三坐标测量机讲义
一、什么是三坐标测量机
如果只是想知道什么是三坐标而不是什么测量机的问题，应该学过一点解析几何吧。在一张纸上画个直角坐标系，那么这张纸（事实上是这张纸所属的平面）上的任何一点都可以表示为（X＝？，Y＝？）这样的表达式。如果你想象有一根直线通过原点垂直于这张纸，那就是第三坐标Z。理论上来说我们所处的这个空间上的任何一点都可以表达为（X＝？，Y＝？，Z＝？）。而且有规律可循的轨迹或者面也可以用相应的一个或几个表达式表现出來。这就是立体解析几何。
简单地说，三坐标测量机就是在三个相互垂直的方向上有导向机构、测长元件、数显装置，有一个能够放置工件的工作台(大型和巨型不一定有)，测头可以以手动或机动方式轻快地移动到被测点上，由读数设备和数显装置把被测点的坐标值显示出来的一种测量设备。显然这是最简单、最原始的测量
机。有了这种测量机后，在测量
容积里任意一点的坐标值都可
通过读数装置和数显装置显示
出来。
测量机的采点发讯装置是
测头，在沿X，Y，Z三个轴的
方向装有光栅尺和读数头。其测
量过程就是当测头接触工件并
发出采点信号时，由控制系统去
采集当前机床三轴坐标相对于
机床原点的坐标值，再由计算机
系统对数据进行处理和输出。因
此测量机可以用来测量直接尺
寸，也可以获得间接尺寸和形位
公差及各种相关关系，也可以实
现全面扫描和一定的数据处理
功能，为加工提供数据和测量结
果。自动型还可以进行自动测
量，实现批量零件的自动检测。
二、三坐标测量机的结构
本实验三坐标测量机外形
图见图1 PEAPL小型三坐标测量机图1
主机机械系统（X、Y、Z三轴或其它）, 测头系统, 电气控制硬件系统, 数据处理软件系统（测量软件）；
悬臂z、y 结构（如图2-a、图2-b所示）、桥式（框架）结构（如图2-c、图2-d所示）、龙门结构（如图2-e、图2-f所示）、卧式镗床结构（如图2-g、图2-h所示）。
图2
三坐标测量机的测量头
软测头（触发式）、硬测头，如图3所示。
图3
三坐标测量机（Coordinate Measuring Machining，简称CMM）是20世纪60年
代发展起来的一种新型高效的精密测量仪器。它的出现，一方面是由于自动机床、数控机床高效率加工以及越来越多复杂形状零件加工需要有快速可靠的测量设备与之配套；另一方面是由于电子技术、计算机技术、数字控制技术以及精密加工技术的发展为三坐标测量机的产生提供了技术基础。1960年，英国FERRANTI公司研制成功世界上第一台三坐标测量机，到20世纪60年代末，已有近十个国家的三十多家公司在生产CMM，不过这一时期的CMM尚处于初级阶段。进入20世纪80年代后，以ZEISS、LEITZ、DEA、LK、三丰、SIP、FERRANTI、MOORE等为代表的众多公司不断推出新产品，使得CMM的发展速度加快。现代CMM不仅能在计算机控制下完成各种复杂测量，而且可以通过与数控机床交换信息，实现对加工的控制，并且还可以根据测量数据，实现反求工程。目前，CMM已广泛用于机械制造业、汽车工业、电子工业、航空航天工业和国防工业等各部门，成为现代工业检测和质量控制不可缺少的万能测量设备。
三、三坐标测量机的结构材料
三坐标测量机的结构材料对其测量精度、性能有很大影响，随着各种新型材料的研究、开发和应用，三坐标测量机的结构材料也越来越多，性能也越来越好。常见的结构材料主要有以下几种：
1、铸铁
铸铁是应用较为普遍的一种材料，主要用于底座、滑动与滚动导轨、立柱、支架、床身等。
它的优点是：变形小、耐磨性好、易于加工、成本较低、线膨胀系数与多数被测件（钢件）接近，是早期三坐标测量机广泛使用的材料。至今在有些测量机上仍主要用铸铁材料。
但铸铁也有缺点：易受腐蚀，耐磨性低于花岗石，强度不高。目前铸铁主要用在划线机等测量机上。现在越来越多地为其它材料（如钢板焊件、花岗石）代替。但也有些公司，如瑞士的SIP公司认为铸铁是较为理想的基座材料，它的线膨胀系数与钢接近，在整个机器结构中只采用铁金属材料可避免复杂变形；铸件可经过较长时间的自然时效，有利于保持长期稳定性。
2、钢
钢主要用于外壳、支架等结构，有的测量机底座也采用钢。一般采用低碳钢，而且必须要进行热处理。
钢的优点是刚性和强度好。
它的缺点是容易变形，这是因为钢在加工之后，内部的残余应力释放导致变形。
钢材料的又一优点是可用焊接件。在80年代初期焊接件成功地应用于测量机及机器人。与铸铁件相比较，焊接件有以下优点：
a、焊接构件经过充分地人工时效后可获得较高的稳定性。
b、能获得较高刚度，设计的灵活性比铸件要好，钢构件比铸铁轻。更为突出的是，在许可条件下，可以焊接出空腔甚至多腔结构的封闭型高强度薄壳零件。在这方面，铸件是难以达到的。
c、焊接件的尺寸可以得到很好的控制。成批生产条件下，靠夹具保证焊接件的尺寸；在单件或小批量生产时则靠工人的技术掌握。目前可以将误差控制在±1mm以内，因此在外形设计和加工余量上都可以得到控制。当然，焊接件质量的优劣在很大程度上依赖于配套设备的性能。如专用的夹具、弯板以及自动焊接设备等。目前，采用这种构件的厂家有中国航空精密研究所等，其产品的代号为SZC-1065、SZC-654及IOTA。国外也有许多制造商将焊接结构应用到三坐标测量机中，如意大利DEA公司的BETA，DELTA，LAMBDA。
3、花岗石
花岗石比钢轻，比铝重，是目前应用较为普遍的一种材料。
花岗岩的主要优点是变形小、稳定性好、不生锈，易于作平面加工，易于达到比铸铁更高的平面度，适合制作高精度的平台与导轨。目前许多三坐标测量机采用这种材料。如Leitz 和Zeiss三坐标测量机，大部分采用花岗石材料。国内具有代表性的有青岛前哨公司的ZC 系列全花岗石固定桥式高精度三坐标测量机。它的基座、工作台、桥框、各轴导轨、Z轴等全用花岗岩制造。花岗石可用于作工作台、角尺、立柱、横梁、导轨、支架、壳体等。由于花岗石的热膨胀系数小，很适合与气浮导轨配合。
花岗石也存在不少缺点，主要是：虽然可以用粘贴的方法制成空心结构，但较麻烦；实心结构质量大，不易加工，特别是螺钉孔和光孔难以加工，不能将磁力表架吸附到其上，造价高于铸铁；花岗石材质较脆，粗加工时容易崩边；遇水会产生微量变形。使用中应注意防水防潮，禁止用混水的清洗剂擦拭花岗石表面，也应防止静压气体中的水分对导轨的影响。
4、陶瓷
陶瓷是近年来发展很快的材料。它是将陶瓷材料压制成形后烧结，再研磨而得。
它的特点是多孔、质量轻（密度约为3g/cm3 ）、强度高、易加工、耐磨性好、不生锈，适于作Y轴和Z轴导轨。
陶瓷的缺点是制作设备造价高、工艺要求也较高，而且毛胚制造复杂，所以使用这种材料的测量机不多。目前德国Zeiss公司、英国LK公司、日本东京精密公司的一些三坐标测量机采用陶瓷材料。
5、铝
三坐标测量机主要是使用高强度铝合金。这是近几年发展最快的新型材料。
