简介三坐标测量仪

简介三坐标测量仪（精选9篇）

简介三坐标测量仪 篇1

(一)三坐标测量机的分类与构成 三坐标测量机按其工作方式可分为点位测量方式和连续扫描测量方式。点位测量方式是由测量机采集零件表面上一系列有意义的空间点，通过数学处理，求出这些点所组成的特定几何元素的形状和位置。连续扫描测量方式是对曲线、曲面轮廓进行连续测量，多为大、中型测量机。根据三坐标测量机的结构形式及三个方向测量轴的相互配置位置的不同，三坐标测量机可分为悬臂式、桥式、龙门式、立柱式、坐标镗床式等，如图1—48所示。它们各有特点及相应的适用范围如下：(1)悬臂式的特点是结构紧凑、数控机床厂工作面开阔、装卸工件方便、便于测量，但悬臂易于变形，且变形量随测量轴丁轴的位置变化，因此丁轴测量范围受限。(2)桥式测量机结构刚性好，x、y、z方向的行程大，一般为大型机。(3)龙门式的特点是龙门架刚度大，结构稳定性好，精度较高。由于龙门或工作台可以移动，使装卸工件方便，但考虑龙门移动或工作台移动的惯性，龙门式测量机一般为小型机。(4)立柱式适合于大型工件的测量。(5)坐标镗床式的结构与镗床基本相同，结构刚性好，测量精度高，但结构复杂，适用于小型工件。三坐标测量机按测量范围可分为大型、中型和小型。按其精度可分两类：①精密型，一般放在有恒温条件的计量室，用于精密测量，分辨率一般为0．5～21lm；②生产型，数控机床厂一般放在生产车间，用于生产过程检测，并可进行末道工序的精加工，分辨率为5Flm或10怜m。三坐标测量机的规格品种很多，但基本组成大致一样，主要由测量机主体、测量系统、控制系统和数据处理系统组成。1．三坐标测量机的主体 三坐标测量机的主体的运动部件包括沿x轴移动的主滑架、沿丁向移动的副滑架、沿z向移动的z轴，以及底座、测量工作台。测量机的工作台多为花岗岩制造，具有稳定、抗弯曲、抗振动、不易变形等优点。

2．三坐标测量机的测量系统 三坐标测量机的测量系统包括测头和标准器。三坐标测量机的测头用来实现对工件的测量，是直接影响测量机测量精度、操作的自动化程度和检测效率的重要部件。三坐标测量机的测头可分接触式和非接触式两类。数控机床厂在接触式测量头中又分机械式测头和电气式测头。此外，生产型测量机还可配有专用测头式切削工具，如专用铣削头和气动钻头等。机械接触式测头为具有各种形状(如锥形、球形)的刚性测头、带千分表的测头以及划针式工具。机械接触式测头主要用于手动测量，由于手动测量的测量力不易控制，测量力的变化会降低瞄准精度，因此只适用于一般精度的测量。电气接触式测头的触端与被测件接触后可作偏移，传感器输出模拟位移量信号。这种测头既可以用于瞄准(过零发信)，也可以用于测微(测给定坐标值的偏差)，因此电气接触式测头主要分为电触式开关测头和三向测微电感测头，其中电触式开关测头应用较广泛。非接触式测头主要由光学系统构成，如投影屏式显微镜、电视扫描头，适用于软、薄、脆的工件测量。

(二)三坐标测量机的测量方法 一般点位测量有三种测量方法：直接测量、数控机床厂程序测量和自学习测量。(1)直接测量方法(即手动测量)。操作员将决定的顺序利用键盘输入指

