1-三坐标测量机测量技术
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。
三坐标测量机测量技术
三坐标测量机是精密的测量仪器， 它集机、光、电等于一体。
随着电子技术、计算机技术的发展 ，三坐标测量机由手动数显逐步发展到 目前的CNC控制的高级阶段。
测量机机械结构是在精密机床基础上发展起来的
美国Moore公司的测量机就是由坐标镗床—坐标磨 —坐标测量机逐步发展起来的。 瑞士的SIP公司的测量机就是在大型万能工具显微 镜—光学三坐标测量仪基础上逐步发展起来的。
2 .1 移动桥式
移动桥式是当前三坐标测量机的主流结构。
有沿着相互正交的导轨而运行的三个组成部分，装有 探测系统的第一部分装在第二部分上，并相对其作垂直运 动，第一和第二部分的总成相对第三部分作水平运动，第 三部分被架在机座的对应两侧的支柱支承上，并相对机座 作水平运动，机座承载工件。
移动桥式坐标测量机是目前中小型测量机的主要结构 型式，承载能力较大，本身具有台面，受地基影响相对较 小，开敞性好，精密比固定桥式稍低。
优点：结构简单，测量空间开阔。 缺点：悬臂沿Y向运动时受力点的位置随时变化，从而产
生不同的变形，造成测量的误差较大，因此，悬臂式测量 机只能用于精度要求不太高的测量中，一般用于小型测量 机。
2.4 龙门式（高架桥式测量机）
这类测量机有沿着相互正交的导轨而运动的三个组成部分，装 有探测系统的第一部分装在第二部分上并相对其作垂直运动，第三 部分在机座两侧的导轨上作水平运动，机座或地面承载工件。
龙门式坐标测量机一般为大中型测量机，要求较好的地基，立
柱影响操作的开阔性，但减少了移动部分重量，有利于精度及动 态性能的提高，正因为此，近来亦发展了一些小型带工作台的
龙门式测量机，龙门式测量机最长可到数十米，由于其刚性要比水 平臂好，因而对大尺寸而言可具有足够的精度。
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。
三坐标测量培训教程
06 培训总结与展望
培训成果回顾
掌握三坐标测量基本原理
学员通过培训，深入理解了三坐标测量的坐标系统、测量 原理及误差来源等基本概念。
熟练操作测量设备
学员在培训过程中，通过实际操作，熟练掌握了三坐标测 量机的操作技巧，包括设备启动、工件装夹、测量程序编 制、数据采集与处理等。
独立完成测量任务
经过培训，学员已具备独立进行三坐标测量的能力，能够 按照测量要求，独立完成从测量准备到数据处理的全过程 。
设备组成及功能
01
02
03
04
主机
包括测量台、立柱、横梁等部 分，用于支撑和定位被测工件
。
控制系统
控制测量设备的运动和数据处 理，包括计算机、运动控制卡
等。
测头系统
用于接触被测工件表面，获取 坐标数据，包括测头、测针、
测座等。
软件系统
用于设备控制、数据采集、分 析和处理，提供友好的用户界
面。
设备操作界面及使用方法
典型零件测量案例解析
轴类零件测量
01
针对轴类零件的形状、尺寸、位置等要素进行测量，学习如何
选择合适的测头、建立坐标系、设置测量参数等。
盘类零件测量
02
掌握盘类零件的测量方法，包括平面度、圆度、同轴度等关键
指标的检测技巧。
箱体类零件测量
03
了解箱体类零件的结构特点，学习如何规划测量路径、优化测
量方案，提高测量效率。
操作界面
包括计算机屏幕、键盘、鼠标 、手柄等，提供直观、便捷的
操作方式。
开机步骤
依次打开计算机、控制系统、 测头系统等设备，确保设备正 常运行。
软件操作
熟悉软件界面，掌握基本测量 、编程、数据处理等操作。
三坐标测量机测量原理
三坐标测量机测量原理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外表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。
三坐标测量机的组成：1，主机机械系统(X、Y、Z三轴或其它);2，测头系统;3，电气控制硬件系统;4，数据处理软件系统(测量软件);三坐标测量机在现代设计制造流程中的应用逆向工程定义：将实物转变为C AD模型相关的数字化技术，几何模型重建技术和产品制造技术的总称。
广义逆向工程：包括几何逆向，工艺逆向，材料逆向，管理逆向等诸多方面的系统工程。
