第9章 精密測(cè)量技術(shù)

1、2021-10-27 精密測(cè)量技術(shù)2021-10-279.1 概 述 定位與測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是儀器設(shè)計(jì)中的重要一環(huán)，應(yīng)滿足如下要求：v1 1、與儀器的精度相匹配，、與儀器的精度相匹配，1/51/51/31/3v2 2、具有足夠的分辨率，、具有足夠的分辨率， 1/10 1/101/31/3v3 3、具有較高的頻率響應(yīng)速度、具有較高的頻率響應(yīng)速度v4 4、控制系統(tǒng)盡量簡(jiǎn)單，維修方便、控制系統(tǒng)盡量簡(jiǎn)單，維修方便v5 5、在滿足精度要求的前提下，盡量降低成本。、在滿足精度要求的前提下，盡量降低成本。2021-10-279.2 瞄準(zhǔn)與對(duì)準(zhǔn)技術(shù) 瞄準(zhǔn)與對(duì)準(zhǔn)精度是指標(biāo)志物體與被瞄（對(duì)）準(zhǔn)物體或其輪廓重合的程度

2、。其精度主要有兩個(gè)部分組成：v1 1、瞄準(zhǔn)器標(biāo)志部分的對(duì)照精度、瞄準(zhǔn)器標(biāo)志部分的對(duì)照精度v2 2、接觸式測(cè)量的接觸變形或非接觸式測(cè)量的光電誤差、接觸式測(cè)量的接觸變形或非接觸式測(cè)量的光電誤差 瞄準(zhǔn)的方法比較多，有機(jī)械、光學(xué)、電學(xué)、光電及氣動(dòng)5種，概況為接觸式和非接觸式兩大類。2021-10-271、接觸式測(cè)量方法v機(jī)械測(cè)頭機(jī)械測(cè)頭v光電測(cè)頭光電測(cè)頭v電學(xué)測(cè)頭電學(xué)測(cè)頭v典型的接觸式測(cè)頭典型的接觸式測(cè)頭2021-10-27v光學(xué)法：光學(xué)法：利用光學(xué)原理進(jìn)行瞄準(zhǔn)，可分為對(duì)線法、利用光學(xué)原理進(jìn)行瞄準(zhǔn)，可分為對(duì)線法、重合法、雙像法、互補(bǔ)色法、反射法及光學(xué)點(diǎn)位法等。重合法、雙像法、互補(bǔ)色法、反射法及光學(xué)點(diǎn)位

3、法等。v光電準(zhǔn)直儀光電準(zhǔn)直儀2、非接觸式瞄準(zhǔn)方法一、 光柵式傳感器 - 等節(jié)距的透光和不透光的刻線均勻相間排列構(gòu)成的光學(xué)元件物理光柵：計(jì)量光柵：利用光的衍射現(xiàn)象分析光譜、測(cè)定波長(zhǎng)利用光的莫爾條紋現(xiàn)象測(cè)量精密位移9.3 光柵測(cè)量技術(shù) 長(zhǎng)光柵 - 直線位移；圓光柵 - 角位移 構(gòu)成：主光柵 - 標(biāo)尺光柵，定光柵；指示光柵 - 動(dòng)光柵長(zhǎng)度 - 測(cè)量范圍；刻線密度 - 測(cè)量精度 ( 10、25、50、100、125線/mm )(1) 莫爾條紋（Moire） 條紋寬度： WWB)2/sin(2W-柵距， a-線寬， b-縫寬W=a+b ，a=b=W/2 特例：當(dāng) =0, w1=w2 B= 光閘莫爾條紋

4、當(dāng) =0, w1w2 縱向莫爾條紋均勻刻線主光柵指示光柵夾角明暗相間條紋莫爾條紋移動(dòng)莫爾條紋特性： 方向性：垂直于角平分線，當(dāng)夾角很小時(shí) 與光柵移動(dòng)方向垂直同步性：光柵移動(dòng)一個(gè)柵距 莫爾條紋移動(dòng)一個(gè)間距一方向?qū)?yīng)放大性：夾角很小 BW 光學(xué)放大 提高靈敏度可調(diào)性：夾角 條紋間距B 靈活準(zhǔn)確性：大量刻線 誤差平均效應(yīng) 克服個(gè)別/局部誤差 提高精度 (2) 光柵傳感器分類與結(jié)構(gòu)原理 按運(yùn)動(dòng)形式分： 直線型-主光柵為直尺形直線移動(dòng) 旋轉(zhuǎn)型-主光柵為圓盤形旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按光學(xué)形式分： 透射式-光源與光電元件在兩側(cè)透射光 反射式-光源與光電元件同一側(cè)反射光(3)圓光柵傳感器光柵 - 徑向光柵、切向光柵、環(huán)形光

5、柵徑向圓光柵 切向圓光柵徑向莫爾條紋播放動(dòng)畫播放動(dòng)畫播放中播放中切向莫爾條紋播放動(dòng)畫播放動(dòng)畫播放中播放中單擊準(zhǔn)備演示單擊準(zhǔn)備演示環(huán)形光柵單擊準(zhǔn)備演示單擊準(zhǔn)備演示環(huán)形莫爾條紋播放動(dòng)畫播放動(dòng)畫 徑向光柵的圓弧形莫爾條紋兩塊徑向光柵 - 柵距角相同/不大偏心量光柵不同區(qū)域，柵線交角不同- 圓弧形莫爾條紋 （不同曲率半徑）條紋寬度 - 隨位置變化偏心垂直位置上- 條紋近似垂直于柵線偏心方向上- 條紋近似平行于柵線- 橫向莫爾條紋- 縱向莫爾條紋其他位置 - 斜向莫爾條紋實(shí)際應(yīng)用特例 - 光閘莫爾條紋（同心、柵距角相同）主光柵（一個(gè)柵距角）- 透光量（一個(gè)周期）莫爾條紋 - 圓弧形、 環(huán)形、輻射形 切向

6、光柵的環(huán)形莫爾條紋兩塊切向光柵 -柵距角相同/切線圓半徑不同/同心疊合環(huán)形莫爾條紋 - 以光柵中心為圓心的同心圓簇條紋寬度 - 隨條紋位置變化應(yīng)用：高精度角度測(cè)量和分度- 全光柵平均效應(yīng)優(yōu)點(diǎn)： 環(huán)形光柵的輻射形莫爾條紋兩塊環(huán)形光柵（相同）- 柵線相對(duì)/不大的偏心量輻射形莫爾條紋 - 條紋近似直線/呈輻射狀特點(diǎn)：條紋數(shù)目/位置 - 偏心量大小/ 圓心連線方向光柵旋轉(zhuǎn) - 條紋數(shù)目/位置（不變）偏心量（一個(gè)柵距）- 莫爾條紋數(shù)目增加一條（一個(gè)象限內(nèi)）應(yīng)用：主軸偏移、晃動(dòng)(4) 光柵傳感器特點(diǎn) 精度高：測(cè)長(zhǎng)(0.2+210-6L)m，測(cè)角0.1量程大：透射式-光柵尺長(zhǎng)（米），反射式-幾十米響應(yīng)快：可

7、用于動(dòng)態(tài)測(cè)量增量式：增量碼測(cè)量 計(jì)數(shù) 斷電數(shù)據(jù)消失要求高：對(duì)環(huán)境要求高溫度、濕度、灰塵、振動(dòng)、移動(dòng)精度成本高：電路復(fù)雜 二、激光干涉測(cè)量系統(tǒng)二、激光干涉測(cè)量系統(tǒng)單頻激光干涉系統(tǒng)雙頻激光干涉系統(tǒng)- 信噪比高，抗干擾能力強(qiáng)，大位移測(cè)量（200m以上）雙頻激光干涉測(cè)量系統(tǒng)雙頻激光干涉測(cè)量系統(tǒng)三、激光測(cè)距系統(tǒng)2/ctd 3）激光三角法- 大范圍遠(yuǎn)距離測(cè)距（幾千/幾十千米）1）脈沖測(cè)距法2）相位差測(cè)距法激光短脈沖信號(hào)（激光器 被測(cè)目標(biāo)）測(cè)量精度：時(shí)間間隔測(cè)量精度（脈沖窄、響應(yīng)速度快）遠(yuǎn)距離 - 固體/二氧化碳；近距離 - 半導(dǎo)體巨脈沖激光器 - 地球月球距離（分辨力：1m）激光束調(diào)制 - 相位差 - 時(shí)

8、間 - 距離距離特點(diǎn)：測(cè)量精度高、分辨力強(qiáng)0042fccD原理：原理：y = f (x)x yKeyence 激光測(cè)距傳感器激光測(cè)距傳感器激光測(cè)距產(chǎn)品特點(diǎn)： 非接觸、不易劃傷表面、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量距離大、 抗干擾、測(cè)量點(diǎn)?。◣资⒚祝?、測(cè)量準(zhǔn)確度高精度：光學(xué)元件本身的精度、環(huán)境溫度、激光束的光強(qiáng)和直徑大小以及被測(cè)物體的表面特征應(yīng)用：應(yīng)用：厚度測(cè)量：(a) 參考表面：兩傳感器同向 - 減小偏心誤差(b) 相對(duì)測(cè)量：兩傳感器反向，無(wú)參考表面 - 克服鋼板本身上下起伏造成的誤差測(cè)量范圍：16mm左右；相對(duì)測(cè)量精度：0.1% 0.2% 適用：在線測(cè)量鋼板/鋁板等板材厚度 特點(diǎn)：測(cè)頭對(duì)表面顏色和紋理變化以

