第七章 三坐标测量机

三坐标测量机工作原理
三坐标测量机的工作原理是在机械上安装了一个测量头，以被测工件为基准，用测针和测头的移动来测量工件上每一点的实际尺寸。

当被测件在两个坐标轴上移动时，测量头在空间内不断地测量、记录，并计算出工件各点的尺寸。

三坐标测量机由主机、支承装置、机架、测头等组成，主机包括测头、计算机和显示器等。

主机通过支承装置把三坐标测量机固定在被测件上，并使其保持在水平位置上；计算机连接打印机或其他显示装置；支承装置是一种类似于圆柱形的设备，它由多个支承点组成。

当被测件在两个坐标轴上移动时，测头就不断地测量被测件表面的每一点，并记录到计算机中；计算机将这些数据处理后，按预先设定好的规则，生成所需的数据文件。

三坐标测量机的测量过程分为以下几个步骤：
第一步是固定测头。

三坐标测量机的测头是用来测量工件尺寸的。

为了使测头能在两个坐标轴上自由移动，就需要固定在被测件表面上。

—— 1 —1 —。

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。

三坐标测量机的原理及应用1. 三坐标测量机的基本原理1.1 三坐标测量机的定义和作用三坐标测量机是一种高精度测量设备，它能够通过测量工件表面上的各种点的坐标来了解工件的几何形状和尺寸。

