三坐标测量相关(三坐标测量仪初步知识)

1.三坐标测量仪初步知识

一、三坐标测量机的产生 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。 二、三坐标测量机的组成及工作原理 （一）CMM的组成 三坐标测量机是典型的机电一体化设备，它由机械系统和电子系统两大部分组成。

（1）机械系统：一般由三个正交的直线运动轴构成。如图9-1所示结构中，X向导轨系统装在工作台上，移动桥架横梁是Y向导轨系统，Z向导轨系统装在中央滑架内。

三个方向轴上均装有光栅尺用以度量各轴位移值。人工驱动的手轮及机动、数控驱动的电机一般都在各轴附近。

用来触测被检测零件表面的测头装在Z轴端部。 （2）电子系统：一般由光栅计数系统、测头信号接口和计算机等组成，用于获得被测坐标点数据，并对数据进行处理。

（二）CMM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，经过数学运算求出其尺寸和形位误差。

如图9-2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OI；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。 三、三坐标测量机的分类 （一）按CMM的技术水平分类 1.数字显示及打印型 这类CMM主要用于几何尺寸测量，可显示并打印出测得点的坐标数据，但要获得所需的几何尺寸形位误差，还需进行人工运算，其技术水平较低，目前已基本被陶汰。

2.带有计算机进行数据处理型 这类CMM技术水平略高，目前应用较多。其测量仍为手动或机动，但用计算机处理测量数据，可完成诸如工件安装倾斜的自动校正计算、坐标变换、孔心距计算、偏差值计算等数据处理工作。

3.计算机数字控制型 这类CMM技术水平较高，可像数控机床一样，按照编制好的程序自动测量。 （二）按CMM的测量范围分类 1.小型坐标测量机 这类CMM在其最长一个坐标轴方向（一般为X轴方向）上的测量范围小于500mm，主要用于小型精密模具、工具和刀具等的测量。

2.中型坐标测量机 这类CMM在其最长一个坐标轴方向上的测量范围为500~2000mm，是应用最多的机型，主要用于箱体、模具类零件的测量。 3.大型坐标测量机 这类CMM在其最长一个坐标轴方向上的测量范围大于2000mm，主要用于汽车与发动机外壳、航空发动机叶片等大型零件的测量。

（三）按CMM的精度分类 1.精密型CMM 其单轴最大测量不确定度小于1*10-6L(L为最大量程，单位为mm)，空间最大测量不确定度小于（2~3）*10-6L，一般放在具有恒温条件的计量室内，用于精密测量。 2.中、低精度CMM 低精度CMM的单轴最大测量不确定度大体在1*10-4L左右，空间最大测量不确定度为（2~3）*10-4L，中等精度CMM的单轴最大测量不确定度约为1*10-5L，空间最大测量不确定度为（2~3）*10-5L。

这类CMM一般放在生产车间内，用于生产过程检测。 （四）按CMM的结构形式分类 按照结构形式，CMM可分为移动桥式、固定桥式、龙门式、悬臂式、立柱式等，见下节。

第二节 三坐标测量机的机械结构 一、结构形式 三坐标测量机是由三个正交的直线运动轴构成的，这三个坐标轴的相互配置位置（即总体结构形式）对测量机的精度以及对被测工件的适用性影响较大。 二、工作台 早期的三坐标测量机的工作台一般是由铸铁或铸钢制成的，但近年来，各生产厂家已广泛。