9、及背景光的影響不敏感不能測(cè)量鏡面 - 漫反射原理 概述概述 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量系統(tǒng)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量系統(tǒng) 測(cè)量數(shù)據(jù)處理測(cè)量數(shù)據(jù)處理 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的類型和組成三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的類型和組成三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) 量機(jī)的特殊應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)量機(jī)的特殊應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì) 坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的自動(dòng)測(cè)量方法坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的自動(dòng)測(cè)量方法 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的精度評(píng)定三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的精度評(píng)定概述概述一、問(wèn)題的提出一、問(wèn)題的提出如何測(cè)量進(jìn)氣管、缸蓋結(jié)合面的平面度？如何測(cè)量進(jìn)氣管、缸蓋結(jié)合面的平面度？ 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（Coordinate Measuring Machining，簡(jiǎn)，簡(jiǎn)稱稱CMM） 是是20世紀(jì)世紀(jì)60年代發(fā)展起

10、來(lái)的一種以精密機(jī)械為基礎(chǔ)，年代發(fā)展起來(lái)的一種以精密機(jī)械為基礎(chǔ)，綜合運(yùn)用電子、計(jì)算機(jī)、光柵或激光等先進(jìn)技術(shù)的高效、綜綜合運(yùn)用電子、計(jì)算機(jī)、光柵或激光等先進(jìn)技術(shù)的高效、綜合測(cè)量?jī)x器。它可以與自動(dòng)機(jī)床、數(shù)控機(jī)床等加工設(shè)備相配合測(cè)量?jī)x器。它可以與自動(dòng)機(jī)床、數(shù)控機(jī)床等加工設(shè)備相配套，便于對(duì)復(fù)雜形狀零件快速可靠的測(cè)量。套，便于對(duì)復(fù)雜形狀零件快速可靠的測(cè)量。 電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)以及精密加工技術(shù)電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)以及精密加工技術(shù)的發(fā)展為三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的產(chǎn)生提供了技術(shù)基礎(chǔ)。的發(fā)展為三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的產(chǎn)生提供了技術(shù)基礎(chǔ)。二、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)簡(jiǎn)介二、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)簡(jiǎn)介概述概述 CMM基本原理基本

11、原理是通過(guò)測(cè)得被測(cè)要素的是通過(guò)測(cè)得被測(cè)要素的X、Y、Z三維坐三維坐標(biāo)值，再進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，得到其要求的特征值。標(biāo)值，再進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，得到其要求的特征值。 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)具有較大的萬(wàn)能性。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)具有較大的萬(wàn)能性。各種復(fù)雜形狀的幾各種復(fù)雜形狀的幾何表面，只要測(cè)頭能夠采樣，就可得到各點(diǎn)的坐標(biāo)值，并何表面，只要測(cè)頭能夠采樣，就可得到各點(diǎn)的坐標(biāo)值，并由計(jì)算機(jī)完成數(shù)據(jù)處理。測(cè)量時(shí)，不要求被測(cè)工件的基準(zhǔn)由計(jì)算機(jī)完成數(shù)據(jù)處理。測(cè)量時(shí)，不要求被測(cè)工件的基準(zhǔn)嚴(yán)格與測(cè)量機(jī)坐標(biāo)方向一致?？梢酝ㄟ^(guò)測(cè)量實(shí)際基準(zhǔn)的若嚴(yán)格與測(cè)量機(jī)坐標(biāo)方向一致?？梢酝ㄟ^(guò)測(cè)量實(shí)際基準(zhǔn)的若干點(diǎn)后建立新的坐標(biāo)系，從而節(jié)省了工件找正的時(shí)

12、間，提干點(diǎn)后建立新的坐標(biāo)系，從而節(jié)省了工件找正的時(shí)間，提高了檢測(cè)效率。高了檢測(cè)效率。 由于使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制、采樣和處理，并運(yùn)用誤差由于使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制、采樣和處理，并運(yùn)用誤差補(bǔ)償技術(shù)，因此可以達(dá)到很高的測(cè)量精度。補(bǔ)償技術(shù)，因此可以達(dá)到很高的測(cè)量精度。概述概述 1960年，英國(guó)制造出世界上第一臺(tái)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，到年，英國(guó)制造出世界上第一臺(tái)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，到20世紀(jì)世紀(jì)60年代末，已有近十個(gè)國(guó)家的三十多家公司在生產(chǎn)年代末，已有近十個(gè)國(guó)家的三十多家公司在生產(chǎn)CMM，不過(guò)這一時(shí)期的不過(guò)這一時(shí)期的CMM尚處于初級(jí)階段。進(jìn)入尚處于初級(jí)階段。進(jìn)入20世紀(jì)世紀(jì)80年代后，年代后，以美國(guó)、日本等為代表的眾多公司

13、不斷推出新產(chǎn)品，使得以美國(guó)、日本等為代表的眾多公司不斷推出新產(chǎn)品，使得CMM的發(fā)展速度加快。現(xiàn)代的發(fā)展速度加快?，F(xiàn)代CMM不僅能在計(jì)算機(jī)控制下完成不僅能在計(jì)算機(jī)控制下完成各種復(fù)雜測(cè)量，而且可以通過(guò)與數(shù)控機(jī)床交換信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種復(fù)雜測(cè)量，而且可以通過(guò)與數(shù)控機(jī)床交換信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)加工的控制，并且還可以根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)反求工程。加工的控制，并且還可以根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)反求工程。 目前，目前，CMM已廣泛用于機(jī)械制造業(yè)、電子工業(yè)、航空航已廣泛用于機(jī)械制造業(yè)、電子工業(yè)、航空航天工業(yè)和國(guó)防工業(yè)等各部門，尤其汽車工業(yè)成為質(zhì)量控制不天工業(yè)和國(guó)防工業(yè)等各部門，尤其汽車工業(yè)成為質(zhì)量控制不可缺少的測(cè)量設(shè)備?？扇鄙俚?/p>

14、測(cè)量設(shè)備。概述概述CMM的類型和組成的類型和組成一、一、CMM的類型的類型 （一）按（一）按CMM的技術(shù)水平分類的技術(shù)水平分類 1 1數(shù)字顯示及打印型數(shù)字顯示及打印型 這類這類CMM主要用于幾何尺寸測(cè)量，可顯示并打印出測(cè)主要用于幾何尺寸測(cè)量，可顯示并打印出測(cè)得點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，但要獲得所需的測(cè)量結(jié)果，還需進(jìn)行人工得點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，但要獲得所需的測(cè)量結(jié)果，還需進(jìn)行人工運(yùn)算，其技術(shù)水平較低，目前已基本被陶汰。運(yùn)算，其技術(shù)水平較低，目前已基本被陶汰。 2 2帶有計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理型帶有計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理型 這類這類CMM技術(shù)水平略高，目前應(yīng)用較多。其測(cè)量仍為技術(shù)水平略高，目前應(yīng)用較多。其測(cè)量仍為手動(dòng)或機(jī)動(dòng)

15、，用計(jì)算機(jī)處理測(cè)量數(shù)據(jù)，可完成諸如坐標(biāo)變換、手動(dòng)或機(jī)動(dòng)，用計(jì)算機(jī)處理測(cè)量數(shù)據(jù)，可完成諸如坐標(biāo)變換、孔心距計(jì)算、偏差值計(jì)算等數(shù)據(jù)處理工作?？仔木嘤?jì)算、偏差值計(jì)算等數(shù)據(jù)處理工作。 3 3計(jì)算機(jī)數(shù)字控制型計(jì)算機(jī)數(shù)字控制型 這類這類CMM技術(shù)水平較高，可像數(shù)控機(jī)床一樣，按照編制技術(shù)水平較高，可像數(shù)控機(jī)床一樣，按照編制好的程序自動(dòng)測(cè)量。好的程序自動(dòng)測(cè)量。CMM的類型和組成的類型和組成(h)（二）按二）按CMM的測(cè)量范圍分類的測(cè)量范圍分類 1 1小型坐標(biāo)測(cè)量機(jī)小型坐標(biāo)測(cè)量機(jī) 這類這類CMM在其最長(zhǎng)一個(gè)坐標(biāo)軸方向上的測(cè)量范圍在其最長(zhǎng)一個(gè)坐標(biāo)軸方向上的測(cè)量范圍小于小于500mm，主要用于小型精密模具、工具等測(cè)

16、量。，主要用于小型精密模具、工具等測(cè)量。 2 2中型坐標(biāo)測(cè)量機(jī)中型坐標(biāo)測(cè)量機(jī) 這類這類CMM在其最長(zhǎng)一個(gè)坐標(biāo)軸方向上的測(cè)量范圍為在其最長(zhǎng)一個(gè)坐標(biāo)軸方向上的測(cè)量范圍為5002000mm，是應(yīng)用最多的機(jī)型，主要用于箱體、模具類，是應(yīng)用最多的機(jī)型，主要用于箱體、模具類零件的測(cè)量。零件的測(cè)量。 3 3大型坐標(biāo)測(cè)量機(jī)大型坐標(biāo)測(cè)量機(jī) 這類這類CMM在其最長(zhǎng)一個(gè)坐標(biāo)軸方向上的測(cè)量范圍在其最長(zhǎng)一個(gè)坐標(biāo)軸方向上的測(cè)量范圍大于大于2000mm，主要用于汽車與發(fā)動(dòng)機(jī)外殼、航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片等，主要用于汽車與發(fā)動(dòng)機(jī)外殼、航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片等大型零件的測(cè)量。大型零件的測(cè)量。CMM的類型和組成的類型和組成（三）按（三）按CMM的