正向工程：产品设计-->制造-->检验(三坐标测量机)逆向工程：早期：美工设计-->手工模型(1：1)-->3轴靠模铣床当今：工件(模型)-->3维测量(三坐标测量机)-->设计à制造逆向工程设备：1，测量机：获得产品三维数字化数据(点云/特征);2，曲面/实体反求软件：对测量数据进行处理，实现曲面重构，甚至实体重构;3， CAD/CAE/CAM软件;4，数控机床;逆向工程中的技术难点：1，获得产品的数字化点云(测量扫描系统);2，将点云数据构建成曲面及边界，甚至是实体(逆向工程软件);3，与CAD/CAE/CAM系统的集成;(通用CAD/CAM/CAE软件)4，为快速准确地完成以上工作，需要经验丰富的专业工程师(人员);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外表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。
1-三坐标测量机测量技术讲解
世界上第一台三坐标测量机（英国Ferranti公司1956）
•1992年全球拥有三坐标测量机46100台，年销售增长率 在7%-25%左右。
•发达国家拥有量高，在欧美、日韩每6-7台机床配备一 台三坐标测量机。 •我国三坐标测量机生产始于20世 纪70年代，年增长率在20%以上。
•目前，三坐标测量机被广泛应用 在汽车、航天、航空 、家电、电 子、模具等制造领域。
2.意义和作用
随着人们生活水平的提高和制造业的快速发展， 特别是机床、机械、汽车、航空航天和电子工业，各 种复杂零件的研制和生产需要先进的检测技术；
同时为应对全球竞争，生产现场非常重视提高加 工效率和降低生产成本。其中，最重要的便是生产出 高质量的产品。
因此，为确保零件的尺寸和技术性能符合要求， 必须进行精确的测量，因而体现三维测量技术的三坐 标测量机应运而生，并迅速发展和日趋完善。
综上所述，三坐标测量机的出现是标志计量仪器从古典的手 动方式向现代化自动测试技术过渡的一个里程碑。三坐标测量 机在下述方面对三维测量技术有重要作用。
1、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。
三坐标测量机的发展历程
1.三坐标测量机的发展历程
三坐标测量机是近30年发展起来的一种高效率的新 型精密测量仪器。它广泛件的尺寸、形状及相互位置的 检测。由于它的通用性强、测量范围大、精度高、效率 高、性能好、能与柔性制造系统相连接，已成为一类大 型精密仪器，有“测量中心”之称。
如图所示，测量孔1和2的中心距，先在孔1和2各测至少3点， 计算出各自的圆心坐标值，然后计算两点的距离，同时可以测 量外形尺寸、孔径、孔的圆度和圆柱度、两孔轴线的平行度、 轴线与基面的垂直度、工件表面的平面度等。
三坐标测量位置度的方法及注意事项
1位置度的三坐标测量方法1.1计算被测要素的理论位置①根据不同零部件的功能要求，位置度公差分为给定一个方向、给定两个方向和任意方向三种，可以根据基准体系及确定被测要素的理论正确位置的两个理论正确尺寸的方向选择适当的投影面，如XY 平面、XZ 平面、YZ 平面。
②根据投影面和图纸要求正确计算被测要素在适当投影面的理论位置。
1.2根据零部件建立合适的坐标系。
在PC-DMIS 软件中，可以把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。
1.3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。
1.4位置度的评价。
①在PC-DMIS 软件中，位置度的评价可以直接点击位置度图标。
②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，如图1所示。
③基准元素设置完成，回到特征控制框选择被测元素，设置基准，输入位置度公差。
④在位置度评价的对话框中选择高级，在此对话框中可以设置特征控制框尺寸的信息输出方式和分析选项。
如图2的对话框，在标称值一栏中手动键入被测要素的理论位置值，点击评价。
1.5在报告文本中刷新就可以看到所评价的位置度结果。
2三坐标测量位置度的注意事项2.1评价位置度的基准元素选择和建立坐标系的元素选择有相似之处，都要用平面或轴线作为A 基准，用投影于第一个坐标平面的线作为B 基准，用坐标系原点作为C 基准。
