畢業(yè)設(shè)計--三坐標(biāo)測量機原理及應(yīng)用

1、.三坐標(biāo)測量機原理及應(yīng)用摘 要三坐標(biāo)測量機是近40年發(fā)展起來的一種高效率的新型精密測量儀器。它廣泛地應(yīng)用于機械制造、電子、汽車和航空航天等工業(yè)領(lǐng)域中。它可以進行零件和部件的尺寸、形狀及相 互位置的檢測。如箱體、導(dǎo)軌、渦輪和葉片、缸體、凸輪、形體等空間型面的測量。此外，還可以用于劃線、定中心孔、光刻集成電路等，并可對連續(xù)曲面進行掃描及制備數(shù)控機床的 加工程序等。由于它的通用性強、測量范圍大、精度高、效率好、能與柔性制造系統(tǒng)相連接，已成為一類大型精密儀器，故有“測量中心”之稱。三坐標(biāo)測量機在模具行業(yè)中的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，它是一種設(shè)計開發(fā)、檢測、統(tǒng)計分析的現(xiàn)代化的智能工具，更是模具產(chǎn)品無與倫比的質(zhì)量技術(shù)

2、保障的有效工具。當(dāng)今主要使用的三坐標(biāo)測量機有橋式測量機、龍門式測量機、水平臂式測量機和便攜式測量機。測量方式大致可分為接觸式與非接觸式兩種。關(guān)鍵詞三坐標(biāo)測量機 傳感器 三維 光柵尺目 錄第一章 三坐標(biāo)測量機簡介第一節(jié) 三坐標(biāo)測量機的意義.3第二節(jié) 三坐標(biāo)測量機的研究現(xiàn)狀.4第二章 三坐標(biāo)測量機的組成與結(jié)構(gòu)第一節(jié) 三坐標(biāo)測量機的組成.5第二節(jié) 三坐標(biāo)測量機的結(jié)構(gòu)。.6第三章 三坐標(biāo)測量機的分類及測量方法第一節(jié) 三坐標(biāo)測量機的分類 .8第二節(jié) 三坐標(biāo)測量機的測量方法.9第四章 三坐標(biāo)測量機的應(yīng)用及發(fā)展第一節(jié) 三坐標(biāo)測量機的應(yīng)用.10第二節(jié) 三坐標(biāo)測量機的發(fā)展.13結(jié)束語 .15參考文獻 .16第一

3、章 三坐標(biāo)測量機簡介三坐標(biāo)測量機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(biāo)測量儀或三次元。三坐標(biāo)測量機作為現(xiàn)代大型精密測量儀器已有40多年的歷史，20世紀(jì)60年代以來，隨著機床、機械，汽車、航空航天和電子工業(yè)的興起，各種復(fù)雜零件的研制急需先進的檢測儀器對其檢測；同時，隨著產(chǎn)品更新節(jié)奏的加快，對產(chǎn)品檢測速度的要求也越來越高，三坐標(biāo)測量機正是集合了這兩個優(yōu)點，得以在測量領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。隨著計算機技術(shù)和計量軟件技術(shù)的引入，三坐標(biāo)測量機的應(yīng)用領(lǐng)域愈加寬廣，己經(jīng)越來越顯示出它的重要性和廣闊的發(fā)展前景。第一節(jié) 三坐標(biāo)測量機的意義 三坐標(biāo)測量機出現(xiàn)以前，空

4、間三維尺寸的測量多采用高度尺和量規(guī)等通用量具進行測量；或者采用專用的量規(guī)、心軸、驗棒等測量工具測量孔軸及其相互位置和精度，這些測量方法勞動強度大，效率低，精度上也不易保證。 20世紀(jì)60年代以來，隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，特別是機床、機械、汽車、航空航天和電子工業(yè)的興起，研制的各種復(fù)雜零件急需先進的檢測技術(shù)和儀器對其進行檢測，因而體現(xiàn)三維測量的三坐標(biāo)測量機應(yīng)運而生，并得以迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。三維測量正是基于以下客觀需求而發(fā)展起來的1。1)越來越多的工件需要進行空間的測量，傳統(tǒng)的測量方法不能滿足生產(chǎn)需要。2)由于機械加工、數(shù)控機床加工及自動加工線的發(fā)展，生產(chǎn)節(jié)拍的加快，加工零件的時間越來越短，要求加快

