三坐標(biāo)測量機(jī)教材講義

三坐標(biāo)測量機(jī)1、三坐標(biāo)測量機(jī)概述1.1三坐標(biāo)測量機(jī)的產(chǎn)生1.2三坐標(biāo)測量機(jī)的組成1.3三坐標(biāo)測量機(jī)的工作原理1.4三坐標(biāo)測量機(jī)的分類1.1三坐標(biāo)測量的產(chǎn)生反求工程需要生產(chǎn)線節(jié)拍要求在線檢測需要三維測量工件增多進(jìn)入20世紀(jì)80年代后，以ZEISS、LEITZ、DEA、LK、三豐、SIP、FERRANTI、MOORE等為代表的眾多公司不斷推出新產(chǎn)品1.2三坐標(biāo)測量的組成43615X2Y機(jī)械系統(tǒng)電子系統(tǒng)1—工作臺2—移動橋架3—中央滑架4—Z軸5—測頭6—電子系統(tǒng)1.3三坐標(biāo)測量機(jī)的工作原理21ZYX3OIAOI要測量工件上一圓柱孔的直徑，可以在垂直于孔軸線的截面I內(nèi)，觸測內(nèi)孔壁上三個(gè)點(diǎn)（點(diǎn)1、2、3），則根據(jù)這三點(diǎn)的坐標(biāo)值就可計(jì)算出孔的直徑及圓心坐標(biāo)OI；三坐標(biāo)測量機(jī)的工作原理三坐標(biāo)測量機(jī)基本原理?一個(gè)基本模型?一個(gè)測頭?三維坐標(biāo)?三組坐標(biāo)系基本模型XGMG：測量點(diǎn)數(shù)據(jù)X：運(yùn)算M：工件幾何參數(shù)?一個(gè)基本模型三坐標(biāo)測量機(jī)原理?一個(gè)測頭?三維坐標(biāo)?三組坐標(biāo)系基本模型?一個(gè)基本模型三坐標(biāo)測量機(jī)原理?一個(gè)測頭?三維坐標(biāo)?三組坐標(biāo)系測頭?一個(gè)基本模型三坐標(biāo)測量機(jī)原理?一個(gè)測頭?三維坐標(biāo)?三組坐標(biāo)系YXZo以X軸為主軸依次定義另兩個(gè)軸三維坐標(biāo)?一個(gè)基本模型三坐標(biāo)測量機(jī)原理?一個(gè)測頭?三維坐標(biāo)?三組坐標(biāo)系oZ′ZXYX′Y′?機(jī)器坐標(biāo)系（X，Y，Z）?工件坐標(biāo)系（X′，Y′，Z′）?測頭坐標(biāo)系（A，B，C）PoXl1m1n1x′gY=l2m2n2y′+hZl3m3n3z′ko′1.4三坐標(biāo)測量機(jī)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的測量范圍分類小型坐標(biāo)測量機(jī)中型坐標(biāo)測量機(jī)大型坐標(biāo)測量機(jī)按CMM的精度分類精密型CMM中、低精度CMM按CMM的結(jié)構(gòu)形式分類2三坐標(biāo)測量機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)(a)(g)(c)(h)(d)(e)(i)(f)(b)2.1結(jié)構(gòu)形式(a)移動橋式(b)固定橋式(d)龍門式(e)懸臂式(h)橫臂立柱式2.2工作臺早期的三坐標(biāo)測量機(jī)的工作臺一般是由鑄鐵或鑄鋼制成的，但近年來，各生產(chǎn)廠家已廣泛采用花崗巖來制造工作臺，這是因?yàn)榛◢弾r變形小、穩(wěn)定性好、耐磨損、不生銹，且價(jià)格低廉、易于加工。有些測量機(jī)裝有可升降的工作臺，以擴(kuò)大Z軸的測量范圍，還有些測量機(jī)備有旋轉(zhuǎn)工作臺，以擴(kuò)大測量功能。2.3導(dǎo)軌?