2.三坐标的基本测量方法及注意事项是什么

据中国仪器超市网介绍基本测量方法：

1、量测前准备：

a、检查空气轴承压力是否足够

b、安装工件

2、测头选择及安装：

a、将适当之测头装于Z轴承接器

b、检视Z轴是否会自动滑落（否则应调整红色压力平衡调整阀）

c、锁定各轴之适当位置

3、量测操作：

a、开启处理机电源

b、启开打印机开关

c、参考操作手册，选择所需功能之指令

d、进行量测，并读出量测值

4、完成后注意事项：

a、Z轴移至原来位置后，锁定

b、X,Y轴各移至中央，锁定

c、关电源及压力阀

d、取下测头

e、并作适当的保养

注意事项：

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，不可撞击三次元测量仪的任何构件。

2、正确安装三次元的零件，安装前确保符合零件与三坐标测量机的等温要求，恒温条件下，提前四个小时以上放入被测工件。

3、建立三次元测量仪的正确坐标系，保证所建立的坐标系符合图纸的要求，这样才能确保所测得的数据准确。

4、当编好三次元测量机的程序自动运行时，要防止探针与工件的干涉，故需注意要增加拐点。

5、对于一些大型较重的模具、检测，测量结束后应该及时的吊下工作台，避免三坐标的工作台长时间的处于承载状态。

6、检测完成后，立即清洁三坐标测量仪的工作台台面，确保下次正常的使用

3.三坐标测量要点

三坐标使用注意事项

1：温度要求20°±2°，如果低于13°或高于30°不能开机，否则会影响使用寿命。湿度要求为50%±10%。如果湿度小于20%，会产生静电；如果湿度大于80%，则会受潮漏电。

2：电源要求为220v±10%，电压要稳定，稳压器UPS≥3000w。气源应无水、无油、无尘，三级以上过滤，纯洁度≥95%；外部气压是7---10bar,CMM供气气压应大于6bar.

3：室内应清洁无尘，特别是导轨等不能有异物，操作台上不要堆放杂物，以防意外事故。要一天拖一次地，保证清洁卫生。

4：金属导轨用航空汽油擦拭（120或180号汽油），花岗岩导轨用无水乙醇擦拭。切记在保养过程中不能给任何导轨上任何性质的油脂。

5：每天开机前用酒精和干净柔软的干毛巾（医用纱布或类似的物品）清洁空气轴承滑动轨道的所有裸露表面。

6： 开关机时要按照规定的顺序操作，以免使主机受到浪涌电流的冲击，影响使用寿命。关机前应换上简单且较轻的测头，以防机器回零点时碰撞；并将测头停在合适的位置，一般要求Z轴不暴露光栅尺，位于机器的右后上方，但避免退到极限位置。

7：测量前要做好被测工件的清洁卫生，并保证测针清洁，测针数据真实有效。

8：三坐标桌面上的安装用的M10螺孔的螺纹所受力矩不能大于10Nm，装夹工件时不可太用力，以免弄坏螺纹。

9：测量完后要看测量结果，确认测量结果正确无误，如有疑虑应复检，不可放过。

10：在三坐标测量中，平时熟悉产品熟悉工艺很重要，会给工作带来很大的便利。在实际工作中容易出错的地方，要摸索、熟悉。

11：精度要求较高的工件要先恒温再检测，否则温差过大会产生很大的误差。

12：平时工作要认真细心，意外情况处置要沉着冷静；如发生事故要及时上报，并保护现场。

4.三坐标的知识

三坐标测量机的导轨加工精度很高，与空气轴承的间隙很小，如果导轨上面有灰尘或其它杂质，就容易造成气浮轴承和导轨划伤。

所以每次开机前应清洁机器的导轨，金属导轨用航空汽 三坐标是测量的东西什么是三坐标测量机 使位置公差评定更加方便在以往的三坐标测量软件中，要对几何元素的位置公差进行评定，必须手工输入几何元素的理论位置，然后再和实际测量得到的值进行比对，这样对位置公差的评定很不方便。当坐标测量机软件引入CAD功能之后，就可以在软件中对CAD模型进行测量，。

使用Virtual DMIS的三坐标怎么准确测出圆跳动和全跳动？ 智能测量功能 图标DMIS-DMIS程序以图表列出 接收CAD文件GD&T数据 模拟测量机和测头姿态运动时的三维实体显示，由于有了三维实体图形的显示功能，三坐标测量机在Virtual DMIS的软件支持下，在计算机的屏幕上能显示整台三坐标测量机的三维实体模型。

