三坐标测量技术课程

三坐标测量技术课程浙江大学现代制造工程研究所杭州博洋科技有限公司目录一、《三坐标测量技术》课程设置 (2)1.1 课程性质、教学目标 (2)1.2 教学指导思想 (2)1.3 教学重点 (2)1.4 理论教学内容和基本要求 (3)1.5 实训内容和基本要求 (4)1.6 教学进度安排 (8)二、三坐标测量基础知识 (9)2.1 测量机的基本组成 (9)2.2 测头简介 (10)2.3 测头校正 (10)2.4 矢量和余弦误差 (11)2.5 坐标系 (11)2.6 工作平面 (12)2.7 基本几何元素 (13)2.8 元素构造 (14)2.9 元素的尺寸及公差 (14)三、三坐标测量操作指导 (15)3.1 三坐标测量流程 (15)3.2 测量实例 (17)四、测量技巧与案例分析 (21)4.1 基于CAD的编程测量 (21)4.2 CAD迭代对齐 (25)4.3 三坐标测量键槽对称度 (27)4.4 测量齿轮的齿距 (28)一、《三坐标测量技术》课程设置课程名称：三坐标测量技术总学时：80 理论教学学时：40 实践教学学时：40先修课程：机械设计，机械制造基础，机械制图、互换性与测量技术等课程教学对象：机械、数控、模具、汽车专业学生课程类型：必修考核方式：理论采用笔试、操作采用实际测量项目测试，总分100分，各占50%。

1.1 课程性质、教学目标：1.课程性质：专业技术2.教学目标：（1）熟悉三坐标硬件基础知识（2）了解现代三坐标测量的发展趋势（3）掌握利用三坐标测量机进行测量的过程和步骤（4）掌握利用三坐标测量机进行实际工件的测量和输出报告（5）掌握相关软件及设备的使用1.2 教学指导思想1.介绍先进的现代制造技术，使学生对先进的现代检测技术有基本认识；2.理论和实践相互结合，在提供丰富的实际测量案例的基础上，培养学生分析问题和解决问题的能力；3.在实际公差测量案例的基础上，使学生掌握国家规定公差的测量方法；4.通过三坐标测量的学习，分析误差产生的原因，引导学生在进行正确的机械设计。

1.3 教学重点1．测量软件的应用2．二维、三维机械工程图纸的分析3．测量的基本过程4．国标公差的掌握5．实际工件的测量技巧1.4 理论教学内容和基本要求第1章三坐标测量机概述1.1现代测量技术的发展趋势1.2三坐标测量技术的发展和趋势本章基本要求：了解现代测量技术的发展趋势，了解三坐标测量技术高精度、高自动化、支持CAD、测量程序的通用化等发展趋势。

第2章三坐标测量机基础知识2.1三坐标测量机的基本组成2.2主机的构成2.3电气系统的构成2.4测量软件的组成本章基本要求：掌握三坐标测量机的基本组成，主机、电气系统、测量软件、测头系统的特点、功能。

第3章三坐标测量基础知识3.1 测头的介绍和测头的校正；3.2 矢量和余弦误差；3.3 坐标系基础知识；3.4 工作平面的概念和作用；3.5 基本几何元素；3.6 元素构造；本章基本要求：掌握测头的功能、作用和校正的意义，掌握矢量和余弦误差的概念、坐标系、工作平面的作用和概念，了解基本几何元素以及元素的构造。

第4章元素的尺寸及公差基础知识1.6尺寸公差与形位公差概念；1.6尺寸公差实例；1.6形位公差实例；1.6位置公差解析；1.6公差标准项目符号；本章基本要求：掌握几何元素的尺寸与公差的基础知识。