它的主要作用是用来检测工件的几何形状和尺寸是否符合设计要求，以实现工件的质量控制。

1.2 三坐标测量机的工作原理三坐标测量机通过夹具固定工件，并由数控系统控制探头在三个坐标轴上移动，测量工件表面上各个点的坐标值。

具体的工作原理如下：1.夹具固定工件：首先，将需要测量的工件夹在测量机的工作台上，固定工件的位置。

2.移动探头：测量机的数控系统会根据设定的测量路径，控制探头在三个坐标轴上进行移动。

探头可以实现旋转、抬升、下降等运动。

3.测量点坐标：当探头接触到工件的表面时，测量机会采集探头的坐标值，并记录下来。

通过多次测量不同的点，可以得到工件的整体几何形状。

4.数据处理：测量的数据会被送入三坐标测量机的计算机系统中。

计算机系统会对数据进行处理和分析，生成测量报告和测量结果。

2. 三坐标测量机的应用三坐标测量机在制造业中有广泛应用，特别是在需要高精度测量的行业。

以下是三坐标测量机的一些主要应用领域：2.1 航空航天工业三坐标测量机被广泛应用于航空航天工业中。

在航空航天工业中，各种零部件和组件的尺寸和形状对于正常的工作至关重要。

三坐标测量机可以快速、精确地测量各种复杂曲面的形状和尺寸，保证了飞机和航天器的质量。

2.2 汽车制造业在汽车制造业中，三坐标测量机被广泛应用于汽车零部件的测量和质量控制。

利用三坐标测量机可以对发动机、车身、底盘等关键部件进行精确的测量，确保汽车的质量和性能符合设计要求。

2.3 机械制造业在机械制造业中，三坐标测量机被用于测量各种机械零部件的尺寸和形状。

机械制造业对于零部件的尺寸精度要求很高，使用三坐标测量机可以快速、准确地测量各种复杂形状的零部件。

2.4 其他领域除了上述应用领域外，三坐标测量机还被广泛应用于电子制造、仪器仪表、模具制造等行业。

三坐标测量机的结构组成## 三坐标测量机的结构组成三坐标测量机是一种高精度测量设备，广泛应用于制造业和科学研究领域。

它能够实现对物体的尺寸、形状和位置的精确测量，是确保产品质量和优化生产流程的重要工具。

下面将介绍三坐标测量机的结构组成。

### 1. 底座三坐标测量机的底座是整个结构的支撑基础，通常由钢铁材料制成。

底座的重要性在于其稳定性和刚性要求较高，能够提供良好的机械支撑和抗振性能。

### 2. 主轴主轴是三坐标测量机中最为重要的部件之一，它负责支撑和移动测头。

主轴通常采用直线导轨和滚珠丝杆的方式实现，能够在三个坐标方向上实现高精度和稳定的运动。

### 3. 滑台滑台是三坐标测量机上的移动部件，通过主轴驱动进行前后、左右的移动。

滑台的设计和制造需要考虑到运动平稳、精度高、刚度好等要求，以保证测量的准确性。

### 4. 测头测头是三坐标测量机的核心部件，负责实际的测量工作。

根据不同的测量需求，可以选择不同类型的测头，如机械接触式测头、光学测头和激光测头等。

测头通常由传感器、测距装置和信号处理器等组成，能够实时捕获和处理测量数据。

### 5. 工作台工作台是放置待测物体的平台，通常由石英或大理石等材料制成，具有良好的稳定性和刚度。

工作台上的夹具和定位装置可以确保待测物体的稳定固定，以防止测量误差。

### 6. 控制系统控制系统是三坐标测量机的核心之一，负责控制和管理测量机的运动和测量过程。

控制系统通常由硬件电路和软件程序组成，能够准确控制测量机的运动和测量参数，并实时反馈和处理测量数据。

### 7. 计算机与软件计算机和软件是三坐标测量机的"大脑"，用于控制和管理整个系统的运行。

计算机通过软件程序与控制系统进行交互，接收和处理测量数据，并生成测量报告和分析结果。

### 8. 环境保护系统由于三坐标测量机对环境的要求比较高，为了保证测量的准确性，通常会配置环境保护系统，包括温湿度控制设备和防护罩等，以减少环境因素对测量结果的干扰。

三坐标测量机三坐标测量机（CMM）是一种以精密机械为基础，综合应用电子技术、计算机技术、光栅与激光干涉技术等先进技术的检测仪器。

三坐标测量机的主要功能是：1）可实现空间坐标点的测量，可方便的测量各种零件的三维轮廓尺寸、位置精度等。

测量精确可靠，万能性强。

2）由于计算机的引人，可方便的进行数字运算与程序控制，并具有很高的智能化程度。

因此它不仅可方便地进行空间三维尺寸的测量，还可实现主动测量和自动检测。

在模具制造工业中，充分显示了在测量方面的万能性、测量对象的多样性。

三坐标测量机广泛应用于机械制造、仪器制造、电子工业、航空和国防工业各部门，特别适用于测量箱体类零件的孔距和面距、模具、精密铸件、电子线路板、汽车外壳、发动机零件、凸轮以及飞机型体等带有空间曲面的工件。

三坐标测量机的作用不仅是由于它比传统的计量仪器增加了一二个坐标，使测量对象广泛，而且它的生命力还表现在它已经成为有些加工机床不可缺少的伴侣。

例如它能卓有成效地为数控机床制备数字穿孔带，而这种工作由于加工型面愈来愈复杂，用传统的方法是难以完成的，因此，它与数控“加工中心”相配合己具有“测量中心”之称号。

第一节三坐标测量机的类型三坐标测量机有多种分类方法，下面从不同的角度对其进行分类。

一、按照技术水平的高低分类（1）数显及打字型（N）——这种类型主要用于几何尺寸测量，采用数字显示，并可打印出测量结果，一般采用手动测量，但多数具有微动机构和机动装置，这类测量机的水平不高，虽然提高了测量效率，解决了数据打印问题，但记录下来的数据仍需进行人工运算。

