基于三坐标测量机的平面测量方法研究
三坐标测量实验三坐标测量实验报告
三坐标测量实验三坐标测量实验报告三坐标测量实验报告实验一快速综合检验一、实验要求：1．根据教具给定测量需求确定测量方案2．对各几何要素尺寸,误差进行检测3．给出AUTOCAD三维视图（包括尺寸及形位误差标注）二、实验方案零件的具体结构确定：①确定各几何元素所须输出的参数项目测量课件的大致轮廓为方形，主要几何元素为平面，圆柱，圆柱孔和阶梯孔。
因此可选择测量件的三个垂直面建立空间直角坐标系。
需要测量的主要位置误差元素为同轴度。
②测头标定测量元素包括垂直方向的圆柱及水平方向的圆柱，因此需要标定垂直方向与水平面四个方向。
③根据零件确定测量基准选定模型的1，2，3面（如下页pro/e模型图所标注的面）为坐标系的三个基准面建立直角坐标系，并以1，2，3面作为测量基准。
三、实验步骤1．开机首先打开空气压缩机储气罐排水阀排水，然后依次开启空压机、冷干机和测量机气源，检查气压是否在0.4～0.5Mpa范围之内，如果不在此范围内则可通过气源调节阀调节。
再依次接通交流稳压电源、UPS电源、控制系统电源和计算机电源，启动WTUTOR 测量程序，屏幕出现SOI页面。
依次单击“电源”、“初始化”键，机器完成通讯和坐标初始化。
2．测量预备操作①测头标定。
在工作台上安装固定的基准球，标定测头。
②取下标准球，将测量课件水平摆放在工作台上，根据测量方案选取的三个相互垂直的面建立空间直角坐标系。
3．测量操作根据标定的几何元素进行直接测量、构造、元素间关系的计算、位置误差的检测、几何形状扫描等方法测出所需参数。
保存好测量的数据，测得数据见下页数据处理与CAD图形构建。
4．几何元素的计算打开“程序区”，调入参考坐标系及测量数据，选择“关系”，计算构建三维数据模型所需要的几何元素间的位置关系，并计算形位误差。
5．关机完成以上各步骤后，整个测量过程也就结束了。
三坐标测量机的关机顺序与开机顺序相反。
即首先“初始化”使测头停止在安全位置，其次关闭WTUTOR测量程序，再依次关闭计算机电源、控制系统电源、UPS电源、交流稳压电源，最后关闭气源系统。
三坐标平面度测量方法
三坐标平面度测量方法1.准备工作：确定测量坐标系和基准面。
在进行平面度测量之前，需要确定一个三维坐标系作为测量参考。
同时，需要选择一个基准面，以该面作为平面度测量的参考面。
2.定位工件：将待测工件放置在测量台上，并进行合理的夹紧或固定，以确保工件的稳定性和准确性。
3.三坐标机床校准：校准测量系统，保证测量结果的准确性。
校准包括：坐标系建立、三轴方向确定、坐标轴精度校验等。
4.坐标系测量：确定工件所在位置的坐标系。
用三坐标测量工具测量工件上三个参考点的位置，根据这三个参考点可以确定坐标系的位置。
5.建立基准面：用三坐标测量工具测量基准面上的多个点，根据这些点的坐标来建立基准面。
6.测量平面度：选择测量区域，用三坐标测量工具测量工件上的多个点的坐标。
根据这些点的坐标来计算工件的平面度。
其中，常用的计算方法有最小二乘法、奇异值分解等。
7.数据分析：对测量结果进行分析和评估。
可以计算出工件的平均平面度、最大/最小平面度、极差等指标。
8.结果判定：根据所需的平面度要求，评估工件是否合格。
如果工件的平面度在规定范围内，则判定为合格；如果超出了规定范围，则判定为不合格。
1.测量环境要保持干净、整洁，避免灰尘、水滴等干扰测量结果。
2.测量仪器需要定期校准和维护，以确保测量结果的准确性。
3.测量工具需要轻拿轻放，避免碰撞和损坏。
4.测量前要检查工件的表面状态，如有严重磨损、凹陷等情况需要进行修复或更换。
5.测量过程中要保持测量工具与工件的接触稳定，避免震动和失稳。
6.如果测量结果与要求不符，需要重新测量或对工件进行修整，直至符合要求为止。
7.测量结果的记录要详细和准确，包括测量时间、测量人员、测量数值等。
三坐标平面度测量是一种精密测量方法，可以用于评估工件表面的平面度，对保证产品质量具有重要作用。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的测量仪器和方法，并严格按照测量步骤和注意事项进行操作，以确保测量结果的准确性和可靠性。
三坐标测量技术论文.doc
三坐标测量技术摘要：由三个运动导轨，按笛卡儿坐标系组成的具有测量功能的测量仪器，称为三坐标测量机，并且由计算机来分析处理数据（也可由计算机控制，实现全自动测量），是一种复杂程度很高的计量设备。
从三坐标测量机的概述、发展趋势、应用、测量时的问题做了大概的介绍。
关键词：三坐标；概述；趋势；应用；问题三坐标测量机是近40年发展起来的一种高效率的新型精密测量仪器。
它广泛地应用于机械制造、电子、汽车和航空航天等工业领域中。
它可以进行零件和部件的尺寸、形状及相互位置的检测。
如箱体、导轨、涡轮和叶片、缸体、凸轮、形体等空间型面的测量。
此外，还可以用于划线、定中心孔、光刻集成电路等，并可对连续曲面进行扫描及制备数控机床的加工程序等。
由于它的通用性强、测量范围大、精度高、效率好、能与柔性制造系统相连接，已成为一类大型精密仪器，故有“测量中心”之称。
三坐标测量机在模具行业中的应用相当广泛，它是一种设计开发、检测、统计分析的现代化的智能工具，更是模具产品无与伦比的质量技术保障的有效工具。
当今主要使用的三坐标测量机有桥式测量机、龙门式测量机、水平臂式测量机和便携式测量机。
测量方式大致可分为接触式与非接触式两种，目前M e t r i s L K的测量机在两项技术上位居世界前列。
一、三坐标测量机概述1.什么是三坐标测量机：由三个运动导轨，按笛卡儿坐标系组成的具有测量功能的测量仪器，称为三坐标测量机，并且由计算机来分析处理数据（也可由计算机控制，实现全自动测量），是一种复杂程度很高的计量设备。