铝材料的优点是质量轻、强度高、变形小、导热性能好，并且能进行焊接，适合作测量机上的许多部件。应用高强度铝合金是目前的主要趋势。
近年来，各国不断推出新型材料应用于三坐标测量机。美国推出的6000号铝合金，各项性能都较好。这种材料的最大特点是不易变形，是理想的导轨材料。目前美国Brown&Sharp 和德国Zeiss采用了这种材料，因此桥框质量减小，变形也减小，适用于快速测量。在德国Zeiss的产品UMC850中，轴和轴的导轨采用了最新研制的合金材料CARAT（带陶瓷涂层的抗时效铝合金），由于其导热系数大、温度梯度小，所以不易产生复杂热变形。为减小其伸缩变形，在测量机外部加隔温罩，而且在导轨的右平板上下两面装有若干个温度传感器，在检测出温度变化后即由计算机对由于线膨胀而产生的热变形进行补偿。
总之，三坐标测量机结构材料的发展经历了由金属到陶瓷、花岗石，再由这些自然材料发展到铝合金的过程。现在，各种合成材料的研究也在深入进行，德国Zeiss、英国LK及Tarus公司均开始采用碳素纤维作结构件。随着对精度要求的不断提高，对材料性能要求也越来越高。可以看出，三坐标测量机的材料向着轻便、变形小、易加工的方向发展。
四、三坐标测量仪工作原理
三坐标测量机CMM的测量方式根据所需测量产品特性通常可分为接触式测量、非接触式测量和接触与非接触复合式测量，目前三坐标测量机已经广泛应用于汽车、航天工业、模具及机加工领域并在学校科研单位也得到了广泛使用对提升国内产品总体竞争力取到不不可忽视的作用。三坐标测量仪的测量方法分：
1、接触式探针测量三坐标测量仪（最常用使用最普遍）；
2、影像复合式三坐标测量仪；
3、激光复合式三坐标测量仪（主要应用于产品测量与逆向抄数扫描）；
三坐标测量机CMM的测量方式通常可分为接触式测量、非接触式测量和接触与非接触并用式测量。其中，接触测量方式常用于机加工产品、压制成型产品、金属膜等的测量。为了分析工件加工数据，或为逆向工程提供工件原始信息，经常需要用三坐标测量机对被测工件表面进行数据点扫描。三坐标测量机的扫描操作是应用DMIS程序在被测物体表面的特定区域内进行数据点采集，该区域可以是一条线、一个面片、零件的一个截面、零件的曲线或距边缘一定距离的周线等。将被测物体置于三坐标测量空间，可获得被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经计算求出被测物体的几何尺寸，形状和位置。基本原理就是通过探测传感器（探头）与测量空间轴线运动的配合，对被测几何元素进行离散的空间点位置的获取，然后通过一定的数学计算，完成对所测得点（点群）的分析拟合，最终还原出被测的几何元素，并在此基础上计算其与理论值（名义值）之间的偏差，从而完成对被测零件的检验工作。
DMIS简介
1984年伊利诺斯技术研究中心和数家主要三坐标测量机生产厂商及用户发起了旨在实现测量机数据交换的CAM—I项目。随着1990年DMIS 被认可为CAD数据和测量机接口的ANSI 标准(ANSI CAM—I 101)，许多公司纷纷采用DMIS作为测量程序的编程语言，坐标测量机生产商也纷纷推出了带有DMIS前、后处理器的测量系统。1996年发布了DMIS3．0，目前最新的DMIS标准是DMIS4．0。
DMIS语言主要由测量控制语句和测量要素定义两部分组成，其中测量控制语句包括流程控制语句(主要是条件和循环)和机器参数选择和控制(测量臂和探针的选择、探针的运动等)。测量要素定义包括被测几何元素、公差带、坐标系及其
他描述CAD模型的数据。
DMIS的语法结构类似于NC编程语言APT，在主词和附词之间用“／”隔开，JUMPTO指令实现分支和循环。一般而言，DMIS程序由以下几部分组成：
a．定义机器运行模式和显示设备等；
b．定义测量臂和探针；
c．定义变量；
d．定义公差带；
e．建立坐标系；
f．测量几何要素；
g．评定几何要素。
如图l所示，可以通过多种方法得到DMIS文件。
三坐标测量仪构成及功能简介 工业现代化水平的不断提高，要求必须有先进的仪器作为支撑，因为本身工业生产领域需要大量的测量工作，因此先进的测量仪器成为了关键性的工具，很多实力比较强的工业生产厂家，都有自己专门的测量部门，同时为了提高测量的精度和准确度，购买了大量的先进的测量仪器，目的就是能够保证工业产品的质量，下面思瑞测量为大家简单介绍一种应用范围比较广泛的测量仪器——三坐标测量仪。 1、工作台（一般采用花岗石），用于摆放零件支撑桥架；工作台放置零件时，一般要根据零件的形状和检测要求，选择适合的夹具或支撑。要求零件固定要可靠，不使零件受外力变形或其位置发生变化。大零件可在工作台上垫等高块，小零件可以放在固定在工作台上的方箱上固定后测量。 2、桥架，支撑Z 滑架，形成互相垂直的三轴；桥架是测量机的重要组成部分，由主、附腿和横梁、滑架等组成。桥架的驱动部分和光栅基本都在主腿一侧，附腿主要起辅助支撑的作用。滑架使横梁与有平衡装置的Z 轴连接；滑架连接横梁和Z 轴，其上有两轴的全部气浮块和光栅的读数头、分气座。 3、导轨，具有精度要求的运动导向轨道，是测量基准。导轨是气浮块运动的轨道，是测量机的基准之一。压缩空气中的油和水及空气中的灰尘会污染导轨，造成导轨道直线度误差变大，使测量机的系统误差增大，影响测量精度。要保持导轨道完好，避免对导轨磕碰，定期清洁导轨。 4、光栅系统（光栅、读数头、零位片），是测量基准。光栅系统是测量机的测长基准。光栅是刻有细密等距离刻线的金属或玻璃，读数头使用光学的方法读取这些刻线计算长度。另外在光栅尺座预置有温度传感器，便于有温度补偿功能的系统进行自动温度补偿。例如思瑞Croma系列的三坐标测量仪采用了欧洲进口的光栅尺，系统分辨率可达0.078μm。 5、驱动系统（伺服电机、传动带）。驱动系统由直流伺服电机、减速器、传动带、带轮等组成。驱动系统的状态会影响控制系统的参数，不能随便调整。 6、空气轴承和空气轴承气路系统（过滤器、开关、传感器、气浮块、气管）。空气轴承（又称气浮块）是测量机的重要部件，主要功能是保持测量机的各运动轴相互无摩擦，由于气浮块的浮起高度有限而且气孔很小，要求压缩空气压力稳定且其中不能含有杂质、油，也不能有水。过滤器系统是气路中的最后一道关卡，由于其过滤精度高，非常容易被压缩空气中的油污染，所以一定要有前置过滤装置和管道进行前置过滤处理。气路中连接的空气开关和空气传感器都具有保护功能，不能随便调整。 目前思瑞三坐标测量仪在工业测量领域行业中，如：在汽车零部件测量、模具测量、齿轮测量、五金测量、电子测量、叶片测量、机械制造等方面均发挥了极为重要的作用。