如果这些元素不存在，可以用构造功能套用、生成这些元素。
2.2对位置度公差的理解。
如位置度公差值t 前加注φ，表示公差带是直径为t 的圆内的区域，圆心的位置由相对于基准A 和B的理论值确定。
（如图3）如位置度公差值前加注Sφ，表示公差带是直径为t 的球内的区域，球心的位置由相对于基准A 、B 和C 的理论值确定。
三坐标测量机技术参数
三坐标测量机技术参数三坐标测量机是一种高精度的测量设备，广泛应用于制造和检验领域。
它可以对物体的三维形状和尺寸进行精确测量，具有高度的可靠性和重复性。
下面将详细介绍三坐标测量机的技术参数。
一、测量范围三坐标测量机通常具有较大的测量范围，能够满足不同尺寸物体的测量需求。
一般来说，其测量范围可达数百毫米至数米，能够满足大多数工件的测量需求。
二、测量精度测量精度是评价三坐标测量机性能的重要指标之一。
通常情况下，三坐标测量机的测量精度可以达到几微米甚至更高的水平。
这种高精度可以确保对工件尺寸的准确测量，满足精密制造和检验的需求。
三、重复定位精度重复定位精度是评估三坐标测量机稳定性和可靠性的重要指标。
一般来说，三坐标测量机的重复定位精度可以达到几微米的水平，能够确保在多次测量中的测量结果一致性，提高了测量的可靠性。
四、测头类型三坐标测量机的测头种类多样化，包括接触式测头、非接触式测头等。
接触式测头适用于对表面进行接触式测量的情况，而非接触式测头则适用于对敏感表面进行测量，具有更广泛的应用领域。
五、软件功能三坐标测量机通常配备专业的测量软件，能够实现多种测量功能，包括点、线、圆、平面等基本测量，还可以进行拟合、对比分析、报告生成等高级功能，满足不同测量需求。
六、结构设计三坐标测量机的机身结构设计一般采用石材或者大理石等高稳定性的材料，保证了机身的刚性和稳定性，有利于提高测量的精度和稳定性。
七、自动化程度随着科技的不断发展，现代三坐标测量机已经具备了较高的自动化程度，能够实现自动测量、自动数据处理、自动报告生成等功能，大大提高了测量效率。
三坐标测量机具有广泛的应用范围和高精度的测量能力，是现代制造和检验领域不可或缺的重要设备。
其技术参数的不断提升和发展将进一步推动制造业的发展和提高产品质量水平。
三坐标测量机
三坐标测量机三坐标测量机是20世纪60年代后期发展起来的一种高效率的精密测量仪器。
它的出现，一方面是由于生产发展的需要。
即高效率加工机床的出现，产品质量要求进一步提高，复杂立体形状加工技术的发展等都要求有快速、可靠的测量设备与之配合；另一方面也由于电子技术、计算技术及精密加工技术的发展，为三坐标测量机的出现提供了技术基础。
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，可方便的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）由于计算机的引人，可方便的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，充分显示了在测量方面的万能性、测量对象的多样性。
三坐标测量机广泛应用于机械制造、仪器制造、电子工业、航空和国防工业各部门，特别适用于测量箱体类零件的孔距和面距、模具、精密铸件、电子线路板、汽车外壳、发动机零件、凸轮以及飞机型体等带有空间曲面的工件。
三坐标测量机的作用不仅是由于它比传统的计量仪器增加了一二个坐标，使测量对象广泛，而且它的生命力还表现在它已经成为有些加工机床不可缺少的伴侣。
例如它能卓有成效地为数控机床制备数字穿孔带，而这种工作由于加工型面愈来愈复杂，用传统的方法是难以完成的，因此，它与数控“加工中心”相配合己具有“测量中心”之称号。
第一节三坐标测量机的类型三坐标测量机有多种分类方法，下面从不同的角度对其进行分类。
一、按照技术水平的高低分类（1）数显及打字型（N）——这种类型主要用于几何尺寸测量，采用数字显示，并可打印出测量结果，一般采用手动测量，但多数具有微动机构和机动装置，这类测量机的水平不高，虽然提高了测量效率，解决了数据打印问题，但记录下来的数据仍需进行人工运算。
三坐标测量机技术参数
三坐标测量机技术参数1. 三坐标测量机简介三坐标测量机是一种高精度测量设备，用于测量物体的几何形状和尺寸。
它通过测量物体在三个坐标轴上的位置来确定其几何特征，并可以与计算机进行连接，实现自动化测量和数据处理。