2.三坐标测量机测量原理：坐标测量机是通过测头系统与工件的相对移动，探测工件表面点三维坐标的测量系统，通过将被测物体置于三坐标测量机的测量空间，利用接触或非接触探测系统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，由软件进行数学运算，求出待测的几何尺寸和形状、位置及其他几何量数据。
因此，坐标测量机具备高精度、高效率和万能性的特点，是完成各种零部件几何量测量与品质控制的理想解决方案。
实验I-三坐标测量实验
实验九三坐标测量实验姓名：学号：班级：实验成绩：一、实验目的：1、了解三坐标测量机的组成及工作原理2、了解测量机主机的几种结构形式3、掌握三坐标测量机测量软件的基本功能4、操纵盒的使用5、掌握测头的校准二、实验设备：三坐标测量机、电脑、测量软件。
三、实验内容：1、三坐标测量机的基本组成：○1测量机主机○2控制系统○3测头测座系统○4计算机（测量软件）2、测量机主机的几种结构形式：○1活动桥式：活动桥式测量机是使用最为广泛的一种机构形式。
特点是结构简单，开敞性比较好，视野开阔，上下零件方便。
运动速度快，精度比较高。
有小型、中型、大型几种形式。
○2固定桥式：固定桥式测量机由于桥架固定，刚性好，动台中心驱动、以上特点使这种结构的测量机精度非常高，是高精度和超高精度的测量机的首选结构。
○3单边高架桥式：高架桥式测量机适合于大型测量机，适合于航空、航天、造船行业的大型零件或大型模具的测量。
3、三坐标测量机测量软件的基本功能○1对控制系统进行参数设置；○2进行测头定义、测头校正及测针补偿；○3建立零件坐标系（零件找正）；○4对测量数据进行计算和统计、处理；○5输出测量报告。
4、操纵盒使用注解：1. SERVO PWR ON：电机加电按钮，按下后电机上电指示灯亮；2. Joystick：方向摇杆，左右为X 轴方向，前后为Y 轴方向，旋转摇杆为Z 轴方向；3. E-STOP：急停按钮，按下后三轴电机掉电，顺时针旋转1/4 圈，急停按钮弹起；4. SERVO READY：指示系统已准备进入自动模式；5. SERVO PWR ON：指示所有的电机都已激活；6. RECORD：删除测量点；7. DRIVE：添加移动点；8. X LOCK：灯亮时，指示X 轴方向不能手动移动；9. Y LOCK：灯亮时，指示Y 轴方向不能手动移动；10.Z LOCK：灯亮时，指示Z 轴方向不能手动移动；11.SLOW：移动速度切换键，灯亮，慢速，速度为19.05MM/S。
在三坐标测量机上测量曲线_曲面的方法和误差分析
的情况 下, 平面 P 1P 2P 3 的法向 量可 以认为 是 P 点 的法 向 量, 此 时测头只要沿着该向量方向去 测 P 点, 就会 得到正 确 的测头半径补偿。如图 2 所示。
一、引言
机械零件的曲线和曲面 的测量 是几何 量测量 中的 难点
之一, 一直是 计量 工作 者关 注的 问 题。三坐 标 测量 机 的出
出 Pc 点的坐标值, 而欲测点则为 P 点, 此时测头与曲面的实 际接触点 Pc , 这 就造成测量 误差 $ z = OPc - r = corsH- r = r #( co1sH- 1) , 同样, 当测 头沿 x 轴 或 y 轴负 方向采 点时, 也 会造成 x , y 方 向的 误差。为 此, 在曲 线、曲面 的测 量方 面, 测量工作者提出了许多测量方法, 以减少测量 误差。
图4
六、测量实例和数据处理
根据以上提出的/ 三点共圆求 法线法0, 对我院 数控机床 加工的叶片, 在 DEA 三坐标 测量机上进行采样, 并用本方法 求得实际的曲线的离散点, 并用样条插 值函数拟合 成实际曲 线, 其结果还是令人满意的, 当然也可以将多个截面上计算得 到离散点, 用孔斯曲面表示, 现将其截面测量所得测头中心的 坐标值( y, z ) 和通过/ 三点共圆 求法线0得出 实际曲线上的点 坐标( yc , zc ) , 如表 1 所示, 叶片曲线如图 4 中的实线所示。
到一个带有误差 $ 的测值; 再在 其附近加 采一点, 用测得 的
数据求出误差 $ 值, 进 而对第 一次 测得的 值进 行第 二次 补
偿, 从而得到预测点的坐标值。
一般情况下, 测量机测量 1 个点 时, 对未 知不规 则的 曲
线, 不能用简单 的解析式来 表示曲 线曲面, 当 然就不 能沿 着
三坐标平面度算法
三坐标平面度算法
三坐标平面度算法通常使用桥式三坐标测量机进行测量。
具体步骤如下：
计算被测要素的理论位置：根据零部件的功能要求和基准体系，确定被测要素的理论正确位置。
根据投影面和图纸要求，计算被测要素在适当投影面的理论位置。
根据零部件建立合适的坐标系：在PC-DMIS软件中，可以将基准用于建立零件坐标系，也可以使用合适的测量元素建立零件坐标系。
建立坐标的元素和基准元素可以分开。
测量被测元素和基准元素：在被测元素和基准元素取点拟合时，最好使用自动程序进行，以减少手动检测的误差。
位置度的评价：在位置度评价对话框中包含两个页面，特征控制框和高级。
首先根据图纸要求设置相应的基准元素，在基准元素编辑窗口中只会出现在编辑当前光标位置以上的基准特征。
然后根据特征控制框中的数值计算平面度。
平面度的计算公式为：000级：1×(1+d/1000)μm；00级：2×(1+d/1000)μm；0级：4×(1+d/1000)μm；1级：
8×(1+d/1000)μm；2级：16×(1+d/1000)μm；3级：
40×(1+d/1000)μm（d为对角线mm）（测量温度在20±2℃）。
精密模具三坐标测量方案研究综述
精密模具三坐标测量方案研究综述陶爽奕（长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北武汉430010）【摘要】三坐标精密测量是保证模具零件加工精度的重要依据，尤其是在精密模具制造过程中。
简单零件的三坐标测量方案已经趋于成熟，形成了固定的、高精度的测量方案，对于复杂的零件（异形件、复杂曲面件）需要采用独特的方法才能完成三坐标测量。