三坐标测量机测量原理 三坐标测量机测量原理三坐标测量机是测量和获得尺寸数据的最有效的方法之一，因为它可以代替多种表面测量工具及昂贵的组合量规，并把复杂的测量任务所需时间从小时减到分钟。三坐标测量机的功能是快速准确地评价尺寸数据，为操作者提供关于生产过程状况的有用信息，这与所有的手动测量设备有很大的区别。将被测物体置于三坐标测量空间，可获得被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经计算求出被测物体的几何尺寸，形状和位置。 三坐标测量机的组成： 1，主机机械系统(X、Y、Z三轴或其它); 2，测头系统; 3，电气控制硬件系统; 4，数据处理软件系统(测量软件); 三坐标测量机在现代设计制造流程中的应用逆向工程定义：将实物转变为C AD模型相关的数字化技术，几何模型重建技术和产品制造技术的总称。广义逆向工程：包括几何逆向，工艺逆向，材料逆向，管理逆向等诸多方面的系统工程。 正向工程：产品设计-->制造-->检验(三坐标测量机) 逆向工程：早期：美工设计-->手工模型(1：1)-->3 轴靠模铣床当今：工件(模型)-->3维测量(三坐标测量机)-->设计à制造逆向工程设备： 1，测量机：获得产品三维数字化数据(点云/特征); 2，曲面/实体反求软件：对测量数据进行处理，实现曲面重构，甚至实体重构; 3， CAD/CAE/CAM软件; 4，数控机床;逆向工程中的技术难点： 1，获得产品的数字化点云(测量扫描系统);
2，将点云数据构建成曲面及边界，甚至是实体(逆向工程软件); 3，与CAD/CAE/CAM系统的集成;(通用CAD/CAM/CAE软件) 4，为快速准确地完成以上工作，需要经验丰富的专业工程师(人员); 三坐标测量机测量原理三坐标测量机是测量和获得尺寸数据的最有效的方法之一，因为它可以代替多种表面测量工具及昂贵的组合量规，并把复杂的测量任务所需时间从小时减到分钟。 三坐标测量机的功能是快速准确地评价尺寸数据，为操作者提供关于生产过程状况的有用信息，这与所有的手动测量设备有很大的区别。将被测物体置于三坐标测量空间，可获得被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经计算求出被测物体的几何尺寸，形状和位置。 三坐标测量机的组成：1，主机机械系统(X、Y、Z三轴或其它); 2，测头系统; 3，电气控制硬件系统; 4，数据处理软件系统(测量软件);三坐标测量机在现代设计制造流程中的应 用逆向工程定义：将实物转变为CAD模型相关的数字化技术，几何模型重建技术和产品制造技术的总称。 广义逆向工程：包括几何逆向，工艺逆向，材料逆向，管理逆向等诸多方面的系统工程。 正向工程：产品设计-->制造-->检验(三坐标测量机) 逆向工程：早期：美工设计-->手工模型(1：1)-->3 轴靠模铣床当今：工件(模型)-->3维测量(三坐标测量机)--> 设计à制造逆向工程设备： 1，测量机：获得产品三维数字化数据(点云/特征); 2，曲面/实体反求软件：对测量数据进行处理，实现曲面重构，甚至实体重构; 3， CAD/CAE/CAM软件; 4，数控机床;
三坐标测量机测量原理 sally 2010-2-11 12:11:54 三坐标测量机是测量和获得尺寸数据的最有效的方法之一，因为它可以代替多种表面测量工具及昂贵的组合量规，并把复杂的测量任务所需时间从小时减到分钟。三坐标测量机的功能是快速准确地评价尺寸数据，为操作者提供关于生产过程状况的有用信息，这与所有的手动测量设备有很大的区别。将被测物体置于三坐标测量空间，可获得被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经计算求出被测物体的几何尺寸，形状和位置。三坐标测量机的组成：1，主机机械系统（X、Y、Z三轴或其它）；2，测头系统；3，电气控制硬件系统；4，数据处理软件系统（测量软件）；三坐标测量机在现代设计制造流程中的应用逆向工程定义：将实物转变为CAD模型相关的数字化技术，几何模型重建技术和产品制造技术的总称。广义逆向工程：包括几何逆向，工艺逆向，材料逆向，管理逆向等诸多方面的系统工程。正向工程：产品设计-->制造-->检验（三坐标测量机）逆向工程：早期：美工设计-->手工模型（1：1）-->3轴靠模铣床当今：工件（模型）-->3维测量（三坐标测量机）-->设计à制造逆向工程设备：1，测量机：获得产品三维数字化数据（点云/特征）；2，曲面/实体反求软件：对测量数据进行处理，实现曲面重构，甚至实体重构；3，CAD/CAE/CAM软件；4，数控机床；逆向工程中的技术难点：1，获得产品的数字化点云（测量扫描系统）；2，将点云数据构建成曲面及边界，甚至是实体（逆向工程软件）；3，与CAD/CAE/CAM系统的集成；（通用 CAD/CAM/CAE软件）4，为快速准确地完成以上工作，需要经验丰富的专业工程师（人员）；
培训内容概括： 1.蔡司三坐标的简单介绍及保养细则 2.蔡司三坐标对温湿度及电源、气压的要求 3.蔡司三坐标的开关机 4.蔡司三坐标的校准及要注意的问题 5.蔡司三坐标测量工件过程及精度分析 6.以一个工件为例建立自动程序，主要讲述三坐标的编程的过程 7.对一些常用的测量方法及测量思路进行探讨 A测量圆锥上固定高度的截面圆直径或者固定直径的高度 B测量构造尺寸及构造元素的尺寸 C测量键槽位置度的方法及评定方法 D焊接轴的测量方法及步骤 8.测量报告的分析 A位置度的评定原理及出现的问题 B平面度、垂直度、平行度等评定原理 9.蔡司三坐标扫描测量原理及测量方法 以一个平面或者一个内孔（圆或者圆柱）扫描测量，对测量结果进行讲解分析 10.蔡司三坐标常见故障及其解决办法
1.蔡司三坐标的简单介绍及保养细则 德国蔡司三坐标是在国际上比较有名的，一是它的精度比较高，二是它的运行稳定性及重复性比较好，三是德国蔡司三坐标所用的探头是三维的，可以在空间的360度方向探测，测量方向及测量误差自动进行补偿。 相对海康斯康三坐标的二维探头来说，精度比较高，测量稳定性及重复性就比较好。 对蔡司三座标的保养可以参考--------蔡司三坐标保养细则 2. 蔡司三坐标对使用环境（温湿度及电源、气压）的要求Vista A对温度的要求18℃～22℃ B湿度同样对机器的使用有很大的影响。湿度过大，容易造成电子元器件的短路，需要配备除湿机；湿度过小，容易产生静电，需要配备加湿机。Vista 对湿度的要求40％ to 60％ C对气源的要求，要无水，无油，无尘（实际达不到），但纯度要达到99%以上； D一般要求压力6～10bar，根据不同型号的三坐标，相对Vista 来说要求压力6～8bar 建议配备 1）无油空压机或集中的干净气源 2）储气罐 3）粗过滤器 4）压缩空气干燥机 5）精密过滤器（除油）；精密过滤器（除尘） 6）压力调节阀（带0——10bar压力表） E对电源的要求（相对Vista型号的三坐标）
