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1、先进坐标测量技术,卡尔蔡司（上海）管理有限公司,创办于1846年的蔡司，是一家科技领先的集团公司,尤其在光学及工业方案等领域卡尔蔡司股份有限公司并不是上市公司,而是隶属卡尔蔡司基金会目前六大业务集团在全球超过四十个国家运营，全球超过24000名员工卡尔蔡司更关注领先市场的方案:工业方案 研究方案 医疗技术 消费光学,蔡司集团简介,全球80%的电子业与半导体芯片使用蔡司微光刻透镜制造,几乎所有F1赛车队的精密制造都倚赖蔡司工业测量技术,全球2亿人佩戴蔡司镜片，每秒便有2位消费者选择我们,蔡司星象仪可投射最大直径35米的星空，每年超过8000万人在天文馆观赏我们的“星空”,蔡司的外科手术显微镜配备
2、先进的术中导航系统，帮助医生在术中随时精确判断仪器和病症位置,地心引力、魔戒三部曲、变形金刚：月黑之时等诸多名作皆由蔡司电影镜头拍摄,科学家使用蔡司电子显微镜获取地质数据和高清立体图像，加速天然气和石油的勘探研究,1969年人类首次登月使用了蔡司镜头,你知道吗？,80-90%任务量,工业测量,Courtesy:Pfeifer,T.:Production Metrology,R.Oldenbourg Verlag,2002,外 形,材 料,功 能,工业领域的测量任务,41%的汽车产品质量问题与汽车制造尺寸偏差相关。-J.D.Power 全球汽车产品质量关键问题调查评估报告,一辆汽车由两万个左右零
3、部件组成,几何精度是产品质量的关键,图纸,工件模型,实体工件,测量对象,几何量应用,测量仪器,什么是三坐标测量机？,三坐标测量机Coordinate Measuring Machine(CMM)优势：通用性强，精确可靠，快捷方便原理：将被测零件放入其允许的测量空间范围内，精确地测出被测零件表面的点于空间三个坐标位置的数值，将此类点的坐标数值经计算机处理，拟合形成测量元素，如圆、球、圆柱、圆锥、曲面等，经过数学计算的方法得出其形状、位置公差及其他几何量数据。,1973年，首台CNC接触式扫描坐标测量机 UMM 500,1926年，首台UMM通用测量显微镜,1920年，首台光干涉比对仪,1919-
4、2009,悠久的工业测量历史,首台数控扫描坐标测量机 UMM 500,首台通用测量显微镜UMM,车间扫描测量机UMC 850,高性能测量机CONTURA,复合式扫描测量机 O-INSPECT 442,复合式扫描测量机OI 322,工业CT测量机METROTOM,计量行业新标杆XENOS,创立,计量型坐标测量机 UPMC,高精度测量机PRISMO,微纳米计量 F25,大型测量机MMZ,高速在线CTVoluMax,悬臂式测量机HAM,坐标测量机发展简史,为什么需要三坐标测量机？,微米级的挑战：对于产品的质量标准的要求显著增加制造公差日益严格制造技术的发展需要越来越高精度的生产及测量设备,为什么需要
5、三坐标测量机？,获取尺寸数据最有效的方法之一代替多种表面测量工具及组合量规将复杂的测量任务所需时间由小时缩短至分钟,为什么需要三坐标测量机？,1.功能导向性测量例如：检查某个零件的功能保证装配完成来料或者出货的检查 通过三坐标检测替代量具检查进行样品检测,2.生产导向性测量例如：提供过程参数确定生产的修正值和机器设置完成VDA5或者GR&R测试 确定cg 或者 cgk 的值,轴承技术控制系统控制面板,主轴光栅尺,测头系统,减振单元,导轨立柱,防护外罩横梁,转台系统花岗岩平台,三坐标测量机的基本组成,坐标测量机主要的结构形式,固定工作台悬臂式,移动桥式,龙门式,移动工作台悬臂式,固定桥式,水平悬
6、臂式,D,D,D,M,M,材料:CFK刚性好热力学稳定性比重轻,桥架两端一致的温度膨胀=主轴的温度膨胀,陶瓷:刚性好 温度变化不敏感重量轻可用于复杂形状,独特定制的工艺确保碳纤维与陶瓷保持一致的热力学表现,坐标测量机移动桥式结构,桥式测量机,车间型测量机,大型测量机,复合式扫描测量机,悬臂式测量机,CT 测量机,在线测量,过程控制,坐标测量机主要的分类,VAST gold VAST XTR gold VAST XXT VISCAN LineScan ROTOS,一机多用，MASS多测头平台技术满足多方面测量需求,测头的主要类型,ZX平面方向，半径为50毫米的环规 探针长度:200毫米 扫描速度