将从复杂零件的三坐标测量方案和如何降低测量误差、提高测量效率两个方面对三坐标测量方案研究进行介绍，在此基础上，总结了三坐标测量技术在测量方案研究方面的发展趋势。
三坐标测量技术在复杂零件的测量方案研究方面有较高的研究空间和价值，也是未来发展的方向。
关键词：三坐标精密测量；精密模具；复杂零件；测量方案中图分类号：TH124；TG659文献标识码：BDOI：10.12147/ki.1671-3508.2023.10.011Review of the Research on the Measurement Schemefor the Three-Coordinate Measurement of Precision Die&MoldTao Shuangyi（Changjiang Survey,Planning,Design and Research Co.,Ltd.,Wuhan，Hubei430010,CHN）【Abstract】Three-coordinate precision measurement is an important basis to ensure the machining accuracy of die&mold parts,especially in the process of precision die&mold manufacturing.The coordinate measurement scheme of simple parts has become mature,forming a fixed,high-precision measurement scheme,for complex parts(shaped parts,complex curved parts)need to adopt a unique method to complete the coordinate measurement.This paper introduces the CMM scheme of complex parts and how to reduce the measurement error and improve the measurement efficiency.Based on this,the development trend of CMM technique in the research of measurement scheme is summarized.CMM technology has high research space and value in the research of measurement scheme of complex parts,and it is also the direction of future development.Key words：three-coordinate precision measurement；precision die&mold；complex parts；measurement scheme1引言精密模具在制造过程中，精密测量是保证精密模具加工精度的重要依据，精密测量分为接触式测量和非接触式测量。
三坐标测量技术论文
三坐标测量技术论文三坐标测量技术广泛应用于机械制造、电子、汽车和航空工业中。
下面是小编为大家精心推荐的三坐标测量技术论文，希望能够对您有所帮助。
三坐标测量技术论文篇一基于三坐标测量仪的精密测量技术研究摘要：三坐标测量仪的出现本身就是测量行业的一大革命，它不但大大提高了测量精度，而且也在智能化上有很大的进步，对于测量行业的发展有着很深的影响。
为进一步提高我国齿轮行业的产品质量，提高行业竞争力，本文对三坐标测量仪的精密测量技术进行研究，探讨与其他仪器精确度方面的优缺点及发展趋势，从而保证我国齿轮产品的质量。
关键词：三坐标测量仪测量行业精密测量技术中图分类号：TH721 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2013)06(b)-0073-01三坐标测量仪CMM(Coordinate MeasurMahine)是20世纪60年代后期发展起来的一种高效率、新型、精密的测量设备，它广泛应用于机械制造、电子、汽车和航空工业中。
三坐标测量仪可以进行零部件尺寸、形状和相互位置检测，可以用于划线、定中心孔，尤其对连续曲面进行扫描得到曲面数据及表达。
获取表面数据的采集，是产品逆向工程实现的基础和关键技术之一。
1 三坐标测量仪对测量行业的进步作用整个测量以及机械行业的快速进步，不断地向三坐标测量仪提出了更高、更新、更多的要求，如要求速度更快、灵敏度更高、稳定性更好、样品量更少、检测微损甚至无损、遥感遥测遥控更远距、使用更方便、成本更低廉、无污染等，同时也为三坐标测量仪科技与产业的发展提供了强大的推动力，并成了仪器仪表进一步发展的物质、知识和技术基础。
1.1 解决了复杂形状表面轮廓尺寸的测量实现了对基本的几何元素的高效率、高精度测量与评定，解决了复杂形状表面轮廓尺寸的测量，例如箱体零件的孔径与孔位、叶片与齿轮、汽车与飞机等的外廓尺寸检测。
1.2 提高了测量精度提高了三维测量的测量精度，目前高精度的坐标测量机的单轴精度，每米长度内可达1 um以内，三维空间精度可达1～2 um。
用三坐标测量机量块检测平板的一种方法
1) 建立一个初始坐标系 ; 2) 根据平板检定规程 JJ G 117 —91 确定被检平 板的检测点数及分布 ; 3) 编辑三坐标机检测程序 ; 4) 执行程序并将三坐标机的测量速度控制在适
·4 8 ·
当的范围 ;三坐标机测量第一个点后 ,将第一个点处 的量块 1 放置在三坐标机需测量第三个点的位置 上 ;依次轮换放置量块 1 、量块 2 ,直至三坐标机按程 序测量结束 ;
(宜昌市计量测试所 ,宜昌 443000)
