三坐标测量机CMM
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▪ 4)辅助功能：坐标系、地标平面、坐标轴的选择； 公制、英制转换及其他各种辅助功能。
▪ 5)输出管理功能：输出设备选择、输出格式及测量 结果类型的选择等。
▪ 6)几何元素测量功能
3.1.3三坐标测量机软件分类
２、专用测量软件：
▪ 指在基本测量软件平台上开发的针对某种具有特定用途的 零部件的测量与评价软件。通常包括：齿轮、螺纹、凸轮、 自由曲线、自由曲面等
3 按测量范围分类 小型、中型、大型
4 按精度分类
低精度、中等精度、高精度
移动桥式三坐标测量机
水平臂式坐标测量机
双水平臂式坐标测量机
用双水平臂式坐标测量机测量汽车
龙门式
龙门式
关节臂(机械手)式测量机
▪ 测量方法：操作者手 持测量手臂，末端探 针接触被测量物体表 面时按下按钮，记录 坐标和探针手柄方向， 通过串口线传到各种
X轴标尺
框架 导轨 X轴标尺 X轴驱动
3.1.1.三坐标测量机的组成
2.三坐标测量机的测头系统 1）测头系统的组成：
测头座
传感器
加长杆
测端
2. 三坐标测量机的测头系统
测头座
定义测头角度
▪ A角（绕X轴转动的角度，顺时针为负，逆时针为 正。）
▪ B角（绕Z转动的角度）
2
B 1 A (a)
2 1 (b)
1.3.4 测量过程
1,测头校验
2,建立工件坐标系
4,数据采集
3,数据测量规划
下一节
1.3.4 测量过程
1、 测量前的准备 （1）测头标定 （2）工件找正
2、 数据测量规划 沿着特征方向走，顺着法向采。
（１）规则形状的数据采集规划 （２）自由曲面的数据采集规划
1 测头标定
测头校验是三坐标测 量机进行测量时不可缺 少的一个重要步骤，目 的是要正确得到被测零 件的测量参数。因此检 测零件时首先要校正所
点云数据获取方
数
法分类
据 获
取
方
法
声
三角测量
学
非
激光测距
接
触 式
光 学
干涉法
方
法
结构光法
图像分析
层析法
电 磁
超声波法
接 触
机械手臂
式
方
法
CMM
3.1 接触式测量
三坐标测量机（CMM） Coordinate Measuring Machine
一种高效率的新型精密测量仪器，是一种具有很强柔性的 大型精密三坐标测量设备。 广泛应用于对各类零件的自动检测和测量。 三坐标测量机具有适应性强功能完善等特点。
加长杆
测端(探针)
测端(探针)
测端(探针)
测头的选用
扫描测头的应用范围
（1）应用于有形状要求的零件的轮 廓的测量。
（2）对于未知曲面的测量。
3.1.1.三坐标测量机的组成
3.电气系统
电气控制系统
计算机硬件部分
测量机软件
打印与绘图装置
三坐标测量机的组成
（1）主机 框架结构 标尺系统 导轨 驱动装置 平衡部件 转台与附件
坐标测量原理:
被测物体置于三坐标机的测量空间，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，经计算可求出被测对象的几何尺寸、形状 和位置。
基于坐标测量原理
Z
A
1
I3
OI
2
O Y
X
测量工件上一圆柱孔的直径，可以在垂直于孔轴线的截面 I内，触测孔壁上的三个点（点1、2、3），根据这三点的坐标
值即可计算出孔的直径及圆心OI坐标。
3.3.1三坐标测量机的组成:
作为一种测量仪器，三坐标测量机需要三 个方向的标准器（标尺），利用导轨实现沿相应 方向的运动，还需要三维测头对被测量进行探测 和瞄准。此外，测量机还具有数据自动处理和自 动检测等功能，需要由相应的电气控制系统与计 算机软硬件实现。
3.1.1.三坐标测量机的组成
（2）为满足被测量工件的测量需要，添加相应测 头角度；
（3）设置相应参数，在标准球上采不少于5点； （4）软件自动计算出测头的等效直径和各个角度
之间的相互位置关系。
返回
2 建立工件坐标系
1 机器坐标系（x,y,z） 2 基准坐标系（x0,y0,z0） 3 工件坐标系（x’,y’,z’）
坐标测量机可分为
主机，测头系统和电气系统
三大部分。
3.1.1.三坐标测量机的组成
主机 (机械系统)
Y
3
2
6
电气系统
4 X
5
测头
1
3.1.1.三坐标测量机的组成
1. 主机: 框架结构 标尺系统 导轨 驱动装置 平衡部件 转台与附件