5、對復(fù)雜工件的檢測。3)隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴大，加工精度不斷提高，測量除了需要在計量室進行外，還需要在加工車間中進行，或?qū)y量機直接串接到生產(chǎn)線；檢測的零件數(shù)量大，需要各種精度的測量機，以滿足生產(chǎn)的需要。4)反向工程的需要，隨著模具生產(chǎn)的發(fā)展，往往按制好的工件模型去仿制模具，故需要三維掃描測量工件的輪廓曲線和數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)編制加工的程序。綜上所述，三坐標(biāo)測量機的出現(xiàn)是計量儀器從古典的手動方式向現(xiàn)代化的自動測試技術(shù)過渡的里程碑，三坐標(biāo)測量機對三維測量起著重要的作用。第二節(jié) 三坐標(biāo)測量機的研究現(xiàn)狀 世界上第一臺測量機是在1959年由英國制造的?，F(xiàn)在，國內(nèi)外的應(yīng)用已相當(dāng)普遍。根據(jù)國際專業(yè)咨詢公司統(tǒng)計，

6、三坐標(biāo)測量機的銷售增長率在7%25%。目前，國內(nèi)外三坐標(biāo)測量機正迅速發(fā)展，世界上生產(chǎn)測量機的廠商已超過50家，品種規(guī)格也已達300種以上。 （1）國外概況 國外三坐標(biāo)測量機生產(chǎn)廠家較多，系列品種很多，大多數(shù)都有劃線功能。著名的國外生產(chǎn)廠家有德國的蔡司（Zeiss）和萊茨（Leitz）、意大利的DEA、美國的布朗-夏普（Brown&Sharpe）、日本的三豐（Mitutoyo）等公司。 總的來說，國外機器有以下特點：1.絕大多數(shù)機器總體布局為懸臂式，空間敞開性好，便于安裝大的零件或整車；2.采用AutoCAD和有限元法進行優(yōu)化設(shè)計，結(jié)構(gòu)較合理，造型優(yōu)美；3.專項開發(fā)力量強，專用軟件和附件

7、較多，能滿足更多用戶的特殊需要；4.移動構(gòu)件多數(shù)用合金鋁材，移動件質(zhì)量盡可能小，做到高剛性、低慣性；5.配有21項誤差補償軟件，可以廉價地提高機器精度；6.配有32位DSP連續(xù)軌跡控制系統(tǒng)，它是一種性能優(yōu)于CPU的數(shù)據(jù)信號處理器，是超大規(guī)模集成電路。它除了有較高的運算和控制功能外，還有內(nèi)部存儲的許多可供開發(fā)的高級語言程序；7.絕大多數(shù)機器采用Renishaw公司（英國）的電測頭，功能齊全，質(zhì)量可靠；8.配有功能齊全的控制測量軟件、專用和誤差修正軟件；9.機器的性能高度穩(wěn)定可靠，使用壽命長；10.三坐標(biāo)測量機與計算機工作站和數(shù)控機床聯(lián)網(wǎng)；11.三坐標(biāo)測量及技術(shù)近十多年來突飛猛進發(fā)展，特別是數(shù)控系

8、統(tǒng)和測量軟件每二三年便更新一代；12.系列品種齊全，“三化”（即標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化）程度高。 （2）國內(nèi)概況 我國自20世紀(jì)70年代開始引進、研制三坐標(biāo)測量機以來，也有了很大發(fā)展。國內(nèi)引進較多的是Zeiss、Brown&Sharpe、Leitz、EDA等公司的產(chǎn)品。而國內(nèi)的生產(chǎn)單位也已經(jīng)有了很大的發(fā)展，主要的生產(chǎn)廠家中有中國航空精密機械研究所、青島前哨英柯發(fā)測量設(shè)備有限公司、上海機床廠、北京機床研究所、哈爾濱量具刃具廠、昆明機床廠和新天光儀器廠等?，F(xiàn)在，我國具有年產(chǎn)幾百臺各種型號三坐標(biāo)測量機的能力。國內(nèi)三坐標(biāo)測量及近十年來發(fā)展也較快，但同國外相比還有一定差距，主要有以下幾方面：系列

9、品種較少，“三化”程度低；新產(chǎn)品開發(fā)周期長，主要原因是原件和材料配套難；機加工周期長等；產(chǎn)品的穩(wěn)定性較差，特別是電控系統(tǒng)，可靠性較差，故障率較高，壽命相對低，此外軟件功能相對少些，特別是專用軟件更少，與計算機工作站和數(shù)控機床聯(lián)網(wǎng)問題，僅有極少數(shù)測量機剛剛起步，多數(shù)機器還沒開始這項工作，有待進一步開發(fā)研究。第二章 三坐標(biāo)測量機的組成與結(jié)構(gòu)第一節(jié) 三坐標(biāo)測量機的組成三坐標(biāo)測量機的主要組成：1， 主機機械系統(tǒng)（X、Y、Z 三軸或其它）；2， 測頭系統(tǒng)；3， 電氣控制硬件系統(tǒng)；4， 數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)（測量軟件）；1工作臺 2移動橋架 3中央滑架 4Z 軸 5測頭 6電子系統(tǒng) 7輔助氣源一 主機結(jié)構(gòu)分為

