓測量在幾秒鐘內(nèi)就可完成。
(6) 體積測量和形狀測量
Alicona自動變焦三維表面測量儀通過皂膜模型來計算凹凸部分的體積。并能測量常規(guī)幾何體和彎曲表面,如:球體、圓錐和圓柱等,能夠?qū)Φ毒吆推渌M件進行可視化和形狀測量。
3.全自動變焦測量技術(shù)的應用
憑借全自動變焦測量技術(shù)出眾的測量特點,在工具模具、航天航空、汽車制造、材料科學、造紙、摩擦、電子制造、醫(yī)學、刑偵等領域,即對材料表面三維形貌極為關注的領域,都有著廣泛的應用。奧地利Alicona公司已經(jīng)與眾多的高校、研究所以及企業(yè)有著緊密的合作關系,如森拉天時、大眾汽車、阿奇夏米爾等等。
4.全自動變焦測量技術(shù)的儀器
Alicona公司全自動變焦測量技術(shù)的儀器主要有:IFM全自動變焦三維表面測量儀、EdgeMaster全自動刀具測量儀。全自動變焦三維表面測量儀是功能zui為全面的三維表面測量儀,全自動刀具測量儀則是針對刀具行業(yè)而專門研發(fā)制造。奧地利Alicona公司為滿足不同用戶的需求,已經(jīng)推出了更多的儀器型號,如適合于測量超大尺寸樣品的全自動變焦三維表面測量儀、適合于在線監(jiān)測的全自動變焦三維表面測量儀等等。
(a)
(b)
圖5 全自動變焦測量技術(shù)的儀器
(a)全自動變焦三維表面測量儀,(b)全自動刀具測量儀
展望
材料表面三維形貌測量是對材料表面性能檢測和質(zhì)量控制的重要手段,全自動變焦測量技術(shù)則為材料表面三維形貌測量提供先進的解決方案。奧地利Alicona公司已經(jīng)為眾多精密制造單位提供先進的測量技術(shù),北京東方德菲儀器有限公司則致力于奧地利Alicona公司產(chǎn)品在國內(nèi)市場的推廣,以滿足國內(nèi)用戶對材料表面測量的需求,為用戶提供先進的測量技術(shù)和解決方案。