第5章RationalDMIS测量软件的应用技术5.1 软件界面、功能；5.2 创建机器模型；5.3 测头定义、校准；5.4 建立坐标系；5.5 基本元素的测量；5.6 元素的构造；5.7 形位公差的评价；5.8 测量报告的输出；5.9 专用模块的应用；5.10 DMIS编程的应用；本章基本要求：掌握RationalDMIS测量软件的应用技术，包括创建机器模型、测头定义校准、建立坐标系、元素测量构造、公差评价、以及输出测量报告的基本方法。

第6章实际工程际测量技巧6.1 箱体类工件的测量方法与技巧；6.2 钣金类工件的测量方法与技巧6.3 曲线、曲面的测量方法与技巧；6.4 批量检测的方法与技巧；本章基本要求：掌握不同类型的工件的测量技巧和方法，典型的箱体类零件、钣金类零件、曲线曲面的测量方法和技巧。

1.5 实训内容和基本要求实验1：三坐标认知实验目的：通过该实验，使学生掌握三坐标测量机的基本构成以及正确使用三坐标测量机的方法和步骤；实验内容：1）实际观察三坐标测量机各部件；2）测头的正确装夹、工件的固定；3）三坐标测量机开关机的正确方法和步骤；基本要求：学生认真观看老师的演示，掌握三坐标测量机的各部件构成，能独立正确操作三坐标测量机。

实验2：RationalDMIS测量软件的应用实验目的：通过该实验，使学生掌握RaitonalDMIS软件的特点，软件界面以及基本操作；实验内容：1）正确打开软件的步骤；2）软件的界面介绍，各菜单、状态条、工具的功能；3）机器模型的创建，CAD模型的基本操作，托放式操作等基本要求：学生认真观看老师的操作演示，掌握RationalDMIS软件的功能和特点，掌握正确使用测量软件的方法和步骤；实验3：手动测量、建立坐标系实验目的：通过该实验，使学生掌握手动测量的方法，以及利用测量的基本元素正确建立坐标系。

实验内容：1）手持控制器的操作；2）基本元素的手动测量；3）3-2-1法建立坐标系；4）坐标系的变换操作；基本要求：学生认真观看老师的操作师范，学会正确使用手持控制器，进行手动测量，并利用测量元素建立坐标系，以及坐标系的变换操作。

实验4：有图纸的自动测量技术实验目的：通过该实验，使学生掌握有工件和图纸的情况下，通过图纸尺寸和实际测量元素正确建立工件坐标系，然后进行自动测量。

实验内容：1）分析图纸，找出设计基准，加工基准；2）正确装夹工件3）手动测量基本几何元素；4）建立坐标系；5）自动测量；基本要求：学生认真观看老师的操作师范，学会分析图纸，掌握正确的建立坐标系，并产生测量程序进行自动测量。

实验5：元素构造、公差评价实验目的：通过该实验，使学生掌握元素构造和形状位置公差评定的正确方法步骤。

实验内容：1）元素构造的意义；2）中点、平行元素、相交元素、垂直元素等构造；3）圆度、平面度、直线度等形状公差评价；4）垂直度、平行度、位置度等位置公差评价；基本要求：学生认真观察老师的操作过程，学会元素构造和形位误差评价的操作。

实验6：有三维数模的测量实验目的：通过该实验，使学生掌握有三维数模的工件的坐标系建立、自动测量的过程和方法。

实验内容：1）导入CAD数模测量的意义；2）基于CAD数模的坐标系建立（数模对齐）3）基于CAD数模的元素自动测量方法：提取理论测量、即点即测4）元素右键测量功能的学习：产生测量点、人工测量基本要求：学生仔细观看老师的操作步骤和方法，学会具有CAD数模的工件的坐标系建立和自动测量的过程和方法。

