凝華三坐標實用手冊三坐標概述

1、第二章 三坐標概述 1、 三坐標簡介三坐標測量機 (Coordinate Measuring Machine, CMM) 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,又稱為三坐標測量儀或三次元。三坐標測量機在結(jié)構(gòu)上基本可分為移動橋式、固定橋式、L型測量機、高架橋式、水平臂式和關(guān)節(jié)臂式等。在功能上可分為手動型和全自動型。增加圖片2、 三坐標測量機基本描述根據(jù)ISO 10360國際標準坐標測量機的驗收檢測和復檢檢測第一部分規(guī)定，根據(jù)機械結(jié)構(gòu),對主要的測量機結(jié)構(gòu)類型作如下分類：2.1. 固定工作臺懸臂式坐標測量機這類坐標測量機有沿著相互正交的導軌而運動的三個組成部

2、分,裝有探測系統(tǒng)的第一部分裝在第二部分上相對其做垂直運動。第一和第二部分的總成相對第三部分作水平運動.第三部分以懸臂狀被支撐在一端，并相對基座作水平運動,基座支撐工件。增加蔡司圖片2.2. 移動橋式坐標測量機此類坐標測量機有沿著相互正交的導軌而運動的三個組成部分,裝有探測系統(tǒng)的第一部分在第二部分上并相對其作垂直運動。第一部分和第二部分的總成相對第三部分作水平運動。第三部分被支撐在機座的對應兩側(cè)的支柱支撐件上,并相對機座作水平運動，機座承載工件。優(yōu)缺點：移動橋式坐標測量機是目前中小型測量機的主要機械結(jié)構(gòu)組成形式，機械結(jié)構(gòu)緊湊，工作臺承載能力較強，工件對機器的動態(tài)測量性能影響較小,其自身具有工作臺

3、面,受地基影響相對較小，開敞性良好，由于光柵尺的分布在第三部分的一側(cè)，所以受阿貝誤差影響較明顯，在精度方面相對較高,略低于固定橋式坐標測量機.2.3. 固定橋式坐標測量機此類坐標測量機有沿著相互正交的導軌面運動的三個組成部分，裝有探測系統(tǒng)的第一部分在第二部分上并相對其作垂直運動。第一部分和第二部分的總成沿著牢固裝在機座兩側(cè)的橋架上端作水平運動，在第三部分上放置工件。高精度測量機通常采用固定橋式結(jié)構(gòu)形式，該結(jié)構(gòu)優(yōu)點為結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，整機剛性好，采用中央驅(qū)動形式，使偏擺誤差降低，光柵尺在工作臺的中央,極大限度的減小阿貝誤差，X,Y方向相互獨立，降低了相互之間的影響.缺點是開敞性不好，工件放置于移動工作臺

4、面上，工作臺的承重能力下降，并影響到機器的移動速度及加減速度，工件對機器的動態(tài)測量性能影響較大.2.4. 龍門式坐標測量機這類坐標測量機有沿著相互正交的導軌面運動的三個組成部分，裝有探測系統(tǒng)的第一部分在第二部分上并相對其作垂直運動。第一部分和第二部分的總成相對第三部分作水平運動.第三部分在機座兩側(cè)的導軌上作水平運動,機座或地面承載工件。龍門式坐標測量機一般為大中型測量機，要求較好的地基，立柱影響操作的開敞性，但減少了移動部件的質(zhì)量，有利于精度及動態(tài)性能的提高.龍門式測量機可以大到數(shù)十米,由于其剛性要求較好于水平懸臂式坐標測量機,因此，對于大尺寸測量而言,可具有足夠的精度以滿足需要。2.5. L

