三坐標測量儀

1、三坐標測量儀三坐標測量儀是指在一個六面體的空間范圍內(nèi)，能夠表現(xiàn)幾何形狀、長度及圓周分度等測量能力的儀器， 又稱為三坐標測量機或三坐 標量床。三坐標測量儀又可定義“一種具有可作三個方向移動的探測 器，可在三個相互垂直的導軌上移動，此探測器以接觸或非接觸等方 式傳遞訊號，三個軸的位移測量系統(tǒng)（如光柵尺）經(jīng)數(shù)據(jù)處理器或計 算機等計算出工件的各點（X，y，z）及各項功能測量的儀器”。三坐 標測量儀的測量功能應包括尺寸精度、定位精度、幾何精度及輪廓精 度等。機型介紹結(jié)構型式：三軸花崗巖、四面全環(huán)抱的德式活動橋式結(jié)構傳動方式：直流伺服系統(tǒng)+預載荷高精度空氣軸承長度測量系統(tǒng)：RENISHAW開放式光柵尺，分

2、辨率為0.1阿測頭系統(tǒng)：雷尼紹控制器、雷尼紹測頭、雷尼紹測針機臺：高精度（00級）花崗巖平臺使用環(huán)境：溫度（20 2） C,濕度40%-70%，溫度梯度C /m , 溫度變化1 C /h空氣壓力：0.4MPa-0.6Mpa空氣流量：25L/mi n長度精度 MPEe : W2.1+L/350（ gm）探測球精度 MPEp : 2.1 gm主要特征三軸采用天然高精密花崗巖導軌，保證了整體具有相同的熱力學 性能，避免由于三軸材質(zhì)不同熱膨脹系數(shù)不同所造成的機器精度誤 差?；◢弾r與航空鋁合金的比較1. 鋁合金材料熱膨脹系數(shù)大。一般使用航空鋁合金材料的橫梁和Z軸在使用幾年之后，三坐標的測量基準一一光柵尺

3、就會受損，精度改變。2. 由于三坐標的平臺是花崗巖結(jié)構，這樣三坐標的主軸也是花崗 巖材質(zhì)。主軸采用花崗巖而橫梁和Z軸采用鋁合金等其他材質(zhì)，在溫 度變化時會因為三軸的熱膨脹系數(shù)不均同而引起測量精度的失真和 穩(wěn)定。三軸導軌采用全天然花崗巖四面全環(huán)抱式矩形結(jié)構， 配上高精度 自潔式預應力氣浮軸承，是確保機器精度長期穩(wěn)定的基礎，同時軸承 受力沿軸向方向，受力穩(wěn)定均衡，有利于保證機器硬件壽命。3. 采用小孔出氣專利技術，耗氣量為30L/Min ,在軸承間隙形成 冷凝區(qū)域，抵消軸承運動摩擦帶來的熱量，增加設備整體熱穩(wěn)定性。仔細研究各廠家的技術指標，會發(fā)現(xiàn)：歐潼精密的耗氣量為30L/Min , 而其他的廠家

4、在50-150L/MIN 之間.按照物理學理論，當氣體以一定 的壓力通過圓孔的時候，會因為氣體摩擦產(chǎn)生熱量，在高精密測量中， 微小的熱量也會影響精度的穩(wěn)定性，而當出氣孔的孔徑小于一定的直 徑的時候，卻會相反的會在出氣孔的周圍形成冷凝效應！正是利用這一物理學原理，采用歐潼小孔出氣的技術，使得冷凝效應恰恰抵消測 量中因為空氣摩擦產(chǎn)生的微弱熱量，使得設備保持長時間的溫度穩(wěn)定 性，從而保證精度穩(wěn)定性！各大供應商CMM 軸承對比4. 三軸均采用英國 RENISHAW 原裝鍍金光柵尺，分辨率為0.1um ;同時采用一端固定，一端自由伸縮的方式安裝，減少了光柵 尺的變形。5. 傳動系統(tǒng)采用國際先進的設計，無

