关于基于三坐标测量机的精密测量技术

基于三坐标测量机的精密测量技术

姓名：焦阿敏

学号：2014020096

专业：研1403班

班级：测试计量技术与仪器

课程名称：精密测量理论与技术

指导教师：祝连庆

完成日期：2014.12.31

基于三坐标测量机的精密测量技术

摘要

工业制造领域在整个国民生产中处于重要地位，是几大支柱产业之一。而制造技术水平的提高，则受到测量精确度和准确度的限制，因此几何量测量技术和仪器是制造技术的重要组成部分。

三坐标测量机突破传统测量方法的局限，集设计开发、测量、统计分析等功能于一身，并以其高精度、高柔性及优异的数字化能力，成为工业4.0时代促进两化融合、智能制造的典型工具。本文首先对其历史演变进行了回顾，然后以具体的三坐标测量机为例，介绍了一些相关的精密测量技术，并在分析发展现状基础上对此领域未来的发展趋势做出预测。

关键词：工业4.0三坐标测量机精密测量技术现状发展趋势

PRECISE MEASUREMENT TECHNOLOGY BASED ON COORDINATE MEASURING MACHINE

ABSTRACT

Industrial manufacturing fields always take an important position in the whole national production,acting as one of several major pillar industries.However,when the level of manufacturing technology improves,measuring precision and accuracy are both of the limit.So the geometric measurement technology and instruments are the key part of manufacturing technology.

Coordinate measuring machines own functions such as designing,development, measurement and statistical analysis breaking the limit of traditional measurement method,with high accuracy,high flexibility and excellent digital capability.Then, CMM become the typical tools to promote the integration and intelligent manufacture in the industry4.0times.In this paper,I first review the historical evolution,and then set a specific CMM as an example,introducing some related precision measurement technologies,In this way,I forecast the future development trend in this field.

Key words:industry4.0times CMM precision measurement

status development trends

目录

前言 (1)

第1章绪论 (2)

§1.1工业4.0的背景 (2)

§1.2坐标测量基本原理 (2)

第2章坐标测量技术 (4)

§2.1坐标测量技术的历史 (4)

§2.2三坐标测量机的分类 (6)

§2.3三坐标测量机的现状 (7)

§2.3.1正交式 (7)

§2.3.2非正交式 (7)

§2.3.2.1柱坐标测量机 (7)

§2.3.2.2球坐标测量机 (8)

§2.3.2.3关节臂测量机 (8)

§2.3.2.4光笔式测量机 (8)

§2.3.3智能三坐标测量机 (9)

§2.3.4纳米三坐标测量机 (10)

第3章三坐标测量机实例 (11)

§3.1CNC小型坐标测量机 (11)

§3.1.1误差自补偿技术 (11)

§3.1.2丰富的软件技术 (11)

§3.1.3非接触测量 (12)

第4章坐标测量技术发展趋势 (13)

§4.1基本趋势 (13)

§4.2位移传感技术和探测技术 (13)

§4.3控制技术 (14)

§4.4测量软件 (14)

§4.5精度评定与溯源 (15)

结束语 (16)

参考文献 (17)

前言

随着现代先进制造业的飞速发展，人们对产品性能、外形等方面的要求越来越高，这也对测量系统的精度、速度和自动化水平提出了更高的要求[1]。测量技术在一定程度上决定了制造业乃至科学技术发展的水平。如果没有先进的测量技术与测量手段，就很难设计和制造出综合性能和单相性能均优良的产品，更谈不发展现代高新尖端技术，因此世界各个工业发达国家都很重视和发展现代精密测量技术。

现代精密测量技术作为一门集光学、电子、传感器、图像、制造及计算机技术为一体的综合性交叉学科，涉及广泛的学科领域，它的发展需要众多相关学科的支持。在现代工业制造技术和科学研究中，测量仪器具有精密化、集成化、智慧化的发展趋势。现代测量技术既要能适应快速发展的制造业，又要根据先进制造技术发展的要求，以及精密测量技术自身的发展规律，不断拓展新的测量原理和测试方法[2]。

20世纪，精密测量领域最伟大的成就之一就是采用坐标测量技术。坐标测量是最基本物理量的测量，其应用领域十分广泛，大到星球的运动轨迹和位置、宇宙飞船的发射和航行，小到分子、原子运动[3]。坐标测量技术是衡量现代精密制造和测量水平的重要标志，是科学研究的保障。

传统的测量方法是针对是针对被测量的性质、测量要求，设计相应的测量仪器。而三坐标测量机作为一种几何尺寸数字化检测设备，则是将他们统一为坐标测量，然后通过软件构成所需测量元素，求得所需要的参数，并进行误差评定。它几乎可以对生产中的所有三维复杂零件尺寸、形状和相互位置进行高准确度测量，因此，基于三坐标测量机（CMM）的精密测量技术广泛应用于工业产品中，以满足实际的生产需要，成为适应测量仪器上述发展趋势的典型代表。

高速坐标测量机的发展是现代工业生产的要求。同时，作为下世纪的重点发展目标，各国在微/纳米测量技术领域开展了广泛的应用研究。美国、德国、日本等工业发达国家曾投入巨资发展坐标测量技术，产生了Hexagon,Zeiss, Mitutoyo等全球著名品牌。目前，中小型坐标测量技术已经成熟，大型和微型坐标测量技术发展较快，智能坐标测量技术成为相关研究中的热点[4]。

本文通过查阅大量文献，主要以三坐标测量机为例，通过对其组成、工作原理、应用以及国际国内发展现状的了解，最后将所做工作整理成论文。由于编者水平有限，论文中难免有不妥和错误之处，敬请读者批评指正。