摘 要 本文叙述了把电子水准仪 i 角误差的角量标准换算成线值表示的缘由及结果 。 关键词 i 角误差 ;检测跨度 ;线值表示
0 引言
目前电子水准仪渐成普及之势 ,因为各厂家电 子水准仪的原理不尽相同 ,相应的条码水准标尺 不象传统的区格式水准标尺那样可以通用 ,建立与 之一一对应的计量检定室内标准并不是一件容易推 广的事情 。
规程的数显标准给出的是标尺在有限远处的角 量 ( i 角误差) ,而使用者通常谈论其与检测跨度 TB 挂钩的直观的线值表示 ( mm/ m) ,本文叙述的正是 这样一种换算过程 。
1 测量方法
室外检测 i 角误差采用的是传统方法 ,这在国 内外并不都是整齐划一的 ,但方法相同时 ,调用机内 检测程序和直接测算均无本质区别 ,现对本文选用 的常见测量方法简述如下 :
平板检定规程 JJ G 117 —91 ,对检定方法的不确定度要求 ,见表 1 。表中 , T ⑧为被检平板公差值 。 表1
平板准确度等级
00
0
1
2
3
检定方法的不确定度
≤1 3
T
≤1 4
T
≤1 5
T
≤1 6
T
≤1 8
T
基于三坐标测量机的实验教学探索实践
践证明， 三 坐标测量机的使用可让 学生了解 、 熟悉高技术 、 高精 度的设备和现代技术发展 ， 并在使用过程 中与实际结合， 提高了
解决＿ Ｔ程问题 的能力， 实践效果 良好。 ＿ 】 ’ ９ １
一
量和其他工作的基础。 本 实验主要是完成箱体几何元 素如圆、 圆柱、 平面等的测量， 形状公差 如圆度误差 、 圆柱度误差等的测
箱体 形位 误 差 测量
根据 学生的认知规律 ， 结合检测技术 的理论与实践特点 ， 由浅人深设计优化 的综合性 实验项 目——基于三坐标测量机的 箱体形位误 差测量是针对 “ 互换性与测量技术”、“ 机 械制造技
术”等课程 中
（ ５ ） 建立测量数 据报表 ， 分析测量结果 。 这个 实验 的整体 过程促使学 生对 以前学过的 “ 机械设计 ”、“ 机械制造技 术” 及
“ 互换性与测量技术” 进行了复习， 把公差标准与技术测量有机 地联 系起来 ， 既加深 了对教材 内容 的整 体认识 ， 又提高 了综合 分析和解决问题 的能力。
二、 三 坐 标 测 量 机 创 新 实 验 项 目— — 自由 曲面 测 量 及 逆 向 设 计
的全面训练、 相关专业知识的综合应用 。 ｌ ３ 本实验旨在让学生运 用有关几何量检测 的知识 ， 对 箱体 的尺寸、 精度等方 面进行全面
量， 及位置公差如平 面度、 垂直度、 同轴度、 对称度 等的测量。 】
、
三 坐标 测 量 机 综 合 实 验 项 目— — 基 于三 坐 标 测 量 机 的
（ ４ ） 构造误 差分析所 需的几何元素 。 如箱体两侧面的垂直
度误差 ， 先测出水平基准面， 然后测量侧平面 ， 再选择垂 直度， 最终 得到垂 直度 误差 。 通 过实 际测量 的误 差与理论 值 进行 比 较， 来评定位置公差合格性。 【 ２
什么是三坐标测量技术
什么是三坐标测量技术1. 引言三坐标测量技术是一种基于三维坐标体系的测量方法，用于测量并描述物体的几何形状、位置和尺寸。
它是制造业中常用的精密测量技术之一，广泛应用于航空航天、汽车工业、机械制造等领域。
本文将介绍三坐标测量技术的原理、应用以及优点。
2. 原理三坐标测量技术基于三维直角坐标体系，通过测量物体在空间中的三个坐标值来描述其几何形状和位置。
通常使用三坐标测量机进行测量，三坐标测量机由工作台、测头和坐标轴组成。
在测量过程中，工作台固定待测物体，测头可沿三个坐标轴上下左右移动，并能够在三个坐标方向上测量物体的位置。
测头可以是机械触探式的或光学非触探式的，具体选择根据实际需求而定。
测量时，测头将接触或照射待测物体的表面，通过测量探头的运动，得到物体在三个坐标方向上的坐标值。
由于测头的精度和稳定性，三坐标测量技术能够提供高精度的测量结果。
3. 应用三坐标测量技术广泛应用于制造业中的质量控制和产品检验。
以下是一些常见的应用领域：3.1 航空航天在航空航天领域，对航空发动机、飞机结构件等关键零部件的尺寸和位置要求非常严格。
三坐标测量技术可以快速、准确地测量这些零部件的尺寸和位置，确保其符合设计要求。
3.2 汽车工业在汽车制造过程中，需要对发动机、车身结构等各个部件进行测量和检验。
三坐标测量技术可以帮助工程师了解零部件的几何形状和位置，及时发现和解决制造偏差和问题。
3.3 机械制造在机械制造领域，对零件的尺寸和位置要求也非常严格。
三坐标测量技术可以帮助制造商检查零件的制造精度，并进行必要的调整和改进。
4. 优点三坐标测量技术具有以下几个优点：•高精度：三坐标测量技术可以实现亚微米级别的测量精度，适用于高精度测量需求。
•高效率：三坐标测量技术可以在短时间内完成对物体各个尺寸和位置的测量，提高了工作效率。
•全面性：三坐标测量技术可以对物体的各个尺寸和位置进行全面测量，提供详细准确的数据。
•可追溯性：三坐标测量技术的测量结果可追溯到国际标准，保证了测量的准确性和可靠性。
三坐标检测原理与方法
三坐标检测原理与方法三坐标检测是一种精密的测量方法，通常用于测量复杂形状的物体的尺寸、形状和位置。
下面是关于三坐标检测原理与方法的50条详细描述：1. 三坐标检测是一种基于坐标轴的测量方法，通常采用X、Y、Z三轴的坐标系统来描述物体的位置和形状。
2. 三坐标检测的原理是利用测头在三维空间内移动，通过测量目标物体上的多个点来获取物体的三维坐标信息，从而完成对物体的尺寸和形状的测量。
3. 三坐标检测的方法包括机械式、光学式和触发式等多种不同的技术手段。
4. 机械式三坐标检测是通过精密的机械结构和控制系统来实现对物体的三维坐标测量，通常精度较高。
5. 光学式三坐标检测是利用光学投影和成像技术，通过相机或激光扫描仪等设备对目标物体进行三维坐标测量。