10、：1、框架，是指測量機的主體機械結(jié)構(gòu)架子。它是工作臺、立柱、橋框、殼體等機械結(jié)構(gòu)的集合體；2、標(biāo)尺系統(tǒng)，是測量機的重要組成部分，是決定儀器精度的一個重要環(huán)節(jié)。三坐標(biāo)測量機所用的標(biāo)尺有線紋尺、精密絲桿、感應(yīng)同步器、光柵尺、磁尺及光波波長等。該系統(tǒng)還應(yīng)包括數(shù)顯電氣裝置。3、導(dǎo)軌，是測量機實現(xiàn)三維運動的重要部件。測量機多采用滑動導(dǎo)軌、滾動軸承導(dǎo)軌和氣浮導(dǎo)軌，而以氣浮靜壓導(dǎo)軌為主要形式。氣浮導(dǎo)軌由導(dǎo)軌體和氣墊組成，有的導(dǎo)軌體和工作臺合二為一。氣浮導(dǎo)軌還應(yīng)包括氣源、穩(wěn)壓器、過濾器、氣管、分流器等一套氣體裝置。4、驅(qū)動裝置，是測量機的重要運動機構(gòu)，可實現(xiàn)機動和程序控制伺服運動的功能。在測量機上一般采用的驅(qū)

11、動裝置有絲桿絲母、滾動輪、鋼絲、齒形帶、齒輪齒條、光軸滾動輪等傳動，并配以伺服馬達驅(qū)動。直線馬達驅(qū)動正在增多。5、平衡部件，主要用于Z軸框架結(jié)構(gòu)中。它的功能是平衡Z軸的重量，以使Z軸上下運動時無偏得干擾，使檢測時Z向測力穩(wěn)定。如更換Z軸上所裝的測頭時，應(yīng)重新調(diào)節(jié)平衡力的大小，以達到新的平衡。Z軸平衡裝置有重錘、發(fā)條或彈簧、氣缸活塞桿等類型。6、轉(zhuǎn)臺與附件，轉(zhuǎn)臺是測量機的重要元件，它使測量機增加一個轉(zhuǎn)動運動的自由度，便于某些種類零件的測量。轉(zhuǎn)臺包括分度臺、單軸回轉(zhuǎn)臺、萬能轉(zhuǎn)臺（二軸或三軸）和數(shù)控轉(zhuǎn)臺等。用于坐標(biāo)測量機的附件很多，視需要而定。一般指基準(zhǔn)平尺、角尺、步距規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)球體（或立方體）、測微

12、儀及用于自檢的精度檢測樣板等。二 三維測頭即是三維測量的傳感器，它可在三個方向上感受瞄準(zhǔn)信號和微小位移，以實現(xiàn)瞄準(zhǔn)與測微兩種功能。測量的測頭主要有硬測頭、電氣測頭、光學(xué)測頭等，此外還有測頭回轉(zhuǎn)體等附件。測頭有接觸式和非接觸式之分。按輸出的信號分，有用于發(fā)信號的觸發(fā)式測頭和用于掃描的瞄準(zhǔn)式測頭、測微式測頭。三 電氣系統(tǒng)分為：1、電氣控制系統(tǒng)是測量機的電氣控制部分。它具有單軸與多軸聯(lián)動控制、外圍設(shè)備控制、通信控制和保護與邏輯控制等。2、計算機硬件部分，三坐標(biāo)測量機可以采用各種計算機，一般有PC機和工作站等。3、測量機軟件，包括控制軟件與數(shù)據(jù)處理軟件。這些軟件可進行坐標(biāo)交換與測頭校正，生成探測模式與

13、測量路徑，可用于基本幾何元素及其相互關(guān)系的測量，形狀與位置誤差測量，齒輪，螺紋與凸輪的測量，曲線與曲面的測量等。具有統(tǒng)計分析、誤差補償和網(wǎng)絡(luò)通信等功能。4、打印與繪圖裝置，此裝置可根據(jù)測量要求，打印出數(shù)據(jù)、表格，亦可繪制圖形，為測量結(jié)果的輸出設(shè)備。第二節(jié) 三坐標(biāo)測量機的結(jié)構(gòu)三坐標(biāo)測量機的結(jié)構(gòu)材料對其測量精度、性能有很大影響，隨著各種新型材料的研究、開發(fā)和應(yīng)用，三坐標(biāo)測量機的結(jié)構(gòu)材料也越來越多，性能也越來越好。常見的結(jié)構(gòu)材料主要有以下幾種：1 鑄鐵 鑄鐵是應(yīng)用較為普遍的一種材料，主要用于底座、滑動與滾動導(dǎo)軌、立柱、支架、床身等。它的優(yōu)點是：變形小、耐磨性好、易于加工、成本較低、線膨脹系數(shù)與多數(shù)被