wenku.baidu.com
3.1.1.三坐标测量机的组成
1.主机
Z轴平衡部件
Z轴驱动 Z轴标尺 X轴驱动
关节旋转测座
测座的A角以7.5 °分 度从0 °旋转到105 °
A 角旋转
关节旋转测座
B角从-180 °到180 ° 以7.5 °的分度(按顺时 针、逆时针)旋转
B 角旋转
传感器
传感器
接触器断开
正如TP20这样的测头，包 括3个电子接触器，当测杆 接触物体使测杆偏斜时，
至少有一个接触器断开， 此时机器的X、Y、Z光栅被 读出。这组数值表示此时 的测杆球心位置。
使用的测头系统。
1 测头标定
1) 校验测头的目的
(1)计算测头的等效直径 (2)计算各个转换角度之间的相互位置关系
1 测头标定
1 测头标定
测头标定原理
D’
探头在直径为D的
D
标准球上采多于5
个点,球心拟合出
直径为D’的球
等效直径 d=D’-D
1 测头标定
2）校验测头的一般步骤
（1）将测头系统正确配置并安装在三坐标测量机 的主轴上；
（2）三维测头 即三维测量传感器，它可在三个方向上感受瞄准信号和 微小位移，以实现瞄准和测微两项功能。
（3）电气系统
包括电气控制系统、计算机硬件部分、测量机软件、打 印和绘图装置
3.1.2 三坐标测量机的分类
1 按自动化程度分类
数显及打印、带小型计算机、CNC
2 按结构形式与运动关系分类
桥式、龙门式、水平臂式、关节臂等
软件包上
精度低，范围大
返回
3.1.3三坐标测量机软件分类
１、基本测量软件
▪ 1)运动管理功能：包括运动方式选择、运动进度选 择、测量速度选择。
▪ 2)测头管理功能：包括测头标定、测头校正、自动 补偿测头半径和各向偏值、测头保护及测头管理。
▪ 3)零件管理功能：确定零件坐标系及坐标原点、不 同工件坐标系的转换。
第三章 逆向建模点云数据获取
▪ 3.1 接触式测量法 ▪ 3.2 非接触式测量法 ▪ 3.3 断层数据测量方法 ▪ 3.4 三维数据测量方法的选择 ▪ 3.5 测量数据误差分析
产品表面数字化
产品表面数字化（点云数据获取）：是 指通过特定的测量设备和测量方法，将物体 的表面形状转换成离散的几何坐标数据，在 此基础上，就可以进行复杂曲面的建模、评 价、改进和制造。
▪ 5)输出管理功能：输出设备选择、输出格式及测量 结果类型的选择等。
▪ 6)几何元素测量功能
3.1.3三坐标测量机软件分类
２、专用测量软件：
▪ 指在基本测量软件平台上开发的针对某种具有特定用途的 零部件的测量与评价软件。通常包括：齿轮、螺纹、凸轮、 自由曲线、自由曲面等
3 按测量范围分类 小型、中型、大型
4 按精度分类
低精度、中等精度、高精度
移动桥式三坐标测量机
水平臂式坐标测量机
双水平臂式坐标测量机
用双水平臂式坐标测量机测量汽车
龙门式
龙门式
关节臂(机械手)式测量机
▪ 测量方法：操作者手 持测量手臂，末端探 针接触被测量物体表 面时按下按钮，记录 坐标和探针手柄方向， 通过串口线传到各种
X轴标尺
框架 导轨 X轴标尺 X轴驱动
3.1.1.三坐标测量机的组成
2.三坐标测量机的测头系统 1）测头系统的组成：
测头座
传感器
加长杆
测端
2. 三坐标测量机的测头系统
测头座
定义测头角度
▪ A角（绕X轴转动的角度，顺时针为负，逆时针为 正。）
▪ B角（绕Z转动的角度）
2
B 1 A (a)
2 1 (b)
1.3.4 测量过程
1,测头校验
2,建立工件坐标系
4,数据采集
3,数据测量规划
下一节
1.3.4 测量过程
1、 测量前的准备 （1）测头标定 （2）工件找正
2、 数据测量规划 沿着特征方向走，顺着法向采。
（１）规则形状的数据采集规划 （２）自由曲面的数据采集规划
1 测头标定
测头校验是三坐标测 量机进行测量时不可缺 少的一个重要步骤，目 的是要正确得到被测零 件的测量参数。因此检 测零件时首先要校正所
点云数据获取方
数
法分类
据 获
取
方
法
声
三角测量
学
非
激光测距
接
触 式
光 学
干涉法
方
法
结构光法
图像分析
层析法
电 磁
超声波法
接 触
机械手臂
式
方
法
CMM
3.1 接触式测量
三坐标测量机（CMM） Coordinate Measuring Machine