我解释一下三坐标检测机的作用 柱式桥架型 （Gantry type） 柱式桥架型，与床式桥架型式比较时，柱式桥架型其架是直接固定在地板上又称为门型，比床式桥架型有较大。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 利用坐标测量技术、计算机测控技术及最先进的动态测量系统进行工件表面点。

5.有谁有“三坐标测量设备”的知识,拜读、、、

三坐标即三坐标测量机，英文Coordinate Measuring Machining，缩写CMM，它是指在三维可测的空间范围内，能够根据测头系统返回的点数据，通过三坐标的软件系统计算各类几何形状、尺寸等测量能力的仪器，又称为三坐标测量仪或三坐标量床。

坐标测量机的基本原理是将被测零件放入它允许的测量空间，精确的测出被测零件表面的点在空间三个坐标位置的数值，将这些点的坐标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，经过数学计算的方法得出其形状、位置公差及其他几何量数据。

在测量技术上，光栅尺及以后的容栅、磁栅、激光干涉仪的出现，革命性的把尺寸信息数字化，不但可以进行数字显示，而且为几何量测量的计算机处理，进而用于控制打下基础。

三坐标测量仪可定义为“一种具有可作三个方向移动的探测器，可在三个相互垂直的导轨上移动，此探测器以接触或非接触等方式传送讯号，三个轴的位移测量系统 （ 如光学尺 ） 经数据处理器或计算机等计算出工件的各点坐标（X、Y、Z）及各项功能测量的仪器”。三坐标测量仪的测量功能应包括尺寸精度、定位精度、几何精度及轮廓精度等。

功能 几何元素的测量，包括点、线、面、圆、球、圆柱、圆锥等等；

曲线、曲面扫描，支持点位扫描功能，IGES文件的数据输出，CAD 名义数据定义、ASCII 文本数据输入、名义曲线扫描、符合公差定义的轮廓分析。

形位公差的计算，包括直线度、平面度、圆度、圆柱度、垂直度、倾斜度、平行度、位置度、对称度、同心度等等；

 支持传统的数据输出报告、图形化检测报告、图形数据附注、数据标签输出等多种输出方式。

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6.请介绍一下三坐标测量机的知识,应用领域,范围,及效益分析

三坐标测量机：前沿技术“巧夺天功” 三坐标测量机作为大型空间几何量检测设备，在推动我国制造业的发展方面起到越来越重要的作用。

尤其是我国汽车工业逐步走上核心技术自主开发，模具、摩托车行业走出国门，造船工业做大做强赶超世界一流的今天，三坐标测量更是相关企业技术进步、产品升级、质量控制不可或缺的检测手段。 中国测试技术研究院测量仪器研究所专业从事三坐标技术的研究、开发工作已有20多年的历史，早在1996年就被国家科委确定为国家三坐标技术依托单位。

近几年，通过行业推动、同行激励和国际合作，研究所始终站在国内三坐标测量技术的前沿，其产品技术优势得到了新的发展。 在三坐标测量机机械结构上，我们引进了美国、日本、德国等国的先进技术，并依托中国测试技术研究院在几何量检测误差分析、性能测试等方面的专业务实力和基础，运用测量仪器研究所多年的开发基础和成果，优化设计的三坐标测量机的机械结构其可靠性和稳定性已经达到国际先进水平。

在三坐标测量机主体材料的应用上，测量仪器研究所生产的三坐标测量机不仅可以选用成型钢材，而且在采用国际上流行的铝合金材料方面已具有近20年使用经验。在材料的定制、热处理、机加工、时效、表面处理、检验、测试等方面已经形成一套科学先进的国内领先的工艺流程。