三坐标测量仪操作规 1 围 本操作规规定了三坐标测量的准备、测量机的操作步骤、注意事项及维护保养的要求。 本操作规适用于公司三坐标测量机的操作。 2 规性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改）适用于本文件。 GB/T 16857.1:2002 产品几何量技术规(GPS) 词汇 3 术语和定义 3.1 三坐标测量机 通过运转探测系统测量工件表面空间坐标的测量系统。 （源自GB/T 16857.1:2002，2.1） 3.2 EHS EHS是环境 Environment、健康Health、安全Safety的缩写。 4 职责 4.1 三坐标技术员 负责测量程序的编辑,操作员的测量培训, 仪器的使用与维护保养，备品备件的申请、选型。 4.2 操作员 负责测量程序的编辑,仪器的使用与维护保养,备品备件工装的申请、选型。 4.3 计量员 负责仪器的周期校准工作。 5 过程描述 5.1 测量前准备 5.1.1 开机前应用蘸有无水乙醇的无尘布擦拭机器导轨，导轨擦拭禁用任何性质的油脂。 本标准文件为上海万泽精密铸造有限公司所有，内部使用，拥有著作权及法律规定的任何权益。未经授权，任何个人或组织均不得以任何方式发行、披露或使用，否则其行为将受到法律许可范围内的起诉。 1 / 1
5.1.2 开机前检查是否有阻碍机器运行的障碍物。 5.1.3 零件检测时应满足下列环境要求： 1) 室温度：20℃±2℃； 2) 相对湿度：35﹪～75﹪； 3) 气压要求：大于0.45Mpa，小于0.75Mpa。 5.1.4 检查空压气管是否接好，气管是否漏气。气压低于规定值时，不准操作，否则会严重损坏机器。 5.1.5 被测零件在检测之前，应先清洗去毛刺，防止在加工完成后零件表面残留的冷却液及加工残留物影响测量机的测量精度及测头的使用寿命。被测零件在测量之前应在室恒温，如果温度相差过大就会影响测量精度。根据零件的大小、材料、结构及精度等特点，适当选择恒温时间，以适应测量仪室温度，减少冷热对零件尺寸的影响。 5.1.6 设备确认性能完好方可作业。 5.2 三坐标测量仪的操作 5.2.1 开机操作： A. 接通系统总电源； B. 接通控制系统电源； C. 首先将空压气管开关打开； D. 待气压正常后，先打开控制柜然后打开计算机电源开关； E. 启动PC-DMIS软件，打开操作盒上的急停按钮； F. 按软件提示进行”回零”。 5.2.2 测量： A. 进入测量系统，依操作顺序及相关测量方法进行测量； B. 选择合适的测量探头，测量标准球直径； C. 建立新的测量项目，放置测量工件； D. 进行工件尺寸测量，记录测量数值； E. 保存测量报告，完成测量工作并确认； F. 退出测量系统； G. 取走工件。 5.2.3 关机步骤： A. 将测头座A角转到90度，B角转到180度； B. 将Z轴运行至安全位置（不易被触碰的位置）； C. 按下操作盒上的急停按钮，关断电源； D. 退出测试软件的操作界面； E. 关闭计算机； F. 关闭电源。 5.3 注意事项 5.3.1 请勿在计算机安装其他应用软件，以免三坐标操作软件不能正常运行。 5.3.2 在开机前必须检查计算机与主机的连接线、电源插头插座是否正确，有无松动，确认正确后，方可开机。 5.3.3 防止计算机被病毒感染。 5.3.4 严禁用脱脂棉清洗导轨，以防止棉绒进入气浮块中。 5.3.5 保养过程中不能给任何导轨加任何性质的油脂。 5.3.6 禁止在工作台导轨面上放置任何物品，不要用手直接接触导轨工作面。
三坐标测量机的测头
触发式测头是对工件表面进行离散点数据的采集，扫描系统能够连续采集大量表面点的 数据，从而给出关于工件表面形状清晰描述。扫描是在需要描述工件形状或者是测量复杂形状工件时的理想选择。常用测头如下： PH10M可分度机动测座 产品综述： PH10M是功能强大的分度机动测座，能够携带长加长杆和各种测头。具备高度可重复性的动态连接，允许快速的测头或加长杆更换而不需要重新校正。 PH10M特点： - 自动关节固定，可重复测头定位 - 与所有M8螺纹的测头兼容 - 能够携带长达300mm的加长杆 - A 轴105度，B 轴360度，7.5度进位，共720个可重复定位 - 杆固定 PH10MQ/PH10MQH可分度机动测座 产品综述： PH10MQ/PH10MQH，具有紧凑的机构，能够固定在测量机Z轴内部，从而提高了Z向的行程，使得测量空间更大。 PH10MQ/PH10MQH可分度测座，功能强大。能够携带长加长杆和各种高性能测头，SP600M 或者是TP7M。 基于其高重复性和可自动连接，使得在运行过程中自动进行测头和探针的更换，而不需要重新校准(使用ACR1)。
产品特点： - 自动关节固定，可重复测头定位 - 与所有M8螺纹的测头兼容 - 能够携带长达300mm的加长杆 - A 轴105度，B 轴180度，7.5度进位，共720个可重复定位 - 杆固定 PH10T可分度机动测座 PH10T，属于通用的分度式测座。能够实现720个位置的重复定位，从而可完成对于任何工件特征的检测。所有M8螺纹的测头，都能够直接安装在PH10T自身的M8螺纹孔上。PH10T 是PH10系列测座的扩展，采用PHC 10-2控制器，并与其他许多RENSHAW产品兼容。PH10T特点： - 与所有M8螺纹的测头兼容 - 能够携带长达300mm的加长杆 - A 轴105度，B 轴180度，7.5度进位，共720个可重复定位 - 杆固定
三坐标测量机的介绍及应用
摘要：我公司是专业提供机械测量解决方案的服务提供商，包括三坐标测量、径向跳动测量等。根据我们多年为客户提供服务的实战经验，本文就三坐标测量机的定义，测量原理，测量方法，以及应用等内容进行详细的讲解。 一、三坐标测量机的介绍 三坐标测量机(Coordinate Measuring Machine, CMM) 是指在一个六面体的空间范围内，能够表现几何形状、长度及圆周分度等测量能力的仪器，又称为三坐标测量仪或三次元。 二、三坐标测量机测量原理 三坐标测量机是测量和获得尺寸数据的最有效的方法之一，因为它可以代替多种表面测量工具及昂贵的组合量规，并把复杂的测量任务所需时间从小时减到分钟。三坐标测量机的功能是快速准确地评价尺寸数据，为操作者提供关于生产过程状况的有用信息，这与所有的手动测量设备有很大的区别。将被测物体置于
