原創(chuàng)：三坐標測量教案課件

2023/7/2

三坐標測量培訓教案

第一章節(jié)坐標測量機的基本知識第二章節(jié)坐標測量機的誤差來源一、三坐標測量機的發(fā)展歷史三、坐標測量機原理五、坐標系的建立四、應用范圍六、三坐標可以檢測的項目七、測量方法與步驟八、三坐標測頭種類及選擇方法九、CMM的分類十、坐標測量機的功能軟件一、坐標測量機的誤差來源二、案例共享二、三坐標測量機的主要組成部分2023/7/2三坐標測量機的發(fā)展歷史

三坐標測量機的主要組成部分三坐標測量機種類繁多但大體上皆由若干具有一定功能的部分組成，主要由主機、測頭、電氣系統(tǒng)三大部分。主機部分主要包括機械框架結構、標尺系統(tǒng)、導軌、驅動裝置、轉臺及附件。三維測頭是三維測量的傳感器，它可在三個方向上感受瞄準信號和微小位移，以實現(xiàn)瞄準與測微兩種功能。電氣系統(tǒng)包括控制部分。計算機硬件、計算機軟件及輸出設備。2023/7/2坐標測量機原理

原理：坐標測量機的測量實際上是基于空間點坐標的采集和計算。基本原理是建一個剛性的結構，此結構有三個互相垂直的軸，每個軸向安裝光柵尺，并分別定義為X、Y、Z軸。為了讓每個軸能夠移動，每個軸向裝有空氣軸承或機械軸承。在垂直軸上的探測系統(tǒng)記錄測量點任一時刻的位置。探測系統(tǒng)一般是由測頭和接觸式探針構成，探針與被測工件的表面輕微接觸，獲得測量點的坐標。在測量過程中，坐標測量機將工件的各種幾何元素的測量轉化為這些幾何元素上點的坐標位置，再由軟件根據(jù)相應幾何形狀的數(shù)學模型計算出這些幾何元素的尺寸、形狀、相對位置等參數(shù)。2023/7/2應用范圍三坐標檢測已廣泛用于機械制造業(yè)、汽車工業(yè)、電子工業(yè)、航空航天工業(yè)和國防工業(yè)等各部門，成為現(xiàn)代工業(yè)檢測和質量控制不可缺少的測量設備。涉及的部門和行業(yè)非常廣泛。在應用范圍里面，三坐標檢測也基本上涵蓋了機械零件及電子元器件和各種形狀公差和位置公差。坐標系的建立任何一項測量任務都是從建立坐標系開始的，要建立一個新坐標系，必須給定新坐標系的坐標原點和各坐標軸的方向。通常只要確定一個原點和兩個基準軸就可以了，第三軸的方向由右手螺旋法則確定。

機器坐標系

基準坐標系

工件坐標系

坐標系的轉換所謂坐標轉換就是求出新、舊

坐標系中各點坐標的對應關系。坐標轉換包

括直角坐標系之間平移和旋轉、直角坐標系

和極坐標系、球坐標系之間的變換等。坐標系2023/7/2問題一：

利用三坐標測量機檢測零件是否一定要建立坐標

系，不建立坐標系對檢測結果有無影響？

2023/7/2幾何元素的測量幾何元素的構造

形狀、位置、相互關系的測量三坐標可以檢測的項目

2023/7/2測量方法與步驟

工件的表面處理裝夾建立坐標系編程檢測輸出報告

三坐標測頭種類

球形測頭盤形測頭尖錐形測頭半球形測頭圓柱形測頭星形測頭測頭附件

測端、探針、連接器、測頭回轉附件探針探針是坐標測量機的一部分，主要用來接觸測量工件表面，使得測頭的機械裝置移位，產(chǎn)生信號觸發(fā)并采集一個測量數(shù)據(jù)。一般的探針都是由一個桿和紅寶石球組成。

探針主要術語總長：指的是從探針后固定面到測尖中心的長度有效工作長度(EWL)：指的是從測尖中心到與一般測量特征發(fā)生障礙的探針點的距離選擇直探針的原則：

A、探針長度盡可能短：探針彎曲或偏斜越大，精度將越低。因此在測量時，盡可能采用短探針。B、連接點最少：每次將探針與加長桿連接在一起時，您就額外引入了新的潛在彎曲和變形點。因此在應用過程中，盡可能減少連接的數(shù)目。C、使測球盡可能大：使得球/桿的空隙最大，減少誤觸發(fā)。測頭的材料紅寶石氮化硅氧化鋯球桿材料不銹鋼碳化鎢陶瓷碳纖維測頭是測量機觸測被測零件的發(fā)訊開關，它是坐標測量機的關鍵部件，測頭精度的高低決定了測量機的測量重復性。接觸式非接觸式

觸發(fā)式掃描式測頭分類機械接觸式測頭電氣接觸式測頭光學測頭1）由于不存在測量力，因而適合于測量各種軟的和薄的工件；2）由于是非接觸測量，可以對工件表面進行快速掃描測量；3）多數(shù)光學測頭具有比較大的量程，這是一般接觸式測頭難以達到的；4）可以探測工件上一般機械測頭難以探測到的部位。光學測頭的優(yōu)勢

什么時侯用觸發(fā)式測頭？

1.被測零件所關注的是尺寸（如小的螺紋底孔）、間距或位置，接觸式觸發(fā)測量是合適的，特別是由于對離散點的測量;2.觸發(fā)測頭體積較小當測量空間狹窄時測頭易于接近零件;

3.一般來講觸發(fā)式測頭使用及維修成本較低。什么時侯用掃描測頭？

應用于有形狀要求的零件和輪廓的測量：掃描方式測量的主要優(yōu)點在于能高速的采集數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)不僅可以用來確定零件的尺寸及位置，更重要的是能用眾多的點來精確的描述形狀、輪廓，這特別適用于對形狀、輪廓有嚴格要求的零件，該零件形狀直接影響零件的性能(如葉片、橢圓活塞等);也適用于你不能確信你所用的加工設備能加工出形狀足夠好的零件,而形狀誤差成為主要問題時。

CMM的分類按CMM的技術水平分類數(shù)字顯示及打印型

帶有計算機進行數(shù)據(jù)處理型

計算機數(shù)字控制型

按CMM的測量范圍分類

小型坐標測量機

中型坐標測量機

大型坐標測量機

按CMM的精度分類計量型測量不確定度小于1μm

精密型測量機測量不確定度大于1μm而小于3μm工作型測量測量不確定度大于3μm而小于10μm

三坐標結構形式

計量型和生產(chǎn)型測量機的區(qū)別材料結構傳動方式環(huán)境要求測頭配置

三坐標的選用原則一般測量機的不確定度數(shù)值小于或等于被測量尺寸要求不確定度的1/2時，就可以選用。坐標測量的基本概念

直角坐標系

極坐標系球坐標系坐標測量機的基本工作原理：三坐標測量機是基于坐標測量的通用化數(shù)字測量設備。它首先將各被測幾何元素的測量轉化為對這些幾何元素上一些點集坐標位置的測量，在測得這些點的坐標位置后，再根據(jù)這些點的空間坐標值，經(jīng)過數(shù)學運算求出其尺寸和形位誤差。坐標系

編程軟件

圖示及窗口編程方式學習編程方式脫機編程自動編程測量軟件包系統(tǒng)調(diào)試軟件系統(tǒng)工作軟件坐標測量機的功能軟件

坐標測量機的主要誤差來源定位誤差直線度誤差角運動誤差垂直度誤差力變形誤差熱變形誤差