三坐标基础知识[小编整理]

三坐标基础知识[小编整理]
第一篇：三坐标基础知识
三坐标基础知识
1。

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。

坐标测量机的原理：几何量测量是以【点】的坐标位置为基础的，它分为一维、二维和三维测量。

坐标测量机是一种几何量测量仪器，它的基本原理是将被测零件放入它容许的测量空间，精密地测出被测零件在X、Y、Z三个坐标位置的数值，根据这些点的数值经过计算机数据处理，拟合形成测量元素，如圆、球、圆柱、圆锥、曲面等，经过数学计算得出形状、位置公差及其他几何量数据。

坐标测量机的特点及主要用途：从理论上讲，坐标测量机的特点是【高精度、高效率、万能性】。

因而多用于【工业质量保证】，如产品测绘、检验，复杂型面检测，工夹具测量，研制过程中间测量，CNC机床或柔性生产线在线测量等方面。

一台坐标测量机综合应用了电子技术、计算机技术、数控技术、光栅测量技术（激光技术）、精密机械（包括新工艺、新材料和气浮技术）
4。

坐标测量机的主要结构有哪几种形式，各有何优缺点
主要分为桥式、悬臂式、水平臂和龙门式（也称门架式）。

桥式坐标测量机：使用最多的一种机器，使用于中等测量空间，精度高。

随着测量机自动化程度的提高，在小尺
寸测量中用得很广。

【分类：活动桥式测量机：采用的最多的一种结构型式。

它可完成中型到
大型零件的测量任务，测量准确度较高。

相对悬臂式而言，测量的开敞性不好。

固定桥式测量机：高精度测量机通常采用这种结构。

】
悬臂式测量机：这种结构刚性好，操作方便，测量精度高，是小
测量空间的测量机的典型形式。

水平臂式测量机：是大测量范围、低精度坐标测量机的典型形式。

但其操作性能很好，由于其移动质量小，因而
非常快速。

在称为“测量机器人”中经常是这种形式测量机。

龙门式测量机：是超大型机器，水平轴最大可到数十米，由于其刚性要比水平臂式好得多，因而对大尺寸而言
具有足够的精度。

5。

坐标测量机同传统测量技术比较
传统测量技术：对工件要进行人工的精确及时的调整；与实体标准或运动学标准进行测量比较；简单地调用所对
应的软件，即能完成测量任务；与数学的或数字模型进行测量比较。

坐标测量技术：专用测量仪和多工位测量仪很难适应测量任务的改变；尺寸形状和位置测量在不同的仪器上进行
不相干的测量，不需对工件进行特殊调整；尺寸、形状和位置的评定在一次安装中即可完成。

6。

几个与测量有关的术语
阿贝误差：是指测量导轨系统中的误差，由导轨移动时的角度误差引起的，它使导轨上测量标尺与测量线上
测头运行之间产生相对位移，且与“阿贝偏移”和导轨的角度误差成正比。

阿贝偏移：坐标测量机的测量系统与被测工件测量线上的点之间的垂直距离之值。

余弦误差：在移动方向上的测量误差，由线位移测量系统和测量的量规之间的角度偏差所引起的分辨率：表示测量仪器对于被测量的最小变化反应的能力特性的大小
误差：尺寸测量结果减去尺寸测量的真值之间的偏差
测量线：在坐标测量机的工作区域，进行测量的线
测量点：工件表面的某点以坐标测量机的坐标值的形式作为测量的一部分记录下来
随机误差：在实际相同条件下多次测量同一物理量值时，其绝对值或符号以不可预测的方式变化的误差
重复性：在下列条件下，连续进行同样测量的结果之间的接近程度：同样的测量方法；同样的操作者；同
样的位置；同样的使用条件；在短时间内的重复操作
系统误差：在同样条件下，大量的同尺寸测量，其绝对值和符号保持不变；或当条件变化时，以确定的规律
变化的误差
不确定度：由误差极限所确定的测量结果的离散特性
长度测量的不确定度：坐标测量机测定的在参考测量标准平行平面上两相对点之间的距离的不确定度
空间测量的不确定度：坐标测量机在进行复合运动时，整个测量系统的系统误差和偶然误差合成而引起的不
确定度
7。