例如测量孔距，测得的是孔上各点的坐标值，需计算处理才能得出结果。

（2）带有小型电子计算机进行数据处理型（NC）——这类测量机水平略高，目前应用较多。

测量仍为手动或机动，但用计算机处理测量数据，其原理框图如图7－1所示，该机由三部分组成：数据输入部分、数据处理部分与数据输出部分。

有了电子计算机，可进行诸如工件安装倾斜的自动校正计算、坐标变换、孔心距计算及自动补偿等工作。

三坐标测量机三坐标测量机，也称为CMM，是典型的现代化仪器设备，它由机械系统和电子系统两大部分组成。

涵盖了几乎所有的普通尺寸测量，数据处理，外形分析等现代测量任务。

三坐标测量机的测量过程是由测头通过三个坐标轴导轨在三个空间方向自由移动实现的，在测量范围内可到达任意一个测点。

三个轴的测量系统可以测出测点在X，Y，Z三个方向上的精确坐标位置。

根据被测几何型面上若干个测点的坐标值即可计算出待测的几何尺寸和形位误差。

另外，在测量工作台上，还可以配置绕Z 轴旋转的分度转台和绕X 轴旋转的带顶尖座的分度头，以方便螺纹、齿轮、凸轮等的测量。

1、三坐标测量机的工作原理三坐标测量机是基于坐标测量的通用化数字测量设备。

它首先将各被测几何元素的测量转化为对这些几何元素上一些点集坐标位置的测量，在测得这些点的坐标位置后，再根据这些点的空间坐标值，经过数学处理方法求出其尺寸和形位误差。

如图所示，要测量工件上一圆柱孔的直径，可以在垂直于孔轴线的截面I内，触测内孔壁上三个点（点1、2、3），则根据这三点的坐标值就可计算出孔的直径及圆心坐标O1；如果在该截面内触测更多的点（点1，2，…，n，n为测点数），则可根据最小二乘法或最小条件法计算出该截面圆的圆度误差；如果对多个垂直于孔轴线的截面圆（I，II，…，m，m为测量的截面圆数）进行测量，则根据测得点的坐标值可计算出孔的圆柱度误差以及各截面圆的圆心坐标，再根据各圆心坐标值又可计算出孔轴线位置；如果再在孔端面A上触测三点，则可计算出孔轴线对端面的位置度误差。

由此可见，CMM的这一工作原理使得其具有很大的通用性与柔性。

从原理上说，它可以测量任何工件的任何几何元素的任何参数。

2、三坐标测量机系统的硬件构成和功能三坐标测量机系统的硬件主要有三部分组成：⑴终端控制计算机和打印机：在三坐标测量机系统的硬件结构中，计算机是整个测量系统的管理者。

计算机实现与操作者对话、控制程序的执行和结果处理、与外设的通讯等功能。

三坐标测量机三坐标测量机是20世纪60年代后期发展起来的一种高效率的精密测量仪器。

它的出现，一方面是由于生产发展的需要。

即高效率加工机床的出现，产品质量要求进一步提高，复杂立体形状加工技术的发展等都要求有快速、可靠的测量设备与之配合；另一方面也由于电子技术、计算技术及精密加工技术的发展，为三坐标测量机的出现提供了技术基础。

三坐标测量机（CMM）是一种以精密机械为基础，综合应用电子技术、计算机技术、光栅与激光干涉技术等先进技术的检测仪器。

三坐标测量机的主要功能是：1）可实现空间坐标点的测量，可方便的测量各种零件的三维轮廓尺寸、位置精度等。

测量精确可靠，万能性强。

2）由于计算机的引人，可方便的进行数字运算与程序控制，并具有很高的智能化程度。

因此它不仅可方便地进行空间三维尺寸的测量，还可实现主动测量和自动检测。

在模具制造工业中，充分显示了在测量方面的万能性、测量对象的多样性。

三坐标测量机广泛应用于机械制造、仪器制造、电子工业、航空和国防工业各部门，特别适用于测量箱体类零件的孔距和面距、模具、精密铸件、电子线路板、汽车外壳、发动机零件、凸轮以及飞机型体等带有空间曲面的工件。

三坐标测量机的作用不仅是由于它比传统的计量仪器增加了一二个坐标，使测量对象广泛，而且它的生命力还表现在它已经成为有些加工机床不可缺少的伴侣。

例如它能卓有成效地为数控机床制备数字穿孔带，而这种工作由于加工型面愈来愈复杂，用传统的方法是难以完成的，因此，它与数控“加工中心”相配合己具有“测量中心”之称号。

