原創(chuàng)：三坐標(biāo)測(cè)量教案課件

2023/7/2

三坐標(biāo)測(cè)量培訓(xùn)教案

第一章節(jié)坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的基本知識(shí)第二章節(jié)坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的誤差來(lái)源一、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的發(fā)展歷史三、坐標(biāo)測(cè)量機(jī)原理五、坐標(biāo)系的建立四、應(yīng)用范圍六、三坐標(biāo)可以檢測(cè)的項(xiàng)目七、測(cè)量方法與步驟八、三坐標(biāo)測(cè)頭種類及選擇方法九、CMM的分類十、坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的功能軟件一、坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的誤差來(lái)源二、案例共享二、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的主要組成部分2023/7/2三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的發(fā)展歷史

三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的主要組成部分三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)種類繁多但大體上皆由若干具有一定功能的部分組成，主要由主機(jī)、測(cè)頭、電氣系統(tǒng)三大部分。主機(jī)部分主要包括機(jī)械框架結(jié)構(gòu)、標(biāo)尺系統(tǒng)、導(dǎo)軌、驅(qū)動(dòng)裝置、轉(zhuǎn)臺(tái)及附件。三維測(cè)頭是三維測(cè)量的傳感器，它可在三個(gè)方向上感受瞄準(zhǔn)信號(hào)和微小位移，以實(shí)現(xiàn)瞄準(zhǔn)與測(cè)微兩種功能。電氣系統(tǒng)包括控制部分。計(jì)算機(jī)硬件、計(jì)算機(jī)軟件及輸出設(shè)備。2023/7/2坐標(biāo)測(cè)量機(jī)原理

原理：坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量實(shí)際上是基于空間點(diǎn)坐標(biāo)的采集和計(jì)算?；驹硎墙ㄒ粋€(gè)剛性的結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)有三個(gè)互相垂直的軸，每個(gè)軸向安裝光柵尺，并分別定義為X、Y、Z軸。為了讓每個(gè)軸能夠移動(dòng)，每個(gè)軸向裝有空氣軸承或機(jī)械軸承。在垂直軸上的探測(cè)系統(tǒng)記錄測(cè)量點(diǎn)任一時(shí)刻的位置。探測(cè)系統(tǒng)一般是由測(cè)頭和接觸式探針構(gòu)成，探針與被測(cè)工件的表面輕微接觸，獲得測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)。在測(cè)量過(guò)程中，坐標(biāo)測(cè)量機(jī)將工件的各種幾何元素的測(cè)量轉(zhuǎn)化為這些幾何元素上點(diǎn)的坐標(biāo)位置，再由軟件根據(jù)相應(yīng)幾何形狀的數(shù)學(xué)模型計(jì)算出這些幾何元素的尺寸、形狀、相對(duì)位置等參數(shù)。2023/7/2應(yīng)用范圍三坐標(biāo)檢測(cè)已廣泛用于機(jī)械制造業(yè)、汽車工業(yè)、電子工業(yè)、航空航天工業(yè)和國(guó)防工業(yè)等各部門，成為現(xiàn)代工業(yè)檢測(cè)和質(zhì)量控制不可缺少的測(cè)量設(shè)備。涉及的部門和行業(yè)非常廣泛。在應(yīng)用范圍里面，三坐標(biāo)檢測(cè)也基本上涵蓋了機(jī)械零件及電子元器件和各種形狀公差和位置公差。坐標(biāo)系的建立任何一項(xiàng)測(cè)量任務(wù)都是從建立坐標(biāo)系開始的，要建立一個(gè)新坐標(biāo)系，必須給定新坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)和各坐標(biāo)軸的方向。通常只要確定一個(gè)原點(diǎn)和兩個(gè)基準(zhǔn)軸就可以了，第三軸的方向由右手螺旋法則確定。

機(jī)器坐標(biāo)系

基準(zhǔn)坐標(biāo)系

工件坐標(biāo)系

坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換所謂坐標(biāo)轉(zhuǎn)換就是求出新、舊

坐標(biāo)系中各點(diǎn)坐標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換包

括直角坐標(biāo)系之間平移和旋轉(zhuǎn)、直角坐標(biāo)系

和極坐標(biāo)系、球坐標(biāo)系之間的變換等。坐標(biāo)系2023/7/2問(wèn)題一：

利用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)檢測(cè)零件是否一定要建立坐標(biāo)

系，不建立坐標(biāo)系對(duì)檢測(cè)結(jié)果有無(wú)影響？

2023/7/2幾何元素的測(cè)量幾何元素的構(gòu)造

形狀、位置、相互關(guān)系的測(cè)量三坐標(biāo)可以檢測(cè)的項(xiàng)目

2023/7/2測(cè)量方法與步驟

工件的表面處理裝夾建立坐標(biāo)系編程檢測(cè)輸出報(bào)告

三坐標(biāo)測(cè)頭種類

球形測(cè)頭盤形測(cè)頭尖錐形測(cè)頭半球形測(cè)頭圓柱形測(cè)頭星形測(cè)頭測(cè)頭附件

測(cè)端、探針、連接器、測(cè)頭回轉(zhuǎn)附件探針探針是坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的一部分，主要用來(lái)接觸測(cè)量工件表面，使得測(cè)頭的機(jī)械裝置移位，產(chǎn)生信號(hào)觸發(fā)并采集一個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)。一般的探針都是由一個(gè)桿和紅寶石球組成。