6. 触发式三坐标检测是利用机械触发装置，通过机械接触或接触式传感器来获取目标物体的三维坐标信息。
7. 三坐标检测的精度通常可以达到亚微米级别，适用于高精度的工件测量和质量控制。
8. 三坐标检测可以用于测量各种形状的物体，包括曲面、孔径、螺纹等复杂结构。
9. 三坐标检测通常需要配备专用的三坐标测量机或设备，具备高精度的测量系统和稳定性的机械结构。
10. 三坐标检测可以结合计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)系统，实现对物体尺寸和形状的数字化测量和分析。
11. 三坐标检测的核心是测头的运动控制和数据采集系统，通过精密的控制和采集设备来实现对物体的精确测量。
12. 三坐标检测可以实现对物体的全尺寸测量，包括长度、宽度、高度、角度、曲率等多种几何尺寸的测量。
13. 三坐标检测可以应用于多种行业领域，包括汽车制造、航空航天、机械加工、医疗器械等各种领域。
14. 三坐标检测的测量精度和效率受到测头精度、机床刚性、环境温度等多种因素的影响，需要通过定期校准和维护来保持稳定的精度。
15. 三坐标检测通常需要对测头进行校准和标定，以确保测头测量的准确性和稳定性。
在三坐标测量机上测量曲线_曲面的方法和误差分析(精)
在三坐标测量机上测量曲线、曲面的方法和误差分析杭州应用工程技术学院(310012 吴作伦沈音乐=摘要>在介绍和分析用三坐标测量机测量曲线和曲面的几种方法基础上, 提出了用/三点共圆求法线0方法来求得实际曲线、曲面的轨迹, 并分析了测量误差, 说明本方法有实际应用价值。
关键词曲线曲面测量测量方法三坐标测量机的情况下, 平面P 1P 2P 3的法向量可以认为是P 点的法向量, 此时测头只要沿着该向量方向去测P 点, 就会得到正确的测头半径补偿。
如图2所示。
一、引言机械零件的曲线和曲面的测量是几何量测量中的难点之一, 一直是计量工作者关注的问题。
三坐标测量机的出现, 为这方面提供了可能。
在曲线和曲面的测量过程中, 由于存在着测量方法的误差, 即在测量过程中, 由于测头的运动方向和被测曲面的法线方向不一致, 虽然经测头半径补偿, 但还带来不可忽视的误差。
如图1所示, 当半径为r 的测头沿Z 轴负方向与曲率半径为R 的被测曲面接触后, 输出P c 点的坐标值, 而欲测点则为P 点, 此时测头与曲面的实际接触点P c , 这就造成测量误差$z =OP c -r =r-r =cos H图221平均矢量法对于被测面比较宽坦的曲面而言, 可以采用该方法。
先在被测曲面上定义一网络, 而后对这些网状点进行测量。
用测头逼近给定网点, 直到输出结果满意为止。
以这些网点所形成的网络线能够反映出被测曲面的特征。
1r #(-1 , 同样, 当测头沿x 轴或y 轴负方向采点时, 也cos H 会造成x , y 方向的误差。
为此, 在曲线、曲面的测量方面, 测量工作者提出了许多测量方法, 以减少测量误差。
31二次补偿采点法测头沿着某一基准坐标轴运动、采点, 进行一次补偿得到一个带有误差$的测值; 再在其附近加采一点, 用测得的数据求出误差$值, 进而对第一次测得的值进行第二次补偿, 从而得到预测点的坐标值。
一般情况下, 测量机测量1个点时, 对未知不规则的曲线, 不能用简单的解析式来表示曲线曲面, 当然就不能沿着某点的法线方向接近表面和进行正确的测头半径补偿, 而只能按坐标系的某一坐标轴方向或按一定角度运动的方式来获得各个离散点, 这样就产生了误差。
平面度检测方法
平面度检测方法平面度是指工件表面与一个理想平面之间的距离，也就是工件表面与一个平面的接触度。
在制造业中，平面度是一个非常重要的质量指标，直接影响着工件的装配、使用效果以及性能。
因此，对工件的平面度进行准确的检测是非常必要的。
那么，如何进行平面度的检测呢？下面将介绍几种常用的平面度检测方法。
1. 视觉检测法。
视觉检测法是一种简单直观的平面度检测方法。
通过目测或借助辅助工具，观察工件表面与参考平面之间的间隙情况，来判断工件的平面度。
这种方法操作简单，成本低廉，适用于一些简单的平面度检测场合。
但是，由于人眼的主观因素和视力限制，视觉检测法的准确度无法得到保障。
2. 使用平面度测量仪。
平面度测量仪是一种专门用于检测工件平面度的精密仪器。
它通过测量工件表面与参考平面的距离，来得出工件的平面度数据。
平面度测量仪具有高精度、高稳定性的特点，能够满足工件精密度要求较高的情况。
但是，平面度测量仪的价格较高，需要专业人员进行操作和维护，因此在实际应用中需要根据具体情况进行选择。
3. 光栅法。
光栅法是一种利用光学原理进行平面度检测的方法。
通过将平行光束照射到工件表面上，然后观察光束的反射情况，从而得出工件表面的平面度数据。
光栅法具有高精度、非接触式测量的特点，适用于一些对平面度要求较高的工件。
但是，光栅法对环境要求较高，且对操作人员的技术要求也较高。
4. 数字化测量法。
数字化测量法是一种利用数字化设备进行平面度检测的方法。
通过激光测距仪、三坐标测量机等设备，对工件表面进行扫描和测量，然后利用计算机进行数据处理，得出工件的平面度数据。
这种方法具有高精度、自动化程度高的特点，能够满足对平面度检测精度要求较高的情况。
但是，数字化测量法的设备价格较高，需要专业人员进行操作和维护。
综上所述，平面度的检测方法有多种，每种方法都有其适用的场合和特点。
在实际应用中，需要根据工件的具体要求和实际情况，选择合适的平面度检测方法。
同时，对于平面度检测人员来说，需要具备一定的专业知识和技能，才能保证平面度检测的准确性和可靠性。
三坐标测量机测量方案的设计
三坐标测量机测量方案的设计探讨常柴股份有限公司刘志明前言三坐标测量机以其测量效率高、精度高、适应性强等优点，广泛应用于机械制造、仪器制造、电子工业、汽车及航空等工业部门，用于零部件的几何尺寸、形位误差的测量，有“测量中心”的称号，是未来几何量测试的应用发展方向。