2. 三坐标测量机的技术参数三坐标测量机的技术参数决定了其测量精度、测量范围、测量速度等性能指标。
以下是常见的三坐标测量机技术参数：2.1 测量精度测量精度是三坐标测量机最重要的性能指标之一。
它表示测量结果与真实值之间的偏差。
测量精度受到多个因素的影响，包括机械结构、传感器精度、控制系统等。
常见的测量精度指标有：•长度测量精度：表示测量长度的准确度，通常以毫米或微米为单位。
•角度测量精度：表示测量角度的准确度，通常以角秒为单位。
•形状测量精度：表示测量物体形状的准确度，通常以表面粗糙度或形状偏差为指标。
2.2 测量范围测量范围是指三坐标测量机可以测量的物体尺寸范围。
它与测量机的工作台尺寸、传感器测量范围等因素有关。
测量范围通常以长度、宽度和高度来表示，单位为毫米或英寸。
2.3 测量速度测量速度是指三坐标测量机完成一次测量所需的时间。
它受到机械结构、控制系统、传感器响应速度等因素的影响。
测量速度通常以毫米/秒或英寸/秒为单位。
2.4 重复性重复性是指三坐标测量机在多次测量同一物体时，测量结果的一致性。
它反映了测量机的稳定性和可靠性。
重复性通常以标准偏差或重复测量误差为指标。
2.5 分辨率分辨率是指三坐标测量机可以分辨的最小尺寸。
它受到传感器的分辨率和信噪比等因素的限制。
分辨率通常以毫米或微米为单位。
2.6 可测量特征三坐标测量机可以测量的特征包括长度、直径、角度、平行度、垂直度、圆度、圆柱度、平面度、位置误差等。
具体可测量特征取决于测量机的传感器和软件。
3. 三坐标测量机的应用领域三坐标测量机广泛应用于制造业的各个领域，包括机械加工、汽车制造、航空航天、电子制造等。
它可以实现对零件、模具、工件等物体的精确测量和质量控制。
三坐标测量机
从清单中选 择测座类型
41
产生测头文件
精选ppt
第三步 从清单中 选择测头 附件
42
产生测头文件
精选ppt
第四步 从清单中选 择相应的传 感器如： Tp20, Tp200 等
43
产生测头文件
精选ppt
第五步 从测头清单 中选择所用 的测杆，如 ：4 *20 〔直 径、长度〕
15
精选ppt
〔2〕测头系统 测头是坐标测量机触测被测零件的发讯开关, 是
坐标测量机的关键部件，测头精度的上下决定了坐标 测量机的测量重复性。三坐标测量机的功能、工作效 率、精度与测头密切相关。三坐标测头的两大根本功 能是测微和触发瞄准。
16
精选ppt
测头的分类
– 按结构原理，测头可分为机械式、光学式和电气式。 – 按测量方法，测头可分为接触式和非接触式。
〔4〕测量软件
测量机本体只是提取零件外表空间坐标 点的工具。 测量机精度在很大程度上依赖 于软件。测量机软件成 为决定测量机性能 的主要因素。
测量软件从功能上可以分成以下几类：
① 通用测量软件
②专用测量评价软件
20
③附加功能软件
精选ppt
测量软件功能与应用的分类有以下几方面。
①箱体类零件 ②自由曲面类零件 ③特定形 面类零件 ④反求测量
建立零件坐标系时需要做三件事： 找正 (用任何元素的方向矢量〕。找正元素控制了工作平面的方向。 旋转坐标轴 (用所测量元素的方向矢量). 旋转元素需垂直于已找正的 元素。这控制着轴线相对于工作平面的旋转定位。 原点 (任意测量元素或将其设为零点的定义了X、Y、Z值的元素)。
61
精选ppt
三坐标测量机测量技术(2)
距离公差
简要描述：距离是表示零件上两要素在相对方向保持给定距离的正 确状况。
距离公差是：被测要素的实际方向上的距离，相对于基准的理想距 离之间所允许的最大变动量。
公差分类
形状
形状
公差名称
直线度 平面度 圆度 圆柱度 宽度
有无参考基准要 求
无 无 无 无 无
公差分类
形状或位置
轮廓
位置
定向 定位 跳动
公差名称
曲线轮廓 曲面轮廓
平行度 角度 垂直度 倾斜度 位置度 同心度 同轴度 圆跳动 全跳动
有无参考基准要 求
有或无 有或无
有 有 有 有 有 有 有 有 有
详细的公差介绍请查看： GB 13319-91形状和位置公差 位置 度差。
4、使用时用到哪个测针，在软件中必须激活相应 测针才能测量。（例如用下前后左右五个测针五 点打一个球时，就要先激活ROOTSN1，然后用对应 测针打点，再激活S，然后用对应测针打点，N，W， E也同样）。
测量操作区
测量操作区又分为四个操作区. 通过TAB控件来在各个 操作区之间切换. 切换TAB控件位于测量操作区的右上 角.