17、精度分類的精度分類 1 1精密型精密型CMM 單軸測(cè)量不確定度小于單軸測(cè)量不確定度小于1 110106 6L L（L L為測(cè)量長(zhǎng)度為測(cè)量長(zhǎng)度mmmm），），空間測(cè)量不確定度小于（空間測(cè)量不確定度小于（2 23 3）10106 6L L；一般在具有恒溫條；一般在具有恒溫條件的計(jì)量室內(nèi)用于精密測(cè)量。件的計(jì)量室內(nèi)用于精密測(cè)量。 2 2中、中、低精度型低精度型CMM 中等精度中等精度：?jiǎn)屋S測(cè)量不確定度約為：?jiǎn)屋S測(cè)量不確定度約為1 110105 5L L， 空間最大測(cè)量不確定度為（空間最大測(cè)量不確定度為（2 23 3）10105 5L L。 低精度低精度：?jiǎn)屋S最大測(cè)量不確定度大體在：?jiǎn)屋S最大測(cè)量不確定度

18、大體在1 110104 4L L左右，左右， 空間最大測(cè)量不確定度為（空間最大測(cè)量不確定度為（2 23 3）10104 4L L， 這類這類CMMCMM一般一般放在生產(chǎn)車間內(nèi)，用于生產(chǎn)過(guò)程檢測(cè)放在生產(chǎn)車間內(nèi)，用于生產(chǎn)過(guò)程檢測(cè)。CMM的類型和組成的類型和組成 二二 CMMCMM的組成的組成 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是典型的機(jī)電一體化設(shè)備，它由機(jī)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是典型的機(jī)電一體化設(shè)備，它由機(jī) 械系統(tǒng)和械系統(tǒng)和電子系統(tǒng)兩大部分組成。電子系統(tǒng)兩大部分組成。 機(jī)械系統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)：由三個(gè)正交的直線運(yùn)動(dòng)：由三個(gè)正交的直線運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)構(gòu)成。三個(gè)方向上均裝有光柵滑臺(tái)構(gòu)成。三個(gè)方向上均裝有光柵尺用以度量位移值，測(cè)頭裝在尺用以度量位移值

19、，測(cè)頭裝在Z方方向端部向端部,用來(lái)觸測(cè)被測(cè)零件表面尺用來(lái)觸測(cè)被測(cè)零件表面尺寸變化。寸變化。 電子系統(tǒng)電子系統(tǒng)：一般由光柵計(jì)數(shù)系統(tǒng)、：一般由光柵計(jì)數(shù)系統(tǒng)、測(cè)頭信號(hào)接口和計(jì)算機(jī)等組成，用測(cè)頭信號(hào)接口和計(jì)算機(jī)等組成，用于獲得被測(cè)坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)于獲得被測(cè)坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。進(jìn)行處理。CMM的類型和組成的類型和組成 三、三、 CMMCMM的結(jié)構(gòu)布局的結(jié)構(gòu)布局 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是由三個(gè)正交的直線運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)（坐標(biāo)軸）三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是由三個(gè)正交的直線運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)（坐標(biāo)軸）構(gòu)成的，這三個(gè)坐標(biāo)的相互配置位置（即總體結(jié)構(gòu)形式）對(duì)構(gòu)成的，這三個(gè)坐標(biāo)的相互配置位置（即總體結(jié)構(gòu)形式）對(duì)測(cè)量機(jī)的精度以及對(duì)被測(cè)工件的適用

20、性影響較大。下面對(duì)目測(cè)量機(jī)的精度以及對(duì)被測(cè)工件的適用性影響較大。下面對(duì)目前常見的幾種前常見的幾種CMM結(jié)構(gòu)形式的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和應(yīng)用范圍作簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)形式的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和應(yīng)用范圍作簡(jiǎn)要介紹。介紹。CMM的類型和組成的類型和組成1 1、懸臂式結(jié)構(gòu)、懸臂式結(jié)構(gòu)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有很好的敞開性，但當(dāng)滑架在懸臂上作結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有很好的敞開性，但當(dāng)滑架在懸臂上作Y向向運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)使懸臂的變形發(fā)生變化，故測(cè)量精度不高，一般運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)使懸臂的變形發(fā)生變化，故測(cè)量精度不高，一般用于測(cè)量精度要求不太高的小型測(cè)量機(jī)。用于測(cè)量精度要求不太高的小型測(cè)量機(jī)。立柱移動(dòng)立柱移動(dòng) 工作臺(tái)移動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)懸臂式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)懸臂式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)CMM

21、的類型和組成的類型和組成立柱固定立柱固定2 2、橋式結(jié)構(gòu)、橋式結(jié)構(gòu)： 橋式結(jié)構(gòu)橋式結(jié)構(gòu) 是目前應(yīng)用最廣泛的一種結(jié)構(gòu)形式，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，是目前應(yīng)用最廣泛的一種結(jié)構(gòu)形式，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，敞開性好，工件安裝在固定工作臺(tái)上，承載能力強(qiáng)。該結(jié)構(gòu)主敞開性好，工件安裝在固定工作臺(tái)上，承載能力強(qiáng)。該結(jié)構(gòu)主要用于中等精度的中小機(jī)型。要用于中等精度的中小機(jī)型。移動(dòng)橋式移動(dòng)橋式L L型橋式型橋式橋式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)橋式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)CMM的類型和組成的類型和組成 它與移動(dòng)橋式結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別是它的移動(dòng)部分只是橫梁或它與移動(dòng)橋式結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別是它的移動(dòng)部分只是橫梁或工作臺(tái)，移動(dòng)部分質(zhì)量小，整個(gè)結(jié)構(gòu)剛性好。缺點(diǎn)是立柱限工作臺(tái)，移動(dòng)部

22、分質(zhì)量小，整個(gè)結(jié)構(gòu)剛性好。缺點(diǎn)是立柱限制了工件裝卸，只有制了工件裝卸，只有Y向跨距很大、對(duì)精度要求較高的大型測(cè)向跨距很大、對(duì)精度要求較高的大型測(cè)量機(jī)才采用。量機(jī)才采用。 龍龍門門架架移移動(dòng)動(dòng) 工工作作臺(tái)臺(tái)移移動(dòng)動(dòng)龍門式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)龍門式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)CMM的類型和組成的類型和組成3 3、龍門式結(jié)構(gòu)、龍門式結(jié)構(gòu)：4 4、關(guān)節(jié)臂（柔性）三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)：、關(guān)節(jié)臂（柔性）三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)： 關(guān)節(jié)臂三坐標(biāo)關(guān)節(jié)臂三坐標(biāo) 具有 多 個(gè) 自由具有 多 個(gè) 自由轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)臂，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)臂，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜部位的檢測(cè)，多復(fù)雜部位的檢測(cè)，多為小型便攜式測(cè)量機(jī)。為小型便攜式測(cè)量機(jī)。CMM的類型和組成的類型和組成 四、工作臺(tái)四、工

23、作臺(tái) 早期的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的工作臺(tái)一般是由鑄鐵或鑄鋼制成早期的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的工作臺(tái)一般是由鑄鐵或鑄鋼制成的，但近年來(lái)，各生產(chǎn)廠家已廣泛采用花崗巖來(lái)制造工作的，但近年來(lái)，各生產(chǎn)廠家已廣泛采用花崗巖來(lái)制造工作臺(tái)，這是因?yàn)榛◢弾r變形小、穩(wěn)定性好、耐磨損、不生銹，臺(tái)，這是因?yàn)榛◢弾r變形小、穩(wěn)定性好、耐磨損、不生銹，且價(jià)格低廉、易于加工。有些測(cè)量機(jī)裝有可升降的工作臺(tái)，且價(jià)格低廉、易于加工。有些測(cè)量機(jī)裝有可升降的工作臺(tái)，以擴(kuò)大以擴(kuò)大Z軸的測(cè)量范圍，還有些測(cè)量機(jī)備有旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，以軸的測(cè)量范圍，還有些測(cè)量機(jī)備有旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，以擴(kuò)大測(cè)量功能。擴(kuò)大測(cè)量功能。CMM的類型和組成的類型和組成 五、導(dǎo)軌五、導(dǎo)軌 導(dǎo)軌是測(cè)量

24、機(jī)的導(dǎo)向裝置，直接影響測(cè)量機(jī)精度，因而導(dǎo)軌是測(cè)量機(jī)的導(dǎo)向裝置，直接影響測(cè)量機(jī)精度，因而要求其具有較高的直線性精度。在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上使用的要求其具有較高的直線性精度。在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上使用的導(dǎo)軌通常為導(dǎo)軌通常為滑動(dòng)導(dǎo)軌和氣浮導(dǎo)軌滑動(dòng)導(dǎo)軌和氣浮導(dǎo)軌。早期的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)中，。早期的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)中，許多機(jī)型采用的是滑動(dòng)導(dǎo)軌，滑動(dòng)導(dǎo)軌精度高，承載能力許多機(jī)型采用的是滑動(dòng)導(dǎo)軌，滑動(dòng)導(dǎo)軌精度高，承載能力強(qiáng)，但摩擦阻力大，易磨損，低速運(yùn)行時(shí)易產(chǎn)生爬行。目強(qiáng)，但摩擦阻力大，易磨損，低速運(yùn)行時(shí)易產(chǎn)生爬行。目前，多數(shù)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)已采用空氣靜壓導(dǎo)軌（又稱為氣浮前，多數(shù)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)已采用空氣靜壓導(dǎo)軌（又稱為氣浮導(dǎo)軌），它