14、測件（鋼件）接近，是早期三坐標(biāo)測量機廣泛使用的材料。至今在有些測量機上仍主要用鑄鐵材料。但鑄鐵也有缺點：易受腐蝕，耐磨性低于花崗石，強度不高。目前鑄鐵主要用在劃線機等測量機上?，F(xiàn)在越來越多地為其它材料（如鋼板焊件、花崗石）代替。2鋼鋼主要用于外殼、支架等結(jié)構(gòu)，有的測量機底座也采用鋼。一般采用低碳鋼，而且必須要進行熱處理。鋼的優(yōu)點是剛性和強度好。它的缺點是容易變形，這是因為鋼在加工之后，內(nèi)部的殘余應(yīng)力釋放導(dǎo)致變形。鋼材料的又一優(yōu)點是可用焊接件。在80年代初期焊接件成功地應(yīng)用于測量機及機器人。與鑄鐵件相比較，焊接件有以下優(yōu)點：（1）焊接構(gòu)件經(jīng)過充分地人工時效后可獲得較高的穩(wěn)定性。（2）能獲得較高剛

15、度，設(shè)計的靈活性比鑄件要好，鋼構(gòu)件比鑄鐵輕（3）、焊接件的尺寸可以得到很好的控制。成批生產(chǎn)條件下，靠夾具保證焊接件的尺寸；在單件或小批量生產(chǎn)時則靠工人的技術(shù)掌握3 花崗巖花崗石比鋼輕，比鋁重，是目前應(yīng)用較為普遍的一種材料。花崗巖的主要優(yōu)點是變形小、穩(wěn)定性好、不生銹，易于作平面加工，易于達到比鑄鐵更高的平面度，適合制作高精度的平臺與導(dǎo)軌?；◢徥泊嬖诓簧偃秉c，主要是：雖然可以用粘貼的方法制成空心結(jié)構(gòu)，但較麻煩；實心結(jié)構(gòu)質(zhì)量大，不易加工，特別是螺釘孔和光孔難以加工，不能將磁力表架吸附到其上，造價高于鑄鐵；花崗石材質(zhì)較脆，粗加工時容易崩邊；遇水會產(chǎn)生微量變形。使用中應(yīng)注意防水防潮，禁止用混水的清洗劑

16、擦拭花崗石表面，也應(yīng)防止靜壓氣體中的水分對導(dǎo)軌的影響。4鋁三坐標(biāo)測量機主要是使用高強度鋁合金。這是近幾年發(fā)展最快的新型材料。鋁材料的優(yōu)點是質(zhì)量輕、強度高、變形小、導(dǎo)熱性能好，并且能進行焊接，適合作測量機上的許多部件。應(yīng)用高強度鋁合金是目前的主要趨勢第三章 三坐標(biāo)測量機的類型及測量方法第一節(jié) 三坐標(biāo)測量機的類型常見三坐標(biāo)測量機的類型有復(fù)合式，便攜式。一，復(fù)合式三坐標(biāo)測量機的特點：1. 具有所有傳統(tǒng)三坐標(biāo)測量機的接觸式探頭點測功能和非接觸式光學(xué)三維掃描功能；2. 微型三維掃描儀質(zhì)量不超過500克，可以很方便的安裝在三坐標(biāo)測量機的先端，和測頭平行  使用；3. 微型三維掃描儀精度

17、高，單次掃描精度為0.01-0.02mm；4. 無需標(biāo)志點，數(shù)據(jù)全自動拼接；可測量范圍大，可掃描大型物體,如汽車的模型；5. 復(fù)合式三坐標(biāo)測量機既具有點測功能，又具備面掃描能力；6. 非接觸式掃描物體，單次掃描可得到130萬個點的數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)質(zhì)量高；二，便攜式三坐標(biāo)測量機的特點： 1. 獲得專利的主軸無限旋轉(zhuǎn)技術(shù)，允許檢測難以到達的區(qū)域。 2. 利用配備橋式測量機的TESA動態(tài)多線式測頭，幫助你獲得無以超越的測量性能。碳纖維測頭可以進行測頭的自動識別。 3. 新型、更小尺寸、更便于把握的把手，具備LED工作燈和一個整合的數(shù)碼相機，允許操作人員對測量的初始化進行圖形化建檔。 4. 新型無限旋轉(zhuǎn)

