三坐标测量机

设备描述：

三坐标测量机（CMM）是一种精密的测量装置，能够对物体的几何尺寸和形状进行精确测量。

图3-1-19 三坐标测量机

三坐标测量机利用一个可沿X、Y、Z三个轴向移动的探针，接触被测物体的表面，通过探针触点的位置数据来确定物体的几何特征。这种装备可以配置不同类型的探头，如接触式探针、激光扫描头等，以适应不同的测量需求。

三坐标测量机能够测量零件的长度、宽度、高度、孔径等尺寸参数，确保零件符合设计规格。三坐标测量机的基本功能包括：

（1）形状和位置精度检测  通过测量，三坐标测量机可以评估零件的形状和位置精度，如平面度、圆度、同轴度、对称度等。

（2）复杂几何特征测量  对于具有复杂几何形状的零件，三坐标测量机可以测量其曲线、斜面、凹槽等特征，提供详细的三维数据。

（3）质量控制与反馈  三坐标测量机在生产线上实时进行测量，能够即时发现加工偏差，为生产调整提供数据支持，及时纠正加工误差，提高产品质量。

（4）数据记录与分析  测量数据可以用于生产过程的监控、质量分析和持续改进，帮助制造商优化生产工艺。

三坐标测量机作为接触式在线三维检测装备，在智能制造中扮演着重要的角色，特别适用于精密制造、汽车、航空航天等行业的质量控制。但不适用于表面易受损或柔软的材料。

实现功能：

1．根据生产需求，完成工件尺寸的实时检测；

2．根据检测数据，判断工件的加工精度；

3.利用测量探针，确定被测物体的几何精度。三坐标测量机利用一个可沿X、Y、Z三个轴向移动的探针，接触被测物体的表面，通过探针触点的位置数据来确定物体的几何特征。

如图3-1-20所示，三坐标测量机的测量探针是一个杆状金属件，其前端装有一个高精度高耐磨的圆球，通常采用红宝石材料而成，探针的尾部安装在探头下端，该探头随测量机测轴做位移运动，其任意时刻的所在的空间位置数据能够通过测量机的三轴光栅尺精确读出。探头的内部装有一个与探针联动的高度灵敏的三维微动传感器（三向应变式微动传感器），当探针前端测球与被测表面发生接触时，微动传感器会随即给出对应的位置触发信号，此信号经测量机计算机拾取并处理后产生可对外输出的该点位置的坐标数据及与关联点之间的距离等几何量。

图3-1-20 测量探针

关键技术及难点：

1.为了保证工件检测的准确性，需要在测量之前检查测量室的工作环境、测量机的清洁，制定检测方案（包括零件的装夹方法，测针直径及安装方向，采点位置等）。

（1）测量室工作环境  为保证高水平的位移精度，三坐标测量机的XYZ导轨都是采用空气静压式导轨设计，因此对作业环境及被测件的洁净度、温湿度都提出了较高的要求。

三坐标测量机有产线现场和专用测量室两种配置环境，产线现场配置环境相对于专用测量室而言，要求更高。

1）温度与湿度控制：在产线现场，由于生产活动的持续进行，温度和湿度的控制可能较为困难。然而，为了保证三坐标测量机的精度，仍需要尽量将温度维持在20±2℃，相对湿度不得超过60%。这可能需要额外的温湿度控制设备，并需要经常进行监控和调整。

2）空气质量：产线现场可能存在更多的灰尘、颗粒物等污染物，这些污染物可能会粘附到测量机表面或进入内部，影响测量精度。因此，在产线现场使用三坐标测量机时，需要更频繁地进行清洁和维护，以保证空气质量满足ISO14644-1中的100级别标准。

3）振动与噪声：产线现场可能存在各种机械设备的运行振动和噪声，这些都会对三坐标测量机的精度产生影响。为了尽量减少这种影响，可能需要采取一些减振和降噪措施，如使用减震地基或配置主动关震设备。