7、:20毫米每秒,VAST gold固定式测头,传统旋转式测头,固定与旋转式测头区分,单点测量:,信息相对有限,有限的测量信息：尺寸 位置 形状,扫描测量:,准确的测量结果:尺寸 位置 形状,标准的扫描结果,三坐标测量机的主要触测方式,测量过程如何获取更全面精确的信息？,如若多次采点位置有所差异，测量结果通常会有所改变，如上位置不同的四点触测，其直径偏差测量值变化量由12um至50um不等。,多点触测,连续扫描,唯有通过扫描方可获取更全面的信息，更佳的测量重复再现性，直径偏差值最大化恒定于53um。,ACTIVE 主动式扫描,连续扫描的种类,D-CAA,S-CAA,连续扫描速度区别,小型壳体,中
8、型壳体,大型缸体,24-29%时间节省,19-29%时间节省,26-36%时间节省,30-35%时间节省,25-30%时间节省,35-45%时间节省,VAST Navigator,VAST Navigator+VAST Performance,工件,测针组结构,蔡司专利技术及绝佳的用户体验,测量效率是关键,支持超长/复杂探针且保持高精度的扫描测头,玻璃陶瓷,玻璃,钢,0.0+/-0.05 m/meter/oC,11.5+/-0.5 m/meter/oC,7.8+/-0.5 m/meter/oC,光栅尺系统无需额外温度传感器,无温度补偿误差,近乎于零的热膨胀系数及绝佳的材质均匀性,长期的空间稳定
9、性,光栅尺的种类,光栅尺本身几乎没有热膨胀 经过验证的光栅尺悬浮安装保证测量稳定,20C,非固定端=光栅尺不受承载物热膨胀的影响,固定端=不变的零点位置,玻璃陶瓷光栅尺与光栅尺悬浮安装技术,26C,玻璃陶瓷光栅尺,承载物,油膜,光栅尺的安装,桥式测量机,车间型测量机,大型测量机,复合式扫描测量机,通用测量平台,齿轮测量,叶片测量,脱机编程,自由曲面测量,自由曲面测量,质量数据管理,测量实验室管理,坐标测量机主要的软件系统,革命性的计量变化：CAD技术的引入,快速简易的少量点击数即可实现快速编程,革命性的计量变化：CAD技术的引入,面向对象编程,基于代码编程,如何实现高效编程,安全平面自动生成防
10、碰撞测量中间位置无需编程探针和测量方向的自动设置,用于测量运行的排序功能,高效，全自动生成测量路径,独到的格式刷功能,功能全面,快速掌握使用同样的图标,简易编程,多样化测量报告,Results in CAD window,Form plots,Graphic element,多样化测量报告,如何提升测量效率,极大优势是可支持仿真模拟拓展，既可检查测头运动是否与工件干涉，亦可验证程序逻辑及流程等。优化程序，对于大量的编程内容，可节省机台占用时间，降低编程出错率。,轮廓曲线：2D与3D轮廓曲线拓展功能,Nominal data:freely calculate curves from mathem
11、atical formulasCurves from model sectionsChange nominal points and vectorsFit curves,轮廓曲线：测量结果分析及显示拓展功能,PiWeb,PiWeb,PiWeb,独立位置,独立位置统计分析,可联结任意位置的机台连结质量及检测仪器中央数据库服务器全球实时分析,高级数据管理平台,基于扫描技术的逆向工程,VAST系列高精度接触式连续扫描,METROTOM X射线断层扫描（CT）,LineScan 激光线束扫描,利用测量机对样品扫描后将点云数据传输到CAD/CAM软件中以完成设计与造型，获取3D数字模型，节省大量时间成本
12、。,较大的机器行程，大范围环绕工件之量测,较小的机器行程，无环绕量测,三轴测量,四轴测量,三轴与四轴测量区别,超高精度旋转工作台,ISC智能扫描控制系统,通用测量软件平台,主动式三维连续扫描测量技术,完美的结合,四轴联动扫描测量技术,四轴联动扫描测量技术,测针在某些位置时，测杆会与叶片发生干涉，若通过变换测针方式，会大大降低工作效率.,.四轴联动扫描,四轴联动扫描测量技术,叶片截面公差分段评定偏差投影评定公差最佳拟合快速点序变换点云循环拟合边缘智能调整离线编程及仿真二次开发及个性化定义,叶片测量技术,叶片测量技术,齿轮测量技术,应用于精密测量领域的工业CT,Digitizing逆向工程,CAD
13、 Comparision数模比对及快速修模,Porosity Analysis 孔隙率分析,Dimensional Metrology三维尺寸测量,Application,Assembly Control裝配检测,Act-act Comparision 实际值比对,Wall Thickness Analysis 厚度分析,METROTOM,METROTOM 800,METROTOM 1500,应用于精密测量领域的工业CT,配备多种扫描测头系统,满足各类尺寸及轮廓测量要求.,一机多用,降低测量不确定度及大幅缩短测量时间.,O-I,传统,Time,一机多用，复合式测量平台,一机多用，复合式测量平台