18、把手 可在肘部和前臂進行把手的旋轉(zhuǎn)，提供了兩個低摩擦的把手位置，更加符合人體工程設(shè)計。旋轉(zhuǎn)把手允許測量系統(tǒng)在操作者手中“游動”，能夠達到最好的精度并減少操作人員的疲勞。 5. Heidenhain編碼器，根據(jù)我們的特定要求定制，提供了“寬軌跡”軸承支撐，提高了系統(tǒng)的性能。 6. 先進的碳纖維臂身，堅固、重量輕、溫度穩(wěn)定性好，并提供了貫穿整個產(chǎn)品使用周期的長久保證。 7. 提升性能、小尺寸的Zero-G平衡系統(tǒng)，減少了操作人員的疲勞，提供了在所有位置毫不費力的控制，包括中心線上下。 8. 經(jīng)過改進的802.11g WIFI連接 相對蘭牙技術(shù)，信息傳送可以6倍更廣、50倍更快 允許操作人員把電腦放

19、置在最方便的位置。 9. 鋰電池允許現(xiàn)場檢測，不需要交流電源或者電纜。采用密封電池罩避免電池箱進灰塵，以及意外的電池移動。 10. 快速固定型測頭保護套，用于存放系統(tǒng)三個備用測頭，并使得測頭更換安全與快速。第二節(jié) 三坐標(biāo)測量機的測量方法.三坐標(biāo)測量機按測量方法分類有：1、 接觸式探針測量三坐標(biāo)測量儀（最常用使用最普遍）；2、 影像復(fù)合式三坐標(biāo)測量儀；3、 激光復(fù)合式三坐標(biāo)測量儀（主要應(yīng)用于產(chǎn)品測量與逆向抄數(shù)掃描）。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)，或為逆向工程提供工件原始信息，經(jīng)常需要用三坐標(biāo)測量機對被測工件表面進行數(shù)據(jù)點掃描。三坐標(biāo)測量機

20、的掃描操作是應(yīng)用DMIS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。將被測物體置于三坐標(biāo)測量空間，可獲得被測物體上各測點的坐標(biāo)位置，根據(jù)這些點的空間坐標(biāo)值，經(jīng)計算求出被測物體的幾何尺寸，形狀和位置?；驹砭褪峭ㄟ^探測傳感器（探頭）與測量空間軸線運動的配合，對被測幾何元素進行離散的空間點位置的獲取，然后通過一定的數(shù)學(xué)計算，完成對所測得點（點群）的分析擬合，最終還原出被測的幾何元素，并在此基礎(chǔ)上計算其與理論值（名義值）之間的偏差，從而完成對被測零件的檢驗工作。正確使用三坐標(biāo)測量機應(yīng)注意以下幾點：（1） 工件吊裝前

21、，要將探針退回坐標(biāo)原點，為吊裝位置預(yù)留較大的空間；工件吊裝要平穩(wěn)，不可撞擊三坐標(biāo)測量機任何構(gòu)件。（2） 正確安裝零件，安裝前確保符合零件與測量機的等溫要求。（3） 建立正確的坐標(biāo)系，保證所建的坐標(biāo)系符合圖紙的要求，才能確保所測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。 （4） 當(dāng)編好程序自動運行時，要防止探針與工件的干涉，故需注意要增加拐點。第四章 三坐標(biāo)測量機的應(yīng)用及發(fā)展第一節(jié) 三坐標(biāo)測量機的應(yīng)用 制造業(yè)中的質(zhì)量目標(biāo)在于將零件的生產(chǎn)與設(shè)計要求保持一致。但是，保持生產(chǎn)過程的一致性要求對制造流程進行控制。建立和保持制造流程一致性最為有效的方法是準(zhǔn)確地測量工件尺寸，獲得尺寸信息后，分析和反饋數(shù)據(jù)到生產(chǎn)過程中，使之成為持續(xù)提高產(chǎn)品

