三坐标测量机Word文档格式.docx

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三三坐标测量机的组成.....................................................2

四三坐标测量机的结构材料………………………………..2

五三坐标测量机的样式.....................................................5

六三坐标测量机的测量方法.............................................7

七三坐标测量机的应用.....................................................8

八三坐标测量机的发展....................................................10

摘要：

本文主要介绍了三坐标测量机的定义，测量原理，组成，结构材料，样式，测量方法，应用以及发展。

三坐标测量机就是在三个相互垂直的方向上有导向机构、测长元件、数显装置，有一个能够放置工件的工作台（大型和巨型不一定有），测头可以以手动或机动方式轻快地移动到被测点上，由读数设备和数显装置把被测点的坐标值显示出来的一种测量设备。

三坐标测量机测量原理

三坐标测量机是测量和获得尺寸数据的最有效的方法之一，因为它可以代替多种表面测量工具及昂贵的组合量规，并把复杂的测量任务所需时间从小时减到分钟。

三坐标测量机的功能是快速准确地评价尺寸数据，为操作者提供关于生产过程状况的有用信息，这与所有的手动测量设备有很大的区别。

将被测物体置于三坐标测量空间，可获得被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经计算求出被测物体的几何尺寸，形状和位置。

三坐标测量机种类繁多、形式各异、性能多样，所测对象和放置环境条件也不尽相同，但大体上皆由若干具有一定功能的部分组合而成。

作为一种测量仪器，三坐标测量机主要是比较被测量与标准量，并将比较结果用数值表示出来。

三坐标测量机需要3个方向的标准器（标尺），利用导轨实现沿相应方向的运动，还需要三维测头对被测量进行探测和瞄准。

此外，测量机还具有数据处理和自动检测等功能，需由相应的电气控制系统与计算机软硬件实现。

三坐标测量机可分为主机、测头、电气系统三大部分。

一主机结构分为：

1、框架，是指测量机的主体机械结构架子。

它是工作台、立柱、桥框、壳体等机械结构的集合体；

2、标尺系统，是测量机的重要组成部分，是决定仪器精度的一个重要环节。

三坐标测量机所用的标尺有线纹尺、精密丝杆、感应同步器、光栅尺、磁尺及光波波长等。

该系统还应包括数显电气装置。

3、导轨，是测量机实现三维运动的重要部件。

测量机多采用滑动导轨、滚动轴承导轨和气浮导轨，而以气浮静压导轨为主要形式。

气浮导轨由导轨体和气垫组成，有的导轨体和工作台合二为一。

气浮导轨还应包括气源、稳压器、过滤器、气管、分流器等一套气体装置。

4、驱动装置，是测量机的重要运动机构，可实现机动和程序控制伺服运动的功能。

在测量机上一般采用的驱动装置有丝杆丝母、滚动轮、钢丝、齿形带、齿轮齿条、光轴滚动轮等传动，并配以伺服马达驱动。

直线马达驱动正在增多。

5、平衡部件，主要用于Z轴框架结构中。

它的功能是平衡Z轴的重量，以使Z轴上下运动时无偏得干扰，使检测时Z向测力稳定。

如更换Z轴上所装的测头时，应重新调节平衡力的大小，以达到新的平衡。

Z轴平衡装置有重锤、发条或弹簧、气缸活塞杆等类型。

6、转台与附件，转台是测量机的重要元件，它使测量机增加一个转动运动的自由度，便于某些种类零件的测量。