三坐标测量空间，可获得被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经计算求出被测物体的几何尺寸，形状和位置。 三、三坐标使用方法： CMM按测量方式可分为接触测量和非接触测量以及接触和非接触并用式测量，接触测量常于测量机械加工产品以及压制成型品、金属膜等。本文以接触式测量机为例来说明几种扫描物体表面，以获取数据点的几种方法，数据点结果可用于加工数据分析，也可为逆向工程技术提供原始信息。扫描指借助测量机应用PC- DMIS软件在被测物体表面特定区域内进行数据点采集。此区域可以是一条线、一个面片、零件的一个截面、零件的曲线或距边缘一定距离的周线。扫描类型与测量模式、测头类型及是否有CAD文件等有关，状态按纽（手动/DCC）决定了屏幕上可选用的“扫描”（SCAN）选项。若用DCC方式测量，又具有CAD 文件，那么扫描方式有“开线”（OPEN LINEAR）、“闭线”（CLOSED LINEAR）、“面片”（PATCH）、“截面”（SECTION）及“周线”（PERIMETER）扫描。若用DCC方式测量，而只有线框型CAD文件，那么可选用“开线”（OPEN LINEAR）、“闭线”（CLOSED LINEAR）和“面片”（PATCH）扫描方式。若用手动测量模式，那么只能用基本的“手动触发扫描”（MANUL TTP SCAN）方式。若在手动测量方式，测头为刚性测头，那么可用选项为“固定间隔”（FIXED DELTA）、“变化间隔”（VARIABLE DELTA）、“时间间隔”（TIME DELTA）和“主体轴向扫描”（BODY AXIS SCAN）方式。 注意事项： 正确使用三坐标测量仪对其使用寿命、精度起到关键作用，应注意以下几个问题： 1、工件吊装前，要将探针退回坐标原点，为吊装位置预留较大的空间；工件吊 装要平稳，不可撞击三坐标测量仪的任何构件。 2、正确安装零件，安装前确保符合零件与测量机的等温要求。 3、建立正确的坐标系，保证所建的坐标系符合图纸的要求，才能确保所测数据 准确。 4、当编好程序自动运行时，要防止探针与工件的干涉，故需注意要增加拐点。
三坐标测量机作业指导书 （ISO9001-2015） 1.0目的： 三坐标作为公司重要精密检测设备，为了维护测量机的使用精度以及安全，制定本操作维护规程。 2.0适用范围： 本公司三坐标测量室以及测量室人员 3.0参考文件 3.1《PC-DMI使用手册》、 3.2《Function Plus 用户手册(MSFP-03-1C)》 3.3《CROMA用户手册(MSC-03-2C)》 4.0技术参数 4.1测量行程：2000x3300x1000（X、Y、Z)(龙门式测量机) 4.2机台承重：1吨 4.3导轨:各轴均采用气浮轴承 4.4传动系统：X轴与Z轴采用同步带，Y轴为齿轮条传动 4.5光栅系统：HEIDENHAIN（镀金）线性光栅尺
4.6探测系统；测座TESASTARM-M8,测头TESASTAR-MP6A104/6BC 4.7测量软件:PC-DMISBASIC 4.8超控形式：手动/自动 5.0 检测前的准备工作 5.1测量机房的温度要保持在20±2℃，相对湿度25~75%； 5.2稳压电源的输出的电压为220±10V： 5.3气源的供气压力为≥0.9Mpa: 5.4用无水乙醇（酒精）与无尘纸擦拭机床的三轴导轨面与测针，标准球；5.5了解到要测量工件的生产编号，找到2D图纸查看基准角的位置，工件清理干净；不得有铁屑，毛刺，等其他。 5.6在摆放到工作台时工件的基准角的位置必须放在机床零点的位置,向下放时不得有太大的震动声； 5.7需要3D数据时，到UG软件里进行转换，打开文件→导出IGES→选中要导出的文件→输出保存的位置→点击应用； 5.8打开干燥机，注意需要先通气在通电源→打开三坐标处的气源，气源需达到0.4-0.6MPa,→开启电源，控制柜电源和测头控制器。 6.0工作程序 6.1新建测量零件文件架，打开PC-DMIS Premium 2011(Release)软件→弹出测
三坐标基础培训手册 教材 （一）三坐标测量机概述 一、三坐标测量机的概念 三坐标测量机的测量功能有二个：一是对工件几何尺寸的测量；二是对工件的形位公差的测量，并可用于逆向工程。其测量的数据通过计算机进行运算及数据处理，将所需结果（数
据）打印出来，并绘制出图形。 二、什么叫形位公差？ 形位公差分为形状公差和位置公差。 (1）形状公差：构成零件的几何特征的点，线，面元素之间的实际形状相对与理想形状的允许变动量。给出形状公差要求的元素称为被测元素。 (2）位置公差：零件上的点，线，面元素的实际位置相对与理想位置的允许变动量。用来确定被测元素位置的元素称为基准元素。 (1)理想元素和实际元素 具有几何学意义的元素称为理想元素.零件上实际存在的元素称为实际元素,通常都以测得元素代替实际元素. (2)被测元素和基准元素 在零件设计图样上给出了形状或(和)位置公差的元素称为被测元素.用来确定被测元素的方向或(和)位置的元素,称为基准元素. (3)单一元素和关联元素 给出了形状公差的元素称为单一元素.给出了位置公差的元素称为关联元素. 三、机器的结构以及特点 （一）机器采用桥式结构
（二）结构特点 1.结构刚性好、承重能力大、空间开阔、布局合理、操作简单、维修方便、采用空气轴承、移动轻便。 2.工作台是机器的基准，采用高精度的大理石。大理石的主要优点是变形小、稳定性好、不生锈，易于作平面加工，易于达到比铸铁更高的平面度，适合制作高精度的平台与导轨。目前许多三坐标测量机采用这种材料。机器的基座、工作台、桥框、各轴导轨、Z轴等全用花岗岩制造。由于花岗石的热膨胀系数小，很适合与气浮导轨配合。使用中应注意防水防潮，禁止用混水的清洗剂擦拭花岗石表面，也应防气体中的水分对导轨的影响。 四、机器的工作原理与用途 （一）机器的工作原理 将被测工件放置在三坐标测量机的平台上，移动X、Y、Z三轴，对工件进行测量，便可获得被测几何形面上各测点的几何坐标尺寸经过计算和数据处理，可求出待测几何尺寸和相互位置尺寸以及形位误差值。 （二）机器的用途 三坐标产品遍布于多种行业，如汽车、工程机械、模具、航空航海等。按功能分，该机可以对各种模具、模型、箱体、冲压件等进行测量。主要测量项目有尺寸公差、形
三坐标讲义 第一节课学前知识 一．三坐标概况 1.三坐标组成 三坐标主要由以下几部分组成：测量机主机，控制系统，计算机（测量软件），测座、测头系统。 2.测量机主机 这是测量机的基本硬件，有多种结构形式： 移动桥式：活动桥式测量机是使用最为广泛的一种机构形式。特点是开敞性比较好，视野开阔，上下零件方便。运动速度快，精度比较高。有小型、中型、大型几种形式。 固定桥式：固定桥式测量机由于桥架固定，刚性好，动台中心驱动、中心光栅阿贝误差小，以上特点使这种结构的测量机精度非常高，是高精度和超高精度的测量机的首选结构。 高架桥式：高架桥式测量机适合于大型和超大型测量机，适合于航空、航天、造船行业的大型零件或大型模具的测量。一般都采用双光栅、双驱动等技术，提高精度。 水平臂式：水平臂式测量机开敞性好，测量范围大，可以由两台机器共同组成双臂测量机，尤其适合汽车工业钣金件的测量。 关节臂式：关节臂式测量机具有非常好的灵活性，适合携带到现场进行测量，对环境条件要求比较低。 各种结构三坐标“图” 以活动桥式测量机为例，介绍三坐标主要组成及功能： 工作台（一般采用花岗石），用于摆放零件支撑桥架；工作台放置零件时，一般要根据零件的形状和检测要求，选择适合的夹具或支撑。要求零件固定要可靠，不使零件受外力变形或其位置发生变化。大零件可在工作台上垫等高块，小零件可以放在固定在工作台上的方箱上固定后测量。 桥架，支撑 Z 滑架，形成互相垂直的三轴；桥架是测量机的重要组成部分，由主、附腿和横梁、滑架等组成。桥架的驱动部分和光栅基本都在主腿一侧，附腿主要起辅助支撑的作用。由于这个原因，一般桥式测量机的横梁长度不超过 2.5 米，超过这个长度就要使用双光栅等措施对附腿滞后的误差进行补偿，或采用其他机构形式。 滑架，使横梁与有平衡装置的 Z 轴连接；滑架连接横梁和 Z 轴，其上有两轴的全部气浮块和光栅的读数头、分气座。气浮块和读数头的调整比较复杂，直接影