5、任何導軌受力變形，最大程 度保證機器精度和穩(wěn)定性。采用鋼絲增強同步帶傳動結(jié)構，有效減少 高速運動（增加）時的震動，具有高強度，高速度及無磨損特點。6. 軟件為PTB全面認證的業(yè)界標桿 RATIONAL-DMIS，功能強 大，簡單易學，讓你更專注于產(chǎn)品測量而不是學習軟件。有大型，不宜搬動的零件和裝配件（如航空器部件、運輸工具、 工程機械零件、大型焊接沖壓件、大型鍛件、大型鑄件等）需要三坐標測量機對于沒有三坐標測量設備，但需要測量，公司可以提供三坐標測量設備租借（租用）需要到外協(xié)單位檢測產(chǎn)品，而外協(xié)單位沒有三坐標測量設備在線檢測、測量檢具、夾具標定、檢測汽車焊裝夾具，檢具標定、檢測管件檢測、測量整

6、車逆向掃描按三坐標測量儀結(jié)構可分為如下幾類:1. 移動橋架型(Movingbridgetype)移動橋架型，為最常用的三坐標測量儀的結(jié)構，軸為主軸在垂直 方向移動，廂形架導引主軸沿水平梁在方向移動， 此水平梁垂直軸且 被兩支柱支撐于兩端，梁與支柱形成“橋架”，橋架沿著兩個在水平 面上垂直和軸的導槽在軸方向移動。因為梁的兩端被支柱支撐，所以 可得到最小的撓度，且比懸臂型有較高的精度。2. 床式橋架型(Bridgebedtype)床式橋架型，軸為主軸在垂直方向移動，廂形架導引主軸沿著垂 直軸的梁而移動，而梁沿著兩水平導軌在軸方向移動， 導軌位于支柱 的上表面，而支柱固定在機械本體上。此型與移動橋架

7、型一樣，梁的 兩端被支撐，因此梁的撓度為最少。此型比懸臂型的精度好，因為只 有梁在軸方向移動，所以慣性比全部橋架移動時為小，手動操作時比 移動橋架型較容易。3. 柱式橋架型(Gantrytype)柱式橋架型，與床式橋架型式比較時，柱式橋架型其架是直接固 定在地板上又稱為門型，比床式橋架型有較大且更好的剛性， 大部分 用在較大型的三坐標測量儀上。各軸都以馬達驅(qū)動，測量范圍很大， 操作者可以在橋架內(nèi)工作。4. 固定橋架型(Fixedbridgetype)固定橋架型，軸為主軸在垂直方向移動，廂形架導引主軸沿著垂 直軸的水平橫梁上做方向移動。橋架(支柱)被固定在機器本體上，測量臺沿著水平平面的導軌作軸

8、方向的移動， 且垂直于和軸。每軸皆由 馬達來驅(qū)動，可確保位置精度，此機型不適合手動操作。5丄 形橋架型(L-Shpaedbridgetype)L形橋架型，這個設計乃是為了使橋架在軸移動時有最小的慣性 而作的改變。它與移動橋架型相比較，移動組件的慣性較少，因此操 作較容易，但剛性較差。6. 軸移動懸臂型(Fixedtablecantileverarmtype)軸移動懸臂型，軸為主軸在垂直方向移動，廂形架導引主軸沿著 垂直軸的水平懸臂梁在軸方向移動，懸臂梁沿著在水平面的導槽在軸 方向移動，且垂直于軸和軸。此型為三邊開放，容易裝拆工件，且工 件可以伸出臺面即可容納較大工件，但因懸臂會造成精度不高。7

9、. 單支柱移動型(Movingtablecantileverarmtype)單支柱移動型，軸為主軸在垂直方向移動，支柱整體沿著水平面 的導槽在軸上移動，且垂直軸，而軸連接于支柱上。測量臺沿著水平 面的導槽在軸上移動，且垂直軸和軸。此型測量臺面、支柱等具很好 的剛性，因此變形少，且各軸的線性刻度尺與測量軸較接近，以符合 阿貝定理。8. 單支柱測量臺移動型(Singlecolumnxytabletype)單支柱測量臺移動型，軸為主軸在垂直方向移動，支柱上附有軸 導槽，支柱被固定在測量儀本體上。測量時，測量臺在水平面上沿著 軸和軸方向作移動。9. 水平臂測量臺移動型(Movingtablehoriz