坐标测量机的标准与验收检验
JJG 799 – 92中华人民共和国三坐标测量机检定规程（试行）
VDI/VDE 2617德国工程师协会关于坐标测量机的检验规范
ISO10360 – 2国际标准化组织发布的坐标测量机性能评定
GB/T 16857.2-1997中华人民共和国国家标准：关于坐标计量学第二部分：坐标
第二篇：三坐标测量仪
三坐标测量机(CMM)是一种以精密机械为基础，综合应用电子技术、计算机技术、光栅与激光干涉技术等先进技术的检测仪器。

三坐标测量机的主要功能是：(1)可实现空间坐标点的测量，数控机床厂可方便地测量各种零件的三维轮廓尺寸、位置精度等。

测量精确可靠，万能性强。

(2)由于计算机的引入，可方便地进行数字运算与程序控制，并具有很高的智能化程度。

因此，它不仅可方便地进行空间三维尺寸的测量，还可实现主动测量和自动检测。

在模具制造工业中，三坐标测量机充分显示了在测量方面的万能性、测量对象的多样性。

(一)三坐标测量机的分类与构成三坐标测量机按其工作方式可分
为点位测量方式和连续扫描测量方式。

点位测量方式是由测量机采集零件表面上一系列有意义的空间点，通过数学处理，求出这些点所组成的特定几何元素的形状和位置。

连续扫描测量方式是对曲线、曲面轮廓进行连续测量，多为大、中型测量机。

根据三坐标测量机的结构形式及三个方向测量轴的相互配置位置的不同，三坐标测量机可分为悬臂式、桥式、龙门式、立柱式、坐标镗床式等，如图1—48所示。

它们各有特点及相应的适用范围如下：(1)悬臂式的特点是结构紧凑、数控机床厂工作面开阔、装卸工件方便、便于测量，但悬臂易于变形，且变形量随测量轴丁轴的位置变化，因此丁轴测量范围受限。

(2)桥式测量机结构刚性好，x、y、z方向的行程大，一般为大型机。

(3)龙门式的特点是龙门架刚度大，结构稳定性好，精度较高。

由于龙门或工作台可以移动，使装卸工件方便，但考虑龙门移动或工作台移动的惯性，龙门式测量机一般为小型机。

(4)立柱式适合于大型工件的测量。

(5)坐标镗床式的结构与镗床基本相同，结构刚性好，测量精度高，但结构复杂，适用于小型工件。

三坐标测量机按测量范围可分为大型、中型和小型。

按其精度可分两类：①精密型，一般放在有恒温条件的计量室，用于精密测量，分辨率一般为0．5～21lm；②生产型，数控机床厂一般放在生产车间，用于生产过程检测，并可进行末道工序的精加工，分辨率为5Flm或10怜m。

三坐标测量机的规格品种很多，但基本组成大致一样，主要由测量机主体、测量系统、控制系统和数据处理系统组成。

1．三坐标测量机的主体三坐标测量机的主体的运动部件包括沿x轴移动的主滑架、沿丁向移动的副滑架、沿z向移动的z轴，以及底座、测量工作台。

测量机的工作台多为花岗岩制造，具有稳定、抗弯曲、抗振动、不易变形等优点。

2．三坐标测量机的测量系统三坐标测量机的测量系统包括测头和标准器。

三坐标测量机的测头用来实现对工件的测量，是直接影响测量机测量精度、操作的自动化程度和检测效率的重要部件。

三坐标测量机的测头可分接触式和非接触式两类。

数控机床厂在接触式测量头中又分机械式测头和电气式测头。

此外，生产型测量机还可配有专用测头式切削工具，如专用铣削头和气动钻头等。

机械接触式测头为
具有各种形状(如锥形、球形)的刚性测头、带千分表的测头以及划针式工具。

机械接触式测头主要用于手动测量，由于手动测量的测量力不易控制，测量力的变化会降低瞄准精度，因此只适用于一般精度的测量。

电气接触式测头的触端与被测件接触后可作偏移，传感器输出模拟位移量信号。

这种测头既可以用于瞄准(过零发信)，也可以用于测微(测给定坐标值的偏差)，因此电气接触式测头主要分为电触式开关测头和三向测微电感测头，其中电触式开关测头应用较广泛。

非接触式测头主要由光学系统构成，如投影屏式显微镜、电视扫描头，适用于软、薄、脆的工件测量。

(二)三坐标测量机的测量方法一般点位测量有三种测量方法：直接测量、数控机床厂程序测量和自学习测量。

(1)直接测量方法(即手动测量)。

操作员将决定的顺序利用键盘输入指
令，系统逐步执行的操作方式，测量时根据被测零件的形状调用相应的测量指令，以手动或数控方式采样，其中数控方式是把测头拉到接近测量部位，系统根据给定的点数自动采点。