第一节三坐标测量机的类型三坐标测量机有多种分类方法，下面从不同的角度对其进行分类。

一、按照技术水平的高低分类（1）数显及打字型（N）——这种类型主要用于几何尺寸测量，采用数字显示，并可打印出测量结果，一般采用手动测量，但多数具有微动机构和机动装置，这类测量机的水平不高，虽然提高了测量效率，解决了数据打印问题，但记录下来的数据仍需进行人工运算。

三坐标测量机的测量原理
三坐标测量机（CMM）是利用球管、凸轮、蜗轮等物体的运动来反映被测零件的位置和形状的，并进行三维数据采集。

目前，CMM一般用于小尺寸零件的测量。

但是，对于复杂零件和大尺寸工件，由于体积太大，难以使用球管、凸轮、蜗轮等物体进行测量。

因此，还必须对其进行变形分析和形状分析，才能准确地获得被测零件的几何形状参数。

这种测量方法称为三维测量法。

CMM可以进行空间坐标测量和外形尺寸测量。

空间坐标测量是指利用CMM进行曲面被测物体的几何参数（如测头半径、球心高度、圆柱直径等）和外形尺寸（如长×宽）的测量，也可以对曲面进行形状分析。

对于曲面被测物体的尺寸可以用球管、凸轮等物体运动来反映，对于曲面形状可以用蜗轮、蜗杆等物体运动来反映。

当工件在三坐标测量机上移动时，工件上的传感器不断地向三坐标测量机发出位置信号。

根据传感器接收到的位置信号计算出工件坐标系中各点到三坐标测量机上某一点的距离。

—— 1 —1 —。

三坐标测量机工作原理
三坐标测量机是一种用于测量物体三维坐标的精密测量设备。

其工作原理基于机械、光学、电子等多个领域的原理和技术。

1. 机械部分：三坐标测量机包括一个桥式移动平台和一个垂直移动的探测器。

该平台可以在水平和垂直方向上自由移动，以定位待测物体。

同时，探测器也可以在水平方向上移动，以获得更大的测量范围。

2. 光学部分：三坐标测量机通常使用激光干涉仪或视觉传感器等光学设备来测量物体表面的坐标。

激光干涉仪通过测量激光在物体表面上的干涉来确定坐标值。

视觉传感器则通过摄像头和图像处理算法来提取物体表面的特征点，然后计算其坐标。

3. 电子部分：三坐标测量机内部还包括电子传感器和控制系统。

电子传感器用于测量平台和探测器的位置，以提供坐标信息。

控制系统则根据测量需求和参数设置控制测量机的运动，并将测量结果传输给计算机进行处理和分析。

综上所述，三坐标测量机通过机械移动、光学测量和电子控制等多个方面的原理来测量物体的三维坐标，具有高精度、高效率的特点，广泛应用于制造业等领域。

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。

三坐标测量机名词解释
三坐标测量机（Coordinate Measuring Machine，简称CMM）是一种精密测量设备，用于测量物体的几何形状和尺寸。

它通过测量对象的三个坐标轴上的位置信息，以及在这些坐标轴上的指定点，来确定物体的精确尺寸和形状。

三坐标测量机由三个坐标轴组成：X轴、Y轴和Z轴。

这些轴可以沿着物体的不同方向移动，同时还配备了用于测量的探测器和触发系统。

使用三坐标测量机进行测量通常涉及以下步骤：
1.放置测量对象：将待测物体放置在测量机的测量区域内，通常
使用特定夹具或支撑。

2.设置坐标系统：根据物体的几何特征，设置测量机的坐标系统。

3.游标测量：使用测量机上的触发探头，将游标或探针放置在待
测物体的关键点上，测量其坐标位置。

4.数据采集与分析：测量机通过控制系统将所得的数据转换成数
字形式，然后进行数据分析和处理。

5.结果输出：根据测量需求，可以输出测量结果的图形、数值或
报告。

三坐标测量机广泛应用于制造业、工程设计、质量控制等领域。

它们具有高精度、非接触式测量、多样化测量功能等特点，能够快速、准确地测量各种形状和尺寸的物体。

