三坐标培训教材

• 整体燕尾导轨：获得专利的、经过精密加工 的整体燕尾导轨，三面闭环，提供了业内最 稳固的结构，并避免了胶结，提高了机器的 精度、重复性以及长期稳定性。 • 空气轴承的使用：空气轴承闭环分布在精密 加工的燕尾形导轨上，提供最佳的重复性， 并保证其稳定性。预载荷空气轴承可在测量 机的整个行程之内确保精密的引导。 • 气动平衡：获得专利的气动平衡设计，采用 柔性悬挂系统，避免了轴向运动和传动系统 之间的干涉问题，提高了测量机的精度和长 期稳定性。
基本扫描 可选项 可选项 标配
不支持 支持，但类型少
非接触扫描
可选项 可选项 可选项 不支持 支持
不支持
评价及报告
软件
PC-DMIS Pro PC-DMIS CAD PC-DMIS CAD++ EZ-DMIS AC-Dmis Vitual-Dmis Open-Dmis Rational-Dmis （X-DMIS） 形位公差种类不全 形位公差种类不全
• 缺点：密封条及轴承的摩擦影响光栅精度及寿命， 不适于在高速状态下运行 ,很少测量机应用此类光 栅。 2. 开式光栅：光栅及读数头均暴露在空气中。
• 优点：光栅尺及读数头互不接触，因而也没有摩擦 。测量机上主要应用此类光栅尺。
•
缺点：光栅尺及读数头分别安装于相对运动的不同 物体上，需要安装调整相对位置。
技术有限公司
EZ-DMIS
AC-Dmis Vitual-Dmis
青岛雷顿数控设备有限公司
西安爱德华公司 中国航空精密机械研究所（北京303所）、 西安力德测量设备有限公司、深圳鑫 磊
海克斯康测量技术有限公司
西安爱德华公司 同一软件的不同版本 产权属英国IMS公司 英国IMS目前生产经营已 陷入困境，处于倒闭的 边缘。
GLOBAL测量机的主要材料： 1. X横梁、Z轴、滑架等为铝合金
2.
Y向工作台与导轨为花岗石
PMM-C测量机的材料
PMM-C测量机的主要材料：
1. 2. X横梁、Y向工作台为花岗石 Z轴为陶瓷
3.
滑架等铸铁
TORO测量机的材料
TORO测量机的主要材料：
1. 2. X向主导轨、Z轴、水平臂为 刚 滑架等铸铝
• 享有盛誉的PC-DMIS测量软件配备 世界上最多用户专业选择的计量与检测软 件PC -DMIS，是inspector测量机的最佳配 置 • Inspector 还提供多款测头、手动和自动测 座、测头自动更换架的选项配置。
机器的清单请参阅附件1
PC—DMIS软件
• PC-DMIS是世界领先的通用测量软件，目前已经安装超过 30,000套，被认为是当今功能最为强大的坐标测量机专用 软件，为几何量测量的需要提供了完美的解决方案。从简 单的箱体类工件一直到复杂的轮廓和曲面，PC-DMIS 软 件使您的测量过程始终以高速、高效率和高精度进行。这 一完善的测量软件，通过其简捷的用户界面，指导使用者 进行零件编程、参数设置和工件检测。同时，利用其一体 化的图形功能，能够将检测数据生成可视化的图形报告。 • PC-DMIS软件不仅易于实现在Hexagon 计量产业集团生 产的坐标测量机上安装，而且还可作为即插即用模块安装 运行于任何一款非集团生产制造的坐标测量机。 • 目前，该软件具备三种版本：PC-DMIS PRO、PC-DMIS CAD 和PC-DMIS CAD ++，并提供了多种专业测量软件 包选项以满足客户的个性化的测量要求。
关节臂式
GLOBAL
• • • • • Advantage Performance Classic Inspector Explorer
机器具体的规格请参阅 综合样本
二、测量机的结构材料
对测量机材料的总体要求