实验7：曲线曲面的测量实验目的：通过该实验，使学生掌握曲线曲面的检测方法。

实验内容：1）开放曲线、封闭曲线的检测方法；2）曲面的检测方法；基本要求：学生通过老师讲解曲线曲面的检测具体步骤，学会实际工件中曲线曲面的检测方法。

实验8：输出测量报告实验目的：通过该实验，使学生掌握多种形式测量报告的输出方法。

实验内容：1）输出报告的真实性的意义；2）表格形式、图文形式测量报告的输出方法；基本要求：学生通过观看老师具体的操作，学会输出多种形式报告的基本操作过程。

实验9：DMIS编程方法实验目的：通过该实验，使学生掌握利用DMIS编程进行测量机的高级应用。

实验内容：1）DMIS产生的意义；2）DMIS语法，程序语句；3）DMIS程序的具体应用，自动精建坐标系、循环程序、插入空走点；基本要求：通过学习老师进行具体DMIS编程的方法，掌握利用DMIS程序进行自动的测量、多次循环测量等应用。

实验10：专用测量模块使用实验目的：通过该实验，了解统计模块、齿轮测量、凸轮测量、叶片测量等专用模块的使用。

实验内容：1）统计模块的意义和使用方法；2）齿轮测量的方法；3）凸轮测量的方法；4）叶片测量的方法；基本要求：学生观看老师对每一个专用模块的操作讲解，了解装用模块的操作步骤和方法技巧。

1.6 教学进度安排二、三坐标测量基础知识2.1 测量机的基本组成1、测量机由机械系统、电气系统、软件系统组成。

2、现代测量机的特点：（1）高精度、高性能；（2）高速度/高效率（3）高性能价格比；（4）适应于车间环境；2.1.1 主机结构1、主机（1）按结构形式可以分桥式、悬臂式、龙门式等；（2）按传动方式：气浮式传动、丝杆传动；2、主机要有大理石台面、横梁、垂直轴，机械结构件，气路系统，传动系统，外罩等组成；3、气路系统具有自保护功能，气路系统必须包括气源处理模块，是测量机精度长期稳定的保证；4、主机是测量机精度的基础：（1）大理石热稳定性好；（2）气浮结构、同步带传动、直流伺服传动保证无摩擦传动，传动平稳，精度高，且精度稳定性好；2.1.2 电气系统1、电气系统包括：光栅系统、驱动系统、控制器、测头系统；2、光栅系统：（1）是提高测量机精度的保证，分辨率一般为0.1um或0.5um，（2）获得三轴的空间坐标；3、驱动系统：一般采用直流伺服驱动，特点传动平稳，功率较小；4、控制器：（1）是整个电气系统的核心，负责设备各种电气信号的处理，和软件的通讯；（2）把软件的控制指令转化为电气信号控制主机运动，把设备实时状态信息传输给软件。

（3）目前控制器的发展方向：模块化、数字化、支持I++协议，通用化；5、测头系统：（1）是测量机的核心部件，精度的保证，精度0.1um；（2）测头包括测座、测头、测针3部分；测座由手动、机动、全自动测座；测头分触发式和扫描式；测针有各种类型：针尖、球头、盘式等。

（3）测头的作用是提供信号，通知系统获取当前坐标数据；（4）测头系统的发展：全自动，精度更高，更灵敏；2.1.3软件系统1、软件系统从功能上分主要包括：通用测量模块、专用测量模块、统计分析模块、各类补偿模块。

2、通用测量模块作用：完成整个测量系统的管理，包括探针校正，坐标系建立与转换，几何元素测量，形位公差评价，输出文本检测报告；3、专用测量模块：一般包括齿轮测量模块，凸轮测量模块、叶片模块；统计分析模块：一般在工厂里，对一批工件的测量结果的平均值、标准偏差、变化趋势、分散范围、概率分布等进行统计分析，可以对加工设备2.2 测头简介探测系统是由测头及其附件组成的系统，测头是测量机探测时发送信号的装置，它可以输出开头信号，亦可以输出与探针偏转角度成正比的比例信号，它是坐标测量机的关键部件，测头精度的高低很大程度决定了测量机的测量重复性及精度；不同零件需要选择不同功能的测头进行测量。