14、,单特征,手动操作,替代量规,生产过程控制,54,如何提升测量效率,集成于柔性自动化制造系统,如何提升测量效率,简易！一键式运行操作，支持单件或批量化测量标准化功能，托盘式操作,测针创建系统,夹具系统,测量结果是“昂贵”决定的基础：发货还是重做接受还是退货生产继续还是中断,不精确的坐标测量机可能会引起错误决定,废品 发货,测量结果的不确定度是一个经济问题。,为什么需要精确的坐标测量机？,R0,EL,Length in mm,Deviation in m,L1,L2,L3,L4,L5,A,测量机的精度评定标准,关键指标是哪些?少见以两点测量某一特征!如下信息同样非常重要:MPE-RONtMPE-
15、THPMPE-tMPE-PSTMMPE-PFTM,扫描误差,多探针形状及尺寸误差,测量机的精度评定标准,测量机的精度评定用标准器,测量机的精度评定标准,长度测量误差MPE-E0。,ISO 10360,ISO 12181,扫描误差MPE-THP,单探针形状探测误差MPE-PFTU,形状测量误差MPE-RONt,测量机的精度评定标准,四轴精度 MPE-FA,FR,FT。,多探针精度 MPE-PFTM,PLTM,PSTM,测针偏置150mm时长度测量精度 MPE-E150,比较三坐标的性能参数,评估特定任务测量误差,基于公司标准的 GR&R-测试能力测试,VDA 5,VDI 2617-11 不确定度
16、平衡,VDI 2617-8 测试合理性,VDI 2617-7 光学三坐标,ISO 15530-x,ISO 10360 三坐标验收标准,cg,cgk 1,33 resp.U/T0.1.0.2,测量误差指示器 E,基于MPEE仅能预估距离和直径测量误差,如何选择合适的坐标测量机？,某测量机自1997.10 9/12/7,2011年12月24日维保精度报告,1997年10月安装验收精度报告,长期的精度稳定性及重复性,使用者对于测量很重要,夹紧检查：变形或松动避免碰撞检查碰撞结果避免杆探测正确使用工具找正检查，基准检查检查测针组装 检查测针校准清洁检查测量程序设置合适的粗差清除参数测量机监控主动性，教
17、育/培训,测量机仿生学设计,测量机设计及CAA误差补偿，ZERODUR，CARAT等高科技材料研发,测量机人体工程学及工业设计,主动式连续扫描，旋转式，高速扫描及飞行扫描等测头技术,丰富的设计开发经验,全面涵盖多样化航空航天应用,基于四轴联动扫描技术的机匣及整体叶轮叶盘测量,激光扫描及逆向,基于超长测针的涡轮轴类尺寸测量,主动式高精度扫描旋转式高效扫描,基于CT技术的超小叶片内部结构及缺陷分析,基于高精度视像技术对微细榫齿测量,全面涵盖多样化航空航天应用,将表面粗糙度测头集成于测量机,测量规划,脱机编程,装夹方案,悬臂式测量,在线测量,数据管理,轿车车身结构和工艺皆非常复杂，具备很高的装配精度
18、，需对车身、四门两盖、前后围总成、左右侧围总成、底板总成等进行严格管控。涉及曲面轮廓、孔位、边界点、槽、料厚补偿等应用要点，全面涵盖数百个测量元素及多角度旋转方位，广泛应用于全球知名汽车制造商的产品开发、试制、抽样检测等环节。于量产阶段，自动化光学检测在不中断生产的条件下既确保了工艺的可靠性，又提高了生产效率，100%覆盖了生产过程的始终，确保所有工件与产品皆得到精确的测量，例如，3D螺柱测量其精度可达到10分之一毫米，而用时比普通手工测量快60倍，不仅可监控工艺与质量的可靠性，亦有效节省大量时间。,车身及分总成检测链,测量规划,脱机编程及模拟仿真,探针系统设计,装夹及上下料方案,计量实验室,
19、在线测量,自动化方案,数据管理,缸体缸盖等测量项目为代表的动力总成测量方案，可提供交钥匙工程，有效整合探针系统设计、夹具方案、上下料系统、坐标测量机、测量策略、测量间设计、项目管理及应用支持等关键要素。任务复杂、精度、节拍、装夹、编程等要求高，涵盖量具能力指数cg/cgk及测量系统重复再现性分析GR&R。提供精密实验室及在线测量方案，涉及缸体、缸盖、曲轴、凸轮轴、连杆、活塞等多样化测量任务。,动力总成检测链,全封闭防护结构更稳定的温湿度系统,宽温测量技术,模具及电极的检测,注塑及压铸工艺的优化,快速质量分析及修模,注塑制品,金属铸造,钣金及冲压,模具及成型产品检测链,出色“大”潜能：跨度 6 米起，高度 3.5 米起长度 超过 10 米,MMZ G 50/110/35,大型测量机应用,测量机发展趋势,高精度四轴测量技术,微纳米级测量技术,复合式测量平台,高科技材料及结构,多测头平台技术,测量效率提升,全面的质量控制技术,我们愿成为您 长期的战略合作伙伴让最新的品质控制方案更好地服务于产业,助力质量中国,