10、ontalarmtype)水平臂測量臺移動型，廂形架支撐水平臂沿著垂直的支柱在垂直 (軸)的方向移動。探頭裝在水平方向的懸臂上，支柱沿著水平面的導 槽在軸方向移動，且垂直軸，測量臺沿著水平面的導槽在軸方向移動， 且垂直于軸和軸。這是水平懸臂型的改良設計，為了消除水平臂在軸 方向，因伸出或縮回所產(chǎn)生的撓度。10. 水平臂測量臺固定型(Fixedtablehorizontalarmtype)水平臂測量臺固定型，其構造與測量臺移動型相似。此型測量臺 固定，、軸均在導槽內(nèi)移動，測量時支柱在軸的導槽移動，而軸滑動 臺面在垂直軸方向移動。11. 水平臂移動型(Movingramhorizotalarmty

11、pe)水平臂移動型，軸懸臂在水平方向移動，支撐水平臂的廂形架沿 著支柱在軸方向移動，而支柱垂直軸。支柱沿著水平面的導槽在軸方 向移動，且垂直軸和軸，故不適合高精度的測量。除非水平臂在伸出 或回收時，對因重量而造成的誤差有所補償。 大多數(shù)情況應用在車輛 檢驗工作。12. 閉環(huán)橋架型(Ringbridgetype)閉環(huán)橋架型，由于它的驅(qū)動方式在工作臺中心，可減少因橋架移動所造成沖擊，為所有三坐標測量儀中最穩(wěn)定的一種。三坐標測量機(CMM)的測量方式通?？煞譃榻佑|式測量、非接 觸式測量和接觸與非接觸并用式測量。其中，接觸測量方式常用于機加工產(chǎn)品、壓制成型產(chǎn)品、金屬膜 等的測量。為了分析工件加工數(shù)據(jù)，

12、或為逆向工程提供工件原始信息， 經(jīng)常需要用三坐標測量機對被測工件表面進行數(shù)據(jù)點掃描。 本文以三 坐標的FOUNCTION-PRO型三坐標測量機為例，介紹三坐標測量機 的幾種常用掃描方法及其操作步驟。三坐標測量機的掃描操作是應用 PCDMIS程序在被測物體表面 的特定區(qū)域內(nèi)進行數(shù)據(jù)點采集，該區(qū)域可以是一條線、一個面片、零 件的一個截面、零件的曲線或距邊緣一定距離的周線等。掃描類型與測量模式、測頭類型以及是否有CAD文件等有關，控制屏幕上的“掃 描”(Sean)選項由狀態(tài)按鈕(手動/DCC)決定。若采用DCC方式測量， 又有CAD文件，則可供選用的掃描方式有“開線”(OpenLinear)、“閉線

13、” (ClosedL in ear)、“面片”(Patch)、“截面”(Sectio n)和“周 線”(Perimeter)掃描；若采用DCC方式測量，而只有線框型 CAD 文件，則可選用“開線” (Ope nLin ear)、“閉線” (ClosedL in ear)和“面片” (Patch)掃描方式；若采用手動測量模式，則只能使用基本 的“手動觸發(fā)掃描” (ManulTTPScan)方式；若采用手動測量方式并 使用剛性測頭，則可用選項為“固定間隔”(FixedDelta)、“變化間隔”(VariableDelta)、“時間間隔” (TimeDelta)和“主體軸向掃描” (BodyAxis

14、Scan)方式。下面詳細介紹在DCC狀態(tài)下，進入“功能”(Utility)菜單選取“掃 描”(Sean)選項后可供選擇的五種掃描方式。1. 開線掃描(OpenLinearScan)開線掃描是最基本的掃描方式。測頭從起始點開始，沿一定方向 并按預定步長進行掃描，直至終止點。開線掃描可分為有、無CAD 模型兩種情況。(1) 無CAD模型如被測工件無CAD模型，首先輸入邊界點(BoundaryPoints) 的名義值。打開對話框中的“邊界點”選項后，先點擊“ 1 ”，輸入掃 描起始點數(shù)據(jù)；然后雙擊“ D”，輸入方向點(表示掃描方向的坐標點) 的新的X、Y、Z坐標值；最后雙擊“ 2”，輸入掃描終點數(shù)據(jù)