测量机通过接口将测量点坐标值送入计算机进行处理，并将结果输出显示或打印。

(2)程序测量方法。

将测量一个零件所需要的全部操作按照其执行顺序编程，以文件形式存入磁盘，测量时按运行程序控制测量机自动测量。

该方法适用于成批零件的重复测量。

零件测量程序的结构一般包括以下内容：1)程序初始化。

如指定文件名、存储器置零、对不同于缺省条件的某些条件给出有关选择指令。

2)测头管理和零件管理。

如测头定义或再校正、数控机床厂临时零点定义、数学找正、建立永久原点等。

3)测量的循环。

①定位，使测头在进入下一采样点前，先进入定位点(使测头接近采样点时可避免碰撞工件的位置)；②采样处理，包括预备指令和操作指令，如测孔指令前先给出采样点数、孔的轴线理论坐标及直径等参数的指令；③测量值的处理；④关闭文件结束整个测量过程。

(3)自学习测量方法。

操作者对第一个零件执行直接测量方式的正常测量循环中，借助适当命令使系统自动产生相应的零件测量程序，对其余零件测量时重复调用。

该方法与手I编程相比，省时且不易出错。

但要求操作员熟练掌握直接测量技巧，注意操作的目的是获得零件测量
程序，严格掌握操作的正确性。

自学习测量过程中，系统可以两种方式进行自学习：对于系统不需要对其进行任何计算的指令，如测头定义、参考坐标系的选择等指令，系统采用直接记录方式。

数控机床厂许可记录方式用于测量计算的有关指令，只有在操作者确认无误时才记录，如测头校正、零件校正等指令。

当测量循环完成或在执行程序的过程中发现操作错误时，可中断零件程序的生成，进入编辑状态修改，然后再从断点启动。

(三)三坐标测量机的应用(1)多种几何量的测量。

测量前必须根据被测件的形状特点选择测头并进行测头的定义和校验，并对被测件的安装位置进行找正。

1)触头的定义和校验。

在测量过程中，当触头接触零件时，计算机将存人测头中心坐标，而不是零件接触点的实际坐标，因而触头的定义包括触头半径和测杆的长度造成的中心偏置，以及多触头测量时各个触头定义代码。

测量触头的校验还包括使计算机记录各触头沿测量机不同方向测同一测点时的长度差别，以便实际测量时系统能自动补偿。

触头的定义和校验可直接调用测头管理程序、参考点标定和测头校正程序来进行，将各触头分别测量固定在工作台上已标定的标准球或杯准块，计算机即将各测头测量时的坐标值计算出各触头的实际球径和相互位置尺寸，并将这些数据存储于寄存器作为以后测量时的补偿值。

经过校验的不同触头测同一点，数控机床厂可得到同样的测量结果。

2)零件的找正。

指在测量机上用数学方法为工件的测量建立新的坐标基准。

测量时，工件任意放置在工作台上，其基准线或基准面与测量机的坐标轴(x、y、z轴的移动方向)不需要精确找正，为了消除这种基准不重合对测量精度的影响，用计算机对其进行坐标转换，根据新基准计算校正测量结果。

因此，这种零件找正的方法称为数学找正。

零件找正的主要步骤有：①根据采用的三维找正或二维找正方法，确定初始参考坐标系；②运行找正程序；③选定第一坐标轴；④调用相应子程序进行测量并存储结果；⑤选第二坐标轴；⑥调用相应子程序进行测量并存储结果。

对于三维找正中的第三轴，系统自动根据右手坐标准则确定。

工件测量坐标系设定后，即可调用测量指令进行测量。

三坐标测量机测量被测工件的形状、位置、中心和尺寸等方面的应用举例。

(2)实物程序编制。

对于在数控机床上加工的形状复杂的零件，当其形状难于建立数学模型使程序编制困难时，常常
可以借助于测量机。

通过对木质、塑料、数控机床厂黏土或石膏制的模型或实物的测量，得到加工面几何形状的各项参数，经过实物程序软件系统的处理，输出所需结果。

例如，高速数字化扫描机实际上是一台连续扫描测量方式的坐标测量机，主要用于对模具未知曲面进行扫描测量，可将测得的数据存人计算机，根据模具制造需要，实现：①对扫描模型进行阴、阳模转换，生成需要的CNC加工程序；②借助绘图设备和绘图软件得到复杂零件的设计图样，即生成各种CAD 数据。