第一章三坐标测量机的概述 一、三坐标测量机的发展历史 世界上第一台测量机是英国FERRANTI公司于1956年研制成功，当时的测量方式是测头接触工件后，靠脚踏板来记录当前坐标值，然后使用计算器来计算元素间的位置关系。1962年菲亚特汽车公司一位质量工程师在意大利都灵创建了世界上第一家专业制造坐标测量设备的公司，即先在仍然知名的DEA（Digital Electronic Automation）公司。随后，DEA公司先后推出了手动、机动并首先使用气浮导轨技术的测量机，也相应配备了各种测头和软件，使之成为世界上最大的测量机供应商之一。1964年，瑞士SIP公司开始使用软件来计算两点间的距离，开始了利用软件进行测量数据计算的时代。随后的国ZEISS公司使用计算机辅助工件坐标系代替机械对准，从此测量机具备了对工件基本几何元素尺寸、形位公差的检测功能。随着计算机的飞速发展，测量机技术进入了CNC控制机时代，完成了复杂机械零件的测量和空间自由曲线曲面的测量，测量模式增加和完善了自学习功能，改善了人机界面，使用专门测量语言，提高了测量程序的开发效率。从90年代开始，随着工业制造行业向集成化、柔性化和信息化发展，产品的设计、制造和检测趋向一体化，这就对作为检测设备的三坐标测量机提出了更高的要求，从而提出了新一代测量机的概念。其特点是： 1、具有与外界设备通讯的功能； 2、具有与CAD系统直接对话的标准数据协议格式； 3、硬件电路趋于集成化,并以计算机扩展卡的形式,成为计算机的大型外部设备。 到1992年全球就拥有三坐标测量机46100台，工业发达的欧美、日韩每6-7台机床配备一台三坐标测量机，我国三坐标测量机生产始于20世纪70年代，现在已被广泛应用在机械制造、汽车、家电、电子、模具和航空航天等制造领域，并保持快速增长。国内外生产三坐标的厂家较多如：德国的蔡司、意大利的Cord3、日本的三丰、美国的谢菲尔德，国内的海克斯康、青岛雷顿、西安爱德华、北京航空精密机械研究所（303所）、上海机床厂、上海第三机床厂、北京二机床、北京机床研究所、天津大学和新天光学仪器厂。 二、三坐标测量机发展的意义和作用 随着人们生活水平的提高和制造业的快速发展，特别是机床、机械、汽车、航空航天和电子工业，各种复杂零件的研制和生产需要先进的检测技术；同时为应对全球竞争，生产现场非常重视提高加工效率和降低生产成本，其中，最重要的便是生产出高质量的产品。为此，必须实行严格的质量管理，只有在保证高质量生产的前提下，制造业才能生存和发展。因此，为确保零件的尺寸和技术性能符合要求，必须进行精确的测量，因而体现三维测量技术的三坐标测量机应运而生，并迅速发展和日趋完善。三维测量是基于以下的客观要求发展起来的。 1、越来越多的工件需要进行空间三维测量，而传统的测量方法不能满足生产的需要。传统测量方
三坐标测量机基础 培训教程 无锡职业技术学院 2008 年6 月
前言 机械设计、制造及检测是机械工程领域的三大技术支柱及研究内容。随着计算机辅助技术的发展，计算机辅助设计、制造及检测的应用日益普及，尤其是计算机辅助设计和制造技术，在目前的机械类课程教学中起到越来越重要的作用。 随着我国机械工业的迅速发展和市场竞争的日益激烈，计算机辅助检测技术作为提高产品质量的重要手段以及逆向工程技术的发展，也日渐形成为一门独立的学科获得了迅速的发展。在工业应用上，各种计算机辅助检测工艺及系统推陈出新。除传统的三坐标测量机外，近几年发展起来许多新的检测工艺如激光扫描测量、影像测量、照相测量等等。检测设备除传统的台式机外，还涌现了关节臂式、手持式等测量设备。而目前高校机械工程教学中对检测领域的教学还仅限于传统的工具阶段，虽有“互换性及技术测量基础”，“几何量精度设计与检测”，“形状与位置公差”等与检测相关的课程，但这些课程的教学还局限于传统的游标卡尺、千分尺、水平仪等简单检测工具的教学。对基于计算机辅助检测技术的新一代高精度、高柔性、数字化的检测原理及工业应用领域几乎没有涉及。显然这是今后机械和仪器仪表类课程教学和改革中必须加强的内容，以提高学生的实际动手能力和适应社会需要的能力。 本校本教程过小容负责编辑整理，在编写过程中得到了三坐标测量机生产厂家其他有关高等院校和职业技术学院的大力支持与帮助，同时还参阅了几十种相关的书籍及其他文章资料，谨在此予以致谢。由于编者的水平所限，书中难免存在着缺点或疏漏，恳请批评指正。
目录 第一章计算机辅助检测技术概论 1.1 计算机辅助检测的基本概念 1.2 计算机辅助检测技术与系统 1.3 三坐标测量机 1.4 计算机辅助检测技术的应用 1.5 计算机辅助检测技术的发展趋势 1.6 标准球定义与检验 1.7 几何元素构造 第二章三坐标测量软件MWorks-DMIS简介 2.1 MWorks-DMIS 软件的主要功能特性 2.2 MWorks-DMIS 软件的安装与启动 2.3 MWorks-DMIS 软件的用户界面 2.4 软件的环境、视图与窗口 第三章三坐标测量机测头系统配置 3.1 分步式配置测头系统 3.2 向导式创建测头系统 第四章三坐标测量机坐标系的建立与变换 4.1 坐标系的建立 4.2 坐标系的旋转、平移、清零与转换 4.3 坐标系的存储、调用与删除 第五章零件几何特征的测量 5.1 点线面测量 5.2 圆圆柱圆锥的测量 5.3 球椭圆的测量 5.4 曲线曲面的测量 5.6 点云与数模对比测量 第六章几何特征的构造 6.1 求交