5、型橋式坐標測量機這類坐標測量機有沿著相互正交的導軌面運動的三個組成部分,裝有探測系統(tǒng)的第一部分在第二部分上并相對其作垂直運動。第一部分和第二部分的總成相對第三部分作水平運動。第三部分在機座平面或低于平面上的導軌和在機座上的另外一條導軌組成的兩條導軌上作水平運動，機座承載工件。優(yōu)缺點:L型橋式坐標測量機式綜合移動橋式和龍門式測量機的優(yōu)缺點的一種測量機,有移動橋式的平臺，工件的開敞性好，動態(tài)測量性能較好，有像龍門式測量機一樣減少了移動部件的質(zhì)量,運動速度及加減速度可以最大限度的提高。由于光柵尺的分布在第三部分的一側(cè)，所以受阿貝誤差影響較明顯,所以精度方面相對固定橋式較低。2.6. 水平臂移動式坐標

6、測量機這類坐標測量機有沿著相互正交的導軌運動的三個組成部分，裝有探測系統(tǒng)的第一部分裝在第二步分上并相對其作水平運動。第一和第二步分的總成相對第三部分作垂直運動。第三部分并相對機座作水平運動，由機座承載工件。優(yōu)缺點:這類機型的坐標測量機開敞性好，但精度相對不高，以中等水平檢測，一般用于汽車外形及鈑金曲面的檢測。2.7.2.8.2.9.3、 三坐標測量機應用領(lǐng)域主要用于機械、汽車、航空、軍工、家具、工具原型、模具、機器等中小型配件、模具等行業(yè)中的箱體、機架、齒輪、凸輪、蝸輪、蝸桿、葉片、曲線、曲面等的測量，還可用于電子、五金、塑膠等行業(yè)中，可以對工件的尺寸、形狀和形位公差進行精密檢測，從而完成零件

7、檢測、外形測量、過程控制等任務(wù)4、5、6、 國內(nèi)生產(chǎn)廠家目前的市場，整個中國大陸的三坐標年需求量在2000臺左右，每年大概以8%左右的速度遞增.用戶主要分布在長江三角洲、珠江三角洲。近年來隨著西部大開發(fā)和振興東北老工業(yè)基地的一系列措施出臺，重慶周邊和東北三省也漸漸形成了略有規(guī)模的用戶群.國內(nèi)三坐標生產(chǎn)廠其主要有中國測試技術(shù)研究院、深圳壹興佰精密機械有限公司、思瑞精密、西安愛德華測量設(shè)備有限責任公司、青島雷頓、智泰精密儀器有限公司、西安力德測量設(shè)備有限公司、北京南航立科機械有限公司等等。還有一些量具生產(chǎn)廠也在通過各種渠道生產(chǎn)三坐標如哈量、廣陸等。在生產(chǎn)規(guī)模上以中國測試技術(shù)研究院、深圳壹興佰精密機

8、械有限公司、西安愛德華測量設(shè)備有限責任公司較大,大大小小二十幾多個廠家，以上生產(chǎn)廠商絕大多數(shù)采用進口英國RENISHAW光柵和測頭、PANTEC控制系統(tǒng)，同時有些生產(chǎn)自己的控制器和測頭但數(shù)量不多。北京航空精密機械研究所(原航空部第三零三研究所）成立于建國初期，直屬于中國航空工業(yè)第一集團公司,是國家級多科學綜合技術(shù)研究所，是我國最早從事三坐標測量機開發(fā)、研究的單位。從1972年開始研制三坐標測量機，1978年三坐標測量機商品化,是是國內(nèi)第一家生產(chǎn)測量機的企業(yè)，現(xiàn)已銷售600多臺.聯(lián)系地址：北京市豐臺區(qū)南苑東路5號VIRTUAL DMIS 測量軟件西安愛德華測量設(shè)備有限公司位于國家級高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開