(3)轻型加工。

生产型三坐标测量机除用于零件的测量外，还可用于划线、打冲眼、钻孑L、微量铣削及末道工序精加工等轻型加工，在模具制造中可用于模具的安装、装配。

三坐标划线机即立柱式三坐标测量机，数控机床厂主要用于金属加工中的精密划线和外形轮廓的检测，特别适用于大型工件制造、模具制造、汽车和造船制造业及铸件加工等。

它与生产型三坐标测量机在结构和精度上有较大区别，属于生产适用型三坐标机，可承受检测环境较恶劣的划线和计量测试技术工作。

第三篇：三坐标测量员岗位职责
测量员岗位职责
1、掌握三坐标测量要求，明确测量方法。

2、编制三坐标测量程序，严格按操作规程进行。

3、正确使用三坐标测量机，并负责日常维护与保养，定期填写点检表。

4、负责室内温湿度控制并做好记录。

5、禁止非三坐标测量室人员，非工作原因进入三坐标测量室。

外来人员必须得到测量室管理员许可，并由有关人员带领方可进入。

6、每天操作三坐标前，应对机器进行点检，检查设备状态是否正常，如发现异常，应立即停机并反馈部门主管，严禁强行运行三坐标测量机。

7、禁止在工作台、导轨上放置任何物品，禁止任何工件、工具及
手等接触悬浮导轨。

8、每天清洁三轴导轨面及过滤系统的清理检查。

9、按测量标准要求进行数据处理，准确出具测量报告，对测量结果负责，对测量数据进行整理存档。

尺寸出现较大波动，及时向上级反映。

10、编制新产品测量程序，做好记录。

11、外来产品经领导批准方可准许测量。

12、负责本公司使用的检具定期测量标定工作。

13、测量室严格执行“5S”管理要求，室内环境应保持清洁、卫生、整齐、安全的良好状态，不得存放与检验无关的物品，不得堆积待检品，检验完毕及时清理，不得长久放置在测量室；检验设备的周围保持足够的空间，以保证操作方便和安全。

14、三坐标禁止安装与工作无关的任何软件或文件，禁止更改任何可能影响使用性能的内部参数。

15、严禁在测量室或其它与检测无关的事情。

16、按公司规定要求，上班穿工作服，不迟到、不早退，不串岗，进入生产现场按要求穿戴劳保用品。

17、完成上级交代的临时加测任务。

第四篇：三坐标实习总结
三坐标实习总结
一周的三坐标测量实习很快结束了，但还是学到了东西，通过对三坐标测量机床的学习，使我们又发现了在加工中出现的不少问题，从而更好的优化加工方法，提高加工精度。

在本次学习中，通过对自己工件的测量，使我们更好地测出加工精度，认识到三坐标测量机床通过PC.DMIS软件进行手动编程或自动对话窗口编程可以对尺寸精度，定位精度，几何精度，及轮廓精度进行测量，对于一般的几何元素，点、线、面、圆、球、圆柱、圆锥，三坐标通过测头手动或自动采点来对其进行测量，除支持点位测量功能外，PC.DMIS还可以将IGES文件输出导入，方便复杂曲面测量，并可对复杂实体进行外形的模拟测量编程，在很大程度上减小了传统
测量中出现的误差，提高了测量范围。

对三坐标测量机的学习，是我在很大程度上认识到加工过程中出现的错误和以前的测量误区，对以后加工有着深远意义。

三坐标测量满足对现代机械加工测量的要求，它精确的测量保证了工件的合格与否，对与指导加工有着很大的帮助。

12G数控预备技师
刘端焰2011-11-23
第五篇：有关三坐标测量机的相关术语
1.与测量机的精度评定标准ISO 10360相关术语1.1坐标测量机(CMM)是通过移动测头为测量手段的测量系统，有决定工件表面上的空间坐标的功能。

三坐标测量机: 有求取相互垂直的轴和轴移动量的光栅尺和测头，能从各个移动量中求取测头的三维坐标值的测量机。

1.2坐标测量
依靠CMM实行对空间坐标的测量 1.3工件坐标系统
对工件固定的坐标系统，一般简称作PCS(Part Coordinate System)1.4机械坐标系统
对CMM的物理的或计算轴固定的坐标系统，一般简称为MCS(Machine Coordinate System)1.5 测头系统
存在测头的情况下，由测头加长杆，测头交换系统，测针，测针交换系统和测针加长杆构成的系统。