测量机要能够在环境变化的情况下、在运动状态下、在长期工作情况 下保持稳定的精度和性能，这就要求构成测量机各部件的材料具有良 好的性能。由于没有一种材料能全部满足这些要求，就需要进行合理 的结构设计。这些要求主要包括： 导热性好，以免外界有温度变化（随时间及随空间变化）时形成构件 内部的温度梯度，引起变形（主要是扭曲和弯曲）； 热膨胀系数小，以免温度变化引起过大的伸长缩短； 比较大的弹性模量(刚性)，以免受力后有较大的变形； 高的硬度及耐磨性，保证不易划伤、磨损； 较高的强度，不易断裂； 运动部分的材料要求比重小，以减小由于测量机的高速、高加速运动 而产生的测量机惯性力，它对精度的影响日显重要； 材料吸水率小，以免受潮变形（较差的花岗石的吸水性能，足以引起 微米级的变形）； 工艺性好，易于加工； 成本要低。
铝合金在温度方面的优势
铝合金较钢、花岗石或陶瓷达到热稳定的时间要快 10到100倍
铝合金的线性膨胀与收缩保证了测量机的直线度和 垂直度
铝合金在温度方面的优势
• 研究数据，铝导轨对受热弯曲有最佳的抵抗力， 比花岗石好10倍，比陶瓷好5倍，比钢好18倍
GLOBAL/Inspector测量机的材料
缺点：桥架单边驱动，Y向光栅尺在 工作台一侧，在Y方向有较大的阿贝 臂，会引起较大的阿贝误差。
固定桥式
精度最高的测量机往往采用这种结构形 式。
优点：结构稳定，刚性很好。Y向的光 栅尺和驱动机构可以设置在工作台下方 中部，X向阿贝臂小。 缺点：因为被测工件放置在运动工作台 上，降低了机器的运动速度，承载能力 相对小一些。
手动测量 智能判断+人工判断，测完之后直接 得到结果
自动测量
输入参数，自动测量 输入参数或从CAD上点取 增强钣金件测量特征类型 简单的自动测量 参数输入界面不友好
基本的自动测量功能
扫描
软件
PC-DMIS Pro PC-DMIS CAD PC-DMIS CAD++ EZ-DMIS AC-Dmis Vitual-Dmis Open-Dmis Rational-Dmis （X-DMIS）
三、光
栅
光栅
光栅是三坐标测量机的长度基准。
光栅由光栅尺及读数头两部分组成，光栅尺上有 着均匀排列的刻线，读数头上有读数光栅以及发 光二极管和硅光电池。 读数头与光栅尺分别装在两个相对运动的载体上 ，利用光栅尺与读数头间的相对运动来得到两个 载体间相对的位移。
光栅的分类
1. 闭式光栅：为了防尘，把光栅及读数头组合并封闭在 铝长盒内； • 优点：可以整体安装，不需要进行读数头和光栅尺 身相对位置的调整；
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
测量机固定部分的材料
1. 对测量机的固定部分要求：刚性好、受温度影响的变形 小（希望结构的变形只是线性，以易于软件补偿）、结 构简单、成本低。 2. 中小型桥式测量机的固定部分，特别是工作台大部件 一般采用花岗石，较小的部件采用铝合金材料(电机支 架，传动支架)；有时为了增加刚性采用整体结构（例 如花岗石台面与导轨） 3. 大型龙门式测量机、水平臂测量机的固定部分，大部分 采用用钢、铸铁。
Open-Dmis
Rational-Dmis （X-DMIS）
青岛麦克三维
青岛鑫方圆
软件的测量方式
软件
PC-DMIS Pro PC-DMIS CAD PC-DMIS CAD++ EZ-DMIS AC-Dmis Vitual-Dmis Open-Dmis Rational-Dmis （X-DMIS） 人工选择测量特征 人工选择测量特征 人工选择测量特征 人工选择测量特征 人工选择测量特征
水平臂式
TORO测量机 1. 优点：结构简单，空间开阔， 在Ｘ方向很长，Ｚ向较高，是 大型薄壁类工件测量的理想工 具, 如白车身，车门等。
缺点：水平臂变形较大，精度 较底。
2.