9、發(fā)區(qū) - 西安高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)內(nèi)，是由德國AEH公司投資的坐標測量機專業(yè)制造廠,同時向各界用戶提供相應的技術(shù)服務(wù)。    公司自主擁有全套坐標測量機的生產(chǎn)、研發(fā)技術(shù)及機械設(shè)計、數(shù)控系統(tǒng)、測量軟件及光學圖像信息處理技術(shù)等核心技術(shù)的自主知識產(chǎn)權(quán),其在三坐標測量機專用控制技術(shù),計算機圖像處理技術(shù)，特別是其具有完全自主知識產(chǎn)權(quán) ACDMIS 測量軟件已達 該技術(shù)領(lǐng)域的國際先進水平。壹興佰精密機械有限公司(著名民營科技企業(yè))是一家研發(fā)、生產(chǎn)、銷售于一體的數(shù)控三坐標測量機專業(yè)制造廠商。自1993年,我們由中科院、清華大學、國家高級留日歸國工程技術(shù)人員跟機械設(shè)計專家

10、組成，躋先對光學檢測開始研究，先后研制出光學坐標定位儀、二次元、二點五次元三次元檢測產(chǎn)品。并與著名的國際品牌英國國際計量系統(tǒng)有限公司-IMS是合作伙伴。采用日本現(xiàn)代化管理模式，科學管理全體員工均接受正規(guī)專業(yè)培訓后上崗。青島雷頓數(shù)控設(shè)備有限公司（Leader NC)是專業(yè)致力于各型坐標測量機、三維激光掃 描機、影像測量機等測量設(shè)備研發(fā)、生產(chǎn)的高科技企業(yè)。優(yōu)秀的企業(yè)文化、先進的經(jīng)營理念凝聚了國內(nèi)外大批技術(shù)精湛的業(yè)內(nèi)專家。既有享受政府津貼的國家級專家及技術(shù)拔尖人才，又有留學歸國的博士，其中具有十年以上三坐標測量機研發(fā)或生產(chǎn)經(jīng)驗的工程師及高級技師五十余人.ULTRA-DMIS計量軟件功能強大的計量軟件

11、ULTRA-DMIS歷經(jīng)10余年的發(fā)展與完善，從簡單的箱體類工件到復雜的輪廓、自由曲面都能高效方便的完成檢測。青島麥科三維（Metro3D）測控技術(shù)有限公司,憑借多年測量領(lǐng)域豐富的制造經(jīng)驗，以及堅實的坐標計量的應用技術(shù)基礎(chǔ)，博采眾長，在充分吸取國內(nèi)外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，配置以國際最先進的數(shù)控系統(tǒng)和功能強大的測量軟件，成功推出了品質(zhì)更高、性價比最優(yōu)、備受青睞的系列坐標測量機，以滿足廣大制造業(yè)客戶對質(zhì)量和生產(chǎn)過程控制的不斷要求。 品質(zhì)源于專業(yè).眾多在測量機領(lǐng)域具有豐富經(jīng)驗和卓越技術(shù)的專業(yè)人士和專家匯集公司，致力與各型坐標測量機的研發(fā)和制造，提高產(chǎn)品品質(zhì),拓展產(chǎn)品性能方面而盡心盡力。7、 國

12、外生產(chǎn)廠家?？怂箍诞a(chǎn)量上占全國總產(chǎn)量的50左右、卡爾-蔡司近幾年在高精度測量機上產(chǎn)品銷售量較高,它的優(yōu)勢在于在X、Z方向采用陶瓷材料或碳纖維，在這方面國內(nèi)廠家還無法做到、日本三豐、韓國德仁、LK海克斯康測量技術(shù)（青島）有限公司是中國唯一的世界級數(shù)控三坐標測量機專業(yè)制造廠商，是瑞典高科技制造業(yè)集團HEXAGON AB與中國航空工業(yè)第二集團公司下屬青島前哨精密機械公司共同投資在中國組建的國際化合資公司。總部位于瑞典斯德哥爾摩的HEXAGON AB 集團是一家上市公司，其核心業(yè)務(wù)主要包括了計量、工業(yè)自動化、工程技術(shù)和化工四大產(chǎn)業(yè).HEXAGON AB集團的發(fā)展策略在于成長的最大化，并注重提高效率和股