25、具有許多優(yōu)點(diǎn)，如制造簡(jiǎn)單、精度高、摩擦力導(dǎo)軌），它具有許多優(yōu)點(diǎn)，如制造簡(jiǎn)單、精度高、摩擦力極小、工作平穩(wěn)等。極小、工作平穩(wěn)等。 滾動(dòng)導(dǎo)軌應(yīng)用較少，因?yàn)闈L動(dòng)導(dǎo)軌的耐磨性較差，剛度滾動(dòng)導(dǎo)軌應(yīng)用較少，因?yàn)闈L動(dòng)導(dǎo)軌的耐磨性較差，剛度也較滑動(dòng)導(dǎo)軌低。也較滑動(dòng)導(dǎo)軌低。CMM的類型和組成的類型和組成CMMCMM的測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量系統(tǒng) 一、測(cè)頭系統(tǒng)一、測(cè)頭系統(tǒng) （一）測(cè)頭（一）測(cè)頭 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是用測(cè)頭來(lái)拾取信號(hào)，因而測(cè)頭的性能直三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是用測(cè)頭來(lái)拾取信號(hào)，因而測(cè)頭的性能直接影響測(cè)量精度和測(cè)量效率，沒(méi)有先進(jìn)的測(cè)頭就無(wú)法充分發(fā)接影響測(cè)量精度和測(cè)量效率，沒(méi)有先進(jìn)的測(cè)頭就無(wú)法充分發(fā)揮測(cè)量機(jī)的功能。測(cè)頭分類為：揮測(cè)

26、量機(jī)的功能。測(cè)頭分類為： 結(jié)構(gòu)原理分結(jié)構(gòu)原理分：機(jī)械式、光學(xué)式、電氣式機(jī)械式、光學(xué)式、電氣式 ； 測(cè)量方法分：測(cè)量方法分：接觸式、非接觸式接觸式、非接觸式 。 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量系統(tǒng)由標(biāo)準(zhǔn)器和測(cè)頭系統(tǒng)構(gòu)成，它三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量系統(tǒng)由標(biāo)準(zhǔn)器和測(cè)頭系統(tǒng)構(gòu)成，它們是三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的關(guān)鍵組成部分，決定著們是三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的關(guān)鍵組成部分，決定著CMM測(cè)量精度的測(cè)量精度的高低。高低。 1 1機(jī)械接觸式測(cè)頭機(jī)械接觸式測(cè)頭 機(jī)械接觸式測(cè)頭為機(jī)械接觸式測(cè)頭為剛性測(cè)頭剛性測(cè)頭，根據(jù)其觸測(cè)部位的形狀有多，根據(jù)其觸測(cè)部位的形狀有多種。這類測(cè)頭的形狀簡(jiǎn)單，制造容易，但是測(cè)量力的大小取決種。這類測(cè)頭的形狀簡(jiǎn)單，制造容易，但是

27、測(cè)量力的大小取決于操作者的經(jīng)驗(yàn)和技能，因此測(cè)量精度差、效率低。目前除少于操作者的經(jīng)驗(yàn)和技能，因此測(cè)量精度差、效率低。目前除少數(shù)手動(dòng)測(cè)量機(jī)還采用此種測(cè)頭外，絕大多數(shù)測(cè)量機(jī)已不再使用數(shù)手動(dòng)測(cè)量機(jī)還采用此種測(cè)頭外，絕大多數(shù)測(cè)量機(jī)已不再使用這類測(cè)頭。這類測(cè)頭。 CMM CMM的測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量系統(tǒng) 2 2 光學(xué)非接觸測(cè)頭光學(xué)非接觸測(cè)頭 光學(xué)測(cè)頭與被測(cè)物體沒(méi)有機(jī)械接觸，這種非接觸式測(cè)量光學(xué)測(cè)頭與被測(cè)物體沒(méi)有機(jī)械接觸，這種非接觸式測(cè)量具有一些突出優(yōu)點(diǎn)，主要體現(xiàn)在：具有一些突出優(yōu)點(diǎn)，主要體現(xiàn)在： 1 1）不存在測(cè)量力，適合測(cè)量各種軟質(zhì)的工件；）不存在測(cè)量力，適合測(cè)量各種軟質(zhì)的工件； 2 2）接觸測(cè)量可以對(duì)工件

28、表面進(jìn)行快速掃描測(cè)量；）接觸測(cè)量可以對(duì)工件表面進(jìn)行快速掃描測(cè)量； 3 3）多數(shù)光學(xué)測(cè)頭具有比較大的量程；）多數(shù)光學(xué)測(cè)頭具有比較大的量程； 4 4）可以探測(cè)工件上一般測(cè)頭難以探測(cè)到的部位。）可以探測(cè)工件上一般測(cè)頭難以探測(cè)到的部位。 近年來(lái)，光學(xué)測(cè)頭發(fā)展較快，目前在坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上應(yīng)用近年來(lái)，光學(xué)測(cè)頭發(fā)展較快，目前在坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上應(yīng)用的光學(xué)測(cè)頭的種類也較多，如三角法測(cè)頭、激光聚集測(cè)頭、的光學(xué)測(cè)頭的種類也較多，如三角法測(cè)頭、激光聚集測(cè)頭、光纖測(cè)頭、接觸式光柵測(cè)頭等。光纖測(cè)頭、接觸式光柵測(cè)頭等。 CMM CMM的測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量系統(tǒng) 右圖為激光三角法測(cè)頭右圖為激光三角法測(cè)頭的原理，它是利用漫反射的原理，它是利

29、用漫反射光進(jìn)行探測(cè)的：由激光器光進(jìn)行探測(cè)的：由激光器2發(fā)出的光，經(jīng)聚光鏡發(fā)出的光，經(jīng)聚光鏡3形成形成很細(xì)的平行光束，照射到很細(xì)的平行光束，照射到被測(cè)工件被測(cè)工件4上，其漫反射回上，其漫反射回來(lái)的光經(jīng)成像鏡來(lái)的光經(jīng)成像鏡5在光電檢在光電檢測(cè)器測(cè)器1上成像。照明光軸與上成像。照明光軸與成像光軸間有一夾角，稱成像光軸間有一夾角，稱為三角成像角。為三角成像角。 當(dāng)被測(cè)表面處于不同位置當(dāng)被測(cè)表面處于不同位置時(shí)，漫反射光斑按照一定三角時(shí)，漫反射光斑按照一定三角關(guān)系成像于光電檢測(cè)器件的不關(guān)系成像于光電檢測(cè)器件的不同位置，從而探測(cè)出被測(cè)表面同位置，從而探測(cè)出被測(cè)表面的位置。的位置。 CMM CMM的測(cè)量系統(tǒng)的

30、測(cè)量系統(tǒng) 3 3電氣接觸式測(cè)頭電氣接觸式測(cè)頭 電氣接觸式測(cè)頭目前已為絕大部分坐標(biāo)測(cè)量機(jī)所采用，電氣接觸式測(cè)頭目前已為絕大部分坐標(biāo)測(cè)量機(jī)所采用，按其工作原理可分為動(dòng)態(tài)測(cè)頭和靜態(tài)測(cè)頭。按感受的運(yùn)動(dòng)方按其工作原理可分為動(dòng)態(tài)測(cè)頭和靜態(tài)測(cè)頭。按感受的運(yùn)動(dòng)方向可形成一維、二維和三維測(cè)頭。向可形成一維、二維和三維測(cè)頭。 動(dòng)態(tài)測(cè)頭動(dòng)態(tài)測(cè)頭是在觸測(cè)工件表面的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，瞬間進(jìn)行測(cè)量是在觸測(cè)工件表面的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，瞬間進(jìn)行測(cè)量采樣的，故稱為動(dòng)態(tài)測(cè)頭，也稱為采樣的，故稱為動(dòng)態(tài)測(cè)頭，也稱為觸發(fā)式測(cè)頭。觸發(fā)式測(cè)頭。 動(dòng)態(tài)測(cè)頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，可用于高速測(cè)量，但精度動(dòng)態(tài)測(cè)頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，可用于高速測(cè)量，但精度稍低，而且

31、動(dòng)態(tài)測(cè)頭不能以接觸狀態(tài)停留在工件表面，因而稍低，而且動(dòng)態(tài)測(cè)頭不能以接觸狀態(tài)停留在工件表面，因而只能對(duì)工件表面作離散的逐點(diǎn)測(cè)量，不能作連續(xù)的掃描測(cè)量。只能對(duì)工件表面作離散的逐點(diǎn)測(cè)量，不能作連續(xù)的掃描測(cè)量。 CMM CMM的測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量系統(tǒng) 靜態(tài)測(cè)頭靜態(tài)測(cè)頭除具備觸發(fā)式測(cè)頭的觸發(fā)采樣功能外，還相當(dāng)除具備觸發(fā)式測(cè)頭的觸發(fā)采樣功能外，還相當(dāng)于一臺(tái)超小型三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。測(cè)頭中有三維幾何量傳感器，在于一臺(tái)超小型三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。測(cè)頭中有三維幾何量傳感器，在測(cè)頭與工件表面接觸時(shí)，在測(cè)頭與工件表面接觸時(shí)，在X、Y、Z三個(gè)方向均有相應(yīng)的位移三個(gè)方向均有相應(yīng)的位移量輸出，從而驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，使測(cè)頭停在規(guī)定的

