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1三坐標測量

三坐標測量在同軸度檢測是我們在測量工作中經(jīng)常遇到的問題，用三坐標進行同軸度的檢測不僅直觀且又方便，三次元、2.5次元與三坐標其測量結(jié)果精度高，并且重復(fù)性好 [1]  。

三坐標測量機的功能是快速準確地評價尺寸數(shù)據(jù)，為操作者提供關(guān)于生產(chǎn)過程狀況的有用信息，這與所有的手動測量設(shè)備有很大的區(qū)別。將被測物體置于三坐標測量空間，可獲得被測物體上各測點的坐標位置，根據(jù)這些點的空間坐標值，經(jīng)計算求出被測物體的幾何尺寸、形狀和位置。

2組成

三坐標測量機一般由以下幾個部分組成：

1、主機機械系統(tǒng)（X、Y、Z三軸或其它）；

2、 測頭系統(tǒng)；

3、 電氣控制硬件系統(tǒng)；

4、 數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)（測量軟件）；

3使用方法

三坐標測量儀簡稱CMM，自六十年代中期臺三坐標測量儀問世以來，隨著計算機技術(shù)的進步以及電子控制系統(tǒng)、檢測技術(shù)的發(fā)展，為測量機向高精度、高速度方向發(fā)展提供了強有力的技術(shù)支持。

CMM按測量方式可分為接觸測量和非接觸測量以及接觸和非接觸并用式測量，接觸測量常于測量機械加工產(chǎn)品以及壓制成型品、金屬膜等。本文以接觸式測量機為例來說明幾種掃描物體表面，以獲取數(shù)據(jù)點的幾種方法，數(shù)據(jù)點結(jié)果可用于加工數(shù)據(jù)分析，也可為逆向工程技術(shù)提供原始信息。掃描指借助測量機應(yīng)用軟件在被測物體表面特定區(qū)域內(nèi)進行數(shù)據(jù)點采集。此區(qū)域可以是一條線、一個面片、零件的一個截面、零件的曲線或距邊緣一定距離的周線。掃描類型與測量模式、測頭類型及是否有CAD文件等有關(guān)，狀態(tài)按紐（手動/DCC）決定了屏幕上可選用的“掃描”（SCAN）選項。若用DCC方式測量，又具有CAD文件，那么掃描方式有“開線”（OPEN LINEAR）、“閉線”（CLOSED LINEAR）、“面片”（PATCH）、“截面”（SECTION）及“周線”（PERIMETER）掃描。若用DCC方式測量，而只有線框型CAD文件，那么可選用 “開線”（OPEN LINEAR）、“閉線”（CLOSED LINEAR）和“面片”（PATCH）掃描方式。若用手動測量模式，那么只能用基本的“手動觸發(fā)掃描”（MANUL TTP SCAN）方式。若在手動測量方式，測頭為剛性測頭，那么可用選項為“固定間隔”（FIXED DELTA）、“變化間隔”（VARIABLE DELTA）、“時間間隔”（TIME DELTA）和“主體軸向掃描”（BODY AXIS SCAN）方式。

4影響同軸度因素

三坐標測量影響同軸度的因素
　　三坐標在國標中同軸度公差帶的定義是指直徑公差為值t，且3D影像測量與三坐標測量儀的基準軸線同軸的圓柱面內(nèi)的有區(qū)域。它有以下三種控制要素：①軸線與軸線；②軸線與公共軸線；③圓心與圓心。
　　2.5次元測量影響同軸度因素
　　2.5次元在影響同軸度的主要因素有被測元素與基準元素的圓心位置和軸線方向，特別是軸線方向。如在基準圓柱上測量兩個截面圓，用其連線作基準軸。在被測圓柱上也測量兩個截面圓，構(gòu)造一條直線，然后計算同軸度。假設(shè)基準上兩個截面的距離為10 mm，基準截面與被測圓柱的截面的距離為100 mm,如果基準的第二截面圓的圓心位置與截面圓圓心有5μm的測量誤差，那么基準軸線延伸到被測圓柱截面時已偏離50μm（5μmx100÷10），此時，二次元和2.5次元即使被測圓柱與基準*同軸，其結(jié)果也會100μm的誤差（同軸度公差值為直徑，50μm是半徑）。