4）电源环境：产线现场的电源环境可能较为复杂，电压波动和频率变化可能较大。因此，需要配置稳压电源或UPS来保证三坐标测量机的电源稳定性。

（2）测量机清洁及开关机  测量机的清洁度会影响到工件的检测精度，甚至会影响机器使用寿命。每天使用无纺布或无尘纸蘸99.7%无水酒精擦拭导轨，擦拭时顺着一个方向进行。

测量机的启动与关闭，必须按照规范操作。

开机顺序：                           关机顺序：

a 打开气源；                         a 将探针移至测量机右上角位置；

b 打开控制柜电源；                   b 关闭电脑上CALYPSO软件；

c 打开控制面板驱动；              c 关闭控制面板驱动；

d 打开电脑上CALYPSO软件。           d 关闭控制柜电源；

e 关闭气源。

2．确定工件固定装夹

（1）确定工件的装夹方案时需注意，测量位置不能存在遮挡，装夹位置不能干涉探针；

（2）保证工件和夹具安装牢靠，同时应避免工件受力变形而导致的测量误差。

（3）尽可能一次装夹，完成所有元素测量。

3．测量机探针选择与校准

确定好工件装夹方案后，根据装夹位置、方向、工件尺寸来选择测量所需探针方案。

（1）探针的方向要尽量和工件的测量面垂直或平行。

（2）探针的长度要满足图纸上最长（或深）的尺寸。

（3）探针的材料要根据被测材料进行合适的选择。

（4）探针球径选择，球径太小会导致探针容易断裂，球径太大会在测量中引入很严重的机械滤波。

综上所述并结合工件及装夹方法，选择球径3mm杆长58mm的红宝石材料探针，设定探针的方向。

（5）校准时通过标准球、主探针和工作探针进行校准。

4.系统自动根据坐标系生成测量报告。

AGV应用实训

设备名称：广州里工公司生产的里工高寻TaskDo205小车，

设备描述：高寻AGV小车的性能参数如下：

1）导航方式激光SLAM+视觉辅助导航

2）尺寸（不含机械臂） 长：850mm，宽： 537mm，高：650mm

3）自重151kg（底盘及箱体132kg，机械臂19kg）

4）最大速度2m/s

5）工作速度参考：前进：0.8m/s（可配置），后退：0.1m/s（可配置）

6）定位精度±8mm

7）角度精度±1°

8）振动值≤0.5g

9）机械臂有效载荷：5kg

10）机械臂重复精度：±0.05mm

图3-4-3 AGV小车图片

实现功能：  

 AGV集中运用了计算机、传感、信息融合、通讯、工业视觉及自动控制等技术，从而实现实时感应、安全识别、多重避障、智能决策、自动执行的物料搬运或操作。本实验检验AGV自主导航、AGV信息感知、AGV运动控制等功能。

关键技术及难点：

（1）AGV小车通电并初始化

1）按照以下步骤，给AGV小车通电。按下 AGV小车的后盖板上的右侧按钮并拉动以打开盖板。将电源开关旋转到“打开”位置，开/关按钮将变为蓝色。 顺时针转动急停按钮将其解锁，并确保急停按钮都处于解锁状态。

2）启动手臂，初始化并加载手臂程序

第一步：取消急停开关，并按下启动按钮启动系统。

第二步：为协作机器人编程，也可以直接加载程序。

第三步：初始化机器人，协作机器人的各个手臂姿态回到安全点。

3）连接控制界面，输入账号和密码，登录控制界面。  

4）确定初始位置并启用AGV小车。

a)点击“初始化位置”，在地图上把高寻的大概位置标识出来，然后先不松手，拖动手指确认方向。箭头指的地方是车头方向。

b)点击“匹配”，系统会自动匹配自身激光（红色激光）和扫描到的墙体重合，即定位完成。

（2）通电并初始化

 打开气源、电源。

（3）发起生产任务

1）MES下发任务。登录网站，登录后下发相应产线订单

2）总控下发任务。