13、東的價值，通過創(chuàng)建一系列富有競爭力的公司集合，使得產(chǎn)品系列和服務(wù)涉及的領(lǐng)域更廣,從而更好的滿足世界范圍內(nèi)用戶的需要。 ?？怂箍导瘓F在中國擁有?？怂箍禍y量技術(shù)（青島）有限公司，?？怂箍禍y量系統(tǒng)(武漢）有限公司，靖江量具有限公司,徠卡測量系統(tǒng)貿(mào)易（北京）有限公司，徠卡測量系統(tǒng)（上海）有限公司，徠卡測量系統(tǒng)（香港)有限公司，歐達電子有限公司，思瑞測量技術(shù)（深圳）有限公司,中緯測量系統(tǒng)（武漢)有限公司等不同類型的子公司及合資公司.擁有BROWN SHARPE、COGNITENS、DEA、ERDAS、LEICA、LEICA DISTO、LEITZ、M&H、PC-DMIS、PR

14、EXISO、ROMER、TESA等國外知名品牌,中緯（GEOMAX）、思瑞（SEREIN）、棱環(huán)等國產(chǎn)品牌；員工總數(shù)近1，400人，產(chǎn)品及服務(wù)覆蓋計量、測量系統(tǒng)和技術(shù)三大領(lǐng)域，借助全球化的資源優(yōu)勢為全球用戶提供統(tǒng)一而先進的計量、測量產(chǎn)品和技術(shù)解決方案.DEA -來自意大利，44年精密制造經(jīng)驗，以生產(chǎn)大型測量機而享譽全球（如橋式、龍門式、水平臂式測量機，在汽車、航天、航空領(lǐng)域享有廣泛聲譽）Brownsharpe 來自美國，174年精密制造經(jīng)驗，世界知名的橋式測量機品牌 Leitz 來自德國,58年精密制造經(jīng)驗，世界上精度最高的測量機制造商 Wilcox :-來自美國,17年測量專業(yè)軟件經(jīng)驗，世界

15、領(lǐng)先和最大的計量軟件開發(fā)商（代表作:占據(jù)測量機軟件市場90以上的PCDMIS），Sheffield-來自美國，101年精密制造經(jīng)驗，世界知名的橋式測量機品牌CE JOHANSSON-96年精密制造經(jīng)驗，歐洲知名的測量機品牌CimCore來自美國,7年精密制造經(jīng)驗，柔性關(guān)節(jié)臂測量機的世界知名品牌（源于法國的Romer），Romer -來自法國，21年精密制造經(jīng)驗,第一臺便攜式6軸關(guān)節(jié)臂測量機發(fā)明者（關(guān)節(jié)臂測量機鼻祖，柔性關(guān)節(jié)臂測量機的世界知名品牌） Tesa-來自瑞士，66年精密制造經(jīng)驗，世界知名的量具量儀品牌 Mirai -18年測量專業(yè)軟件開發(fā)經(jīng)驗 Leica Geosystems - 18

16、7年歷史的精密制造經(jīng)驗，工業(yè)計量領(lǐng)域完善的硬件和軟件產(chǎn)品全球供應商, Hexagon Metroloty ?？怂箍涤嬃慨a(chǎn)業(yè)集團，世界計量領(lǐng)域的領(lǐng)先者濟南德仁三坐標測量機有限公司是于2003年4月在山東省濟南市成立的韓國獨資企業(yè)，專業(yè)從事三坐標的研制、生產(chǎn)、銷售及服務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)。濟南德仁隸屬于韓國DUKIN株式會社，總部設(shè)于韓國大田廣義市.濟南德仁，作為世界級三坐標測量機專業(yè)制造企業(yè)，是ISO 9001認證企業(yè)，擁有多種先進的技術(shù)。測量軟件NeuroMeasure是德仁開發(fā)的世界上最早基于Windows操作系統(tǒng)的三坐標測量軟件，其簡捷的用戶界面，贏得了廣大客戶的認可.8、9、 用戶購買坐標測

