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光学轴类测量机是一种专门用于测量轴类工件(如光轴、轴承轴、传动轴等)几何参数的高精度设备。

基本原理

  1.光源照射与反射:光学测量机通过高精度的光源照射到待测工件表面。工件表面的反射光或散射光通过光学系统进入探测器。

  2.图像获取与分析:采用CCD(电荷耦合器件)或CMOS(互补金属氧化物半导体)相机进行图像采集。通过高分辨率的图像处理系统分析工件的几何形状、尺寸和公差等信息。

  3.高精度测量与计算:测量系统结合计算机控制系统,对反射回来的光信号进行分析,利用精确的算法计算出轴类零件的各种几何参数,如直径、圆度、轴心度、同轴度等。

  4.数据反馈与结果输出:最终,通过专用软件输出工件的测量数据,并与标准值进行比对,生成测量报告,供用户参考。

优势

  1.高精度测量:采用激光等高精度光源,能够测量出非常微小的尺寸和形位公差。其精度可达到微米级,远高于传统机械测量方法。

  2.无接触测量:与传统的接触式测量工具不同,采用非接触方式进行测量,这避免了测量过程中对工件表面的磨损和损伤,适用于敏感或易损的工件。

  3.高速测量:光学测量系统具有较快的响应速度,能够快速完成大量工件的在线检测。相比传统的接触式测量,测量效率更高,适合大批量生产中的质量控制。

  4.自动化程度高:配备了高效的自动化控制系统,能够根据预设的程序自动完成测量任务。这大大提高了测量效率,并减少了人为操作误差。

  5.适应性强:不仅适用于金属轴类零件,还能对塑料、陶瓷等其他非金属材料进行精确测量。因此,它具有很强的应用适应性,可以广泛应用于不同领域。

  6.简便易操作:通过图形化的软件界面,操作简便,使用者可以通过触摸屏或者计算机进行控制和操作,方便快捷。

操作方法

  一、使用前准备

  1.环境要求:

  工作环境应清洁、无尘、无振动。

  温度稳定(建议20±2°C),避免阳光直射和气流干扰。

  电源稳定,建议使用稳压电源,设备良好接地。

  2.开机预热:

  接通电源,开启主机和计算机。

  让设备预热15-30分钟,使光学系统和机械系统达到热平衡,确保测量精度。

  3.清洁设备:

  使用无尘布和专用清洁剂(如无水乙醇)轻轻擦拭测量平台、光学镜头(物镜)和光栅尺防护罩,确保无灰尘、油污。

  4.安装工件:

  将待测轴类零件用V型块、顶尖或专用夹具稳固地安装在测量平台上,确保其轴线与测量平台平行。

  对于细长轴,可使用两端顶尖支撑,避免弯曲变形。

  5.选择镜头:

  根据测量范围和精度要求,选择合适的物镜倍率(如0.7X-4.5X连续变倍或定倍镜头)。

  二、软件操作与测量

  1.启动测量软件:

  打开配套的测量软件(如MeasurLink、PC-DMIS Vision、或厂商专用软件)。

  2.建立坐标系:

  手动对焦:通过手轮或鼠标调节Z轴(上下)高度,使工件表面清晰成像。

  3.找正基准:

  手动移动工作台(X、Y轴),将工件的某一基准边或基准圆与屏幕十字线对齐。

  使用软件的“建立坐标系”功能,设定原点和旋转角度(如将轴线与X轴平行)。

  4.采集特征元素:

  边缘捕捉:移动工作台,将待测边缘移至屏幕中心,软件自动或手动捕捉边缘点。

  5.常用测量功能:

  点:单个位置点。

  直线:通过两点或多点拟合直线(如轴肩、键槽侧边)。

  圆/圆弧:自动识别或手动采集多点拟合圆(如轴径、孔径)。

  距离:测量两点、两线、线与圆之间的距离(如轴段长度、同轴度基准距离)。

  角度:测量两直线夹角(如键槽角度)。

  同轴度/同心度:选择多个同心圆,软件自动计算最大偏移量。

  轮廓扫描:对于复杂轮廓(如凸轮轴),可设置路径自动扫描并拟合曲线。

  自动测量(高级功能):

  对于批量零件,可编写测量程序,实现一键自动测量、自动判断合格与否(SPC分析)。

  6.数据输出:

  测量完成后,可将结果导出为Excel、PDF、CAD图纸等格式,或直接打印报告。

  二、维护与保养

  正确的维护保养是保证测量机精度和延长使用寿命的关键。

维护保养

  一、日常维护

  1.清洁:

  每天下班前,用无尘布清洁工作台面、玻璃尺罩、镜头外罩。

  避免用手直接触摸光学部件。

  2.防尘:

  不使用时,盖上防尘罩。

  保持实验室清洁,定期清扫。

  3.检查:

  检查气浮导轨(如有)的气压是否正常。

  检查电缆、连接线是否完好。

  二、定期保养(建议每月或每季度)

  1.导轨润滑:

  对于机械式导轨(非气浮),按说明书要求定期添加专用润滑油或润滑脂。

  气浮导轨需确保气源洁净、干燥,定期排水。

  2.光栅尺清洁:

  使用专用工具和清洁剂(如无水乙醇)轻轻擦拭光栅尺条和读数头,去除灰尘和油渍。操作需极其小心,避免划伤。

  3.镜头清洁:

  如镜头内部有灰尘(影响成像),需由专业人员拆卸清洁,切勿自行拆卸。

  4.系统校准:

  使用标准量块或标准球对X、Y、Z轴进行精度校验。

  检查倍率校准(用标准线纹尺或网格板校准不同倍率下的像素当量)。

  若发现偏差超出允许范围,需进行补偿或送修。

  三、长期维护与注意事项

  1.避免碰撞:移动工作台时动作轻柔,严禁剧烈碰撞或超行程运行。

  2.负载限制:不要在工作台上放置超过额定载重的工件。

  3.环境控制:长期保持恒温恒湿,避免温度骤变。

  4.软件维护:定期备份测量程序和数据,防止丢失。

  5.专业校准:建议每年送计量机构进行一次全项计量校准,确保符合国家标准(如JJF 1304-2011)。

应用领域

  1.汽车制造业:在汽车行业中,轴类零件如车轴、传动轴、刹车轴等是汽车核心部件。可对这些零件进行高精度测量,保证其符合标准,从而确保汽车的安全性和性能。

  2.光学行业:光学轴如光纤、激光轴等在光学仪器和设备中扮演重要角色。能够精确地检测光学轴的几何形状、轴心度等,确保其在光学应用中的精确对准和高效传输。

  3.电子与通讯行业:在电子设备中,许多小型的传动轴和旋转轴需要进行高精度测量。可检测这些微小零件的尺寸、圆度、平行度等参数,确保其能够正常工作。

  4.航天与航空行业:航天航空领域对轴类零件的精度要求高,任何微小的误差都会影响到飞行器的安全和性能。可确保这些高精度部件符合标准。

  5.机械加工与制造业:机械加工行业中的各类轴类零件,如电机轴、齿轮轴等,都需要进行高精度的测量和检测。可为生产过程中的质量控制提供精准数据,确保零件的质量。

  6.医疗器械行业:医疗设备中的轴类零件,如医疗手术器械、机器人轴等,要求非常高的精度和稳定性。可确保这些高精度部件满足医疗行业的严格要求。

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