转台包括分度台、单轴回转台、万能转台（二轴或三轴）和数控转台等。

用于坐标测量机的附件很多，视需要而定。

一般指基准平尺、角尺、步距规、标准球体（或立方体）、测微仪及用于自检的精度检测样板等。

二三维测头即是三维测量的传感器，它可在三个方向上感受瞄准信号和微小位移，以实现瞄准与测微两种功能。

测量的测头主要有硬测头、电气测头、光学测头等，此外还有测头回转体等附件。

测头有接触式和非接触式之分。

按输出的信号分，有用于发信号的触发式测头和用于扫描的瞄准式测头、测微式测头。

三电气系统分为：

1、电气控制系统是测量机的电气控制部分。

它具有单轴与多轴联动控制、外围设备控制、通信控制和保护与逻辑控制等。

2、计算机硬件部分，三坐标测量机可以采用各种计算机，一般有PC机和工作站等。

3、测量机软件，包括控制软件与数据处理软件。

这些软件可进行坐标交换与测头校正，生成探测模式与测量路径，可用于基本几何元素及其相互关系的测量，形状与位置误差测量，齿轮，螺纹与凸轮的测量，曲线与曲面的测量等。

具有统计分析、误差补偿和网络通信等功能。

4、打印与绘图装置，此装置可根据测量要求，打印出数据、表格，亦可绘制图形，为测量结果的输出设备。

三坐标测量机的结构材料

三坐标测量机的结构材料对其测量精度、性能有很大影响，随着各种新型材料的研究、开发和应用，三坐标测量机的结构材料也越来越多，性能也越来越好。

常见的结构材料主要有以下几种：

1铸铁

铸铁是应用较为普遍的一种材料，主要用于底座、滑动与滚动导轨、立柱、支架、床身等。

它的优点是：

变形小、耐磨性好、易于加工、成本较低、线膨胀系数与多数被测件（钢件）接近，是早期三坐标测量机广泛使用的材料。

至今在有些测量机上仍主要用铸铁材料。

但铸铁也有缺点：

易受腐蚀，耐磨性低于花岗石，强度不高。

目前铸铁主要用在划线机等测量机上。

现在越来越多地为其它材料（如钢板焊件、花岗石）代替。

2钢

钢主要用于外壳、支架等结构，有的测量机底座也采用钢。

一般采用低碳钢，而且必须要进行热处理。

钢的优点是刚性和强度好。

它的缺点是容易变形，这是因为钢在加工之后，内部的残余应力释放导致变形。

钢材料的又一优点是可用焊接件。

在80年代初期焊接件成功地应用于测量机及机器人。

与铸铁件相比较，焊接件有以下优点：

（1）焊接构件经过充分地人工时效后可获得较高的稳定性。

（2）能获得较高刚度，设计的灵活性比铸件要好，钢构件比铸铁轻

（3）、焊接件的尺寸可以得到很好的控制。

成批生产条件下，靠夹具保证焊接件的尺寸；

在单件或小批量生产时则靠工人的技术掌握

3花岗岩

花岗石比钢轻，比铝重，是目前应用较为普遍的一种材料。

花岗岩的主要优点是变形小、稳定性好、不生锈，易于作平面加工，易于达到比铸铁更高的平面度，适合制作高精度的平台与导轨。

花岗石也存在不少缺点，主要是：

虽然可以用粘贴的方法制成空心结构，但较麻烦；

实心结构质量大，不易加工，特别是螺钉孔和光孔难以加工，不能将磁力表架吸附到其上，造价高于铸铁；

花岗石材质较脆，粗加工时容易崩边；

遇水会产生微量变形。

使用中应注意防水防潮，禁止用混水的清洗剂擦拭花岗石表面，也应防止静压气体中的水分对导轨的影响。

4铝

三坐标测量机主要是使用高强度铝合金。

这是近几年发展最快的新型材料。

铝材料的优点是质量轻、强度高、变形小、导热性能好，并且能进行焊接，适合作测量机上的许多部件。

应用高强度铝合金是目前的主要趋势

常见三坐标测量机有复合式，便携式。

复合式三坐标测量机具有所有传统三坐标测量机的接触式探头点测功能和非接触式光学三维扫描功能。

特点

1.微型三维扫描仪质量不超过500克，可以很方便的安装在三坐标测量机的先端，和测头平行