5Z軸平衡的調(diào)整

測量機的Z軸平衡分為重錘和氣動平衡，主要用來平衡Z軸的重量，使Z軸的驅(qū)動平穩(wěn)。如果誤動氣壓平衡開關(guān)，會使Z軸失去平衡。處理的方法：

1） 將測座的角度轉(zhuǎn)到90，0，避免操作過程中碰測頭。

2） 按下“緊急停”開關(guān)。

3） 一個人用雙手托住Z軸，向上推、向下拉，感覺平衡的效果。

4） 一人調(diào)整氣壓平衡閥，每次調(diào)整量小一點，兩人配合將Z軸平衡調(diào)整到向上和向 下的感覺一致即可。

行程終開關(guān)是用于機器行程終保護和HOME時使用。行程終開關(guān)一般使用接觸式開關(guān)或光電式開關(guān)。開關(guān)式容易在用手推動軸運動時改變位置，造成接觸不良?？梢赃m當調(diào)整開關(guān)位置保證接觸良好。光電式開關(guān)要注意檢查插片位置正常，經(jīng)常清除灰塵，保證其工作正常。

6注意事項

正確使用三坐標測量儀對其使用壽命、精度起到關(guān)鍵作用，應(yīng)注意以下幾個問題：

1、工件吊裝前，要將探針退回坐標原點，為吊裝位置預(yù)留較大的空間；工件吊裝要平穩(wěn)，不可撞擊三坐標測量儀的任何構(gòu)件。

2、正確安裝零件，安裝前確保符合零件與測量機的等溫要求。

3、 建立正確的坐標系，保證所建的坐標系符合圖紙的要求，才能確保所測數(shù)據(jù)準確。

4、當編好程序自動運行時，要防止探針與工件的干涉，故需注意要增加拐點。

5、對于一些大型較重的模具、檢具，測量結(jié)束后應(yīng)及時吊下工作臺，以避免工作臺長時間處于承載狀態(tài)。

7影響測量機的因素

三坐標測量機的機械部件有多種，我們需要日常保養(yǎng)的是傳動系統(tǒng)和氣路系統(tǒng)的部件，保養(yǎng)的頻率應(yīng)該根據(jù)測量機所處的環(huán)境決定。一般在環(huán)境比較好的精測間中的測量機，推薦每三個月進行一次常規(guī)保養(yǎng)，而如果使用環(huán)境中灰塵比較多，測量間的溫度濕度不能*測量機使用環(huán)境要求，建議每月進行一次常規(guī)保養(yǎng)，對測量機的常規(guī)保養(yǎng)，應(yīng)了解影響測量機的因素：

1.壓縮空氣對測量機的影響

1）要選擇合適的空壓機，好另有儲氣罐，使空壓機工作壽命長，壓力穩(wěn)定。

2）空壓機的啟動壓力一定要大于工作壓力。

3）開機時，要先打開空壓機，然后接通電源。

2. 油和水對測量機的影響

由于壓縮空氣對測量機的正常工作起著非常重要的作用，所以對氣路的維修和保養(yǎng)非常重要。其中有以下主要項目：

每天使用測量機前檢查管道和過濾器，放出過濾器內(nèi)及空壓機或儲氣罐的水和油。

每天都要擦拭導(dǎo)軌油污和灰塵，保持氣浮導(dǎo)軌的正常工作狀態(tài)。

3. 空調(diào)的風向?qū)y量機溫度的影響

測量機房的空調(diào)應(yīng)盡量選擇變頻空調(diào)。變頻空調(diào)節(jié)能性能好，主要的是控溫能力強。在正常容量的情況下，控溫可在±1℃范圍內(nèi)。

由于空調(diào)器吹出風的溫度不是20℃，因此決不能讓風直接吹到測量機上。有時為防止風吹到測量機上而把風向轉(zhuǎn)向墻壁或一側(cè)，結(jié)果出現(xiàn)機房內(nèi)一邊熱一邊涼，溫差非常大的情況。

空調(diào)器的安裝應(yīng)有規(guī)劃，應(yīng)讓風吹到室內(nèi)的主要位置，風向向上形成大循環(huán)（不能吹到測量機），盡量使室內(nèi)溫度均衡。

有條件的，應(yīng)安裝風道將風送到房間頂部通過雙層孔板送風，回風口在房間下部。這樣使氣流無規(guī)則的流動，可以使機房溫度控制更加合理。

8維護保養(yǎng)

編輯

三坐標測量機的組成比較復(fù)雜，主要有機械部件、電氣控制部件、計算機系統(tǒng)組成。平時我們在使用三坐標測量機測量工件的同時，也要注意機器的保養(yǎng)，以延長機器的使用壽命。下面重點說明壓縮空氣維護保養(yǎng)和導(dǎo)軌維護保養(yǎng) 。

壓縮空氣保養(yǎng)