三坐标测量机的使用在三坐标测量机的使用过程中，由于诸多因素，使得测量结果的准确度达不到应有精度。
在此，我想结合我厂三坐标测量机在实际使用过程中情况，谈谈我们的使用体会和测量方案的设计思路，供各位同行参考。
对使用测头个数的理解最终对称度测量结果由3个测头测量采样计算得到。
测头校正后的校验处理建议在多测头测量方案中,测头校正完成后，可将校正球作为被测件，用校正好的各测头分别测量校正球，其测量结果的差值即为多测头的校正误差。
如果该误差较大，可对误差大的测头重新校正，使其满足测量精度的要求。
测头的选择2、少用、尽量不用加长测尖(包括加大测力)和加长杆。
使用加长测尖或加大了测力，测头的各向异性误差和探测误差也将随之增大。
使用加长杆时，测量机运动时导轨的偏摆及扭摆现象引起的测量误差也将随加长杆的长度而增大。
二、测量采点1、采点测量几何元素时，在条件允许的情况下，采样点数应尽量多些，并且最好均布采点。
下面我们以三点法测量圆心坐标以及圆弧半径为例进行分析。
三点法测圆举例在圆周上采样三点，根据这三点坐标可计算出圆的圆心坐标(x0,y0)和半径R：=F1(x1,y1;x2,y2;x3,y3)=F2(x1,y1;x2,y2;x3,y3)间接测量误差分析•这里圆心坐标的误差是由各采样点的坐标误差Δxi ，Δyi产生的，根据间接测量的函数误差分析：•由于Δx0和Δy0中包含对函数F1，F2的偏微分，因而ΔX0与ΔY0就与采样点在圆上的位臵分布有关。
由上式可知，均布采点的圆心计算误差小于不均布采点，特别是局部采点其函数误差较大。
采样点数与计算得到的圆心坐标和直径的关系对于圆，采样点数与计算得到的圆心坐标和直径的弥散度右表。
三坐标测量方法的研究
研究报告科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald22三坐标测量机主要出现于20世纪60年代中后期，其作为一种高效率性的新型精密测量仪器设备投入使用，现在已经广泛应用于机械、汽车、飞机以及电子工业等方面的生产与制造中。
三坐标测量仪器不仅可以用于机械零件、模具等具体形状的制作过程中，还需要精确其尺寸的大小、孔位以及孔中心的距离测量等等，以及应用于各种形状轮廓的实际测量。
对于空间性的曲面测量，三坐标测量机具有非常大的发展优势，除工作的准确性以及效率性之外，其还能够对测量范围不断的拓宽等，在现代专业测量仪器的发展过程中具有非常重要的指导性含义。
三坐标测量机的实际测量过程中，其需要利用测头来进行测量，进而借助三个坐标的轴导轨来进行三个空间上的方向移动，只要在测量范围之内，测量机的任何测点都能够达到。
利用轴测量的方式对测点的三个方面X、Y、Z进行具体位置上的不断精确。
在进行被测几何面的测量过程中，根据几个坐标值来进行测量，就能够测量出几何的具体尺寸以及存在的误差性。
从另外一个角度来看，在工作台的测量过程中，其可以利用Z 轴进行旋转分度转台、环绕X 轴旋转式带顶尖座的分度头，为工作人员螺纹测量、齿轮测量以及凸轮测量等提供便利。
1 三坐标测量机的基本组成坐标测量机实际上是由4个部分构成：测量机主体部分、控制系统部分、侧头侧坐系统部分以及计算机测量软件系统，其中测量机的主体部分作为基础性的功能，其需要根据操作以及程序命令来对零件中的制定位置进行坐标点信息的采集。
控制系统部分主要以下两点：第一，需要三标测量机来进行控制、驱动，借助测量三轴来进行速度、加速度方面的同步控制；第二，当触发信号时，需要对相关数据进行采集和处理，系统处理光栅的实际数量参数，同时还可以记住补偿性质文件对测量机的测量结果进行多达21项的误差补偿，也就是，从各个轴之间的直线度、自转的误差度、两个角摆动的误差度、三个轴之间的垂直度上的误差以及位置上的误差等。
三坐标检测平面度原理
三坐标检测平面度原理
三坐标检测平面度原理是利用三坐标测量仪器对被测工件的表面进行扫描测量，然后通过计算和分析测量数据，得出工件表面的平面度信息。
三坐标检测平面度原理主要包括以下几个步骤：
1. 准备工作：将被测工件安装在三坐标测量机的工作台上，并确保工件表面干净、平整。
2. 设定测量参数：根据被测工件的几何形状和尺寸要求，设定三坐标测量机的测量参数，如扫描速度、扫描密度等。
3. 扫描测量：利用三坐标测量机自动控制探针对工件表面进行扫描测量，获取工件表面的坐标数据。
4. 数据处理：通过计算机软件对测量得到的坐标数据进行处理，如数据滤波、数据拟合等，得到一个平面拟合曲面。
5. 平面度计算：通过对拟合曲面进行数学运算，计算出工件表面的平面度指标，如最大偏差、最小偏差、平均偏差等。
6. 结果分析：根据计算得到的平面度指标，与被测工件的平面度要求进行比较，判断工件是否合格。
需要注意的是，在进行三坐标测量之前，需要进行仪器的校准和标定，以保证测量结果的准确性和可靠性。
平面度检测方法
平面度检测方法平面度是指在一个平面上，任意两点之间的距离与该平面的距离之差的最大值。
在工程领域中，平面度是一个非常重要的参数，它直接影响着零件的质量和精度。
因此，对于工件的平面度进行准确的检测和评定是非常必要的。
本文将介绍几种常用的平面度检测方法。
一、直尺法。
直尺法是一种简单直观的平面度检测方法。
具体操作步骤如下，首先，选取一根较长的直尺，将其放置在被检测的平面上，然后用手指轻轻按压直尺的两端，观察直尺与被检测平面之间是否存在缝隙。
如果存在缝隙，则说明该平面不够平整。
这种方法操作简单，成本低，但是对操作人员的要求较高，且只能检测局部平面度。
二、游标卡尺法。
游标卡尺法是一种比较常用的平面度检测方法。
具体操作步骤如下，首先，选取一把精度较高的游标卡尺，然后将其放置在被检测的平面上，通过游标卡尺的测量范围和精度，可以准确地测量出被检测平面的平面度。
这种方法操作简便，准确度较高，适用于对平面度要求较高的工件。
三、投影仪法。
投影仪法是一种高精度的平面度检测方法。