32、量輸出，從而驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，使測(cè)頭停在規(guī)定的位移量上，位移量上，在測(cè)頭接近靜止的狀態(tài)下采集三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，故稱在測(cè)頭接近靜止的狀態(tài)下采集三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，故稱為靜態(tài)測(cè)頭。為靜態(tài)測(cè)頭。 靜態(tài)測(cè)頭沿工件表面移動(dòng)時(shí)，可始終保持接觸狀態(tài)，可進(jìn)靜態(tài)測(cè)頭沿工件表面移動(dòng)時(shí)，可始終保持接觸狀態(tài)，可進(jìn)行掃描測(cè)量，因而也稱為掃描測(cè)頭。其主要特點(diǎn)是精度高，可行掃描測(cè)量，因而也稱為掃描測(cè)頭。其主要特點(diǎn)是精度高，可以作連續(xù)掃描，但制造技術(shù)難度大，價(jià)格昂貴，適合于高精度以作連續(xù)掃描，但制造技術(shù)難度大，價(jià)格昂貴，適合于高精度測(cè)量機(jī)使用。測(cè)量機(jī)使用。 CMM CMM的測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量系統(tǒng) 雙片簧層疊式三維電感測(cè)頭雙片簧層疊

33、式三維電感測(cè)頭 鎖緊機(jī)構(gòu)位移傳感器阻尼機(jī)構(gòu)x向片簧y向片簧z向片簧 CMM CMM的測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量系統(tǒng) （二）測(cè)頭附件（二）測(cè)頭附件 為了擴(kuò)大測(cè)頭功能、提高測(cè)量效率以及探測(cè)各種零件為了擴(kuò)大測(cè)頭功能、提高測(cè)量效率以及探測(cè)各種零件的不同部位，常需為測(cè)頭配置各種附件，如測(cè)端、探針、的不同部位，常需為測(cè)頭配置各種附件，如測(cè)端、探針、連接器、測(cè)頭回轉(zhuǎn)附件等。連接器、測(cè)頭回轉(zhuǎn)附件等。 1 1測(cè)端測(cè)端 對(duì)于接觸式測(cè)頭，測(cè)端是與被測(cè)工件表面直接接觸的對(duì)于接觸式測(cè)頭，測(cè)端是與被測(cè)工件表面直接接觸的部分。對(duì)于不同形狀的表面需要采用不同的測(cè)端。球形測(cè)部分。對(duì)于不同形狀的表面需要采用不同的測(cè)端。球形測(cè)端，是最常用的測(cè)

34、端。它具有制造簡(jiǎn)單、便于從各個(gè)方向端，是最常用的測(cè)端。它具有制造簡(jiǎn)單、便于從各個(gè)方向觸測(cè)工件表面面、接觸變形小等優(yōu)點(diǎn)。觸測(cè)工件表面面、接觸變形小等優(yōu)點(diǎn)。 CMM CMM的測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量系統(tǒng) CMM CMM的測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量系統(tǒng) 2 2探針探針 探針是指可更換的測(cè)桿。為了便于測(cè)量，需選用不同的探針是指可更換的測(cè)桿。為了便于測(cè)量，需選用不同的探針。探針對(duì)測(cè)量能力和測(cè)量精度有較大影響，在選用時(shí)應(yīng)探針。探針對(duì)測(cè)量能力和測(cè)量精度有較大影響，在選用時(shí)應(yīng)注意：注意： 1）在滿足測(cè)量要求的前提下，探針應(yīng)盡量短；）在滿足測(cè)量要求的前提下，探針應(yīng)盡量短； 2）探針直徑必須小于測(cè)端直徑；）探針直徑必須小于測(cè)端直徑；

35、3）在需要長(zhǎng)探針時(shí)，可選用硬質(zhì)合金探針，以提高剛）在需要長(zhǎng)探針時(shí)，可選用硬質(zhì)合金探針，以提高剛度。度。 CMM CMM的測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量系統(tǒng) 3 3連接器連接器 為了將探針連接到測(cè)頭上、測(cè)頭連接到回轉(zhuǎn)體上或測(cè)量機(jī)為了將探針連接到測(cè)頭上、測(cè)頭連接到回轉(zhuǎn)體上或測(cè)量機(jī)主軸上，需采用各種連接器。常用的有星形探針連接器、連主軸上，需采用各種連接器。常用的有星形探針連接器、連接軸、星形測(cè)頭座等。其上可以安裝若干不同的測(cè)頭，并通接軸、星形測(cè)頭座等。其上可以安裝若干不同的測(cè)頭，并通過(guò)測(cè)頭座連接到測(cè)量機(jī)主軸上。測(cè)量時(shí)，根據(jù)需要可由不同過(guò)測(cè)頭座連接到測(cè)量機(jī)主軸上。測(cè)量時(shí)，根據(jù)需要可由不同的測(cè)頭交替工作。的測(cè)頭交替工

36、作。 CMM CMM的測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量系統(tǒng) 4 4回轉(zhuǎn)附件回轉(zhuǎn)附件 對(duì)于有些工件表面的檢測(cè)，比如一些傾斜表面、整體葉輪對(duì)于有些工件表面的檢測(cè)，比如一些傾斜表面、整體葉輪葉片表面等，僅用與工作臺(tái)垂直的探針探測(cè)將無(wú)法完成要求的葉片表面等，僅用與工作臺(tái)垂直的探針探測(cè)將無(wú)法完成要求的測(cè)量，這時(shí)就需要借助一定的回轉(zhuǎn)附件，使探針或整個(gè)測(cè)頭回測(cè)量，這時(shí)就需要借助一定的回轉(zhuǎn)附件，使探針或整個(gè)測(cè)頭回轉(zhuǎn)一定角度再進(jìn)行測(cè)量，從而擴(kuò)大測(cè)頭的功能。轉(zhuǎn)一定角度再進(jìn)行測(cè)量，從而擴(kuò)大測(cè)頭的功能。 CMM CMM的測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量系統(tǒng)二、標(biāo)準(zhǔn)尺二、標(biāo)準(zhǔn)尺 標(biāo)準(zhǔn)尺是用來(lái)度量各軸的坐標(biāo)數(shù)值的，目前三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)標(biāo)準(zhǔn)尺是用來(lái)度量各軸的坐標(biāo)

37、數(shù)值的，目前三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上使用的標(biāo)尺系統(tǒng)種類很多，機(jī)床和儀器上使用的標(biāo)尺系統(tǒng)上使用的標(biāo)尺系統(tǒng)種類很多，機(jī)床和儀器上使用的標(biāo)尺系統(tǒng)大致相同，可以分為：大致相同，可以分為： （1）機(jī)械式標(biāo)尺系統(tǒng)）機(jī)械式標(biāo)尺系統(tǒng)：如精密絲杠加微分鼓輪，：如精密絲杠加微分鼓輪， 精密齒條及齒輪，滾動(dòng)直尺等；精密齒條及齒輪，滾動(dòng)直尺等； （2）光學(xué)式標(biāo)尺系統(tǒng)）光學(xué)式標(biāo)尺系統(tǒng)：如光學(xué)讀數(shù)刻線尺，光學(xué)：如光學(xué)讀數(shù)刻線尺，光學(xué) 編碼器，光柵，激光干涉儀編碼器，光柵，激光干涉儀 （3）電氣式標(biāo)尺系統(tǒng)：）電氣式標(biāo)尺系統(tǒng)：如感應(yīng)同步器，磁柵如感應(yīng)同步器，磁柵 。 目前使用最多的是光柵，其次是感應(yīng)同步器和光目前使用最多的是光柵，其次

38、是感應(yīng)同步器和光 學(xué)編碼器。有些高精度學(xué)編碼器。有些高精度CMM的采用了激光干涉儀。的采用了激光干涉儀。 CMM CMM的測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量系統(tǒng) 現(xiàn)代三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)都配備有計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)來(lái)采集數(shù)據(jù)，現(xiàn)代三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)都配備有計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)來(lái)采集數(shù)據(jù)，通過(guò)運(yùn)算輸出所需的測(cè)量結(jié)果。其軟件系統(tǒng)功能的強(qiáng)弱直接影通過(guò)運(yùn)算輸出所需的測(cè)量結(jié)果。其軟件系統(tǒng)功能的強(qiáng)弱直接影響到測(cè)量機(jī)的功能。因此各坐標(biāo)測(cè)量機(jī)生產(chǎn)廠家都非常重視軟響到測(cè)量機(jī)的功能。因此各坐標(biāo)測(cè)量機(jī)生產(chǎn)廠家都非常重視軟件系統(tǒng)的研究與開發(fā)，在這方面投入的人力和財(cái)力的比例在不件系統(tǒng)的研究與開發(fā)，在這方面投入的人力和財(cái)力的比例在不斷增加。下面對(duì)在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)中