由于壓縮空氣對三坐標測量儀的正常工作起著非常重要的作用，所以對氣源的維修和保養(yǎng)非常重要。其中有以下主要項目：

1、每天使用三坐標測量儀前檢查管道和過濾器，放出過濾器內(nèi)及空壓機或儲氣罐的水和油。

2、一般3個月要清洗隨機過濾器和前置過濾器的濾芯?？諝赓|(zhì)量較差的周期要縮短。因為過濾器的濾芯在過濾油和水的同時本身也被油污染堵塞，時間稍長就會使測量機實際工作氣壓降低，影響三坐標測量儀正常工作。一定要定期清洗過濾器濾芯。

導(dǎo)軌維護保養(yǎng)

三坐標測量儀的導(dǎo)軌是測量機的基準，只有保養(yǎng)好氣浮塊和導(dǎo)軌才能保證測量機的正常工作。三坐標測量儀導(dǎo)軌的保養(yǎng)除了要經(jīng)常用酒精和脫脂棉擦拭外，還要注意不要直接在導(dǎo)軌上放置零件和工具。尤其是花崗石導(dǎo)軌，因其質(zhì)地比較脆，任何小的磕碰會造成碰傷，如果未及時發(fā)現(xiàn)，碎渣就會傷害氣浮塊和導(dǎo)軌。要養(yǎng)成良好的工作習慣，用布或膠皮墊在下面，保證導(dǎo)軌安全。

工作結(jié)束后或上零件結(jié)束后要擦拭導(dǎo)軌。每天都要擦拭導(dǎo)軌油污和灰塵，保持氣浮導(dǎo)軌的正常工作狀態(tài)。

9應(yīng)用領(lǐng)域

主要用于機械、汽車、航空、軍工、家具、工具原型、機器等中小型配件、模具等行業(yè)中的箱體、機架、齒輪、凸輪、蝸輪、蝸桿、葉片、曲線、曲面等的測量，還可用于電子、五金、塑膠等行業(yè)中，可以對工件的尺寸、形狀和形位公差進行精密檢測，從而完成零件檢測、外形測量、過程控制等任務(wù)。

模具行業(yè)

三坐標測量機在模具行業(yè)中的應(yīng)用相當廣泛，它是一種設(shè)計開發(fā)、檢測、統(tǒng)計分析的現(xiàn)代化的智能工具，更是模具產(chǎn)品的質(zhì)量技術(shù)保障的有效工具。當今主要使用的三坐標測量機有橋式測量機、龍門式測量機、水平臂式測量機和便攜式測量機。測量方式大致可分為接觸式與非接觸式兩種。

模具的型芯型腔與導(dǎo)柱導(dǎo)套的匹配如果出現(xiàn)偏差，可以通過三坐標測量機找出偏差值以便糾正。在模具的型芯型腔輪廓加工成型后，很多鑲件和局部的曲面要通過電極在電脈沖上加工成形，從而電極加工的質(zhì)量和非標準的曲面質(zhì)量成為模具質(zhì)量的關(guān)鍵。因此，用三坐標測量機測量電極的形狀*。 三坐標測量機可以應(yīng)用3D數(shù)模的輸入，將成品模具與數(shù)模上的定位、尺寸、相關(guān)的形位公差、曲線、曲面進行測量比較，輸出圖形化報告，直觀清晰的反映模具質(zhì)量，從而形成完整的模具成品檢測報告。 在某些模具使用了一段時間出現(xiàn)磨損要進行修正，但又無原始設(shè)計數(shù)據(jù)（即數(shù)模）的情況下，可以用截面法采集點云，用規(guī)定格式輸出，探針半徑補償后造型，從而達到完好如初的修復(fù)效果。

當一些曲面輪廓既非圓弧，又非拋物線，而是一些不規(guī)則的曲面時，可用油泥或石膏手工做出曲面作為底胚。然后用三坐標測量機測出各個截面上的截線、特征線和分型線，用規(guī)定格式輸出，探針半徑補償后造型，在造型過程中圓滑曲線，從而設(shè)計制造出全新的模具。

三坐標測量機以其高精度高柔性以及優(yōu)異的數(shù)字化能力，成為現(xiàn)代制造業(yè)尤其是模具工業(yè)設(shè)計、開發(fā)、加工制造和質(zhì)量保證的重要手段。

、測量機能夠為模具工業(yè)提供質(zhì)量保證，是模具制造企業(yè)測量和檢測的好選擇。測量機在處理不同工作方面的靈活性以及自身的高精度，使其成為一個仲裁者。在為過程控制提供尺寸數(shù)據(jù)的同時，測量機可提供入廠產(chǎn)品檢驗、機床的校驗、客戶質(zhì)量認證、量規(guī)檢驗、加工試驗以及優(yōu)化機床設(shè)置等附加性能。高度柔性的三坐標測量機可以配置在車間環(huán)境，并直接參與到模具加工、裝配、試模、修模的各個階段，提供必要的檢測反饋，減少返工的次數(shù)并縮短模具開發(fā)周期，從而終降低模具的制造成本并將生產(chǎn)納入控制。