使用；

2.微型三维扫描仪精度高，单次扫描精度为0.01-0.02mm；

3..无需标志点，数据全自动拼接；

可测量范围大，可扫描大型物体,如汽车的模型；

4.复合式三坐标测量机既具有点测功能，又具备面扫描能力；

5.非接触式扫描物体，单次扫描可得到130万个点的数据信息，数据质量高；

便携式三坐标测量机

特点：

1.获得专利的主轴无限旋转技术，允许检测难以到达的区域。

2.利用配备桥式测量机的TESA动态多线式测头，帮助你获得无以超越的测量性能。

碳纤维测头可以进行测头的自动识别。

3.新型、更小尺寸、更便于把握的把手，具备LED工作灯和一个整合的数码相机，允许操作人员对测量的初始化进行图形化建档。

4.新型无限旋转把手–可在肘部和前臂进行把手的旋转，提供了两个低摩擦的把手位置，更加符合人体工程设计。

旋转把手允许测量系统在操作者手中“游动”，能够达到最好的精度并减少操作人员的疲劳。

5.Heidenhain编码器，根据我们的特定要求定制，提供了“宽轨迹”轴承支撑，提高了系统的性能。

6.先进的碳纤维臂身，坚固、重量轻、温度稳定性好，并提供了贯穿整个产品使用周期的长久保证。

7.提升性能、小尺寸的Zero-G平衡系统，减少了操作人员的疲劳，提供了在所有位置毫不费力的控制，包括中心线上下。

8.经过改进的802.11gWIFI连接—相对兰牙技术，信息传送可以6倍更广、50倍更快—允许操作人员把电脑放置在最方便的位置。

9.锂电池允许现场检测，不需要交流电源或者电缆。

采用密封电池罩避免电池箱进灰尘，以及意外的电池移动。

10.快速固定型测头保护套，用于存放系统三个备用测头，并使得测头更换安全与快速。

三坐标测量仪的测量方法分类：

1、接触式探针测量三坐标测量仪（最常用使用最普遍）；

2、影像复合式三坐标测量仪；

3、激光复合式三坐标测量仪（主要应用于产品测量与逆向抄数扫描）。

其中，接触测量方式常用于机加工产品、压制成型产品、金属膜等的测量。

为了分析工件加工数据，或为逆向工程提供工件原始信息，经常需要用三坐标测量机对被测工件表面进行数据点扫描。

三坐标测量机的扫描操作是应用DMIS程序在被测物体表面的特定区域内进行数据点采集，该区域可以是一条线、一个面片、零件的一个截面、零件的曲线或距边缘一定距离的周线等。

基本原理就是通过探测传感器（探头）与测量空间轴线运动的配合，对被测几何元素进行离散的空间点位置的获取，然后通过一定的数学计算，完成对所测得点（点群）的分析拟合，最终还原出被测的几何元素，并在此基础上计算其与理论值（名义值）之间的偏差，从而完成对被测零件的检验工作。

正确使用三坐标测量机应注意以下几点：

（1）工件吊装前，要将探针退回坐标原点，为吊装位置预留较大的空间；

工件吊装要平稳，不可撞击三坐标测量机任何构件。

（2）正确安装零件，安装前确保符合零件与测量机的等温要求。

（3）建立正确的坐标系，保证所建的坐标系符合图纸的要求，才能确保所测数据准确。

（4）当编好程序自动运行时，要防止探针与工件的干涉，故需注意要增加拐点。

三坐标测量机的应用

制造业中的质量目标在于将零件的生产与设计要求保持一致。

但是，保持生产过程的一致性要求对制造流程进行控制。

建立和保持制造流程一致性最为有效的方法是准确地测量工件尺寸，获得尺寸信息后，分析和反馈数据到生产过程中，使之成为持续提高产品质量的有效工具。

三坐标测量机是测量和获得尺寸数据的最有效的方法之一，因为它可以代替多种表面测量工具及昂贵的组合量规，并把复杂的测量任务所需时间从小时减到分钟，并快速准确地评价尺寸数据，为操作者提供关于生产过程状况的有用信息。

1三坐标测量机在模具行业中的应用

　　三坐标测量机在模具