零件在加工过程中，由于机床—夹具—刀具系统存在几何误差，以及加工 中出现受力变形、热变形、振动和磨损等影响，使被加工零件的几何要素不 可避免地产生误差。这些误差包括尺寸偏差、及位置误差。
2）公差基本概念：
公差：允许零件尺寸和几何参数的变动量就称为“公差”。
理论尺寸：是设计给定的尺寸。
实际尺寸：是通过测量获得的尺寸。
构造操作区
●构造结果窗口 ●中点元素构造 ●平行元素构造 ●相交元素构造 ●垂直元素构造 ●相切元素构造 ●投影元素构造 ●移动元素构造 ●拟和元素构造 ●镜像元素构造 ●边界元素构造 ●圆锥功能构造 ●元素极值点构造 ●三点偏移平面构造 ●元素转换构造 ●多点偏移平面构造
“三坐标测量技术”实验教学项目
“三坐标测量技术”实验教学项目作者：刘名维陈冬梅来源：《职业·下旬》2012年第07期一、“三坐标测量技术”实验项目背景“公差配合与技术测量”是机械类专业基础课，其实用性强，与生产实际密切相关联。
内容涉及机械产品及其零部件的设计、制造、维修、质量控制与生产管理等多方面标准及其技术知识。
该课程基本概念多、名词术语多、原则规定多，而且还比较抽象。
只有理论紧密结合实际，开设相应的实验教学项目，才能实现较高质量的教学效果。
先进制造技术的发展对测量手段不断提出新的、更高的要求。
各种现代化、数字化的测量仪器在企业生产中已得到了广泛的应用。
为了使教学内容适应企业的要求，我校现代精密测量室引进了先进的三坐标测量机，改革了以前的实验教学，收到了较好的效果。
二、三坐标测量机的简介三坐标测量机（Coordinate Measuring Machining，简称CMM）是 20 世纪 60 年代发展起来的一种新型高效的精密测量仪器。
因为其具有高精度（达到μm级）、万能性（可代替多种长度计量仪器）、数字化（把实体的模型转化成数字化的三维坐标）等特点，现已广泛用于机械制造业、汽车工业、电子工业、航空航天工业和国防工业等各部门，成为现代工业检测和质量控制不可缺少的万能测量设备。
三坐标测量机的基本测量原理就是将被测物体置于三坐标测量机的测量空间，通过测量头探测，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，经计算机按照最小二乘法等数学法则计算求出被测物体的几何尺寸，形状和相对位置。
三坐标测量机一般由主机(包括光栅尺)、控制系统、软件系统及测头所组成，如图1所示。
笔者学校拥有的三坐标测量机是2007年从海克斯康中国（青岛）有限公司购进的一台固定桥式三坐标测量机。
此型号的测量机具有许多优良的特性：首先它的花岗石台面与导轨采用整体结构，刚性好，受温度湿度影响的变形小、结构简单；其次大量利用自身重量轻，导热系数大的硬质铝合金作为运动部分的材料，测量机可以很快地并且均匀地适应温度梯度，它十分适合车间工作环境的要求；再次，气浮导轨的运用保证了保证机器运行平稳、高精度运动；拥有700×1000×700的测量空间，方便操纵，可以方便地在手动和自动模式之间切换。
三坐标测量位置度的方法及注意事项
三坐标测量位置度的方法及注意事项摘要：在汽车制造业中，对于每一个零部件都有着严格的质量要求。
为了满足装配性，很多零件都会在表面布满孔系，且这些孔系之间的位置尺寸以及位置度都是要严格符合标准。
因此对零部件进行位置度检测是十分必要的。
为了方便测量，在零部件的加工工序上编辑三坐标自动测量程序，提高了孔系位置的精度，也为各部门对于零部件生产的质量监控和设备调整提供了便利。
关键词：三坐标测量；位置度；方法；注意事项三坐标测量机是近40年发展起来的，它可以用来测量铸件、模具以及机械产品所生产加工出来的零部件等。
三坐标测量机的测量精度很高，效率很快，应用范围很广，无论是汽车、航空航天还是船舶等，所涉及的零部件，均有三坐标测量机工作的影子。
随着各机械行业的不断发展，对于零部件或模具的精度要求越来越高，对三坐标测量机精度需求的力度也越来越大。