15、。第二項輸入步長。在“掃描”對話框 (SeanDialog)中“方向1 技術” (Direction仃 ech)欄中的“最大”(MaxInc)欄中輸入一個新步 長值。最后檢查設定的方向矢量是否正確，該矢量定義了掃描開始后第 一測量點表面的法矢、截面以及掃描結(jié)束前最后一點的表面法矢。當所有數(shù)據(jù)輸入完成后點擊“創(chuàng)建”。(2) 有CAD模型如被測工件有CAD模型，開始掃描時用鼠標左鍵點擊 CAD模 型的相應表面，PCDMIS程序?qū)⒃贑AD模型上生成一點并加標志“ 1 ” 表示為掃描起始點；然后點擊下一點定義掃描方向；最后點擊終點(或 邊界點)并標志為“ 2 ”。在“ 1 ”和“ 2 ”之間連線。對于

16、每一所選點， PCDMIS已在對話框中輸入相應坐標值及矢量。確定步長及其它選項 (如安全平面、單點等)后，點擊“測量”，然后點擊“創(chuàng)建”。2. 閉線掃描(ClosedLinearScan)閉線掃描方式允許掃描內(nèi)表面或外表面，它只需“起點”和“方 向點”兩個值(PCDMIS程序?qū)⑵瘘c也作為終點)。（1）數(shù)據(jù)輸入操作雙擊邊界點“ 1 ”，在編輯對話框中輸入位置；雙擊方向點“ D”, 輸入坐標值；選擇掃描類型（“線性”或“變量”），輸入步長，定義 觸測類型（“矢量”、“表面”或“邊緣”）；雙擊“初始矢量”，輸入 第“T點的矢量，檢查截面矢量；鍵入其它選項后，點擊“創(chuàng)建” 。也可使用坐標測量機操作盤觸

17、測被測工件表面的第一測點， 然后 觸測方向點，PCDMIS程序?qū)褱y量值自動放入對話框，并自動計算 初始矢量。選擇掃描控制方式、測點類型及其它選項后，點擊“創(chuàng)建”。（2）有CAD模型的閉線掃描如被測工件有CAD模型，測量前確認“閉線掃描”；首先點擊表 面起始點，在CAD模型上生成符號“ 1 ”（點擊時表面和邊界點被加 亮，以便選擇正確的表面）；然后點擊掃描方向點；PCDMIS將在對 話框中給出所選位置點相應的坐標及矢量； 選擇掃描控制方式、步長 及其它選項后，點擊“創(chuàng)建”。3. 面片掃描（PatchScan）面片掃描方式允許掃描一個區(qū)域而不再是掃描線。應用該掃描方 式至少需要四個邊界點信息，即

18、開始點、方向點、掃描長度和掃描寬 度。PCDMIS可根據(jù)基本（或缺?。┬畔⒔o出的邊界點1、2、3確定三 角形面片，掃描方向則由 D的坐標值決定；若增加了第四或第五個 邊界點，則面片可以為四方形或五邊形。米用面片掃描方式時，在復選框中選擇“閉線掃描”，表示掃描 一個圭寸閉元素（如圓柱、圓錐、槽等），然后輸入起始點、終止點和方向點。終止點位置表示掃描被測元素時向上或向下移動的距離；用起始點、方向點和起始矢量可定義截平面矢量 (通常該矢量平行于被測 元素)。現(xiàn)以創(chuàng)建四邊形面片為例，介紹面片掃描的幾種定義方式：(1)鍵入坐標值方式雙擊邊界點“ 1 ”，輸入起始點坐標值 X、Y、Z ;雙擊邊界方向 點“

19、 D ”，輸入掃描方向點坐標值；雙擊邊界點“ 2 ”，輸入確定第一 方向的掃描寬度；雙擊邊界點“ 3”，輸入確定第二方向的掃描寬度； 點擊“ 3”，然后按“添加”按鈕，對話框給出第四個邊界點；雙擊邊 界點“4”，輸入終止點坐標值；選擇掃描所需的步長(各點間的步距) 和最大步長(1、2兩點間的步長)值后，點擊“創(chuàng)建” 。(2)觸測方式選定“面片掃描”方式，用坐標測量機草作盤在所需起始點位置 觸測第一點，該點坐標值將顯示在“邊界點”對話框的“#1”項內(nèi)；然后觸測第二點，該點代表掃描第一方向的終止點， 其坐標值將顯示 在對話框的“ D”項內(nèi)；然后觸測第三點，該點代表掃描面片寬度， 其坐標值將顯示在對