22、質(zhì)量的有效工具。三坐標(biāo)測量機是測量和獲得尺寸數(shù)據(jù)的最有效的方法之一，因為它可以代替多種表面測量工具及昂貴的組合量規(guī)，并把復(fù)雜的測量任務(wù)所需時間從小時減到分鐘，并快速準(zhǔn)確地評價尺寸數(shù)據(jù)，為操作者提供關(guān)于生產(chǎn)過程狀況的有用信息。(一) 三坐標(biāo)測量機在模具行業(yè)中的應(yīng)用三坐標(biāo)測量機在模具行業(yè)中的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，它是一種設(shè)計開發(fā)、檢測、統(tǒng)計分析的現(xiàn)代化的智能工具，更是模具產(chǎn)品無與倫比的質(zhì)量技術(shù)保障的有效工具。當(dāng)今主要使用的三坐標(biāo)測量機有橋式測量機、龍門式測量機、水平臂式測量機和便攜式測量機。測量方式大致可分為接觸式與非接觸式兩種，目前Metris LK的測量機在兩項技術(shù)上位居世界前列。模具的型芯型腔與導(dǎo)柱

23、導(dǎo)套的匹配如果出現(xiàn)偏差，可以通過三坐標(biāo)測量機找出偏差值以便糾正。在模具的型芯型腔輪廓加工成型后，很多鑲件和局部的曲面要通過電極在電脈沖上加工成形，從而電極加工的質(zhì)量和非標(biāo)準(zhǔn)的曲面質(zhì)量成為模具質(zhì)量的關(guān)鍵。因此，用三坐標(biāo)測量機測量電極的形狀必不可少。 三坐標(biāo)測量機可以應(yīng)用3D數(shù)模的輸入，將成品模具與數(shù)模上的定位、尺寸、相關(guān)的形位公差、曲線、曲面進行測量比較，輸出圖形化報告，直觀清晰的反映模具質(zhì)量，從而形成完整的模具成品檢測報告。 在某些模具使用了一段時間出現(xiàn)磨損要進行修正，但又無原始設(shè)計數(shù)據(jù)(即數(shù)模)的情況下，可以用截面法采集點云，用規(guī)定格式輸出，探針半徑補償后造型，從而達到完好如初的修復(fù)效果。當(dāng)

24、一些曲面輪廓既非圓弧，又非拋物線，而是一些不規(guī)則的曲面時，可用油泥或石膏手工做出曲面作為底胚。然后用三坐標(biāo)測量機測出各個截面上的截線、特征線和分型線，用規(guī)定格式輸出，探針半徑補償后造型，在造型過程中圓滑曲線，從而設(shè)計制造出全新的模具。¯ 三坐標(biāo)測量機以其高精度高柔性以及優(yōu)異的數(shù)字化能力，成為現(xiàn)代制造業(yè)尤其是模具工業(yè)設(shè)計、開發(fā)、加工制造和質(zhì)量保證的重要手段。我側(cè)重談一下測量機對于模具工業(yè)的兩個重要作用。 第一、測量機能夠為模具工業(yè)提供質(zhì)量保證，是模具制造企業(yè)測量和檢測的最好選擇。測量機在處理不同工作方面的靈活性以及自身的高精度，使其成為一個仲裁者。在為過程控制提供尺寸數(shù)據(jù)的同時，測量機

25、可提供入廠產(chǎn)品檢驗、機床的校驗、客戶質(zhì)量認證、量規(guī)檢驗、加工試驗以及優(yōu)化機床設(shè)置等附加性能。高度柔性的三坐標(biāo)測量機可以配置在車間環(huán)境，并直接參與到模具加工、裝配、試模、修模的各個階段，提供必要的檢測反饋，減少返工的次數(shù)并縮短模具開發(fā)周期，從而最終降低模具的制造成本并將生產(chǎn)納入控制。 第二、測量機具備強大的逆向工程能力，是一個理想的數(shù)字化工具。通過不同類型測頭和不同結(jié)構(gòu)形式測量機的組合，能夠快速、精確的獲取工件表面的三維數(shù)據(jù)和幾何特征，這對于模具的設(shè)計、樣品的復(fù)制、損壞模具的修復(fù)特別有用。此外，測量機還可以配備接觸式和非接觸式掃描測頭，并利用PC-DMIS測量軟件提供的強大的掃描功能，完成具備自

26、由曲面形狀特征的復(fù)雜工件CAD模型的復(fù)制。無需經(jīng)過任何轉(zhuǎn)換，可以被各種CAD軟件直接識別和編程，從而大大提高了模具設(shè)計的效率。 具體來說，在模具制造企業(yè)中應(yīng)用測量機完成設(shè)計和檢測任務(wù)時，要密切關(guān)注測量基準(zhǔn)的選擇、測頭的標(biāo)定和選擇、測點數(shù)及測量位置的規(guī)劃、坐標(biāo)系的建立、環(huán)境的影響、局部幾何特征的影響、CNC控制參數(shù)等多方面的因素。這當(dāng)中的每一個因素，都足以影響測量結(jié)果的精確和效率。(二) 三坐標(biāo)測量機在汽車行業(yè)的應(yīng)用坐標(biāo)測量機是通過測頭系統(tǒng)與工件的相對移動，探測工件表面點三維坐標(biāo)的測量系統(tǒng)。通過將被測物體置于三坐標(biāo)測量機的測量空間，利用接觸或非接觸探測系統(tǒng)獲得被測物體上各測點的坐標(biāo)位置，根據(jù)這些