1.三坐标测量机的结构和特点目前三坐标测量机的结构分为桥式结构和水平臂结构，桥式结构又分为固定和移动两种。
单边或者双边的高架桥结构，又称为龙门结构，这种大型的三坐标测量机将移动部分的结构进行了改进，通过只移动横梁来改进性能，以适应更大尺寸的测量。
①固定桥式结构三坐标测量机其封闭的框架结构有很强的刚性，且测量空间开阔，良好的稳定性能保证测量的精度。
固定桥式结构的三坐标测量机多被应用于测量轻重量的材料，体积较大，是一种精密型的测量机。
②移动桥式结构三坐标测量机与固定桥式结构测量机一样，测量空间也是较为开阔的，结构简单、工作台固定，与固定桥式结构测量机相比，承载能力要强，但三个方向运动相重叠，获取到的数据准确度就会较差，需要采取更多的措施来提高精度。
③水平臂结构三坐标测量机又被叫做“地轨式坐标测量机”，这种测量机结构简单，空间开阔，多被用于大型低精度物件的测量工作。
2.三坐标测量机的原理和方法三坐标测量机的工作原理是通过对零件进行坐标测量，将零件位置度的测量数据输入到三坐标测量机，再通过计算来获取其被测部件的尺寸大小、位置以及理论形状是否存在偏差，根据偏差情况来确定被测的零部件是否合格。
三坐标基础知识
应用领域与前景
汽车制造
用于检测发动机、变速器、车身等关键零部件的尺寸和形状精度 。
航空航天
用于检测飞机发动机、机翼、尾翼等复杂零部件的几何精度。
模具制造
用于检测模具型腔、型芯等关键部位的尺寸和形状精度。
应用领域与前景
机床制造
用于检测机床主轴、导轨等运动部件的位置精度和动态性能。
前景展望
随着智能制造、工业4.0等概念的提出和实施，未来三坐标测量机将朝着更高精 度、更高速度、更智能化方向发展。同时，随着新材料、新工艺的不断涌现和应 用领域的不断拓展，三坐标测量机的市场需求将持续增长。
误差分析与质量控制
对拟合后的曲面进行误差分析，判断 其是否满足设计要求，并实施相应的 质量控制措施。
自动化生产线上的在线检测
生产线集成 将三坐标测量机集成到自动化生 产线中，实现生产过程中的在线 检测。
数据追溯与报告生成 对生产线上的检测数据进行追溯 和记录，生成相应的质量报告和 统计分析结果，为生产管理提供 决策支持。
数据处理
对采集的数据进行滤波、平滑、拟合等处理 ，以消除误差并提高数据质量。
数据输出
将测量结果以图形、报表等形式输出，供用 户参考和使用。
03
三坐标测量机操作与维护
操作规程与注意事项
操作前准备
熟悉三坐标测量机的结构、性能、操作方法及测量原理， 检查设备状态是否良好，确保测量机处于正常工作状态。
操作规程
评定指标
包括定位精度、重复定位精度、探测 误差、测头半径补偿误差等。
评定方法
采用国际标准或国家标准规定的测试 程序，使用标准球、标准环规等器具 进行测试。
校准原理及步骤
校准原理
通过测量已知几何形状和尺寸的标准 件，比较测量结果与标准值的差异， 从而确定测量机的误差。
三坐标测量基础知识
测量过程中由于测头或被测要素倾斜引起的 位置误差。
对中误差
测量过程中由于测头对中不良引起的位置误 差。
综合位置误差
综合考虑定位误差、对中误差和倾斜误差等 因素引起的位置误差。
04
三坐标测量机操作与维护
操作规程与注意事项
开机与预热
按照规定的开机顺序启动设备 ，进行必要的预热和自检。
编程与测量
定性和可靠性。
03
精密制造
精密制造领域对零部件的尺寸和形状精度要求极高。三坐标测量技术可
以满足精密制造领域的高精度测量需求，为精密制造提供可靠的保障。
发展趋势及挑战
高精度、高效率
多功能集成
智能化、自动化
随着制造业对产品质量和生产效率的 要求不断提高，三坐标测量技术将朝 着更高精度、更高效率的方向发展。 同时，需要解决测量过程中的误差来 源和数据处理等问题，提高测量的准 确性和可靠性。
与设备供应商保持联系，及时获取技术支 持和维修服务；建立设备维修档案，记录 设备维修情况和更换的零部件。
05
三坐标测量数据处理与分析
