外文翻译--CNC 机器上自由形态表面非连络自动机械测量.doc

毕业设计(论文)外文资料翻译系部：机械工程系专业：机械工程及自动化姓名：学号：外文出处：Non-contactautomaticmeasurementoffree-formsurfaceprofilesonCNCmachines附件：1.外文资料翻译译文；2.外文原文。指导教师评语：该篇外文资料内容与课题有一定的相关性，译文比较正确地表达了原文的意义、概念描述基本符合汉语的习惯，语句较通畅，层次较清晰。签名：年月日(用外文写)附件1：外文资料翻译译文CNC机器上自由形态表面非连络自动机械测量摘要这论文描述在CNC机床或坐标测量机（CMM）和它的CAD/CAM综合为任何的自由形态的表面发展一个非连络类型自动机械测量系统的工作。一个Keyence公司模型LC-2220激光探针,作为非连络感应器被整合到CNC机器之内。已经发展了一个为任何自由形态轮廓的自动表面追踪的测量软件。对于反向工程任何的市售CAD/CAM系统的转换数据，通过正确的DXF文件,也是可得的。广泛的校准工作，在关于颜色，材料，表面斜坡，和使用HP5528激光干涉仪的工件边缘侦测方面,激光探测的系统精确方面已经实现了。在使用表面描绘技术后，副本物体的形状误差，相对于它的样品，不超过30微米，对于铸型业应该是足够了。1.引言自从1960年，英国的Ferranti公司发展了第一部坐标测量机(CMM)，空间度量衡学的测定效率，已经在工业中得到很大的改良。照惯例，大部分CMMs装备有接触探针，为了在如线，平面，圆，柱面，球，圆锥体，等几何因数方面的接触类型测量。测量的程序在以上因素方面的确非常快而且可重复，因为只需要探测点的少数数字，而且探测半径的补偿是相当简单的。然而当3D自由形态表面测量的需要近几年来增加，尤其随着反向工程的铸型业，当在很多测量点方面应用接触探测时，许多缺点被发现。一些典型的问题是：由于重复的进出表面的运动，速度不是够快。被抽取样品的位置因探测速度而影响，被抽取样品的点可能不够适当来正确地表现标准的表面，探头顶尖的半径补偿更难。探头顶尖容易很快磨损，而且一些机械结构和伺服控制器的误差可能会发生。为了改善上述缺点，在过去四年，有些激光探头已经开发出来，用于自由曲面的非接触式测量。此外，在应用这种探针到CNC型的CMM时，系统的测量精度和速度可以大大提高5-6倍，及CAD/CAM集成可以很容易地实现其逆向工程的目的。这论文描述使用了一个低成本激光探针到一个DCC（直接的计算机控制）型的CMM来为3D自由形态表面和基于反响工程的CAD/CAM软件发展一个自动的非接触测量系统。如此的技术也被适用于CNC机器中心来建立一个机器测量系统。激光的一个深入口径测定探查主要是调查有关的材料，表面坡度，颜色，以及待测量工件的边缘检测。在使用表面涂层技术后，再生产的工件形状误差相对于它的主件在30jrn之内，这个误差对于模具业的要求应该是足够的。2激光探针的工作原理用于此项研究的激光探针是一个带有LC2100的KeyenceLC-2220传感器头。这种成本低可见的激光探针通过激光三角提供位移测量技术。正如图1所示，从半导体发射器发出的聚焦的激光束投影到物体表面。由于表面粗糙度，反射光束将分散和通过激光接收镜头部分收集。通过这个镜头，光束将集中和投影到位置敏感探测器(PSD)的传感器头。如果被测量物体移动(Lx,图中),反射激光光斑也通过PSD手段移动。然后，这点位移通过这里也被称为控制器的数据处理转换为一个模拟或数字信号。最后，该控制器进行数据处理，如线性补偿和平均值计算，显示和输出测量结果。3激光探针的性能试验所有的非接触式位移传感器，如涡流型，超声波型，气动型，激光束反映类型，它们的性能曲线都与测试对象的表面性质有关。一些激光探针表面特性的重要参数，包括材料，颜色，粗糙度，以及物体表面的斜坡。大多数激光探测器的规格，然而，业务手册中没有提供足够的信息。所列出的反应制造商所提供的任何特定的激光探针的性能特点的数据通常没有直接适用于特定的加以衡量的对象。因此，首要的工件方面的激光探针必须被采用以保证测量结果更准确。3.1激光探针标定的系统设置图2显示了激光探针标定系统实验装置。进行校准的激光探针是安装在三坐标测量机(CMM,DCC类型,Numerex有限公司）。那个测试试样放在一个正弦把手上。正弦波的角度和高度能被规区块千斤顶分别地调整。HP5528激光干涉仪用于提供相关相对于激光探针输出的丢失。主轴可由计算机逐步移至向上和向下。因此，一旦开始，这个校准任务可根据德国工程师协会3441标准自动处理。而且每个操作被运行五次双方向的行进。各种实验然后改变不同的如材料（钢，铝合金，和电木）斜坡（0到60度的步骤），颜色（原始的，和白色，红色，黄色着色），和表面粗糙度(0.4pm到3pm)的试样条件调查序列。3.2校准结果众多的校准数据是不同的试样条件方面收集的。图3A说明了研究电木标本方面典型图位移误差，其原来的颜色（棕），和有激光束的表面。结果发现，在测量范围（2毫米）的最大位移误差为-l8pm，但重复性和扭转错误都非常好。图3b它的直线性有最少角尺线弯曲。表1总结在同样的条件下五个测试结果。一个有趣的现象可以看见，表面坡度也增加了位移误差。它可以解释说，如图4所示物体表面上散射光沿镜面方向执行高斯分布。随着表面正常正在远离激光束轴，被反映的由感应器头中的光接受透镜收集光束的强度会降低,这将导致低信号噪声(S/N)。因此，线性度会越来越差。然而，幸运的是，重复性仍然和以前一样好(在2pm之内)。类似的研究也分别在铝合金样品钢样品执行.此外，激光探针性能的表面颜色的影响通过在被测试的表面上涂不同的颜色来研究.表2总结了激光探针关于铝合金在不同的斜度和不同的表面颜色方面的校准结果.一个重要现象是,无论表面坡度的变化,红表面总是可以确保激光探针有很好的精度性能。由于铝合金试样改为钢试样,类似的结论如表3所示仍然可以得到.从这些研究中，模具制造行业可以考虑,当利用带有激光探针逆向工程技术生产模具,如果是涂有红色油漆,可以大大提高主件的测量精度.在激光探针测量时,工件表面粗糙度的影响已经先前调查了.结果发现，在任何加工表面合理Ra值(0.4to3pm),只要光学平面激光探头垂直于表面,校准结果并没有表现出显着的变化.由于大多数测量的工件必须擦亮到确定的小的Ra值，这种影响，因此可以忽略不计。4激光探针边缘检测能力的增强大多数市场上的激光探针只提供位移测量的功能.虽然这一功能可以使表面描测量的技术成为可能,但大多数激光探针在边缘检测方面的能力现在仍然非常差.一些在这一技术的解决方案将会发生,因为任何几何形状的工件必须有边界。一种这方面的方法在这项工作中被提议.所调查的激光探针，带有LC