17、量機的選擇a) 選擇方式坐標測量機可根據(jù)應用選擇有兩種方式:手動和自動.對于一些小公司在購買測量機上有不同的出發(fā)點，第一這些較小的公司大多數(shù)為配套廠家，主機廠通過國際ISO標準,在對協(xié)作廠零件檢測上有了更高的要求,同時節(jié)省主機廠在檢測開支。第二這些配套公司為了提高自身的產(chǎn)品質(zhì)量，提高公司形象對外進行宣傳,購買三坐標測量機。對于這些公司產(chǎn)品固定單一、批量較大。或測量各種小批量的不盡相同的工作，手動機是最佳的選擇。我們的手動機軟件同時可進行編程工作，在測量小批量工件時可進行調(diào)用加快重復性測量。我們的三坐標測量機在升級改造上具有強大的技術(shù)優(yōu)勢，我們在制造手動機的同時同樣增加了全自動測量機的空間位置.

18、如需要進行升級改造只需將傳動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)安裝在測量機上即可，無需進行結(jié)構(gòu)上的改造.如果需要檢測大批量相同的工件，或要求較高的精度，時時監(jiān)控產(chǎn)品及設(shè)備運行狀況要選擇全自動測量機。數(shù)控測量機可自動檢測并消除操作者對測量結(jié)果的影響.程序驅(qū)動意味著可實現(xiàn)無操作誤差（粗大誤差)的高檢測速度。b) 用戶對測量機公差的要求公差也非常重要，手動測量機在測量速度上難以控制，很難達到更小的公差要求,而數(shù)控測量機通過其連續(xù)的觸測使其更適合具有嚴格公差要求工件的高精度和高重復性要求。例如:在測量孔時手動機在測量中無法掌握測量的法矢方向，所以在測量中測針的實際接觸點與測量機運動方向和計算機計算的法矢方向之間存在的誤差

19、，使之誤差加大。而全自動坐標測量機通過計算機軟件的控制和操作者改變測量的點數(shù)及方式達到了坐標測量機的高重復性特性。有些用戶本身是計量學家,他們懂得幾何尺寸和公差。這種顧客迫使軟件商加進新的測量、分析或報告功能。功能用戶要求軟件商開放其軟件系統(tǒng)，以便他們能加進他們自己的功能。再有他們關(guān)注工藝控制(S P C ）系統(tǒng)中，檢查基于零件的統(tǒng)計樣本的關(guān)鍵特征以便實時地確認生產(chǎn)工藝.在統(tǒng)計工藝系統(tǒng)中,人們的目標是在廢、次品零件制造出來以前，就發(fā)現(xiàn)存在的潛在問題,實時統(tǒng)計、應用、分析實時數(shù)據(jù)，并與上一次運行的數(shù)據(jù)作比較。請注意這不再只是一個工藝后的操作，而是人們主動地實時監(jiān)控被測工藝。c) 用戶對測量數(shù)據(jù)量

20、的要求全自動坐標測量機通過安裝一個掃描測頭，用于測量要求大量的數(shù)據(jù)來定義它們的幾何量的工件,如：齒輪、圓柱體、汽車車身、擋風玻璃的測量。對于那些完全用算術(shù)方法CAD定義或是完全未知的工件來說，這些測頭能夠提供連續(xù)的數(shù)據(jù)采集，并可從部分工件和模型上進行逆向工程。對于非常小輪廓形工件來說，掃描測頭因其小的掃描面并需要大量數(shù)據(jù)來進行定義而成為理想的選擇.大多數(shù)用戶很多需要逆向工作,三坐標測量機可通過不同的方式采集數(shù)據(jù)，但采集量有所不同。按采集量和速度來說依次為觸發(fā)式測頭、掃描測頭和激光掃描測頭（點云），對于一個好的測量員需要根據(jù)不同的工件選擇采集必要得特征元素完成逆向的初步過程。所采集的這些數(shù)據(jù)通過