令，系统逐步执行的操作方式，测量时根据被测零件的形状调用相应的测量指令，以手动或数控方式采样，其中数控方式是把测头拉到接近测量部位，系统根据给定的点数自动采点。测量机通过接口将测量点坐标值送入计算机进行处理，并将结果输出显示或打印。(2)程序测量方法。将测量一个零件所需要的全部操作按照其执行顺序编程，以文件形式存入磁盘，测量时按运行程序控制测量机自动测量。该方法适用于成批零件的重复测量。零件测量程序的结构一般包括以下内容： 1)程序初始化。如指定文件名、存储器置零、对不同于缺省条件的某些条件给出有关选择指令。2)测头管理和零件管理。如测头定义或再校正、数控机床厂临时零点定义、数学找正、建立永久原点等。3)测量的循环。①定位，使测头在进入下一采样点前，先进入定位点(使测头接近采样点时可避免碰撞工件的位置)；②采样处理，包括预备指令和操作指令，如测孔指令前先给出采样点数、孔的轴线理论坐标及直径等参数的指令；③测量值的处理；④关闭文件结束整个测量过程。(3)自学习测量方法。操作者对第一个零件执行直接测量方式的正常测量循环中，借助适当命令使系统自动产生相应的零件测量程序，对其余零件测量时重复调用。该方法与手I编程相比，省时且不易出错。但要求操作员熟练掌握直接测量技巧，注意操作的目的是获得零件测量程序，严格掌握操作的正确性。自学习测量过程中，系统可以两种方式进行自学习：对于系统不需要对其进行任何计算的指令，如测头定义、参考坐标系的选择等指令，系统采用直接记录方式。数控机床厂许可记录方式用于测量计算的有关指令，只有在操作者确认无误时才记录，如测头校正、零件校正等指令。当测量循环完成或在执行程序的过程中发现操作错误时，可中断零件程序的生成，进入编辑状态修改，然后再从断点启动。(三)三坐标测量机的应用(1)多种几何量的测量。测量前必须根据被测件的形状特点选择测头并进行测头的定义和校验，并对被测件的安装位置进行找正。1)触头的定义和校验。在测量过程中，当触头接触零件时，计算机将存人测头中心坐标，而不是零件接触点的实际坐标，因而触头的定义包括触头半径和测杆的长度造成的中心偏置，以及多触头测量时各个触头定义代码。测量触头的校验还包括使计算机记录各触头沿测量机不同方向测同一测点时的长度差别，以便实际测量时系统能自动补偿。触头的定义和校验可直接调用测头管理程序、参考点标定和测头校正程序来进行，将各触头分别测量固定在工作台上已标定的标准球或杯准块，计算机即将各测头测量时的坐标值计算出各触头的实际球径和相互位置尺寸，并将这些数据存储于寄存器作为以后测量时的补偿值。经过校验的不同触头测同一点，数控机床厂可得到同样的测量结果。2)零件的找正。指在测量机上用数学方法为工件的测量建立新的坐标基准。测量时，工件任意放置在工作台上，其基准线或基准面与测量机的坐标轴(x、y、z轴的移动方向)不需要精确找正，为了消除这种基准不重合对测量精度的影响，用计算机对其进行坐标转换，根据新基准计算校正测量结果。因此，这种零件找正的方法称为数学找正。零件找正的主要步骤有：①根据采用的三维找正或二维找正方法，确定初始参考坐标系；②运行找正程序；③选定第一坐标轴；④调用相应子程序进行测量并存储结果；⑤选第二坐标轴；⑥调用相应子程序进行测量并存储结果。对于三维找正中的第三轴，系统自动根据右手坐标准则确定。工件测量坐标系设定后，即可调用测量指令进行测量。三坐标测量机测量被测工件的形状、位置、中心和尺寸等方面的应用举例。(2)实物程序编制。对于在数控机床上加工的形状复杂的零件，当其形状难于建立数学模型使程序编制困难时，常常

简介三坐标测量仪 篇2

对于规则轴类零件,一般可采用V型支架、钢球加杠杆百分表或偏摆仪等专用检具及组合辅具来检测同轴度;对于箱体孔类零件,一般可采用芯轴加杠杆百分表或利用圆度仪来检测同轴度。但对于一些大型零部件(如机床主轴等)或不规则轴类零件以及箱体零件的不规则内孔,采用常规方法测量同轴度则很难实现或非常麻烦。

同轴度用常规工具比较难测,在日常工作中常用测量跳动的方法代替。测量跳动的方法一般是用偏摆仪顶住两个中心孔或者用车床夹持,这样旋转零件,看百分表(或千分表)的数值。如图1所示,d168.4g6为基准A,要求测量d155n6对基准A的同轴度d0.05。将最左端夹在车床卡盘上,在顶尖部用百分表先打基准找正,再将表移至d155n6端,观察此时表的读数差值,即为同轴度值。