计量型和生产型三坐标测量机的差异 (2009-12-03 17:17:49) 测量机按照精度分可以分为计量型和生产型，前者在精度指标上测量不确定度小于1μm，后者又叫车间型或工作型，在精度指标上，测量不确定度大于3μm而小于10μm。随着制造技术的不断提高和软件补偿技术的出现，工作型测量机的精度也不断提高，逐渐接近计量型测量机的精度指标。为了加以区别，一般将精度指标上测量不确定度大于1μm而小于3μm的测量机定义为精密型测量机。一般理解的手动型测量机分为两种，一种是生产型测量机的手动版本，因为是手动操作则尺寸一般都很小；另一种是划线测量机，其精度很低，一般在50μm以上，主要用在大型的外覆件和毛坯的尺寸测量上。 这几种测量机的区别主要在以下几个方面： 计量型测量机一般是作为计量器具的检定和误差传递使用，材料一般选用稳定的材料，如花岗岩、工业陶瓷和碳纤维；生产型测量机主要是作为机械加工件形位公差的测量用，材料上一般选用花岗岩、钢材和铝材；手动划线机因为对精度要求不高，一般采用稳定性不好但是重量轻、而且容易加工的合金铝材料；精密型测量机介乎计量型和生产型之间。 为了保证计量型测量机的测量精度，测量机的结构大多采用比较稳定而且能减少阿贝误差的结构，比如采用工作台移动光栅尺中置的结构；生产型三坐标测量机一般采用桥式移动结构；而手动测量机和划线机为了手动操作方便，大多采用悬臂结构。 为了保证计量型测量机的精度，在传动上一般选用比较稳定的摩擦轮和齿轮齿条结构，以保证传动精度；生产型测量机为了兼顾精度和测量效率，一般采用齿轮或齿形带的传动方式；在导轨的选择上，高精度的测量机都采用了空气轴承，而划线机等低精度的测量机大多采用滑动轴承。 计量型测量机对环境要求很高，不仅要保证一定的环境温度，温度梯度也要保证，而且对环境中的灰尘也比较敏感。相对来说，生产型测量机对环境的要求就不那么高，但是，起码的条件要保证，例如空调、地基和封闭房间等。划线测量机主要在加工现场使用，对环境的要求不高。像有的单位花大价钱买了计量型测量机却放在一个环境并不合乎要求的场地使用，实际测量精度不仅不能达到设计要求，而且还会大大降低使用寿命。 计量型三坐标测量机大多采用复杂的三向电感测头，其测头的技术含量高甚至超过测量机本身，目前这种技术只有少数公司掌握。而生产型测量机一般都采用英国RENISHAW公司的标准工业测头配置，有自动和手动型，对于手动型测量机只配置手动测头。 三坐标测量机的精度在达到1μm左右后，提高一点哪怕只有提高0.1μm也是非常困难的事情，往往带来会是成本的巨大增加。同样行程的测量机，计量型的价格都成倍高于生产型测量机。 综上所述，在选择测量机上，不能一味的追求精度和性能，要适合所测量尺寸的精度和实际环境的指标。在我们看来，一般测量机的不确定度数值小于或等于被测量尺寸要求不确定度的1/2时，就可以选用。
专业及班级：姓名：学号： 实验二：三坐标测量机检测 一、实验目的：通过观察三坐标测量机的检测过程，分析检测的基本原理，掌握三坐标测量机的日常操作过程。 二、实验设备：西安爱德华MQ686三坐标测量仪及其辅助设备。 设备简介：机械整体结构采用刚性结构好、质量轻的全封闭框架移动桥式结构。其结构简单、紧凑、承载能力大、运动性能好。 固定优质花岗岩工作台：具有承载能力强、装卸空间宽阔、便捷的功能。 Y向导轨：采用燕尾式，定位精度高，稳定性能好。 三轴采用优质花岗岩，热膨胀系数小，三轴具有相同的温度特性，因而具有良好的温度稳定性、抗实效变形能力，刚性好、动态几何误差变形小。 三轴均采用自洁式预载荷高精度空气轴承组成的静压气浮式导轨，轴承跨距大，抗角摆能力强，阻力小、无磨损、运动更平稳。 横梁采用精密斜梁设计技术（已获专利），重量轻、重心低、刚性强，动态误差小，确保了机器的稳定。 Z轴采用气缸平衡装置，极大的提高了Z轴的定位精度及稳定性。控制系统采用德国知名的SB专用三坐标数控系统，具有国际先进的上下位机式的双计算机系统，从而极大地提高系统的可靠性和抗干扰能力，降低了维护成本。 三、实验原理： 三坐标测量机：由三个运动导轨，按笛卡尔坐标系组成的具有测量功能的测量仪器，称为三坐标测量机，并且由计算机来分析处理数据（也可由计算机控制，实现全自动测量），是一种复杂程度很高的计量设备。三坐标测量机是一种高效、新颖的精密测量仪器。它广泛应用于机械制造、仪器制造、电子工业、航空工业 等各领域。 分类： 按其精度分为两大类： 计量型：（UMM）1.5 μm+2L/1000 一般放在有恒温条件的计量室内， 用于精密测量分辨率为0.5μm，1或2μm，也有达0.2μm的； 生产型：（CMM）一般放在生产车间，用于生产过程的检测，并可进行末道工序的精加工，分辨率为5μm或10μm，小型生产测量机也有1μm或2μm的。 按结构分为：悬臂式、龙门式、桥式、铣床式 按控制方式分为：手动式、自控式
三坐标测量机的组成 三坐标测量机可分为主机、测头、电气系统三大部分 主机结构分为： 1、框架，是指测量机的主体机械结构架子。它是工作台、立柱、桥框、壳体等机械结构的集合体； 2、标尺系统，是测量机的重要组成部分，是决定仪器精度的一个重要环节。三坐标测量机所用的标尺有线纹尺、精密丝杆、感应同步器、光栅尺、磁尺及光波波长等。该系统还应包括数显电气装臵。 3、导轨，是测量机实现三维运动的重要部件。测量机多采用滑动导轨、滚动轴承导轨和气浮导轨，而以气浮静压导轨为主要形式。气浮导轨由导轨体和气垫组成，有的导轨体和工作台合二为一。气浮导轨还应包括气源、稳压器、过滤器、气管、分流器等一套气体装臵。 4、驱动装臵，是测量机的重要运动机构，可实现机动和程序控制伺服运动的功能。在测量机上一般采用的驱动装臵有丝杆丝母、滚动轮、钢丝、齿形带、齿轮齿条、光轴滚动轮等传动，并配以伺服马达驱动。直线马达驱动正在增多。 5、平衡部件，主要用于Z 轴框架结构中。它的功能是平衡Z 轴的重量，以使Z 轴上下运动时无偏得干扰，使检测时Z 向测力稳定。如更换Z 轴上所装的测头时，应重新调节平衡力的
大小，以达到新的平衡。Z 轴平衡装臵有重锤、发条或弹簧、气缸活塞杆等类型。 6、转台与附件，转台是测量机的重要元件，它使测量机增加一个转动运动的自由度，便于某些种类零件的测量。转台包括分度台、单轴回转台、万能转台（二轴或三轴）和数控转台等。用于坐标测量机的附件很多，视需要而定。一般指基准平尺、角尺、步距规、标准球体（或立方体）、测微仪及用于自检的精度检测样板等。 三维测头即是三维测量的传感器，它可在三个方向上感受瞄准信号和微小位移，以实现瞄准与测微两种功能。测量的测头主要有硬测头、电气测头、光学测头等，此外还有测头回转体等附件。测头有接触式和非接触式之分。按输出的信号分，有用于发信号的触发式测头和用于扫描的瞄准式测头、测微式测头。 电气系统分为： 1、电气控制系统是测量机的电气控制部分。它具有单轴与多轴联动控制、外围设备控制、通信控制和保护与逻辑控制等。 2、计算机硬件部分，三坐标测量机可以采用各种计算机，一般有PC 机和工作站等。 3、测量机软件，包括控制软件与数据处理软件。这些软件可进行坐标交换与测头校正，生成探测模式与测量路径，可用于基本几何元素及其相互关系的测量，形状与位臵误差测量，齿
三坐标测量机操作技能考核 适用范围：配备ARCO CAD软件COORD3测量机，初级培训完成后的操作和编程人员 姓名：日期：成绩： 是非题：（每题1分，共18分） 开机顺序应该是先启动计算机，后启动控制器，因为控制器启动时要寻找计算机的网络端口 温度变化1℃，1米长度的钢铁零件长度就会发生大于10μm的变化，这种变化超过了测量机的精度指标 如果测量机发生故障不能运动，在供给足够的气压，控制柜关闭的情况下，可以人工推动测量机 应急按钮按下时，控制柜的电源被切断 当测头与工件发生较严重的碰撞后，应该重新校正所有测头 测头半径的补偿，可以在硬件中直接补偿，也可以在软件中进行 在坐标系A下测量的几何元素，可以在坐标系B下输出，测量数据会自动转换 在坐标系A下测量点1，在坐标系B下测量点2，求两点之间的空间距离也不会出错