测头：作为测量被测物的坐标位置工具，可以分为接触式测头和非接触式测头。

1.6测量
有决定坐标数值的作用
测量: 利用三坐标测量机，把测头碰到被测物后读取该位置的坐标值 1.7对大小测量CMM 标示的最大允许示值误差
根据CMM的规格，规定等对允许的测量大小CMM标示误差的最大数值E 备注：对大小测量误差CMM标示的最大允许误差MPEE，表示为三种形式中的一个。

1.8测头误差
检测球的材料的大小标准的半径范围，是由CMM能决定的示值误差。

测量是在检测球上实行利用一个测针的离散点测量（标示的测
量点的记录，经过中间点后直接算定的特定的测量）方式。

1.9检测球
对合格判定测试用和复检测试中使用的检测球的大小标准。

1.10分辨率
有意义的分辨在可能的标示设备示值之间的最小差异。

在数码标示设备中，最小有效数字变换一个阶段时示值的变化。

2与测量有关术的术语 2.1测量学与测量有关的科学
无论其不确定度是什么，以及无论在科学或技术的哪个领域中能实现，测量学包括与测量有关的理论和实际的两个观点等 2.2测量和以某种量(测量量)作为单位来使用的相同种类的其他量相比较为了决定量的值进行的一系列的工作 2..3检查
决定是否满足特定规定 2.4正确度偏重一边的程度
测量结果和测量量的真实值相一致的程度 2.5精密度
测量值的离散（散布）的程度 2.6互换性
与需互相组装的零件或者与要素无关,任意选择独立制造的零件进行组装也能发挥正常功能的性质(能维持功能或适合性,把设备或机器的零件之类的构成要素与其他机器的要素互换也能使用的性质)2.7重复性
在同一测量条件（反复性条件）下，连续测量同一测定量所得到的结果之间相一致的程度。

重复性条件包括下列内容a.同一测量程序
b.同一测量者
c.同一条件下使用同一测量机器
d.同一位置
e.短时间内的反复 2.8再现性变更测量条件下，测量同一测定量所得到的结果之间相一致的程度。

为了具有再现性的妥当性，应明示变更条件。

变更条件可包括以下内容 a.测量原理 b.测量方法 c.测量者 d.测量机器 e.校正用标准
f.位置
g.使用条件
h.时间
2.9测量不确定度
与测量结果相关的，显示把测定量进行合理推定而得出的值的分散特性的参数。

a.这个参数(Parameter),举例说可以成为标准偏差（或它的倍数）
或者明示的有可信水准的区间的半个宽度等。

b.测量不确定度一般由许多成分构成。

其中某种成分可以从连续测量结果的统计性分布开始求取其数值，并以实验标准偏差显示。

除此之外的其他成分也同样可以以实验标准偏差显示特性,但是这些根据经验或其他信息是从假定的确定率分布开始求取其数值的。

c.测量结果是对测量数值的最新的推定，与保证和基准用偏差相关的成分一样，包括在系统效果中引起的成分，可以理解为不正确度的所有成分都寄予分散中 2.10偏差
从某个值中减去其基准值 2.11[测量]标准
提供某个单位或某个量的一个值或者多个数值的基准，为了定义或者显示或保存或者再现它们的物质尺度，测量机器，标准物质，或者测量系统。

2.12国际[测量]标准
作为按照国际协议认证的标准，以给相关量的其他标准赋予数值为基础，实现国际性使用的目的 2.13国家[测量]标准
作为国家决定并认证的标准，以给相关量的其他标准赋予数值为基础，实现在其国家使用的目的 2.14追溯性
测量结果或标准数值，在所有比较阶段中通过明示的有不确定度的不间断的比较的链条，可与一般国家标准或者国际标准所定的基准相关联的特性。

这个不间断的比较的链条叫做追溯性链条 2.15校正
测量机器或测量系统指示的量的数值、或者物质尺度或标准物质表示的数值和根据标准显示的它们对应的数值之间的关系,在指定的条件下，确立的一系列的工作。

校正的结果把测量的数值定为指示值或者可以对指示值进行保证。

校正也可决定与影响量的效果一样的其它测量学的特性。

校正结果有时能记录在称作校正证明书或者校正成绩书的文件里。

2.16直线度直线形体偏离几何学直线的大小。

2.17平面度
平面形体偏离几何学平面的大小2.18圆柱度(Cylindicity)圆柱形体偏离几何学圆柱的大小。

2.19平行度(Parallelism)形体数据偏离平行的几何学形体的大小。

2.20垂直度。