20、話框的“ #3 ”項內(nèi)；點擊“ 3”，選擇“添加”， 可在清單上添加第四點；觸測終止點，將關閉對話框。最后定義掃描 行距和步長兩個方向數(shù)據(jù)；選擇掃描觸測類型及所需選項后，點擊“創(chuàng) 建”。(3) CAD曲面模型方式該掃描方式只適用于有CAD曲面模型的工件。首先選定“面片 掃描”方式，左鍵點擊CAD工作表面；加亮“邊界點”對話框中的“ 1 ”，左鍵點擊曲面上的掃描起始點；然后加亮“ D”，點擊曲面定 義方向點；點擊曲面定義掃描寬度 倂2);點擊曲面定義掃描上寬度 倂3);點擊“ 3 ”，選擇“添加”，添加附加點“ 4”，加亮“ 4”，點擊 定義掃描終止點，關閉對話框。定義兩個方向的步長及選擇所需選

21、項 后，點擊“創(chuàng)建”。4. 截面掃描(SectionScan)截面掃描方式僅適用于有CAD曲面模型的工件，它允許對工件 的某一截面進行掃描，掃描截面既可沿 X、Y、Z軸方向，也可與坐 標軸成一定角度。通過定義步長可進行多個截面掃描。 可在對話框中 設置截面掃描的邊界點。按“剖切 CAD ”轉(zhuǎn)換按鈕，可在CAD曲面 模型內(nèi)尋找任何孔，并可采用與開線掃描類似方式定義其邊界線， PCDMIS程序?qū)⑹箳呙杪窂阶詣颖荛_ CAD曲面模型中的孔。按用戶 定義表面剖切CAD的方法為：進入“邊界點”選項；進入“ CAD元 素選擇”框；選擇表面；在不清除“ CAD元素選擇”框的情況下， 選擇“剖切CAD”選項。此

22、時PCDMIS程序?qū)⑶懈钏x表面尋找孔。 若CAD曲面模型中無定義孔，就沒有必要選“剖切 CAD”選項，此 時PCDMIS將按定義的起始、終止邊界點進行掃描。對于有多個曲 面的復雜CAD圖形，可對不同曲面分組剖切，*#將剖切限制在局部 CAD曲面模型上。5. 邊界掃描(PerimeterScan)邊界掃描方式僅適用于有 CAD曲面模型的工件。該掃描方式采 用CAD數(shù)學模型計算掃描路徑，該路徑與邊界或外輪廓偏置一定距 離(由用戶選定)。創(chuàng)建邊界掃描時，首先選定“邊界掃描”選項；若為內(nèi)邊界掃描，則在對話框中選擇“內(nèi)邊界掃描”；選擇工作曲面時， 啟動“選擇”復選框，每選一個曲面則加亮一個，選定所有期

23、望曲面 后，退出復選框；點擊表面確定掃描起始點；在同一表面上點擊確定 掃描方向點；點擊表面確定掃描終止點，若不給出終止點，則起始點 即為終止點；在“掃描構造”編輯框內(nèi)輸入相應值(包括“增值”、“CAD 公差”等)；選擇“計算邊界”選項，計算掃描邊界；確認偏差值正 確后，按“產(chǎn)生測點”按鈕，PCDMIS程序?qū)⒆詣佑嬎銏?zhí)行掃描的理 論值；點擊“創(chuàng)建”。6. 應用要點(1) 應根據(jù)被測工件的具體特點及建模要求合理選用適當?shù)膾呙铚y量方式，以達到提高數(shù)據(jù)采集精度和測量效率的目的。(2) 為便于測量草作和測頭移動，應合理規(guī)劃被測工件裝夾位置； 為保證造型精度，裝夾工件時應盡量使測頭能一次完成全部被測對象