第二、測量機具備強大的逆向工程能力，是一個理想的數(shù)字化工具。通過不同類型測頭和不同結(jié)構(gòu)形式測量機的組合，能夠快速、的獲取工件表面的三維數(shù)據(jù)和幾何特征，這對于模具的設(shè)計、樣品的復(fù)制、損壞模具的修復(fù)特別有用。此外，測量機還可以配備接觸式和非接觸式掃描測頭，并利用PC-DMIS測量軟件提供的強大的掃描功能，完成具備自由曲面形狀特征的復(fù)雜工件CAD模型的復(fù)制。無需經(jīng)過任何轉(zhuǎn)換，可以被各種CAD軟件直接識別和編程，從而大大提高了模具設(shè)計的效率。

具體來說，在模具制造企業(yè)中應(yīng)用測量機完成設(shè)計和檢測任務(wù)時，要密切關(guān)注測量基準的選擇、測頭的標定和選擇、測點數(shù)及測量位置的規(guī)劃、坐標系的建立、環(huán)境的影響、局部幾何特征的影響、CNC控制參數(shù)等多方面的因素。這當中的每一個因素，都足以影響測量結(jié)果的和效率。

汽車行業(yè)

坐標測量機是通過測頭系統(tǒng)與工件的相對移動，探測工件表面點三維坐標的測量系統(tǒng)。通過將被測物體置于三坐標測量機的測量空間，利用接觸或非接觸探測系統(tǒng)獲得被測物體上各測點的坐標位置，根據(jù)這些點的空間坐標值，由軟件進行數(shù)學(xué)運算，求出待測的幾何尺寸和形狀、位置。因此，坐標測量機具備高精度、率和性的特點，是完成各種汽車零部件幾何量測量與品質(zhì)控制的理想解決方案。

汽車零部件具有品質(zhì)要求高、批量大、形狀各異的特點。根據(jù)不同的零部件測量類型，主要分為箱體、復(fù)雜形狀和曲線曲面三類，每一類相對測量系統(tǒng)的配置是不盡相同的，需要從測量系統(tǒng)的主機、探測系統(tǒng)和軟件方面進行相互的配套與選擇。

發(fā)動機制造業(yè)

發(fā)動機是由許多各種形狀的零部件組成，這些零部件的制造質(zhì)量直接關(guān)系到發(fā)動機的性能和壽命。因此，需要在這些零部件生產(chǎn)中進行非常精密的檢測，以保證產(chǎn)品的精度及公差配合。在現(xiàn)代制造業(yè)中，高精度的綜合測量機越來越多的應(yīng)用于生產(chǎn)過程中，使產(chǎn)品質(zhì)量的目標和關(guān)鍵漸漸由終檢驗轉(zhuǎn)化為對制造流程進行控制，通過信息反饋對加工設(shè)備的參數(shù)進行及時的調(diào)整，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定生產(chǎn)過程，提高生產(chǎn)效率。

在傳統(tǒng)測量方法選擇上，人們主要依靠兩種測量手段完成對箱體類工件和復(fù)雜幾何形狀工件的測量，即：通過三坐標測量機執(zhí)行箱體類工件的檢測；通過專用測量設(shè)備，例如專用齒輪檢測儀、專用凸輪檢測設(shè)備等完成具有復(fù)雜幾何形狀工件的測量。因此對于從事生產(chǎn)復(fù)雜幾何形狀工件的企業(yè)來說，完成上述產(chǎn)品的質(zhì)量控制企業(yè)不僅需要配置通用測量設(shè)備，例如三坐標測量機，通用標準量具、量儀，同時還需要配置專用檢測設(shè)備，例如各種尺寸類型的齒輪專用檢測儀器，凸輪檢測儀器等。這樣往往導(dǎo)致企業(yè)的計量部門需要配置多類型的計量設(shè)備和從事計量操作的專業(yè)檢測人員，計量設(shè)備使用率較低，同時企業(yè)負擔較高的計量人員的培訓(xùn)費用和計量設(shè)備使用和維護費用；企業(yè)無法實現(xiàn)柔性、通用計量檢測。因此，降低企業(yè)的測量成本，計量人員的培訓(xùn)費用，測量設(shè)備的使用和維修費用，達到提高測量檢測效率的目的，使企業(yè)具備生產(chǎn)過程的實時質(zhì)量控制能力，這將關(guān)系到企業(yè)在市場活動中的應(yīng)變能力，對幫助企業(yè)建立并維護良好的市場信譽，具有重要的決定作用。