39、使用的軟件作簡(jiǎn)要介紹。斷增加。下面對(duì)在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)中使用的軟件作簡(jiǎn)要介紹。三、軟件系統(tǒng)三、軟件系統(tǒng) 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的軟件系統(tǒng)主要包括三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的軟件系統(tǒng)主要包括測(cè)量軟件測(cè)量軟件、系統(tǒng)、系統(tǒng)調(diào)試軟調(diào)試軟件件和系統(tǒng)和系統(tǒng)工作軟件工作軟件。 CMM CMM的測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量系統(tǒng) 1 1、測(cè)量軟件、測(cè)量軟件 測(cè)量軟件包可含有許多種類的數(shù)據(jù)處理程序，以滿足各測(cè)量軟件包可含有許多種類的數(shù)據(jù)處理程序，以滿足各種工程需要，所以也稱軟件包。一般將三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量軟種工程需要，所以也稱軟件包。一般將三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量軟件包分為通用測(cè)量軟件包和專用測(cè)量軟件包。件包分為通用測(cè)量軟件包和專用測(cè)量軟件包。 通用測(cè)量軟件包

40、主要是指針對(duì)點(diǎn)、線、面、圓、圓柱、通用測(cè)量軟件包主要是指針對(duì)點(diǎn)、線、面、圓、圓柱、圓錐、球等基本幾何元素及其形位誤差、相互關(guān)系進(jìn)行測(cè)量的圓錐、球等基本幾何元素及其形位誤差、相互關(guān)系進(jìn)行測(cè)量的軟件包。通常各三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)都配置有這類軟件包。軟件包。通常各三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)都配置有這類軟件包。 專用測(cè)量軟件包是指坐標(biāo)測(cè)量機(jī)生產(chǎn)廠家專用測(cè)量軟件包是指坐標(biāo)測(cè)量機(jī)生產(chǎn)廠家 針對(duì)用戶要求針對(duì)用戶要求開發(fā)的各類測(cè)量軟件包。如齒輪、與凸輪軸、螺紋、汽車車身、開發(fā)的各類測(cè)量軟件包。如齒輪、與凸輪軸、螺紋、汽車車身、發(fā)動(dòng)機(jī)葉片等專用測(cè)量軟件。發(fā)動(dòng)機(jī)葉片等專用測(cè)量軟件。 CMM CMM的測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量系統(tǒng) 2 2、系統(tǒng)調(diào)試

41、軟件、系統(tǒng)調(diào)試軟件 用于調(diào)試測(cè)量機(jī)及其控制系統(tǒng)，一般包括：用于調(diào)試測(cè)量機(jī)及其控制系統(tǒng)，一般包括： （1）自檢及故障分析軟件包）自檢及故障分析軟件包：用于檢查系統(tǒng)故障并自動(dòng)：用于檢查系統(tǒng)故障并自動(dòng)顯示故障類別；顯示故障類別； （2）誤差補(bǔ)償軟件包）誤差補(bǔ)償軟件包：預(yù)先對(duì)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的幾何誤差：預(yù)先對(duì)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的幾何誤差進(jìn)行檢測(cè)，在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)工作時(shí)，按檢測(cè)結(jié)果對(duì)測(cè)量機(jī)誤進(jìn)行檢測(cè)，在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)工作時(shí)，按檢測(cè)結(jié)果對(duì)測(cè)量機(jī)誤差進(jìn)行修正；差進(jìn)行修正； （3）系統(tǒng)參數(shù)識(shí)別及控制參數(shù)優(yōu)化軟件包）系統(tǒng)參數(shù)識(shí)別及控制參數(shù)優(yōu)化軟件包：用于：用于CMM控控制系統(tǒng)的總調(diào)試，并生成具有優(yōu)化參數(shù)的用戶運(yùn)行文件；制系統(tǒng)

42、的總調(diào)試，并生成具有優(yōu)化參數(shù)的用戶運(yùn)行文件； （4）精度測(cè)試及驗(yàn)收測(cè)量軟件包）精度測(cè)試及驗(yàn)收測(cè)量軟件包：用于按驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量：用于按驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量檢具。檢具。 CMM CMM的測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量系統(tǒng) 3 3、系統(tǒng)工作軟件、系統(tǒng)工作軟件 測(cè)量軟件系統(tǒng)必須配置一些屬于協(xié)調(diào)和輔助性質(zhì)的工作測(cè)量軟件系統(tǒng)必須配置一些屬于協(xié)調(diào)和輔助性質(zhì)的工作軟件，其中有些是必備的，有些用于擴(kuò)充功能。軟件，其中有些是必備的，有些用于擴(kuò)充功能。 （1）測(cè)頭管理軟件：用于測(cè)頭校準(zhǔn)、）測(cè)頭管理軟件：用于測(cè)頭校準(zhǔn)、 旋轉(zhuǎn)控制等；旋轉(zhuǎn)控制等； （2）數(shù)控運(yùn)行軟件：用于測(cè)頭運(yùn)動(dòng)控制；）數(shù)控運(yùn)行軟件：用于測(cè)頭運(yùn)動(dòng)控制； （3）系統(tǒng)監(jiān)控軟件：用于

43、對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控（如監(jiān)控電源、）系統(tǒng)監(jiān)控軟件：用于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控（如監(jiān)控電源、氣源等）；氣源等）； （4）接口軟件；）接口軟件； （5）數(shù)據(jù)文件管理軟件：用于各類文件管理；）數(shù)據(jù)文件管理軟件：用于各類文件管理； （6）聯(lián)網(wǎng)通訊軟件：用于與其他計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)雙向或單向通）聯(lián)網(wǎng)通訊軟件：用于與其他計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)雙向或單向通訊。訊。 CMM CMM的測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量系統(tǒng) CMMCMM的采樣方式與數(shù)據(jù)處理的采樣方式與數(shù)據(jù)處理 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)通過(guò)測(cè)量獲得的原始數(shù)據(jù)是一些坐標(biāo)點(diǎn)，這三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)通過(guò)測(cè)量獲得的原始數(shù)據(jù)是一些坐標(biāo)點(diǎn)，這些數(shù)據(jù)通過(guò)接口送入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)按照預(yù)先編好的程序進(jìn)行些數(shù)據(jù)通過(guò)接口送入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)按照

44、預(yù)先編好的程序進(jìn)行計(jì)算和數(shù)據(jù)處理。計(jì)算和數(shù)據(jù)處理。 一、采樣方式一、采樣方式 1 1、點(diǎn)位測(cè)量、點(diǎn)位測(cè)量 即逐點(diǎn)對(duì)被測(cè)形狀進(jìn)行探測(cè)，還可分為手動(dòng)點(diǎn)位即逐點(diǎn)對(duì)被測(cè)形狀進(jìn)行探測(cè)，還可分為手動(dòng)點(diǎn)位位測(cè)量和自動(dòng)點(diǎn)位測(cè)量。位測(cè)量和自動(dòng)點(diǎn)位測(cè)量。 點(diǎn)位測(cè)量多用于孔的中心位置、點(diǎn)位測(cè)量多用于孔的中心位置、孔心距、加工面的位置以及曲線、孔心距、加工面的位置以及曲線、曲面輪廓上基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)測(cè)量。曲面輪廓上基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)測(cè)量。點(diǎn)位測(cè)量點(diǎn)位測(cè)量 2 2、連續(xù)掃描測(cè)量、連續(xù)掃描測(cè)量 測(cè)量頭在工件表面沿某一方向連續(xù)移動(dòng)，工作臺(tái)和測(cè)量測(cè)量頭在工件表面沿某一方向連續(xù)移動(dòng)，工作臺(tái)和測(cè)量頭的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡由預(yù)先編好的程序控制，便于

45、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)頭的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡由預(yù)先編好的程序控制，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量，主要用于測(cè)量曲線或曲面。量，主要用于測(cè)量曲線或曲面。 CMMCMM的采樣方式與數(shù)據(jù)處理的采樣方式與數(shù)據(jù)處理二、數(shù)據(jù)處理方法二、數(shù)據(jù)處理方法 為了利用計(jì)算機(jī)求得所需的測(cè)量結(jié)果，應(yīng)當(dāng)用數(shù)學(xué)關(guān)系為了利用計(jì)算機(jī)求得所需的測(cè)量結(jié)果，應(yīng)當(dāng)用數(shù)學(xué)關(guān)系式將一些要求表達(dá)出來(lái)，以便進(jìn)行演算，這一任務(wù)稱為式將一些要求表達(dá)出來(lái)，以便進(jìn)行演算，這一任務(wù)稱為建立數(shù)建立數(shù)學(xué)模型學(xué)模型。 一般需要處理的內(nèi)容包括：一般需要處理的內(nèi)容包括：x、y平面內(nèi)工件傾斜的修正、平面內(nèi)工件傾斜的修正、原點(diǎn)的偏移量計(jì)算原點(diǎn)的偏移量計(jì)算 、坐標(biāo)系的平移和回轉(zhuǎn)、直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成、坐標(biāo)