24、的掃描測量。(3) 掃描測量點的選取應包括工件輪廓幾何信息的關鍵點，在曲 率變化較明顯的部位應適當增加測量點。日常保養(yǎng)改變管理方式防止”假期綜合癥”三坐標測量機的組成比較復雜， 主要有機械部件、電氣控制部件、計算機系統(tǒng)組成。平時我們在使用 三坐標測量機測量工件的同時，也要注意機器的保養(yǎng)，以延長機器的 使用壽命。下面我們從三個方面說明三坐標測量機的基本保養(yǎng)。機械部件三坐標測量機的機械部件有多種，我們需要日常保養(yǎng)的是傳動系 統(tǒng)和氣路系統(tǒng)的部件，保養(yǎng)的頻率應該根據(jù)測量機所處的環(huán)境決定。 一般在環(huán)境比較好的精測間中的測量機，我們推薦每三個月進行一次 常規(guī)保養(yǎng)，而如果用戶的使用環(huán)境中灰塵比較多， 測量間

25、的溫度濕度 不能完全滿足測量機使用環(huán)境要求，那應該每月進行一次常規(guī)保養(yǎng)， 對測量機的常規(guī)保養(yǎng)，應了解影響測量機的因素：1 .壓縮空氣對測量機的影響1) .要選擇合適的空壓機，最好另有儲氣罐，使空壓機工作壽命長，壓力穩(wěn)定。2) .空壓機的啟動壓力一定要大于工作壓力。3) .開機時，要先打開空壓機，然后接通電源。2. 油和水對測量機的影響由于壓縮空氣對測量機的正常工作起著非常重要的作用，所以對氣路的維修和保養(yǎng)非常重要。其中有以下主要項目：l每天使用測量機前檢查管道和過濾器，放出過濾器內(nèi)及空壓機 或儲氣罐的水和油。l 一般3個月要清洗隨機過濾器和前置過濾器的濾芯。空氣質(zhì)量 較差的周期要縮短。因為過濾

26、器的濾芯在過濾油和水的同時本身也被 油污染堵塞，時間稍長就會使測量機實際工作氣壓降低， 影響測量機 正常工作。一定要定期清洗過濾器濾芯。每天都要擦拭導軌油污和灰塵，保持氣浮導軌的正常工作狀態(tài)。3. 對測量機導軌的保護要養(yǎng)成良好的工作習慣用布或膠皮墊在下面，保證導軌安全。工作結(jié)束后或上零件結(jié)束后要擦拭導軌。當我們在使用測量機時要盡量保持測量機房的環(huán)境溫度與檢定 時一致。另外電氣設備、計算機、人員都是熱源。在設備安裝時要做 好規(guī)劃，使電氣設備、計算機等與測量機有一定的距離。測量機房加 強管理不要有多余人員停留。高精度的測量機使用環(huán)境的管理更應該 嚴格。4空調(diào)的風向?qū)y量機溫度的影響測量機房的空調(diào)應

27、盡量選擇變頻空調(diào)。變頻空調(diào)節(jié)能性能好，最 主要的是控溫能力強。在正常容量的情況下，控溫可在士 1C范圍內(nèi)。由于空調(diào)器吹出風的溫度不是 20 C,因此決不能讓風直接吹到 測量機上。有時為防止風吹到測量機上而把風向轉(zhuǎn)向墻壁或一側(cè)，結(jié) 果出現(xiàn)機房內(nèi)一邊熱一邊涼，溫差非常大的情況。空調(diào)器的安裝應有規(guī)劃，應讓風吹到室內(nèi)的主要位置，風向向上 形成大循環(huán)（不能吹到測量機），盡量使室內(nèi)溫度均衡。有條件的，應安裝風道將風送到房間頂部通過雙層孔板送風， 回 風口在房間下部。這樣使氣流無規(guī)則的流動，可以使機房溫度控制更 加合理。5空調(diào)的開關時間對機房溫度的影響許每天早晨上班時打開空調(diào)，晚上下班再關閉空調(diào)。待機房溫度 穩(wěn)定大約4小時后，測量機精度才能穩(wěn)定。這種工作方式嚴重影響測量機的使用效率，在冬夏季節(jié)精度會很難保證。對測量機正常穩(wěn)定也會有很大影響。6.機房結(jié)構對機房溫度的影響由于測量機