21、IGS格式輸出，由設(shè)計人員通過工程軟件將數(shù)據(jù)優(yōu)化后得到原零件或工藝品數(shù)模，最后加工成型得到翻版，值得注意的是：很多用戶提出，我們測量的數(shù)據(jù)是否直接可以將其輸入加工中心就可完成整個逆向工作？在這里我們應對用戶說明，一款三坐標測量軟件臺的主要功能是測量，對于畫圖、出數(shù)模、編程為加工中心所識別的加工指令測量軟件是無法完成的。三坐標測量軟件和繪圖軟件有著根本的功能區(qū)別，就目前為止兩種軟件之間有著不同的知識產(chǎn)權(quán)，不可能將某種測量軟件和繪圖軟件合并惟一。d) 測量機安裝場地的選擇測量機安裝的場地也很重要。理想情況是，測量機應盡量靠近生產(chǎn)過程中制造工件的操作者附近安裝。這些車間型測量機一般具有友好的用戶操作

22、接口，具有與機床類似的控制界面。我們生產(chǎn)除高精度固定橋測量機一般完全可以安裝在離工作現(xiàn)場較近的地點.安裝方法祥見測量機用戶手冊。e) 測量機的擺放位置用戶如將測量機安裝在一個單獨的操作間內(nèi)時,用戶可能提出以下幾點:1） 測量機安裝位置建議測量機安裝的位置應盡量避免陽光直射到測量機上，空調(diào)出風口的方向同樣避免直對測量機，造成測量機本體上下溫度不均；2） 測量機安裝方向可根據(jù)操作測量機的方向安排測量機位置；第一操作人員在進行測量時，正面所視方向盡量不要面對窗戶或光線直射的位置,原因很簡單，因為光線直對操作員時，這是所測量工件位置就為暗區(qū),影響操作員的操作；第二需要根據(jù)空間合理安排測量機位置，其中要

23、考慮到測量機四面留有的維修空間和操作臺安放位置.3） 測量間的照度根據(jù)經(jīng)驗一個15平米的房間需要安裝6-8個40W管燈，安裝位置應在測量機四周,查資料 照度 顏色勒克斯（Lux，通常簡寫為lx）是一個標識照度的國際單位制單位，1流明每平方米面積，就是1勒克斯。其單位換算是 1勒克斯 = 1 流明/平方米 = 1 燭光·球面度/平方米（1 lx = 1 lm/m2= 1 cd·sr·m2）。本文為互聯(lián)網(wǎng)收集，請勿用作商業(yè)用途個人收集整理,勿做商業(yè)用途4） 房間顏色5）6）f) 用戶對測量機指標廠提出的問題根據(jù)現(xiàn)行的國際標準，對于測量機的不確定度和檢測程序在ISO 1

24、0360中進行了描述。ISO 10 360主要確定了以下三項誤差:A. 長度測量最大允許示值誤差 MPEE (ISO 10 3602 ）在測量空間的任意7種不同的方位，測量一組5種尺寸的量塊，每種量塊長度分別測量3次。所有測量結(jié)果必須在規(guī)定的MPEE值范圍內(nèi)。B。 最大允許探測誤差 MPEP (ISO 103602)25點測量精密標準球，探測點分布均勻.最大允許探測誤差MPEP值為所有測量半徑的最大差值。C. 最大允許掃描探測誤差 MPETHP （ISO 103604)沿標準球上4條確定的路徑進行掃描.最大允許掃描探測誤差MPETHP值為所有測量半徑的最大差值.g) 公司三坐標測量機一個公司可擁有不同型號的三坐標測量機,他們可以共同工作。一臺計量型的三坐標測量機一般使用在精密計量室，做為產(chǎn)品性能的主仲裁，工作型的測量機使用在生產(chǎn)線,對工件的質(zhì)量進行評判，并提供實時的統(tǒng)計過程控制，并平滑地與整個制造流程規(guī)劃進行過渡。不同生產(chǎn)線多