46、系的平移和回轉(zhuǎn)、直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成圓柱坐標(biāo)、直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成圓球坐標(biāo)、兩點(diǎn)間距離測(cè)量、圓的圓柱坐標(biāo)、直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成圓球坐標(biāo)、兩點(diǎn)間距離測(cè)量、圓的直徑和圓心測(cè)量、求直線的方向和夾角等。直徑和圓心測(cè)量、求直線的方向和夾角等。 CMMCMM的采樣方式與數(shù)據(jù)處理的采樣方式與數(shù)據(jù)處理1 1、x、y 平面內(nèi)工件傾斜的修正平面內(nèi)工件傾斜的修正cossinsincosnaanaaxxyyxy cossin2222aaaaaaxxyyxy xy 、 在三坐標(biāo)機(jī)上，工件可任意放置。在三坐標(biāo)機(jī)上，工件可任意放置。一旦工件的基準(zhǔn)坐標(biāo)一旦工件的基準(zhǔn)坐標(biāo) 與測(cè)與測(cè)量機(jī)坐標(biāo)量機(jī)坐標(biāo) x、y 方向不一致，可進(jìn)方向不一致，可進(jìn)行修正

47、。行修正。 測(cè) 量 機(jī) 測(cè) 得 工 件 上測(cè) 量 機(jī) 測(cè) 得 工 件 上 A 點(diǎn) 坐 標(biāo)點(diǎn) 坐 標(biāo)值值 ，計(jì)算機(jī)計(jì)算出工件相對(duì)，計(jì)算機(jī)計(jì)算出工件相對(duì)于測(cè)量機(jī)軸線的傾角于測(cè)量機(jī)軸線的傾角，從而求出，從而求出在工件坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值在工件坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值 。在工件以后的測(cè)量中，在工件以后的測(cè)量中， 可據(jù)此修可據(jù)此修正，從而提高測(cè)量效率。正，從而提高測(cè)量效率。 (,)nnxy(,)aaxy CMMCMM的采樣方式與數(shù)據(jù)處理的采樣方式與數(shù)據(jù)處理2 2、坐標(biāo)原點(diǎn)的平移、坐標(biāo)原點(diǎn)的平移 將坐標(biāo)系的原點(diǎn)將坐標(biāo)系的原點(diǎn) 需平移到工件上的一點(diǎn)需平移到工件上的一點(diǎn) 可轉(zhuǎn)換成新的坐標(biāo)系?？赊D(zhuǎn)換成新的坐標(biāo)系。 其修正量

48、其修正量 為：為： ( , , )o x y z2222(,)oxyz,nnnxyz222nnnxxxyyyzzz ynxnzn CMMCMM的采樣方式與數(shù)據(jù)處理的采樣方式與數(shù)據(jù)處理 3 3直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成球坐標(biāo)直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成球坐標(biāo) 如圖所示，在球坐標(biāo)如圖所示，在球坐標(biāo)(極坐標(biāo)極坐標(biāo))中，空間點(diǎn)中，空間點(diǎn) 的位的位置置 與直角坐標(biāo)的關(guān)系為與直角坐標(biāo)的關(guān)系為( ,)P r sincossinsincosxryrzr arctanarctanrxyzyxxyzz 22222 CMMCMM的采樣方式與數(shù)據(jù)處理的采樣方式與數(shù)據(jù)處理()()()()()()()()()xxyyxxyyxxyyRrxyyxy

49、yxyy2222221212232331311232313122()()()()()()()()()2221232313121223311232313122cxyyxyyxyyyyyyyyxxyyxyyxyy()()()()()()()()()2221232313121223311232313122cyxxyxxyxxxxxxxxyxyyxyyxyy4 4、內(nèi)、外徑及、內(nèi)、外徑及圓心測(cè)量圓心測(cè)量 CMMCMM的采樣方式與數(shù)據(jù)處理的采樣方式與數(shù)據(jù)處理5 5、計(jì)算兩直線的交、計(jì)算兩直線的交點(diǎn)點(diǎn) 和夾角和夾角(,)PPP xyP()()()()arctan()()()()()()()()()()()

50、()()()()()()()2112433434214321432121124334342143432142143213432211432PPxxyyx yx yxxy xx yxxxxxyyxxyyxxxxyyxxx yx yyyy xx yyyyyyxxxxyyyyy )1y 測(cè)出同一平面內(nèi)兩直線上測(cè)出同一平面內(nèi)兩直線上的四點(diǎn)的四點(diǎn)P1, P2, P3, P4的坐標(biāo)值，的坐標(biāo)值，計(jì)算其交點(diǎn)計(jì)算其交點(diǎn)(xP，yP)的坐標(biāo)及夾的坐標(biāo)及夾角為角為 CMMCMM的采樣方式與數(shù)據(jù)處理的采樣方式與數(shù)據(jù)處理 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的應(yīng)用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的應(yīng)用一、測(cè)頭的標(biāo)定一、測(cè)頭的標(biāo)定 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)通過(guò)測(cè)頭系統(tǒng)對(duì)被測(cè)

51、表面進(jìn)行瞄準(zhǔn)，獲得被三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)通過(guò)測(cè)頭系統(tǒng)對(duì)被測(cè)表面進(jìn)行瞄準(zhǔn)，獲得被測(cè)點(diǎn)的空間位置。因此測(cè)頭系統(tǒng)是測(cè)量機(jī)的關(guān)鍵部件，對(duì)測(cè)量測(cè)點(diǎn)的空間位置。因此測(cè)頭系統(tǒng)是測(cè)量機(jī)的關(guān)鍵部件，對(duì)測(cè)量精度影響很大。精度影響很大。 在測(cè)量過(guò)程中，當(dāng)測(cè)球與被測(cè)表面接觸時(shí)，測(cè)頭系統(tǒng)會(huì)發(fā)在測(cè)量過(guò)程中，當(dāng)測(cè)球與被測(cè)表面接觸時(shí)，測(cè)頭系統(tǒng)會(huì)發(fā)出信號(hào)，進(jìn)而通知計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、以得到被測(cè)點(diǎn)的坐出信號(hào)，進(jìn)而通知計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、以得到被測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)值。這種機(jī)械接觸會(huì)產(chǎn)生測(cè)球中心的位移與測(cè)桿變形，從而標(biāo)值。這種機(jī)械接觸會(huì)產(chǎn)生測(cè)球中心的位移與測(cè)桿變形，從而影響了瞄準(zhǔn)的精度。此外，測(cè)量機(jī)得到的點(diǎn)位坐標(biāo)值是測(cè)球中影響了瞄準(zhǔn)的精度。此外

52、，測(cè)量機(jī)得到的點(diǎn)位坐標(biāo)值是測(cè)球中心的坐標(biāo)值，為了獲得被測(cè)工件的實(shí)際尺寸，還需考慮測(cè)球的心的坐標(biāo)值，為了獲得被測(cè)工件的實(shí)際尺寸，還需考慮測(cè)球的動(dòng)態(tài)直徑值。因此，必須對(duì)測(cè)頭進(jìn)行標(biāo)定。也就是說(shuō)測(cè)頭必須動(dòng)態(tài)直徑值。因此，必須對(duì)測(cè)頭進(jìn)行標(biāo)定。也就是說(shuō)測(cè)頭必須經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)后才能使用。經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)后才能使用。 測(cè)頭標(biāo)定模塊中包括以下內(nèi)容：測(cè)頭標(biāo)定模塊中包括以下內(nèi)容：測(cè)頭選擇測(cè)頭選擇：輸人被選擇的測(cè)頭編號(hào)以及系統(tǒng)所使用的測(cè)頭數(shù)目。：輸人被選擇的測(cè)頭編號(hào)以及系統(tǒng)所使用的測(cè)頭數(shù)目。標(biāo)準(zhǔn)球半徑的輸入標(biāo)準(zhǔn)球半徑的輸入：用于測(cè)頭標(biāo)定的標(biāo)準(zhǔn)球是生產(chǎn)廠商提供的，：用于測(cè)頭標(biāo)定的標(biāo)準(zhǔn)球是生產(chǎn)廠商提供的，由硬質(zhì)合金制成，具有很小的圓度

53、誤差，同時(shí)提供標(biāo)準(zhǔn)球的直由硬質(zhì)合金制成，具有很小的圓度誤差，同時(shí)提供標(biāo)準(zhǔn)球的直徑。標(biāo)定中以該直徑值作為標(biāo)準(zhǔn)。徑。標(biāo)定中以該直徑值作為標(biāo)準(zhǔn)。 測(cè)頭標(biāo)定測(cè)頭標(biāo)定：對(duì)標(biāo)準(zhǔn)球進(jìn)行測(cè)量，程序自動(dòng)對(duì)采樣點(diǎn)進(jìn)行處理，：對(duì)標(biāo)準(zhǔn)球進(jìn)行測(cè)量，程序自動(dòng)對(duì)采樣點(diǎn)進(jìn)行處理，完成運(yùn)算。標(biāo)定后的測(cè)頭數(shù)據(jù)將作為修正值用于隨后的數(shù)據(jù)處完成運(yùn)算。標(biāo)定后的測(cè)頭數(shù)據(jù)將作為修正值用于隨后的數(shù)據(jù)處理中，測(cè)頭數(shù)據(jù)包括測(cè)頭半徑和該測(cè)球中心相對(duì)于零號(hào)測(cè)頭中理中，測(cè)頭數(shù)據(jù)包括測(cè)頭半徑和該測(cè)球中心相對(duì)于零號(hào)測(cè)頭中心的坐標(biāo)值。心的坐標(biāo)值。測(cè)頭數(shù)據(jù)的編輯、存儲(chǔ)與調(diào)用測(cè)頭數(shù)據(jù)的編輯、存儲(chǔ)與調(diào)用 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的應(yīng)用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的應(yīng)用 二、坐標(biāo)變換二、坐標(biāo)