具体操作步骤如下，首先，将被检测的平面放置在投影仪的工作台上，然后通过投影仪投射出被检测平面的轮廓，最后通过投影仪的影像测量系统，可以直观地观察到被检测平面的平面度情况。
这种方法操作简单，准确度高，适用于对平面度要求极高的工件。
四、三坐标测量法。
三坐标测量法是一种高精度、全方位的平面度检测方法。
具体操作步骤如下，首先，将被检测的平面放置在三坐标测量机的工作台上，然后通过三坐标测量机的探测系统，可以对被检测平面的平面度进行全方位、高精度的测量。
这种方法操作复杂，但是准确度极高，适用于对平面度要求非常高的工件。
综上所述，平面度是工程领域中一个非常重要的参数，对于工件的质量和精度有着直接的影响。
因此，选择合适的平面度检测方法对于保证工件的质量和精度具有非常重要的意义。
在实际工程中，可以根据具体的工件要求和实际情况选择合适的平面度检测方法，以保证工件的质量和精度要求。
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而实际的误差值约为 ０．０２１，相差 ３．２３ 倍； （３）４ 点测量硬铝得到的平面度误差为 ０．００３ ２，
而实际的误差值约为 ０．００８，相差 ２．５ 倍。 ５．２ 当测点数达到一定数量时，测得的误差能够较 为真实地反映被测平面的实际情况
三坐标测量时，为追求测量精度，可适当多采 点，但也不需无限增多。每一类表面都有合适的测点 数，既能真实反映实际情况，又能保证一定的经济
（１）三角形法则。图 １（ａ）为三角形法则。图中点 A 为凹形实际表面的最高点，a、b、c 为 ３ 个最低点， A 点的投影落在由 a、b、c 这 ３ 点构成的三角形内。 在满足这一条件的基础上，a、b、c 点确定平面 １，过 A 点做平面 ２ 平行于平面 １，则平面 １ 与平面 ２ 之 间，就构成了最小区域，两平面间的距离即为平面度 误差。
建立坐标系后自动采点，计算得到平面度误差 值的数据如图 １０。
平面度误差 ０．０２５
０．０２ ０．０１５ ０．０１ ０．００５
０ ４ ６ ７ ８ ９ １０ １１ １２ １３ １４ １５ １６ １７ １８ １９ ２０ ２１ ２２ ２３ ２４ ２５ ２６ ２７ ２８ ２９ ３０ ３１ ３２ ３３ ３４ ３５ ３６ ３７ ３８ ３９ ４０
图 ７ 自动采点得到的平面度误差值数据
图 ８ 铝块平面
被测平面
平面度误差
０．０１
０．００９
０．００８
０．００７
０．００６
０．００５
０．００４
０．００３
０．００２
０．００１ ０４
６７
８
９ １０ １１ １２ １３ １４ １５ １６ １７ １８ １９ ２０ ２１ ２２ ２３ ２４ ２５ ２６ ２７ ２８ ２９ ３０
化学工业出版社，２００７．
Ｔｈｅ Ｍｅｔｈｏｄ Ｓｔｕｄｙ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｐｌａｎｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅｓ
ＬＵ Ｙａｏ－ｈｕｉ ， ＺＨＯＵ Ｊｉ－ｗｅｉ ， ＺＨＡＮＧ Ｗｅｉ ， ＸＩＥ Ｊｉｎ－ｂｏ （Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｄｅｆｅｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ， Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００７３ ，Ｃｈｉｎａ）
采点是三坐标测量的基础工作，为保证测量结 果真实可信，应予充分重视。不论是形状误差、还是 位置误差，或者尺寸的测量，有了正确的测点信息， 才能保证计算评价的真实性。为此，我们实验小组花 费大量时间 进行实验统计，并将结果拿出来与同行 们讨论，恳望读者多提宝贵意见和建议。
参考文献： ［１］ 任嘉卉． 公差与配合手册［Ｍ］． 北京：机械工业出版社，１９９０． ［２］ 张国雄． 三坐标测量机［Ｍ］． 天津：天津大学出版社，２００５． ［３］ 海克斯康测量技术有限公司． 实用坐标测量技术［Ｍ］． 北京：
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｔｈｅｓｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅｓ，ｃｏｍｐａｒｅｄ ｒｉｇｈｔ ｐｌａｎｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｗｉｔｈ ｍｕｌｔｉ－ｐｏｉｎｔ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ， ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｐｏｉｎｔｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｈａｖｅ ａ ｍａｊｏｒ ｉｍｐａｃｔ ｏｎ ｐｌａｎｅ ｆｌａｔｎｅｓｓ， ａｎｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ａｃｔｕａｌ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｔｙｐｉｃａｌ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗｈｉｃｈ ｍｏｒｅ ｔｒｕｌｙ ｒｅｆｌｅｃｔ ｔｈｅ ｆｌａｔｎｅｓｓ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｐｏｉｎｔｓ ｃａｎ ｂｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ； ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｃｃｕｒａｃｙ； ｍｅａｓｕｒｅ ｗａｙ； ｆｌａｔｎｅｓｓ； ｐｏｉｎｔｓ ｏｆ ｍｅｔｅｒ