同轴度检测是我们在测量工作中经常遇到的问题,此时,用三坐标测量机(CMM)来测量同轴度是一种不错的选择。CMM测量同轴度的最大特点是无须转动工件,无须专用芯轴或专用支架,无须机械找正,只需用测头探针对工件取点采样,即可快速输出测量结果。用三坐标进行同轴度的检测不仅直观且又方便,其测量结果精度高,并且重复性好。经过思考总结了一些关于同轴度测量的内容。

1 关于基准

通常,基准是一个具有确定方向的直线,但基准是由实际要素来确定的,是一个理想要素。三坐标计算法为最小二乘法,这是因为计算机可以自动根据公式进行计算,比较方便, 但不符合国标的规定,即不符合最小条件的评定原则。三坐标建立基准轴线,是通过采集一定数量的点,然后按照一定的计算公式和评价方法,对采集的点进行处理,最终生成一个基准元素。

a) 如果采集的点数太少,将不能很全面地反映被测圆柱的实际特征,即直径、方向矢量、圆柱度误差等,从而,以此建立的基准将与实际要素的理想轴线有偏离,从而导致被测元素的同轴度误差增大,这个是通过图形文本反应出来的。

b) 另外一个方面,当基准元素的形状误差,即柱度误差较大时,将产生很大的影响。一方面由于采集的点数有限,如果圆柱度误差大,则意味着每增加一个点,计算机计算生成的圆柱轴线方向矢量将与前者产生大的偏离,由此,再来测量被测元素的同轴度,也将产生很大的偏差。如图2,为一个截面的采点情况,假设原来均匀采四个点,沿坐标方向,形成如图2所示的圆心O,当增加左下方45°方向的两个点时,圆点将可能向左下方移动到O′,从而轴线产生偏离。

c) 再者,截面数太少也会影响方向矢量。一个圆柱如果只采集两端的两个截面,则不能反映中间截面的情况,从而使得轴线产生较大的偏离。事实上,如果截面越多,将越逼近理想位置。当然,在实际测量中,不可能测量很多截面,而且中间位置很难测到。

2 用三坐标测量同轴度的方法

对于基准圆柱与被测圆柱(较短)距离较远时不能用测量软件直接求得,通常用公共轴线法、直线度法、求距法求得。

2.1 公共轴线法

在被测元素和基准元素上测量多个横截面的圆,再将这些圆的圆心构造一条3D直线,作为公共轴线,每个圆的直径可以不一致,然后分别计算基准圆柱和被测圆柱对公共轴线的同轴度,取其最大值作为该零件的同轴度。这条公共轴线近似于一个模拟心轴,因此这种方法接近零件的实际装配过程[1]。

2.2 直线度法

在被测元素和基准元素上测量多个横截面的圆,然后选择这几个圆构造一条3D直线,同轴度近似为直线度的两倍。被收集的圆在测量时最好测量其整圆,如果是在一个扇形上测量,则测量软件计算出来的偏差可能很大。

2.3 求距法

同轴度为被测元素和基准元素轴线间最大距离的两倍。即用关系计算出被测元素和基准元素的最大距离后,将其乘以2即可。求距法在计算最大距离时要将其投影到一个平面上来计算,因此这个平面与用作基准的轴的垂直度要好。这种情况比较适合测量同心度[2]。

3 实际应用

如图3,在被测工作截面较短的情况下,可用改测直线度以替代同轴度的变通方法。因为这种情况下轴的倾斜对工件装配影响较小,而轴心偏移对工件装配影响较大,测量轴心偏移实际上就是测量轴心连线的直线度。具体实现方法为:分别在两个小圆柱上测量n个截面圆,然后选取这n个圆的圆心拟合一条三维直线,该直线的直线度可近似替代同轴度(同轴度=2×直线度)。工作截面越短,该方法效果越好,并且可很方便地制作一个综合量规来验证该方法的准确性。如图4所示,要求两端部相对轴线的同轴度为d0.03,直接手动测量两侧圆柱或者通过构造两圆柱,构建轴线,算出与轴线的距离,乘以2就是同轴度值。