27、點的空間坐標(biāo)值，由軟件進行數(shù)學(xué)運算，求出待測的幾何尺寸和形狀、位置。因此，坐標(biāo)測量機具備高精度、高效率和萬能性的特點，是完成各種汽車零部件幾何量測量與品質(zhì)控制的理想解決方案。 汽車零部件具有品質(zhì)要求高、批量大、形狀各異的特點。根據(jù)不同的零部件測量類型，主要分為箱體、復(fù)雜形狀和曲線曲面三類，每一類相對測量系統(tǒng)的配置是不盡相同的，需要從測量系統(tǒng)的主機、探測系統(tǒng)和軟件方面進行相互的配套與選擇。測量系統(tǒng)的主機： 橋式測量機是實現(xiàn)汽車零部件測量的主力軍。這其中，在全球安裝超過7500臺的GLOBAL系列測量機汽車零部件領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用探測系統(tǒng)： 測量機是探測工件表面點三維坐標(biāo)的測量系統(tǒng)，因此能夠以適當(dāng)

28、的方式進行空間點坐標(biāo)的采集，是坐標(biāo)測量系統(tǒng)完成被測工件測量與分析的關(guān)鍵。目前，除了應(yīng)用最多的觸發(fā)式測頭完成箱體類零部件的測量任務(wù)外，各種接觸式掃描測頭、非接觸光學(xué)測頭和激光掃描測頭也在更多的被汽車零部件業(yè)界的用戶所采用，完成復(fù)雜形狀零部件的測量，功能更強，效率更高。 軟件系統(tǒng)：軟件正成為反映測量系統(tǒng)憂劣的重要指標(biāo)，軟件的易用性、對于尺寸和形狀的評價能力、以及強大的CAD功能、可定制的報告輸出和系統(tǒng)的擴充性能，能夠大大提升對汽車零部件供應(yīng)商的產(chǎn)品質(zhì)量，以及作為優(yōu)秀供應(yīng)商的能力，需要重點了解和考慮。(三) 三坐標(biāo)測量機在發(fā)動機制造中的應(yīng)用 在現(xiàn)代制造業(yè)中，高精度的綜合測量機越來越多的應(yīng)用于生產(chǎn)過程

29、中，使產(chǎn)品質(zhì)量的目標(biāo)和關(guān)鍵漸漸由最終檢驗轉(zhuǎn)化為對制造流程進行控制，通過信息反饋對加工設(shè)備的參數(shù)進行及時的調(diào)整，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定生產(chǎn)過程，提高生產(chǎn)效率。 發(fā)動機是由許多各種形狀的零部件組成，這些零部件的制造質(zhì)量直接關(guān)系到發(fā)動機的性能和壽命。因此，需要在這些零部件生產(chǎn)中進行非常精密的檢測，以保證產(chǎn)品的精度及公差配合。在現(xiàn)代制造業(yè)中，高精度的綜合測量機越來越多的應(yīng)用于生產(chǎn)過程中，使產(chǎn)品質(zhì)量的目標(biāo)和關(guān)鍵漸漸由最終檢驗轉(zhuǎn)化為對制造流程進行控制，通過信息反饋對加工設(shè)備的參數(shù)進行及時的調(diào)整，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定生產(chǎn)過程，提高生產(chǎn)效率。 在傳統(tǒng)測量方法選擇上，人們主要依靠兩種測量手段完成對箱體類工件和

30、復(fù)雜幾何形狀工件的測量，即：通過三坐標(biāo)測量機執(zhí)行箱體類工件的檢測；通過專用測量設(shè)備，例如專用齒輪檢測儀、專用凸輪檢測設(shè)備等完成具有復(fù)雜幾何形狀工件的測量。因此對于從事生產(chǎn)復(fù)雜幾何形狀工件的企業(yè)來說，完成上述產(chǎn)品的質(zhì)量控制企業(yè)不僅需要配置通用測量設(shè)備，例如三坐標(biāo)測量機，通用標(biāo)準(zhǔn)量具、量儀，同時還需要配置專用檢測設(shè)備，例如各種尺寸類型的齒輪專用檢測儀器，凸輪檢測儀器等。這樣往往導(dǎo)致企業(yè)的計量部門需要配置多類型的計量設(shè)備和從事計量操作的專業(yè)檢測人員，計量設(shè)備使用率較低，同時企業(yè)負擔(dān)較高的計量人員的培訓(xùn)費用和計量設(shè)備使用和維護費用；企業(yè)無法實現(xiàn)柔性、通用計量檢測。因此，降低企業(yè)的測量成本，計量人員的培