龙门式（高架桥式）
LAMBDA测量机 龙门式坐标测量机一般为中 大型测量机。 优点：减少了移动部分质量 ，有利于精度及动态性能的 提高。龙门式测量机最长可 到数十米，由于其刚性要比 水平臂式好，因而对大尺寸 而言可具有足够的精度。 缺点：结构复杂，要求较好 的地基；立柱影响操作的开 阔性；单边驱动，Y向光栅尺 在立柱一侧，在Y方向有较大 的阿贝臂，会引起较大的阿 贝误差，所以大型龙门式坐 标测量机采用双光栅/双驱动 模式。
• 光栅技术：高分辨率 METALLUR®光栅，热 膨胀系数经过官方认证，与绝大多数被测工 件材料相当，并具有超强抗干扰能力和抗磨 损功能。获得专利的弹性安装方式，一端刚 性连接，一端弹性连接，保证了在环境温度 发生变化时的线性变化（分辨0.039μm ）。 • 传动带设计：精密加工的钢丝增强同步带， 兼顾柔性啮合和刚性轴向传动特性为一体， 确保到位准确，并减少了在高速扫描情况下 的抖动
光栅的分类
1. 绝对光栅：读数头在光栅的任一位置，其读数均是固 定的；
2. 相对光栅（增量式光栅）：读数头在任一位置的读数 并不一定，和所设的零点位置或预置点的读数有关， 任一位置的读数皆是从所设点（零点或预置数）按增 减脉冲的计数来显示位置。 测量机大多用增量式光栅，所以测量机开机后要回家 ，来设置光栅零点（亦就是机器坐标零点）。
• PC-DMIS CAD++ - 扩展PC-DMIS CAD功能，可实现高 速扫描、钣金件测量、复杂工件坐标系建立等工作，PCDMIS CAD++使得完成复杂形状的测量变得容易。
四、国内主要软件对比
目前国内常见软件
软件
PC-DMIS Pro PC-DMIS CAD PC-DMIS CAD++
使用者 产权归属
三坐标测量机
--- 机械结构
坐标测量机的基本组成
• 主机
• 控制柜 • 测头测座系统 • 计算机 (软件)
一、坐标测量机的结构 形式
活动桥式
移动桥式坐标测量机是目前中小型测 量机的主要机型。
Global测量机
优点：结构简单、紧凑，刚度好，开 敞性好，承载能力较强，工件质量对 测量机的动态性能没有影响。
测量机运动部分的材料
测量机运动部分的材料主要有： 1，铝合金
2，陶瓷及其复合材料
3，钢、铸铁
4，花岗石
铝材料应用
• 良好的传导性能的铝合金，结合了对称结构和涂 层技术，消除了由于不统一的温度温度分布所产 生的大部分误差； • 较钢、花岗石或陶瓷，热平衡能力提高 了5－180 倍； • 铝合金线性的膨胀和收缩，保证了机器的垂直度。 在高速情况下不产生歪斜
• 传动带设计：精密加工的钢丝增强同步带，兼顾 柔性啮合和刚性轴向传动特性为一体，确保到位 准确 • 开敞的测量空间：符合人体工程设计的工作台设 计，采用导轨与台面平齐的方案，使得工件的安 放更加容易，同时为操作者提供了良好的视野。 • 外置电机：为避免热源对测量机的影响，设计上 把电机安装位置远离各轴导轨，并配备电机散热 装置。 • 花岗石工作台：质量很大、稳固的花岗石工作台 减少了振动并为活动桥的运动提供支撑。选料的 过程经国际专业结构按照严格的质量标准进行认 证。
我们集团光栅的技术特色及优势
我们的方案
光栅装配在钢的导轨 上 光栅一头固定，另外 一端自由膨胀
其他公司的方案
光栅胶在机器本体上 对于温度效应，几乎 无法预测
我公司以INSPECTOR为主
• 源自美国Brown&Sharp品牌的Inspector测量机 • 优点 • 测头系统、光栅、气动元件、软件、控制器都是依 赖进口 • 全铝框架：表面硬质处理，具有超强刚性，同时从 铝所固有的质量轻、导热性好、对温度的变化敏感 以及便于加工等特性上，为通用型的测量系统提供 了最佳材料。全铝材料，使得在温度变化情况下整 机的结构一致性更好。 • 精密三角梁：结构紧凑、刚性好，三角形的结构稳 固，受力情况下不容易发生变形，使机器运行速度 更快、占地更小、热稳定性更好。
评价 符合国际标准的形位公差，算法经 过PTB认证
• PC-DMIS Pro – PC-DMIS的基本版，为在测量过程中不 采用CAD模型的用户设计，成为一套功能强大、便于使用 的测量软件。PC-DMIS Pro，凭借其内置的快速启动 (Quick Start)程序，使得用户能够在最短的时间内掌握测 量系统的操作。 • PC-DMIS CAD – 将CAD技术引入到测量过程。PC-DMIS CAD使得用户能够充分利用其 CAD模型的强大优势进行 程序编制和测量结果评价。该软件提供了与CAD文件进行 协同工作的工具，从简单的两维图纸到复杂的三维模 型。