54、變換 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)有一個(gè)固定的坐標(biāo)系統(tǒng)，被稱為三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)有一個(gè)固定的坐標(biāo)系統(tǒng)，被稱為機(jī)器坐標(biāo)。開機(jī)前，測(cè)量機(jī)按照機(jī)器坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，但按機(jī)器機(jī)器坐標(biāo)。開機(jī)前，測(cè)量機(jī)按照機(jī)器坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，但按機(jī)器坐標(biāo)測(cè)量往往不方便，需要根據(jù)被測(cè)量建立不同的坐標(biāo)系，稱坐標(biāo)測(cè)量往往不方便，需要根據(jù)被測(cè)量建立不同的坐標(biāo)系，稱為工件坐標(biāo)。為工件坐標(biāo)。 坐標(biāo)測(cè)量機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)就是它不用專用夾具，工件在測(cè)量坐標(biāo)測(cè)量機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)就是它不用專用夾具，工件在測(cè)量臺(tái)上的放置沒(méi)有特殊的要求。而是通過(guò)坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換，建立臺(tái)上的放置沒(méi)有特殊的要求。而是通過(guò)坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換，建立工件坐標(biāo)系，并在此坐標(biāo)系上進(jìn)行測(cè)量及數(shù)據(jù)處理

55、。坐標(biāo)系統(tǒng)工件坐標(biāo)系，并在此坐標(biāo)系上進(jìn)行測(cè)量及數(shù)據(jù)處理。坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換是測(cè)量機(jī)中不可缺少的部分。轉(zhuǎn)換是測(cè)量機(jī)中不可缺少的部分。 通過(guò)窗口設(shè)置，可以完成坐標(biāo)的清零、預(yù)置、直角坐標(biāo)與通過(guò)窗口設(shè)置，可以完成坐標(biāo)的清零、預(yù)置、直角坐標(biāo)與極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、公制與英制轉(zhuǎn)換。極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、公制與英制轉(zhuǎn)換。 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的應(yīng)用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的應(yīng)用 坐標(biāo)平移的操作包括：某坐標(biāo)面沿坐標(biāo)平移的操作包括：某坐標(biāo)面沿軸線的平移到某參考點(diǎn)（如軸線的平移到某參考點(diǎn)（如yoz坐標(biāo)平坐標(biāo)平面沿面沿x軸平移到軸上某參考點(diǎn)），或把軸平移到軸上某參考點(diǎn)），或把坐標(biāo)系的原點(diǎn)平行于幾個(gè)坐標(biāo)軸移動(dòng)到坐標(biāo)系的原點(diǎn)平行于幾個(gè)坐標(biāo)軸移動(dòng)到空間某一參考點(diǎn)。參

56、考點(diǎn)的確定可以通空間某一參考點(diǎn)。參考點(diǎn)的確定可以通過(guò)實(shí)際測(cè)量一個(gè)點(diǎn)（調(diào)出測(cè)量模塊中的過(guò)實(shí)際測(cè)量一個(gè)點(diǎn)（調(diào)出測(cè)量模塊中的點(diǎn)的測(cè)量程序來(lái)確定）；或通過(guò)鍵盤輸點(diǎn)的測(cè)量程序來(lái)確定）；或通過(guò)鍵盤輸入點(diǎn)的坐標(biāo)值來(lái)確定；還可以調(diào)用已測(cè)入點(diǎn)的坐標(biāo)值來(lái)確定；還可以調(diào)用已測(cè)數(shù)據(jù)中的點(diǎn)來(lái)確定。數(shù)據(jù)中的點(diǎn)來(lái)確定。 1 1、坐標(biāo)平移、坐標(biāo)平移 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的應(yīng)用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的應(yīng)用 2 2、坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)、坐標(biāo)旋轉(zhuǎn) 坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)的操作包括：坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)的操作包括： 保持保持z軸不動(dòng)，旋轉(zhuǎn)軸不動(dòng)，旋轉(zhuǎn)x軸到軸到xoy平面內(nèi)某一參考直線；平面內(nèi)某一參考直線； 通過(guò)坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)，把某一通過(guò)坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)，把某一參考平面作為參考平面作為xoy平面；平面

57、； 通過(guò)坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)，把某一參考直線作為通過(guò)坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)，把某一參考直線作為z軸。軸。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的應(yīng)用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的應(yīng)用 例：例： 在機(jī)器坐標(biāo)系中任意放在機(jī)器坐標(biāo)系中任意放置一被測(cè)零件，要求測(cè)量孔置一被測(cè)零件，要求測(cè)量孔1，2，3，4的孔的孔 徑徑d1, d2, d3, d4 和和l1, l2, l3, l4步驟：步驟： (1) 在機(jī)器坐標(biāo)系下，調(diào)用圓的測(cè)量在機(jī)器坐標(biāo)系下，調(diào)用圓的測(cè)量程序，測(cè)量被測(cè)零件孔程序，測(cè)量被測(cè)零件孔1和孔和孔2，得到，得到 中心坐標(biāo)及孔徑。中心坐標(biāo)及孔徑。 (2)調(diào)用孔調(diào)用孔1和孔和孔2的圓心坐標(biāo)，可生成一條直線，將該直線的圓心坐標(biāo)，可生成一條直線，將該直線作為參考直線進(jìn)行

58、坐標(biāo)變換。調(diào)用坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)程序，確認(rèn)后，該作為參考直線進(jìn)行坐標(biāo)變換。調(diào)用坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)程序，確認(rèn)后，該參考線就作為參考線就作為x軸線。完成工件坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。軸線。完成工件坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的應(yīng)用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的應(yīng)用x (3) 以孔以孔1的圓心坐標(biāo)為參考點(diǎn)，調(diào)的圓心坐標(biāo)為參考點(diǎn)，調(diào)用坐標(biāo)平移的程序，當(dāng)前坐標(biāo)系的原用坐標(biāo)平移的程序，當(dāng)前坐標(biāo)系的原點(diǎn)自動(dòng)平移到孔點(diǎn)自動(dòng)平移到孔1的圓心處。作為工件的圓心處。作為工件坐標(biāo)系，坐標(biāo)值為坐標(biāo)系，坐標(biāo)值為(0，0，0)； (4 ) 在新的工件坐標(biāo)系下，調(diào)用圓的測(cè)量程序測(cè)量孔在新的工件坐標(biāo)系下，調(diào)用圓的測(cè)量程序測(cè)量孔2、3、4，得到坐標(biāo)值，得到坐標(biāo)值（x2, y2,

59、 z2,）,（x3, y3, z3,）,和和 （x4, y4, z4,）及其孔徑值及其孔徑值d2，d3，d4 ，則，則123223344lxxlxlyly 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的應(yīng)用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的應(yīng)用xy 三、幾何要素的探測(cè)三、幾何要素的探測(cè) 首先，在幾何要素測(cè)量程序中調(diào)用要計(jì)算的要素，然首先，在幾何要素測(cè)量程序中調(diào)用要計(jì)算的要素，然后開始測(cè)量。采集到的數(shù)據(jù)被送至計(jì)算機(jī)進(jìn)行判斷與處理，后開始測(cè)量。采集到的數(shù)據(jù)被送至計(jì)算機(jī)進(jìn)行判斷與處理，數(shù)據(jù)的數(shù)量必須達(dá)到計(jì)算一個(gè)要素所需的最少點(diǎn)數(shù)數(shù)據(jù)的數(shù)量必須達(dá)到計(jì)算一個(gè)要素所需的最少點(diǎn)數(shù) ，否則，否則沒(méi)有結(jié)果輸出。沒(méi)有結(jié)果輸出。 1平面的測(cè)量平面的測(cè)量 至少測(cè)量三至

60、少測(cè)量三個(gè)點(diǎn)，盡量使采集點(diǎn)的面積為個(gè)點(diǎn)，盡量使采集點(diǎn)的面積為被測(cè)平面的最大面積，采點(diǎn)要被測(cè)平面的最大面積，采點(diǎn)要均勻，狹窄平面采點(diǎn)要多。均勻，狹窄平面采點(diǎn)要多。 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的應(yīng)用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的應(yīng)用 2圓的測(cè)量圓的測(cè)量 至少測(cè)量三個(gè)點(diǎn)，至少測(cè)量三個(gè)點(diǎn)， 采點(diǎn)要均采點(diǎn)要均勻，為減少圓度誤差影響，通常測(cè)量勻，為減少圓度誤差影響，通常測(cè)量4個(gè)點(diǎn)。個(gè)點(diǎn)。 3球面的測(cè)量球面的測(cè)量 至少測(cè)量四個(gè)點(diǎn)，至少測(cè)量四個(gè)點(diǎn)， 三點(diǎn)在三點(diǎn)在一平面內(nèi)，另一點(diǎn)位于該平面外的球貫上。一平面內(nèi)，另一點(diǎn)位于該平面外的球貫上。 4圓柱的測(cè)量圓柱的測(cè)量 至少在兩個(gè)截面內(nèi)測(cè)量至少在兩個(gè)截面內(nèi)測(cè)量6個(gè)點(diǎn)。兩截面距離應(yīng)盡量大，且截面上的