数据采集与处理流程
数据采集
通过三坐标测量机对被测物体进行扫描，获 取其表面的三维坐标数据。
数据预处理
对采集到的原始数据进行去噪、滤波等处理 ，以提高数据质量。
数据配准
在先进制造领域中的应用前景
01
智能制造
随着智能制造技术的不断发展，三坐标测量技术将与智能制造技术深度
融合，实现测量数据的自动采集、处理和分析，提高生产线的自动化程
度和智能化水平。
02
柔性制造
柔性制造系统需要具备快速响应、高度灵活和可重构等特点。三坐标测
量技术可以为柔性制造系统提供高精度的测量数据支持，确保系统的稳
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。
三坐标测量机工作原理
三坐标测量机工作原理
三坐标测量机是一种用于测量物体三维坐标的精密测量设备。
其工作原理基于机械、光学、电子等多个领域的原理和技术。
1. 机械部分：三坐标测量机包括一个桥式移动平台和一个垂直移动的探测器。
该平台可以在水平和垂直方向上自由移动，以定位待测物体。
同时，探测器也可以在水平方向上移动，以获得更大的测量范围。
2. 光学部分：三坐标测量机通常使用激光干涉仪或视觉传感器等光学设备来测量物体表面的坐标。
激光干涉仪通过测量激光在物体表面上的干涉来确定坐标值。
视觉传感器则通过摄像头和图像处理算法来提取物体表面的特征点，然后计算其坐标。
3. 电子部分：三坐标测量机内部还包括电子传感器和控制系统。
电子传感器用于测量平台和探测器的位置，以提供坐标信息。
控制系统则根据测量需求和参数设置控制测量机的运动，并将测量结果传输给计算机进行处理和分析。
综上所述，三坐标测量机通过机械移动、光学测量和电子控制等多个方面的原理来测量物体的三维坐标，具有高精度、高效率的特点，广泛应用于制造业等领域。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
出工件轮廓曲线的数据。因此需要与“数控机床”或“加工中
心”相配合的三维检测技术。
综上所述，三坐标测量机的出现是标志计量仪器从古典的手 动方式向现代化自动测试技术过渡的一个里程碑。三坐标测量 机在下述方面对三维测量技术有重要作用。 1、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。
世界上第一台三坐标测量机（英国Ferranti公司1956）
•1992年全球拥有三坐标测量机46100台，年销售增长率 在7%-25%左右。
•发达国家拥有量高，在欧美、日韩每6-7台机床配备一 台三坐标测量机。 •我国三坐标测量机生产始于20世 纪70年代，年增长率在20%以上。 •目前，三坐标测量机被广泛应用 在汽车、航天、航空 、家电、电 子、模具等制造领域。
三坐标测量机测量技术
机械工程学院数控教研室 孔凡坤
为什么要坐标测量 三坐标测量机的发展历程 三坐标测量机的类型和组成
为什么要坐标测量
为什么要坐标测量
复杂零部件
传统测量工具
坐标测量的特点
测量精度高
工作适应性强 测结果一致性好 一次装夹完成尽可 能多的复杂测量
完成人工无法胜任 的测量工作
2、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1um以内，三维空间精度可达1um2um。对于车间检测用的三坐标测量机，每米测量精度单轴也 达3um-4um。
3、由于三坐标测量机可与数控机床和加工中心配套组成 生产加工线或柔性制造系统，从而促进了自动生产线的发 展。
2、由于机械加工、数控机床加工及自动加工线的发展，生 产节拍的加快，加工一个零件仅有几十分钟或几分钟，要求 加快对复杂工件的检测。
例如：汽车和摩托车都采用流水生产线，每辆车上有几 千甚至上万个零件，这些零件是由专业化厂分散生产，最后 集中部装和总装，每隔几分钟就生产出一辆车。