31、訓(xùn)費用，測量設(shè)備的使用和維修費用，達到提高測量檢測效率的目的，使企業(yè)具備生產(chǎn)過程的實時質(zhì)量控制能力，這將關(guān)系到企業(yè)在市場活動中的應(yīng)變能力，對幫助企業(yè)建立并維護良好的市場信譽，具有重要的決定作用。第二節(jié) 三坐標(biāo)測量機的發(fā)展坐標(biāo)測量機是近30年發(fā)展起來的一種高效率的新型精密測量儀器，它廣泛的應(yīng)用于機械制造，電子，汽車和航空航天等工業(yè)中。它可以進行零件和部件的尺寸，形狀及相互位置的檢測，例如箱體，導(dǎo)軌，渦輪和葉片，缸體，凸輪，齒輪，形體等空間型面的測量，此外還可用于劃線，定中心孔，光刻集成線路等，并可對連續(xù)曲面進行掃描及制備數(shù)控機床的加工程序等。由于它通用性強，測量范圍大，精度高，效率高，性能好，能

32、與柔性制造系統(tǒng)相連接，已成為一類大型精密儀器，故有"測量中心”之稱。         三坐標(biāo)測量機作為現(xiàn)代大型精密儀器，已越來越顯示出它的重要性和廣闊發(fā)展前景。它可方便的進行空間三維尺寸的測量，可以實現(xiàn)在線檢測及自動化測量.它的優(yōu)點是：1.通用性強，可實現(xiàn)空間坐標(biāo)點位的測量，方便的測出各種零件的三維輪廓尺寸和位置精度2.測量精確可靠3.可方便的進行數(shù)據(jù)處理與程序控制。從目前國內(nèi)外三坐標(biāo)測量機發(fā)展情況和科技、生產(chǎn)對三坐標(biāo)測量機提出的要求看，在今后一段時期內(nèi)，它的主要發(fā)展趨勢可以概括為以下幾方面。（1）普及高速測量質(zhì)量

33、與效率一直是衡量各種機器性能、生產(chǎn)過程優(yōu)劣的兩項主要指標(biāo)。傳統(tǒng)的概念是為了保證測量精度，測量速度不宜過高。隨著生產(chǎn)節(jié)奏不斷加快，用戶在要求測量機保證測量精度的同時，會對CMM的測量速度提出越來越高的要求。而提高測量機測量速度這一目的，會為CMM帶來以下幾個方面的革新。測量機的結(jié)構(gòu)設(shè)計改進及材料的變化，結(jié)構(gòu)優(yōu)化以提高剛性，減輕運動部件的質(zhì)量；使用輕質(zhì)材料來降低運動慣性，即由普通使用的花崗石等傳統(tǒng)材料轉(zhuǎn)變?yōu)槊芏扰c楊氏模數(shù)之比低的材料、薄壁空心結(jié)構(gòu)等。鋁、陶瓷、人工合成材料在測量機中獲得了越來越多的應(yīng)用；高速的動態(tài)性能要求提高動態(tài)補償能力，動態(tài)誤差與測量機的結(jié)構(gòu)參數(shù)和運動規(guī)程有關(guān)。在研究這些特性的基

34、礎(chǔ)上，既可以改進測量機的結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高控制系統(tǒng)性能，又可以進行動態(tài)誤差補償，在實現(xiàn)高速測量的同時保證高精度；采用非接觸式測頭測量方式，在觸測情況下，由于工件與測頭的接觸速度不能太大，這就給測量速度帶來了很大的限制。掃描測量方式雖比點位測量方式效率高得多，但仍受觸測的限制。采用非接觸測頭，可避免頻繁加速、減速、碰撞等，大大提高測量速度。特別從對可靠性與安全保護提出更高要求看，非接觸測頭也有很大的優(yōu)越性；脫機編程技術(shù)成為一種趨勢，所謂脫機編程技術(shù)，就是在編程技術(shù)的輔助下，在不上測量機的情況下，在三維圖形的環(huán)境下完成對測量程序的編制工作。這樣不但能有效地提高測量機的實際使用效率，也提高了測量程序的編制效率。脫機編程技術(shù)的應(yīng)用使我們能完全與生產(chǎn)準(zhǔn)備及生產(chǎn)過程同步進行測量的準(zhǔn)備工作，從而更可以節(jié)