手工测量一个点时，只能在水平或垂直的平面上测量，不能手工测量未知的斜面或曲面 可以用直径相同，但角度不同的测头测量同一个几何元素 可以用不同直径的测尖测量同一个几何元素 可以在测量软件中创建左手坐标系以符合图纸的要求 如果输入完整的理论数据，则可以自动测量该几何元素 ARCO所测量的几何元素可以IGES格式输出，并被其他的CAD读入 ARCO的编程语言DMIS是测量机行业的标准语言 当投影平面选择“AUTO”时，可以自动测量内园 如果读入CAD数模，则我们创建的零件坐标系必须符合CAD数模坐标系 创建图形输出报告一定要有CAD数模 选择题：（可多选，每题2分，共26分） 1.测量机的测长元件是： 读数头，气浮导轨，光栅尺，齿轮齿条，滚珠导轨 2.测量机的三轴导轨是： 气浮导轨，滚珠导轨 3.创建坐标系需要确定如下要素：
1111 三坐标测量机实验报告 实验名称：零件测绘 院系：111 姓名：111 学号：111 指导教师：1111 组员：111 一、实验目的
通过观察三坐标测量机的检测过程，分析检测的基本原理，掌握三坐标测量机的日常操作过程。 二、实验要求 对一件无理论数据的被测工件，制定检测计划，完成测量，绘制零件图。、 三、实验设备 DEA MISTRAL070705型三坐标测量机、标准球、被测工件、计算机。 四、分析过程 1.被测零件如图1所示，实验中需要测量俯视视角中所有能观测到的特征的尺寸，并根据需要对重要特征进行评价。试验中在确定基准面之后，以从内到外的次序依次测量俯视视角中所有的圆柱特征的圆心坐标和直径数据，以从前到后、从左到右的顺序依次测量各平面特征到基准面的距离尺寸。 图1.被测实物 2.本次试验设计测量基准面如图2所示，以前向平面作为X正向基准面，以左侧平面作为Y负向基准面，以上平面作为Z正向基准面。以三个基准面的交点为三维坐标原点。 图2.基准面设计 3.如图3所示将被测工件摆放在固定底板上，使用卡具卡住两个不需测量的特征，并使卡具尽量远离需要测量的特征，避免干扰测量。调整工件，使拟定的X、Y向基准面尽量与测
量机水平二维运动方向平行，方便测量。 图3 零件的摆放 五、测量过程 1.新建测量程序： 双击桌面快捷键，选择“未连接侧头”，确定测量机回家（归零）运行路径无障碍后，按下操作盒上的“START”按钮，测量机测头完成初始化。 点击“取消”按钮，新建零件程序，选择“文件—新建”，设定文件名为“102502”，接口框选择“机器1”，选定测量单位为“毫米”，点击确定。 2.测量机测头的定义和校验： （1）测头的定义：点击“插入——硬件定义——测头”，测头文件填“102502”，“测头说明”中，根据实际三坐标测量机上所安装的测头、测座和测针型号，测座选取“PROBEPH10M”，转接器选择为“CONVERT30MM_TO_M8THRD”,传感器选择为“PROBETP2”，测针选择为 “TIP5BY20MM”。 （2）测头校验的设置：点击“测量”按钮，进入校验测尖界面，“测点数”设置为9点，其他参数默认，控制方式选“自动”模式，操作类型选择“校验测尖”，校验模式中，“层数”、“起始角”、“终止角”分别填入3、0、90。点击“添加工具”按钮，“工具类型”选“球体”，直径为15.875mm，点击“确定”按钮。 （3）开始校验：将标准球摆放到测量机上，手动操纵控制盒控制测头触碰标准球最高点处，然后测量机将会开始自动开始校验。 3.手动测量基准元素： 按顺序手动测量如图2所设定的X正、Y负、Z正三个基准面，每个面至少测量四个点，每完成一次测量按一下控制盒上的“START”按钮，系统自动生成一个平面，Z正、Y负、X正这三个基准面分别被定义为面1、面2、面3。 4.建立工件坐标系 以面1外法线方向为Z轴，面3外法线方向为X轴，Y轴也确定了，以三个基准面的交点为原点。 具体步骤：点击“插入——坐标系——新建”，点击平面1，“找正”按钮旁的选Z正，按“找正”按钮，建立Z轴；然后只选中平面3，“旋转到”选择X正，点击“旋转”按钮，建立X轴；同时选中平面1、2、3，勾选x、y、z，点击“原点”按钮，建立三维坐标的原点。 5.手动测量特征元素 本次实验需要完成俯视视角所有可见特征尺寸参数的测量，除三个基准面之外，可见特征中还包括了33个平面、17个圆柱面，按照每个平面测4个点，每个圆柱面测8个点的方法完
目录 第1章绪论 (1) 1.1三坐标测量机的应用与发展 (1) 1.2三坐标测量机测量原理 (4) 1.2.1三坐标测量机的组成： (5) 1.2.2三坐标测量机的结构特点： (5) 1.3设计要求 (6) 1.4主要参数的设定 (6) 第2章三坐标测量进给系统的设计计算 (7) 2.1进给系统电动机的容量的选择 (7) 2.1.1电动机容量的选择原则 (7) 2.1.2步进电动机的概述 (7) 2.1.3步进电动机的容量的计算 (7) 2.2轴概述 (8) 2.2.1轴的用途 (8) 2.2.2轴设计的主要内容 (8) 2.2.3轴的材料 (8) 2.3轴的结构设计 (8) 2.3.1拟定轴上零件的装配方案 (9) 2.3.2轴上零件的定位 (9) 2.3.3轴的结构设计 (9) 2.3.4初步设计轴的最小直径 (10) 2.3.5拟定轴上零件的装配方案 (11) 2.3.6根据轴向定位的要求确定轴的个段直径和长度 (11) 2.3.7轴上零件的轴向定位 (12) 2.3.8确定轴上圆角和倒角尺寸 (12) 2.4丝杠螺母副的选用计算 (12) 2.4.1丝杠螺母的导程的确定 (12) 2.4.2.确定丝杠的等效转速 (12) 2.4.3丝杠的等效负载 (13) 2.4.4确定丝杠所受的最大动载荷 (13) 2.4.5临界压缩负荷 (13) 2.4.6临界转速验算 (14) 2.4.7计算轴承动载荷 (14) 2.4.8丝杠拉压振动和扭转振动的固有频率验算 (15)
2.5丝杠的扭转刚度 (15) 2.6传动精度计算 (16) 2.7导轨的选型及计算 (16) 2.7.1滚动导轨的结构及配置 (16) 2.7.2滚动导轨副的预紧 (17) 2.7.3滚动导轨副润滑防护 (17) 第3章夹具的初步设计 (18) 3.1夹具介绍 (18) 3.2机床夹具的基本要求 (18) 3.3机床夹具概述 (19) 3.3.1夹具的作用： (19) 3.3.2夹具的组成 (19) 第4章三坐标测量机的测头装置 (20) 4.1传感器的原理 (20) 4.2电感传感器 (20) 结论 (22) 参考文献 (23) 致谢 (24)