简介三坐标测量仪

简介三坐标测量仪

唐欢欢电仪10929115 摘要：

三坐标测量是现代制造业中不可缺少的测量手段，其中单臂式三坐标测量仪使用广泛。由于其结构特殊，有必要了解影响测量精度的因素。单臂式三坐标仪器测量精度与自身的制造精度有关，还与测量环境、坐标系建立、以及被测工件的摆放和定位等因素有关。

关键字: 三坐标超精密原理

三坐标测量仪的组成

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）；

5、正向工程：产品设计--制造--检验（三坐标测量机）

6、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）--维测量（三坐标测量机）--设计--制造

7、逆向工程定义：将实物转变为CAD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。

8、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；

9、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）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。

三坐标测量仪的特点

1.高稳定性机床式优质铸铁基础框架.

2.手动、自动两种操作方式任选.

3.操作简单易懂,界面可视化程度高,应用语言广,适应范围广.

4.气浮导轨,高品质测量,高精度探针,用以确保精确的测量.

5.花岗岩工作平台,提升整机稳定性能,确保精确度达到(2-6)?m.

三坐标测量仪的原理

基本原理就是通过探测传感器（探头）与测量空间轴线运动的配合，对被测几何元素进行离散的空间点位置的获取，然后通过一定的数学计算，完成对所测得点（点群）的分析拟合，最终还原出被测的几何元素，并在此基础上计算其与理论值（名义值）之间的偏差，从而完成对被测的检验工作.

三坐标测量仪的功能

1．柔性定位：找正、旋转、平移及坐标存取。

2．几何元素测量：点、直线、平面、圆、圆柱、圆锥、球、相交、距离、对称、夹角。

3．形状误差定位：直线度、平面度、圆度、圆柱度。

4．位置误差评定：平行度、垂直度、平面度、倾斜度、同轴度、对称度、位置度。

5．脱机编辑系统：自学习编程、脱机编程、自检纠错功能、CAD导入系统。

三坐标测量仪的应用

·生产过程，来料检验和传统质量控制

·各种自由曲面零件的测量

·批量和单个零件的测量

·托盘固定零件自动测量

三坐标的应用领域：广泛的应用于汽车、电子、机械、汽车、航空、军工、模具等行业中的箱体、机架、齿轮、凸轮、蜗轮、蜗杆、叶片、曲线、曲面等的测量、五金、塑胶等行业中。

三坐标测量仪- 常用扫描方法

三坐标测量机(CMM)的测量方式通常可分为接触式测量、非接触式测量和接触与非接触并用式测量。

其中，接触测量方式常用于机加工产品、压制成型产品、金属膜等的测量。为了分析工件加工数据，或为逆向工程提供工件原始信息，经常需要用三坐标测量机对被测工件表面进行数据点扫描。本文以海克斯康和其中国华南制造公司思瑞三坐标的FOUNCTION-PRO型三坐标测量机为例，介绍三坐标测量机的几种常用扫描方法及其草作步骤。

三坐标测量机的扫描草作是应用PC DMIS程序在被测物体表面的特定区域内进行数据点采集，该区域可以是一条线、一个面片、零件的一个截面、零件的曲线或距边缘一定距离的周线等。扫描类型与测量模式、测头类型以及是否有CAD 文件等有关，控制屏幕上的“扫描”(Scan)选项由状态按钮(手动/DCC)决定。若采用DCC方式测量，又有CAD文件，则可供选用的扫描方式有“开线”(Open Linear)、“闭线”(Closed Linear)、“面片”(Patch)、“截面”(Section)和“周线”(Perimeter)扫描;若采用DCC方式测量，而只有线框型CAD文件，则可选用“开线”(Open Linear)、“闭线”(Closed Linear)和“面片”(Patch)扫描方式;若采用手动测量模式，则只能使用基本的“手动触发扫描”(Manul TTP Scan)方式;若采用手动测量方式并使用刚性测头，则可用选项为“固定间隔”(Fixed Delta)、“变化间隔”(Variable

Delta)、“时间间隔”(Time Delta)和“主体轴向扫描”(Body Axis Scan)方式。

下面详细介绍在DCC状态下，进入“功能”(Utility)菜单选取“扫描”(Scan)选项后可供选择的五种扫描方式。

1.开线扫描(Open Linear Scan)

开线扫描是最基本的扫描方式。测头从起始点开始，沿一定方向并按预定步长进行扫描，直至终止点。开线扫描可分为有、无CAD模型两种情况。

(1)无CAD模型

如被测工件无CAD模型，首先输入边界点(Boundary Points)的名义值。打开对话框中的“边界点”选项后，先点击“1”，输入扫描起始点数据;然后双击“D”，输入方向点(表示扫描方向的坐标点)的新的X、Y、Z坐标值;最后双击“2”，输入扫描终点数据。

第二项输入步长。在“扫描”对话框(Scan Dialog)中“方向1技术”(Direction 1 Tech)栏中的“最大”(Max Inc)栏中输入一个新步长值。

最后检查设定的方向矢量是否正确，该矢量定义了扫描开始后第一测量点表面的法矢、截面以及扫描结束前最后一点的表面法矢。当所有数据输入完成后点击“创建”。

(2)有CAD模型

如被测工件有CAD模型，开始扫描时用鼠标左键点击CAD模型的相应表面，PC DMIS程序将在CAD模型上生成一点并加标志“1”表示为扫描起始点;然后点击下一点定义扫描方向;最后点击终点(或边界点)并标志为“2”。在“1”和“2”之间连线。对于每一所选点，PC DMIS已在对话框中输入相应坐标值及矢量。确定步长及其它选项(如安全平面、单点等)后，点击“测量”，然后点击“创建”。2.闭线扫描(Closed Linear Scan)

闭线扫描方式允许扫描内表面或外表面，它只需“起点”和“方向点”两个值(PC DMIS程序将起点也作为终点)。

(1)数据输入草作

双击边界点“1”，在编辑对话框中输入位置;双击方向点“D”，输入坐标值;选择扫描类型(“线性”或“变量”)，输入步长，定义触测类型(“矢量”、“表面”或“边缘”);双击“初始矢量”，输入第“1”点的矢量，检查截面矢量;键入其它选项后，点击“创建”。

也可使用坐标测量机草作盘触测被测工件表面的第一测点，然后触测方向点，PC DMIS程序将把测量值自动放入对话框，并自动计算初始矢量。选择扫描控制方式、测点类型及其它选项后，点击“创建”。

(2)有CAD模型的闭线扫描

如被测工件有CAD模型，测量前确认“闭线扫描”;首先点击表面起始点，在CAD 模型上生成符号“1”(点击时表面和边界点被加亮，以便选择正确的表面);然后点击扫描方向点;PC DMIS将在对话框中给出所选位置点相应的坐标及矢量;选择扫描控制方式、步长及其它选项后，点击“创建”。

3.面片扫描(Patch Scan)

面片扫描方式允许扫描一个区域而不再是扫描线。应用该扫描方式至少需要四个边界点信息，即开始点、方向点、扫描长度和扫描宽度。PC DMIS可根据基本(或缺省)信息给出的边界点1、2、3确定三角形面片，扫描方向则由D的坐标值决定;若增加了第四或第五个边界点，则面片可以为四方形或五边形。

采用面片扫描方式时，在复选框中选择“闭线扫描”，表示扫描一个封闭元素(如