其結(jié)構(gòu)中有六個(gè)氣墊2（水平面四個(gè)，側(cè)面兩個(gè)），使得整個(gè)橋架浮起。滾輪3受壓縮彈簧4的壓力作用而與導(dǎo)向塊5緊貼，由彈簧力保證氣墊在工作狀態(tài)下與導(dǎo)軌導(dǎo)向面之間的間隙。當(dāng)橋架6移動時(shí)，若產(chǎn)生扭動，則使氣墊與導(dǎo)軌面之間的間隙量發(fā)生變化，其壓力也隨之變化，從而造成瞬時(shí)的不平衡狀態(tài)，但在彈簧力的作用下會重新達(dá)到平衡，使之穩(wěn)定地保持10μm的間隙量，以保證橋架的運(yùn)動精度。氣浮導(dǎo)軌的進(jìn)氣壓力一般為3～6個(gè)大氣壓，要求有穩(wěn)壓裝置。123456A-AAA3.1標(biāo)尺系統(tǒng)光學(xué)式標(biāo)尺系統(tǒng)（如光學(xué)讀數(shù)刻線尺，光學(xué)編碼器，光柵，激光干涉儀）電氣式標(biāo)尺系統(tǒng)（如感應(yīng)同步器，磁柵）機(jī)械式標(biāo)尺系統(tǒng)（如精密絲杠加微分鼓輪，精密齒條及齒輪，滾動直尺）3三坐標(biāo)測量機(jī)的測量系統(tǒng)機(jī)械接觸式測頭(a)(b)(c)(d)(e)(f)3.2測頭系統(tǒng)電氣接觸式動態(tài)測頭125346測桿安裝在芯體上，而芯體則通過三個(gè)沿圓周1200分布的鋼球安放在三對觸點(diǎn)上，當(dāng)測桿沒有受到測量力時(shí)，芯體上的鋼球與三對觸點(diǎn)均保持接觸，當(dāng)測桿的球狀端部與工件接觸時(shí)，不論受到X、Y、Z哪個(gè)方向的接觸力，至少會引起一個(gè)鋼球與觸點(diǎn)脫離接觸，從而引起電路的斷開，產(chǎn)生階躍信號，直接或通過計(jì)算機(jī)控制采樣電路，將沿三個(gè)軸方向的坐標(biāo)數(shù)據(jù)送至存儲器，供數(shù)據(jù)處理用。TP20觸發(fā)式測頭靜態(tài)測頭12314457891315161718610111230312928222526272321201924(d)(c)(b)(a)ZXSP80模擬掃描測頭激光非接觸式測頭52314測頭附件(a)(c)(d)(b)(e)5126437測頭附件B2211A(b)(a)ZYX圖3葉片型面測量O測頭及附件4三坐標(biāo)測量的控制系統(tǒng)*控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)手動型與機(jī)動型控制系統(tǒng)CNC型控制系統(tǒng)*測量進(jìn)給控制*控制系統(tǒng)的通信5三坐標(biāo)測量的軟件系統(tǒng)*人機(jī)對話和編程軟件圖示及窗口編程方式自學(xué)習(xí)編程方式脫機(jī)編程上位機(jī)編程*測量軟件包*系統(tǒng)調(diào)試軟件*系統(tǒng)工作軟件內(nèi)、外圓柱直齒輪和斜齒輪的測量直傘齒輪測量螺旋傘齒輪測量葉片測量整體葉輪測量MISTRAL070705坐標(biāo)測量主機(jī)MISTRAL070705技術(shù)指標(biāo)測量機(jī)主要參數(shù)：型號：MISTRAL070705有效行程：710×660×460mm測量精度：3.5+4×L/1000μm主體結(jié)構(gòu)：斜橋式、氣浮導(dǎo)軌分辨率：0.5μm系統(tǒng)構(gòu)成：DEA測量機(jī)、計(jì)算機(jī)、TUTOR測量軟件MISTRAL070705功能簡介?