一种高效率的新型精密测量仪器，是一种具有很强柔性的 大型精密三坐标测量设备。 广泛应用于对各类零件的自动检测和测量。 三坐标测量机具有适应性强功能完善等特点。
加长杆
测端(探针)
测端(探针)
测端(探针)
测头的选用
扫描测头的应用范围
（1）应用于有形状要求的零件的轮 廓的测量。
（2）对于未知曲面的测量。
3.1.1.三坐标测量机的组成
3.电气系统
电气控制系统
计算机硬件部分
测量机软件
打印与绘图装置
三坐标测量机的组成
（1）主机 框架结构 标尺系统 导轨 驱动装置 平衡部件 转台与附件
坐标测量原理:
被测物体置于三坐标机的测量空间，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，经计算可求出被测对象的几何尺寸、形状 和位置。
基于坐标测量原理
Z
A
1
I3
OI
2
O Y
X
测量工件上一圆柱孔的直径，可以在垂直于孔轴线的截面 I内，触测孔壁上的三个点（点1、2、3），根据这三点的坐标
值即可计算出孔的直径及圆心OI坐标。
3.3.1三坐标测量机的组成:
作为一种测量仪器，三坐标测量机需要三 个方向的标准器（标尺），利用导轨实现沿相应 方向的运动，还需要三维测头对被测量进行探测 和瞄准。此外，测量机还具有数据自动处理和自 动检测等功能，需要由相应的电气控制系统与计 算机软硬件实现。
3.1.1.三坐标测量机的组成
（2）为满足被测量工件的测量需要，添加相应测 头角度；
（3）设置相应参数，在标准球上采不少于5点； （4）软件自动计算出测头的等效直径和各个角度
之间的相互位置关系。
返回
2 建立工件坐标系
1 机器坐标系（x,y,z） 2 基准坐标系（x0,y0,z0） 3 工件坐标系（x’,y’,z’）
坐标测量机可分为
主机，测头系统和电气系统
三大部分。
3.1.1.三坐标测量机的组成
主机 (机械系统)
Y
3
2
6
电气系统
4 X
5
测头
1
3.1.1.三坐标测量机的组成
1. 主机: 框架结构 标尺系统 导轨 驱动装置 平衡部件 转台与附件
wenku.baidu.com
3.1.1.三坐标测量机的组成
1.主机
Z轴平衡部件
Z轴驱动 Z轴标尺 X轴驱动
关节旋转测座
测座的A角以7.5 °分 度从0 °旋转到105 °
A 角旋转
关节旋转测座
B角从-180 °到180 ° 以7.5 °的分度(按顺时 针、逆时针)旋转
B 角旋转
传感器
传感器
接触器断开
正如TP20这样的测头，包 括3个电子接触器，当测杆 接触物体使测杆偏斜时，
至少有一个接触器断开， 此时机器的X、Y、Z光栅被 读出。这组数值表示此时 的测杆球心位置。
使用的测头系统。
1 测头标定
1) 校验测头的目的
(1)计算测头的等效直径 (2)计算各个转换角度之间的相互位置关系
1 测头标定
1 测头标定
测头标定原理
D’
探头在直径为D的
D
标准球上采多于5
个点,球心拟合出
直径为D’的球
等效直径 d=D’-D
1 测头标定
2）校验测头的一般步骤
（1）将测头系统正确配置并安装在三坐标测量机 的主轴上；
（2）三维测头 即三维测量传感器，它可在三个方向上感受瞄准信号和 微小位移，以实现瞄准和测微两项功能。
（3）电气系统
包括电气控制系统、计算机硬件部分、测量机软件、打 印和绘图装置
3.1.2 三坐标测量机的分类
1 按自动化程度分类
数显及打印、带小型计算机、CNC
2 按结构形式与运动关系分类
桥式、龙门式、水平臂式、关节臂等
软件包上
精度低，范围大
返回
3.1.3三坐标测量机软件分类
１、基本测量软件
▪ 1)运动管理功能：包括运动方式选择、运动进度选 择、测量速度选择。
▪ 2)测头管理功能：包括测头标定、测头校正、自动 补偿测头半径和各向偏值、测头保护及测头管理。
▪ 3)零件管理功能：确定零件坐标系及坐标原点、不 同工件坐标系的转换。
第三章 逆向建模点云数据获取
▪ 3.1 接触式测量法 ▪ 3.2 非接触式测量法 ▪ 3.3 断层数据测量方法 ▪ 3.4 三维数据测量方法的选择 ▪ 3.5 测量数据误差分析
产品表面数字化
产品表面数字化（点云数据获取）：是 指通过特定的测量设备和测量方法，将物体 的表面形状转换成离散的几何坐标数据，在 此基础上，就可以进行复杂曲面的建模、评 价、改进和制造。