探針主要術(shù)語(yǔ)總長(zhǎng)：指的是從探針后固定面到測(cè)尖中心的長(zhǎng)度有效工作長(zhǎng)度(EWL)：指的是從測(cè)尖中心到與一般測(cè)量特征發(fā)生障礙的探針點(diǎn)的距離選擇直探針的原則：

A、探針長(zhǎng)度盡可能短：探針彎曲或偏斜越大，精度將越低。因此在測(cè)量時(shí)，盡可能采用短探針。B、連接點(diǎn)最少：每次將探針與加長(zhǎng)桿連接在一起時(shí)，您就額外引入了新的潛在彎曲和變形點(diǎn)。因此在應(yīng)用過(guò)程中，盡可能減少連接的數(shù)目。C、使測(cè)球盡可能大：使得球/桿的空隙最大，減少誤觸發(fā)。測(cè)頭的材料紅寶石氮化硅氧化鋯球桿材料不銹鋼碳化鎢陶瓷碳纖維測(cè)頭是測(cè)量機(jī)觸測(cè)被測(cè)零件的發(fā)訊開關(guān)，它是坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的關(guān)鍵部件，測(cè)頭精度的高低決定了測(cè)量機(jī)的測(cè)量重復(fù)性。接觸式非接觸式

觸發(fā)式掃描式測(cè)頭分類機(jī)械接觸式測(cè)頭電氣接觸式測(cè)頭光學(xué)測(cè)頭1）由于不存在測(cè)量力，因而適合于測(cè)量各種軟的和薄的工件；2）由于是非接觸測(cè)量，可以對(duì)工件表面進(jìn)行快速掃描測(cè)量；3）多數(shù)光學(xué)測(cè)頭具有比較大的量程，這是一般接觸式測(cè)頭難以達(dá)到的；4）可以探測(cè)工件上一般機(jī)械測(cè)頭難以探測(cè)到的部位。光學(xué)測(cè)頭的優(yōu)勢(shì)

什么時(shí)侯用觸發(fā)式測(cè)頭？

1.被測(cè)零件所關(guān)注的是尺寸（如小的螺紋底孔）、間距或位置，接觸式觸發(fā)測(cè)量是合適的，特別是由于對(duì)離散點(diǎn)的測(cè)量;2.觸發(fā)測(cè)頭體積較小當(dāng)測(cè)量空間狹窄時(shí)測(cè)頭易于接近零件;

3.一般來(lái)講觸發(fā)式測(cè)頭使用及維修成本較低。什么時(shí)侯用掃描測(cè)頭？

應(yīng)用于有形狀要求的零件和輪廓的測(cè)量：掃描方式測(cè)量的主要優(yōu)點(diǎn)在于能高速的采集數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)不僅可以用來(lái)確定零件的尺寸及位置，更重要的是能用眾多的點(diǎn)來(lái)精確的描述形狀、輪廓，這特別適用于對(duì)形狀、輪廓有嚴(yán)格要求的零件，該零件形狀直接影響零件的性能(如葉片、橢圓活塞等);也適用于你不能確信你所用的加工設(shè)備能加工出形狀足夠好的零件,而形狀誤差成為主要問(wèn)題時(shí)。

CMM的分類按CMM的技術(shù)水平分類數(shù)字顯示及打印型

帶有計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理型

計(jì)算機(jī)數(shù)字控制型

按CMM的測(cè)量范圍分類

小型坐標(biāo)測(cè)量機(jī)

中型坐標(biāo)測(cè)量機(jī)

大型坐標(biāo)測(cè)量機(jī)

按CMM的精度分類計(jì)量型測(cè)量不確定度小于1μm

精密型測(cè)量機(jī)測(cè)量不確定度大于1μm而小于3μm工作型測(cè)量測(cè)量不確定度大于3μm而小于10μm

三坐標(biāo)結(jié)構(gòu)形式

計(jì)量型和生產(chǎn)型測(cè)量機(jī)的區(qū)別材料結(jié)構(gòu)傳動(dòng)方式環(huán)境要求測(cè)頭配置

三坐標(biāo)的選用原則一般測(cè)量機(jī)的不確定度數(shù)值小于或等于被測(cè)量尺寸要求不確定度的1/2時(shí)，就可以選用。坐標(biāo)測(cè)量的基本概念

直角坐標(biāo)系

極坐標(biāo)系球坐標(biāo)系坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的基本工作原理：三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是基于坐標(biāo)測(cè)量的通用化數(shù)字測(cè)量設(shè)備。它首先將各被測(cè)幾何元素的測(cè)量轉(zhuǎn)化為對(duì)這些幾何元素上一些點(diǎn)集坐標(biāo)位置的測(cè)量，在測(cè)得這些點(diǎn)的坐標(biāo)位置后，再根據(jù)這些點(diǎn)的空間坐標(biāo)值，經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)運(yùn)算求出其尺寸和形位誤差。坐標(biāo)系

編程軟件

圖示及窗口編程方式學(xué)習(xí)編程方式脫機(jī)編程自動(dòng)編程測(cè)量軟件包系統(tǒng)調(diào)試軟件系統(tǒng)工作軟件坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的功能軟件

坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的主要誤差來(lái)源定位誤差直線度誤差角運(yùn)動(dòng)誤差垂直度誤差力變形誤差熱變形誤差