手動測量模式：幾何元素測量：點(diǎn)、線、面、孔、球、圓柱、圓錐、槽、拋物面、環(huán)幾何元素構(gòu)造：點(diǎn)、線、面、孔、球、圓柱、圓錐、槽、拋物面、環(huán)計(jì)算元素關(guān)系：元素間距離、相交、對稱、投影、角度等關(guān)系位置誤差檢測：平行度、垂直度、傾斜度、同軸度、位置度、對稱度?CNC測量模式：人工編制測量程序，測量機(jī)自動檢測?自學(xué)習(xí)測量模式：通過自學(xué)習(xí)模式下零件測量，生成零件測量程序系統(tǒng)組成?主體結(jié)構(gòu)形式：底座、測量工作臺、立柱、X向支撐梁和導(dǎo)軌、Y向支撐梁和導(dǎo)軌、Z軸部件、測頭、驅(qū)動電機(jī)及測長系統(tǒng)?系統(tǒng)構(gòu)成主體、控制箱、計(jì)算機(jī)、手控盒、測頭控制箱、電源系統(tǒng)、氣源系統(tǒng)?控制系統(tǒng)（B3P）電源板、邏輯運(yùn)算板、電機(jī)驅(qū)動板、故障檢測板三坐標(biāo)測量機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成框圖380V測量機(jī)主體控制箱計(jì)算機(jī)手控盒打印機(jī)測頭空氣壓縮機(jī)冷干機(jī)UPS穩(wěn)壓源220VRENISHAW測頭控制盒串行線油水分離DEACB3P控制系統(tǒng)框圖TU04手控盒計(jì)算機(jī)LOG186卡電源板PWM24卡DEACB3P數(shù)控設(shè)備PILZ卡~220V應(yīng)急按鈕XYZ驅(qū)動電機(jī)狀態(tài)(過流、過熱、斷路等檢測)XYZ驅(qū)動電機(jī)測量機(jī)電纜光柵數(shù)據(jù)采集RENISHAW測頭測量步驟確定測量方案測頭與零件管理輸出設(shè)置輸出測量報(bào)告測量操作開機(jī)確定測量方案分析圖紙尺寸及形位公差要求以及零件的具體結(jié)構(gòu)確定：根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)基準(zhǔn)確定測量基準(zhǔn)確定檢測幾何尺寸項(xiàng)和獲取方式__直接檢測尺寸、__通過間接測量構(gòu)造尺寸__計(jì)算幾何元素之間的關(guān)系而獲得尺寸確定各幾何元素所需要輸出的參數(shù)項(xiàng)目。測量機(jī)開啟程序?開啟氣源：依次開啟空壓機(jī)、冷干機(jī)和測量機(jī)氣源，檢查氣壓是否在0..4～0.5Mpa范圍之內(nèi)。如果不在此范圍內(nèi)則可通過氣源調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)。?開啟電源：依次接通交流穩(wěn)壓電源，UPS電源，控制箱電源和計(jì)算機(jī)電源。?啟動測量程序：WTUTOR屏幕出現(xiàn)SOI頁面。?機(jī)器初始化：依次單擊“電源”、“初始化”鍵，機(jī)器完成通訊和坐標(biāo)初始化。測頭與零件坐標(biāo)管理?測頭管理：—測頭標(biāo)定—測頭校正—數(shù)據(jù)存儲。?建立零件參考坐標(biāo)系：—定義三個(gè)相互垂直的坐標(biāo)軸—零件坐標(biāo)系原點(diǎn)相對于機(jī)器坐標(biāo)系原點(diǎn)的位置—存儲參考坐標(biāo)系輸出設(shè)置—外圍設(shè)備控制：屏幕、打印機(jī)、文件—幾何元素的輸出格式控制：測量值、誤差值、完全值測量操作1.直接測量利用測量活動頁的元素測量功能直接測量獲得尺寸2.構(gòu)造元素利用測量存儲的幾何元素的特征點(diǎn)得到一個(gè)新的元素或獲得尺寸3.計(jì)算關(guān)系：計(jì)算幾何元素之間關(guān)系的而獲得尺寸或形位誤差4.幾