测量仪器研究所生产的三坐标测量机，在大范围测量方面具有独特的优势。目前，国内测量高度在2500mm以上的三坐标测量机，有80%是中国测试技术研究院测量仪器研究所提供的；国内测量高度在3000mm以上的三坐标测量机，有95%由本所提供。

目前我们生产的三坐标测量机已经形成不直角坐标和极柱坐标两大系列产品，可以满足精度划线、测量、测绘、设计等多种使用要求。极柱坐标测量技术在我国是独家拥有，填补了国内空白。

在配套产品方面，测量仪器研究所生产的三坐标测量机配套产品齐全，软件、测头、自定心测针、精密回转工作台、可调支撑、微调手轮、划针头等均可自行研发生产。 三坐标测量机在运动性能方面可分别实现手动、电动、数控和全自动测量，在使用性能方面可根据不同要求提供点接触式和线性非接触式及激光扫描和数字成像测量功能。

CAM / CAD一体化是三坐标测量机发展的一个特点。为满足汽车等行业自主开发的需要，中国测试技术研究院测量仪器研究所已首家推出CAM / CAD一体化三坐标测量切削机，市场反映情况良好。

生产三坐标测量机还需要个性支持。中国测试技术研究院测量仪器研究所有一支20 多年三坐标测量机研发经验的科研队伍，能为众多客户提供多方面的个性化技术支持和服务。

有各工种工序齐全的机加工队伍和设备，95%以上的三坐机加工零件的加工制造由自行加工完成。 测量仪器研究所是国内同行中唯一通ISO9001质量体系认证的企业。

三坐标测量机的选用及其经济效益漫谈 目前，三坐标测量机的市场需求大、产品种类多。各厂家为满足用户需要，赢得量好信誉，不断推出精度高、性能好、使用方便、易于操作、又可满足用户一些特殊检测任务的测量机。

尤其是软件开发越来越快，测量机自动化程度越来越高，市场竞争日趋激烈。但从坐标测量机的使用角度上看，如何选用适合的测量机以满足检测要求，又能达到最佳的性能价格比，并产生较高的经济效益，是广大用户关心的重要课题。

下面介绍三坐标测量机的选用原则。 一、合理的测量精度 坐标测量机是检测工件尺寸与形位误差的仪器，首要的是精度指标应满足用户要求。

选用时，一般可根据被测工件要求的检测精度与测量机给定的测量不确定度相对比，看测量机精度是否符合要求。 精度比对不是一个简单的比较过程。

测量机的技术规范中一般只给出单轴测长和空间测长的两个不确定度公式及重复精度值。但在具体测件时需要将被测参数的测量不确定度限制在一定范围内。

一般测量时，要测量很多测点。在形位测量时，更有大量测点参与并带来测量误差，精确计算是很难的。

因此从经验出发，在一般测量中，测量不确定度应为被测工件尺寸公差带的1/5~1/3。例如某一被测箱体上二孔的孔距为500mm，公差带为15um，则所选用的测量机在500mm长度上的测量不确定度应不大于3um~5um。

对于精密测量及复杂的形位测量要求还高，一般应为被测尺寸公差带的1/10~1/5。重要的是重复精度必须满足要求，因为系统误差还可以通过一定方法补偿，而重复精度应由测量机本身保证。

总之，用户应选用精度（包括重复精度）高一些的测量机。这不仅由于测量复杂件时，测点可能带入的误差比预想的要大（由于测头测杆变化或加长会引入更大的误差），而且测量机的精度会随使用次数增多而有所下降。

二、合乎要求的测量范围 测量范围的选择时选择测量机时的最基本参数。因为在测量范围内才能获得精确的测量值，超出了范围，测量就难于进行。

选择测量范围时，应考虑以下几个方面。 1、工件的所需测量的部分，不一定是整个工件。

如要测的部分集中在工件的某个局部，除了测量机的测量范围能覆盖被测参数之外，还要考虑整个工件能在测量机上安置，要求工件重量。