3、在制造业中，大多数产品都是按照CAD数学模型在数 控机床上制造完成的，它与原CAD数学模型相比，确定其 在加工制造中产生的误差，就需用三坐标测量机进行测量。 在三坐标测量机的软件系统中可以用图形方式显示原 CAD数学模型，再按照可视化方式从图形上确定被测点， 得到被测点的X、Y、Z坐标值及法向矢量，便可生成自动 测量程序。三坐标测量机可按法线方向对工件进行精确测 量，获得准确的坐标测量结果，也可与原CAD数学模型进 行比较并以图形方式显示，生成坐标检测报告（包括文本 报告和图表报告），全过程直观快捷，而用传统的检测方 法则无法完成。
2.意义和作用
随着人们生活水平的提高和制造业的快速发展， 特别是机床、机械、汽车、航空航天和电子工业，各 种复杂零件的研制和生产需要先进的检测技术； 同时为应对全球竞争，生产现场非常重视提高加 工效率和降低生产成本。其中，最重要的便是生产出 高质量的产品。 因此，为确保零件的尺寸和技术性能符合要求， 必须进行精确的测量，因而体现三维测量技术的三坐 标测量机应运而生，并迅速发展和日趋完善。
三坐标测量机的发展历程
1.三坐标测量机的发展历程
三坐标测量机是近30年发展起来的一种高效率的新 型精密测量仪器。它广泛地用于机械制造、电子、汽车 和航空航天等工业中。 它可以进行零件和部件的尺寸、形状及相互位置的 检测。由于它的通用性强、测量范围大、精度高、效率 高、性能好、能与柔性制造系统相连接，已成为一类大 型精密仪器，有“测量中心”之称。
1、越来越多的工件需要进行空间三维测量，而传统的 测量方法不能满足生产的需要。
传统的测量方法是指用传统测量工具（如千分表、量块、 卡尺等）进行的测量，属相对测量。
测量工具本身精度不高，人为误差较大 工具量程小、被测工件尺寸、形状受到限制 许多形状较复杂的测量任务(如曲面)难以实现 且占用机时较长
4、随着三坐标测量机的精度不断提高，自动化程序不断发展， 促进了三维测量技术的进步，大大地提高了测量效率。尤其是 电子计算机的引入，不但便于数据处理，而且可以完成CNC的 控制功能，可缩短测量时间达95%以上。
5、随着激光扫描技术的不断成熟，同时满足了高精度测量 （质量检测）和激光扫描（逆向工程）多功能复合型的三坐标 测量机发展更好地满足了用户需求，大降低用户投入成本，提 高工作效率。
平均每12年加工误差缩小一半
一般加工精度<0.01mm 超精密加工精度0.005μm 增长速度比国外低50%，约落后15～20年
加工中心精度提升历程（刀柄 ISO40 或HSK63）
工作精度每８年提升１倍
5、实现逆向（反求）工程的需要，例如随着模具生产的发展， 往往采用按制好的工件模型去仿制模具，故需要三维扫描测量
如图所示，测量孔1和2的中心距，先在孔1和2各测至少3点， 计算出各自的圆心坐标值，然后计算两点的距离，同时可以测 量外形尺寸、孔径、孔的圆度和圆柱度、两孔轴线的平行度、 轴线与基面的垂直度、工件表面的平面度等。
输出: X=2.0 Y=2.0 Z=2.5
I=0 J=0 K=1
D=4 R=2
谢谢！
4、随着生产规模日益扩大，加工精度不断提高，除了需要高 精度三坐标测量机的计量室检测外，为了便于直接检测工件，
测量往往需要在加工车间进行，或将测量机直接串连到生产线
上。检验的零件数量加大，科学化管理程度加强，因而需要各 种精度的坐标测量机，以满足生产的需要。
1950年至2000年 50年内约提升两个数量级 平均每8年加工误差缩小一半 我国情况
三坐标测量机是由三个相互垂直的运动轴X，Y，Z建立起一个 直角坐标系，测头的一切运动都在这个坐标系中进行；测头的运动 轨迹由测球中心点来表示。测量时，把被测零件放在工作台上，测 头与零件表面接触，三坐标测量机的检测系统可以随时给出测球中 心点在坐标系中的精确位置。当测球沿着工件的几何型面移动时， 就可以得出被测几何型面上各点的坐标值。将这些数据送入计算机， 通过相应的软件进行处理，就可以精确地计算出被测工件的几何尺 寸、形状和位置公差等。