如何选择合适的测量系统

如何选择合适的测量系统
坐标测量系统初步 如何选择适合的测量系统 面向不同类型几何量的测量应用

坐标测量机的定义
坐标测量机的定义：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 将被测物体置于三坐标测量机 的测量空间，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，由软件进 行数学运算，求出待测的几何 尺寸和形状、位置

坐标测量技术与传统测量技术的区别
传统测量技术
对工件要进行人工的精确及时的调整
坐标测量技术
不需对工件进行特殊调整
专用测量仪和多工位测量仪很难适应测量 简单地调用所对应的软件完成测量任务 任务的改变 与实体标准或运动学标准进行测量比较 与数学的或数字模型进行测量比较
尺寸形状和位置测量在不同的仪器上进行 尺寸、形状和位置的评定在一次安装中 不相干的测量 即可完成 手工记录测量数据 产生完整的数字信息，完成报告输出、 统计分析和CAD设计

坐标测量技术的优势
通用性强，可实现空间坐标点位的测量，方便地测量 出各种零件的三维轮廓尺寸和位置精度； 测量精确可靠； 可方便地进行数据处理与程序控制。 只要测量机的测头能够瞄准（或感受）到的地方（接 触法与非接触法均可），就可测出它们的几何尺寸和 相互位置关系，并借助于计算机完成数据处理。这种 三维测量方法具有极大的万能性。
因而它可纳入自动化生产和柔性加工线中成为一个重要的组成部分

坐标测量系统的构成
显 示
机械部分 机械部分 光栅尺 光栅尺 测头系统 测头系统
测量机 测量机 主机 主机
控制 控制
数控系统 数控系统
三轴 三轴 控制器 控制器 三轴 三轴 驱动器 驱动器
指令 指令
反馈 反馈
数据 数据
计算 计算 机 机 // 软件 软件 系统 系统
打印输出 绘图仪
测量机 测量机 内设备 内设备
测量机 测量机 外设备 外设备
CAD/ 计算机 辅助设计工作站
FMS、 CAM 和加工 中心等

主机
固定桥式
活动桥式
水平臂式
龙门式

触发式探测系统
机械测头包括三个电气触 点。在探针偏移后，至少 一个触点断开。这时，测 量机将立即读取X、Y和Z 坐标。这些坐标值代表了 这一瞬间的探针测球中心 坐标。
接触断开

触发式探测系统的主要类型
TesaStar
手动旋转测头
TesaStar - I
可分度手动旋转测头
TesaStar - M
自动可分度测头系统

软件系统的选择考虑要素
1. 便于使用
简单的测量任务需要通过简单、明显和直观的方法来完成。同时，在 软件设计上，需要符合人的思维逻辑进行设计，便于进行程序的操 控，同时还需要具备在线的帮助，以便对测量操作人员及时进行提醒 和帮助。这样，使得整个软件只需简单的培训，就可使得操作人员能 够进行基本的操作和维护。
2. 非规则形状工件的找正
涉及到复杂形状工件基准平面和基准点的找正问题，需要软件具备多 种找正的方法，以适应不规则几何形状工件的找正问题。

扫描式探测系统的主要类型
定义： 为快速获取复杂轮廓和自 由形状物体的几何数据而 采用的探测装置 主要目的：精确重现物体 的几何形状
主要应用领域： 精确测量 逆向工程 工件/CAD模型的尺寸校准 仿形铣 快速造型

非接触扫描式探测系统
原始多边形点云 Polygonized Model
扫描 – 获取数据
曲面数据

探测系统的构成
测头
适合不同偏转力的四个测头型号
测头加长杆
全套加长杆适合不同的应用
探针
包含直探针、星型探针的探针组件
更换支架
模块化的配置。适用于所有 TESA和 Renishaw 测头。
非常紧凑的控制单元。

测量软件
通用测量软件 专用测量软件 数据统计分析软件
箱体类工件，无CAD模型
具备CAD模型的箱体类工件
具备CAD模型的自由曲面工件

几何量的分类
几何量可分为：
简单几何量 (通过简单的方程式 进行定义：线、圆柱、平面等 等) 复杂几何量 (通过复杂的方程式 进行定义：双曲线、渐开线、 椭圆等等) 自由曲面类几何量 (由高级多 项式构成：Coons、贝塞尔 曲线、 NURBS曲面)

如何选择合适的测量系统
简单几何量
主机
行程范围 精度
探测系统
复杂几何量
测座 测头
软件
通用测量 专用测量
自由曲面类几何量
其他
环境 工作效率 技术服务和技术支持

主机：行程范围
250
650
300
工件长度 需要间隙 (左边) 需要间隙 (右边)
:650mm :250mm :300mm
⇒ 最小需要的行程范围 : 1200mm

主机：精度指标
ISO 10360 – 坐标测量机的性能评定标准 MPEE
Z
1 4
MPEP
MPETHP
2 3
Y X
MPEE ： 长度测量最大允许示值误差
MPEP ： 最大允许探测误差
MPETHP ： 最大允许扫描探测误差

MPEE值与MPEP值应用的场合
长度测量最大允许示值误差MPEE 应用在以下测量 - 距离 - 直径 最大允许探测误差MPEP 应用于所有形状的测量，如：
-直线度 -平面度 -圆度 -圆柱度 -自由形状公差
0.020 0.007 360
±0.015
0.005
0.007 360
±0.015
0.005 0.005
385 ±0.020
0.01 Ø70H5 Ø100H7
0.01 Ø70H5 Ø100H7
0.005 500 ±0.030
0.005
385 ±0.020