３ 实验条件与实验方法
本文采用三坐标测量机这一先进的测量手段，以平面 度测量为研究对象，对铣削加工的 ＨＴ２００、４５ 钢、硬铝三 种材料进行测量实验，具体的测量条件如下：
测量机精度—— — 示值误差（μｍ） MPEE ＝ １．７ ＋ ３L ／ １ ０００ 探测误差（μｍ）MPEP ＝ １．９ 零件测量面积 １０ ０００ ｍｍ２ 零件加工方法 端铣刀铣削加工 零件精度 ＩＴ ６～ＩＴ ８ 实验对上述 ３ 种材料，分别进行随机手动采点 和建立坐标系后自动采点，采点数分别为 ４ 点～４０ 点不等，每次采点完毕后立即评价（如 ４ 点评价，即 采 ４ 点后，立即计算其平面度误差；而后再重新采 １０ 点，再评价 １０ 点的平面度误差……以保证同一个测 点不会被重复使用）。预期解决以下两个问题： （１）采点的方法与位置对测量精度有何影响； （２）采点的数量对测量精度有何影响。
图 ６ 手动随机采点得到的平面度误差值数据
平面度误差
０．０３ ０．０２５
０．０２ ０．０１５
０．０１ 图 ７ 自动采点得到的平面度误差值数据
０．００５
０ ４６ ７
８
９ １０ １１ １２ １３ １４ １５ １６ １７ １８ １９ ２０ ２１ ２２ ２３ ２４ ２５ ２６ ２７ ２８ ２９ ３０ ３１ ３２ ３３ ３４ ３５ ３６ ３７ ３８ ３９ ４０ 测点数
图 １０ 自动采点得到的平面度误差值数据
测点数
５ 实验结果
５．１ 在三坐标测量中，只选取基本测点数得到的误 差值，不能真实地反映被测对象的实际情况
评价平面度最少要测 ４ 点，本次实验中： （１） ４ 点 测 量 ＨＴ２００ 得 到 的 平 面 度 误 差 为 ０．００４，而实际的误差值约为 ０．０１，相差 ２．５ 倍； （２）４ 点测量 ４５ 钢得到的平面度误差为 ０．００６ ５，
测点数
图 ９ 手动随机采点得到的平面度误差值数据
平面度误差 ０．０１２
０．０１ ０．００８ ０．００６ ０．００４ ０．００２
０ ４ ６ ７ ８ ９ １０ １１ １２ １３ １４ １５ １６ １７ １８ １９ ２０ ２１ ２２ ２３ ２４ ２５ ２６ ２７ ２８ ２９ ３０ ３１ ３２ ３３ ３４ ３５ ３６ ３７ ３８ ３９ ４０
（２）按照“最小条件”对前面测得的特征点进行计算 与构建。如果是形状误差，可直接计算出误差值。
（３）如果是位置误差则按照“最小条件”将特征 点构建出误差评价所需的点、线、面等基本要素，并 用数学的方法计算出各要素间的实际误差，对照图 纸判断其是否合格。
在这一过程中，第一步特征点的采集是后续工 作的基础，如果有误，构建出的特征要素就不能真实 的反映出零件的实际情况，误差计算与评价的结果 也就不可信了。因此，特征点的位置、特征点的数量 和采集方式对三坐标测量结果有着非常重要的影 响。本文就是针对此类问题，对三坐标测量的取点进 行了一定程度的实验与讨论，并得出了有益的结论。
112
性。从实验的 ３ 个样品来看： （１）ＨＴ２００ 尺寸精度 ＩＴ８～ＩＴ９，Ｒａ ３．２ 的理想评
价平面度测点数为 １７ 个； （２）４５ 钢尺寸精度 ＩＴ７～ＩＴ８，Ｒａ １．６ 的理想评价
平面度测点数为 １６ 个； （３）硬铝尺寸精度 ＩＴ６～ ＩＴ７，Ｒａ ０．８ 的理想评价
平面度测点数为 １５ 个。 ５．３ 采点方法对测量结果影响大
《装备制造技术》２０１１ 年第 ４ 期
在三坐标测量中，首先要对特征要素选择合适 的测点数，测点数过少，会造成较大的误差（在本例 中，中间的差值达到 ３ 倍以上）；对于确定的测量对 象，可以通过样本实验寻找合适的测点数（这对于批 量的高精度测量更有意义），以保证测量的精度与效 率；比较各类表面，精度高的表面获得的测值，比精 度低的表面获得的测值更为可信，测点数对其影响 也更小；手动取点误差大，应选用自动测量的方法。
!"
!!!!"
!"
Equipment Manufactring Technology No.4，2011
!!!!" 计量与检测
基于三坐标测量机的平面测量方法研究
卢耀晖，周继伟，张 蔚，谢金波
（国防科技大学 机电工程与自动化学院，湖南 长沙 ４１００７３）
摘 要：以三坐标测量机为基础，以平面度测量与误差评价方式为研究对象，通过 ３ 个实例重点讨论了三坐标测量时 取点数量和取点方式对测量精度的影响，并得出了相应的结论。 关键词：三坐标测量机；精度；方法；平面度；测点数
４ 实验数据
通过实验得到以下数据。
《装备制造技术》２０１１ 年第 ４ 期 ４．１ ＨＴ２００ 加工表面的测量数据
图 ２ 铸铁平面
被测表面
手动随机采点后计算得到平面度误差值的数据 如图 ３。
平面度误差
０．０１８ ０．０１６
０．０１４
０．０１２
０．０１
０．００８
０．００６
０．００４
０．００２ ０
测点数
４ ６ ７ ８ ９ １０ １１ １２ １３ １４ １５ １６ １７ １８ １９ ２０ ２１ ２２ ２３ ２４ ２５ ２６ ２７ ２８ ２９ ３０
测点数
图 ４ 自动采点计算得到平面的度误差值数据
111
Equipment Manufactring Technology No.4，2011
图 ５ ４５ 钢件平面
被测表面
平面度误差
０．０３ ０．０２５
０．０２
０．０１５
０．０１
０．００５
０
测点数
４ ６ ７ ８ ９ １０ １１ １２ １３ １４ １５ １６ １７ １８ １９ ２０ ２１ ２２ ２３ ２４ ２５ ２６ ２７ ２８ ２９ ３０
在 ３ 组实验中，每次都是先对不建立坐标系的 零件进行手动采点评价，然后再建立坐标系自动采 点评价。两组数据对比，前者数据混乱无序，后者数 据则更有规律，基本能够体现测点数与测量值间的 变化关系，说明手动测量测力不均，对结果影响大。