三坐标测量机的行程一、引言三坐标测量机是一种高精度的测量设备，广泛应用于机械、电子、汽车、航空等领域。

其行程指的是测量机可以测量的最大尺寸范围，是衡量测量机性能的重要参数之一。

本文将详细介绍三坐标测量机的行程，包括其定义、选择原则以及如何选择合适的行程，以期为读者提供有价值的参考。

二、三坐标测量机的行程定义三坐标测量机的行程指的是测量机在三个坐标轴方向上可以测量的最大尺寸范围。

具体来说，行程通常由X轴、Y轴和Z轴的最大移动距离组成。

以X、Y、Z轴为例，其行程分别为Xmax、Ymax和Zmax。

在选择三坐标测量机时，首先要考虑的就是其行程是否满足测量需求。

三、行程选择的原则在选择三坐标测量机的行程时，应遵循以下原则：1.满足测量需求：根据被测工件的大小和测量精度要求，选择能够满足测量需求的行程。

如果测量行程过大，会导致设备成本增加；如果行程过小，则可能无法满足测量需求。

2.考虑升级空间：在选择行程时，还应考虑到未来可能的产品升级和测量需求变化。

选择具有一定升级空间的行程，可以避免频繁更换设备，降低成本。

3.性价比：在满足测量需求的前提下，应选择性价比高的设备。

过高的行程可能会导致设备成本增加，而实际测量需求可能并不需要这么大的行程。

4.稳定性：选择具有良好稳定性的设备，以保证测量精度和重复性。

设备的稳定性与其制造工艺、材料、结构等密切相关。

5.售后服务：选择具有完善售后服务的品牌和厂家，以保证设备长期稳定运行和维护的便利性。

四、如何选择合适的行程在选择三坐标测量机的行程时，需要考虑以下几个因素：1.被测工件的大小和形状：根据被测工件的最大尺寸和形状特点，确定所需的行程范围。

例如，对于小型零部件的测量，可以选择较小行程的设备；对于大型板材或框架的测量，则需要较大行程的设备。

2.测量精度要求：根据实际测量需求，确定所需的精度等级。

精度等级越高，对设备的性能要求也越高，行程大小也会相应增加。

因此，在选择行程时需要平衡精度与成本的关系。

三坐标测量机教程一、三坐标测量机介绍三坐标测量机(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、三坐标测量机的工作原理几何量测量是以点的坐标位置为基础的，它分为一维、二维和三维测量。

坐标测量机是一种几何量测量仪器，它的基本原理是将被测零件放入它容许的测量空间，精密地测出被测零件在X、Y、Z三个坐标位置的数值，根据这些点的数值经过计算机数据处理，拟合形成测量元素，如圆、球、圆柱、圆锥、曲面等，经过数学计算得出形状、位置公差及其他几何量数据。

三、如何选择三坐标测量机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满足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。

四、三坐标测量机的选型首先确定的是要购买哪一种型号的三坐标测量机。

根据测量机上测头安置的方位，有三种基本类型：垂直式、水平式和便携式。

垂直式三坐标测量机在垂直臂上安装测头。

这种测量机的精度比水平式测量机要高，因为桥式结构比较稳固而且移动部件较少，使得它们具有更好的刚性和稳定性。

垂直式三坐标测量机包含各种尺寸，可以测量从小齿轮到发动机箱体，甚至是商业飞机的机身。

水平式测量机把测头安装在水平轴上。

它们一般应用于检测大型工件，如汽车的车身，以中等水平的精度检测。

五、选择正确的测量软件1、软件能够使测量机满足对于速度和精度的潜在需要。

当今的测量软件，能够达到这种程度，即使是最复杂的程序也不需要计算机编程的知识。

今天的测量软件是菜单驱动的，也就是说，它提醒操作者他需要做什么，甚至会推荐最有可能的选项，目前用来测量三坐标的测量软件用得比较多的是SPC数据分析软件。