如图5所示,两D80的孔左侧为基准A,要求右侧孔相对基准同轴度D0.02,此时只能分别测头A90B9,A90B180两方向测量,建立公共轴线,求右侧孔对基准的同轴度,直接评价即得结果。

4 结语

利用三坐标测量机测量工件同轴度是一项实践性很强、讲究科学性、注重技巧性的工作,只有不断实践,接触各种类型的工件,才能发现问题并解决问题,总结出指导性很好的测量技巧。

参考文献

[1]王启江,沈雁华,杨万波.坐标测量机测量短基准零件同轴度时误差过大问题的分析与解决[J].工具技术,2001,35(11).

[2]刘利剑,王春华,贾立红.三坐标测量机使用中的典型问题及其解决方案[J].河北工业科技,2006,11.

三坐标测量不确定度评定 篇3

摘 要：本文对三坐标测量以?40mm3等标准环规进行了实例评定，对三坐标尺寸检测方法的改进有一定意义。

关键词：三坐标；不确定度

中图分类号： U467 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）18-190-2

1 试验部分

1.1 试验任务

测量?40mm3等标准环规刻度线处的直径D。

1.2 试验原理、方法和条件

1.2.1 试验原理

接触式，直接法，绝对测量。

1.2.2 试验方法

在三坐标测量机PRISMO上测量，测量前将标准环规固定于三坐标测量工作平台上，将仪器调整满足测量需要的状态。测量时，首先在环规刻度线处取对称两点x1、x2，构成环规的一条弦x1x2，并确定弦的中心O（以O点为坐标原点），在环规刻度线处取一点A0，连接OA0交环规另一边A（以AA0为坐标X轴），则A、A0在坐标X轴上读数差即是环规刻度线处的直径值D。

1.2.3 试验条件

试验环境温度为（20±1）C，温度变化每小时不应超过0.5℃/h，环境相对湿度为≤65%；

三坐标测量机常年固定安装在实验室内，受测标准环规置于实验室内的平衡时间24小时以上。

2 数学模型

由试验原理和方法，得到数学模型：

4 测量不确定度来源及说明

测量不确定度来源及说明见表1：

5 标准不确定度评定

5.1 由三坐标测量机的示值误差引入的标准不确定度分量u1

根據设备出厂证书三坐标测量机最大允许误差MPE为±（1.4+L/333mm）m，符合均匀分布，k=，

受测标准环规的直径按40mm计算，

则：u1=（1.4+40/333）/=0.8777μm

5.2 由测量重复性引入的标准不确定度分量u2

在各种条件均不改变的情况下，在短时间内重复性测量20次（即n=20）。实验数据见表2。

5.3 由测量环境温度变化引入的标准不确定度分量u3

由于测量设备及环规置于实验室恒温恒湿的环境中足够时间，且测量过程中启用测量设备温度补偿功能，避免温度变化引起设备与环规的热膨胀，因此此项因素引起的测量不确定度分量可忽略不计，则u3=0。

5.4 由测量原理引入的标准不确定度分量u4

测量时，在环规上取两点x1、x2，构成环规的一条弦x1x2，弦x1x2的位置及长度可引入标准不确定度分量，由三坐标测量机最大允许误差MPE为±（1.4+L/333mm）m，符合均匀分布，k=，受测标准环规的弦x1x2按30mm计算，则：

u4=（1.4+30/333）/=0.86m

5.5 由测量对象（标准环规）引入的标准不确定度分量u5

根据JJG894-1995《标准环规检定规程》3等标准环规=10～50mm的最大直径变动量和锥度分别是0.5m和0.8m，并假定其在该范围内等概率分布，则由标准环规引入的标准不确定度分量u5/=0.545m。

6 合成标准不确定度

6.1 主要标准不确定度分量汇总表

简介三坐标测量仪 篇4

•稳定性(stability)----测量仪器保持其计量特性随时间恒定的能力.•检查(inspection)---对产品设计,产品,服务,过程或工厂的核查,并确定其与特定要求的符合性,或在专业不断的基础上,与通用要求的符合性.•检定(verification)---查明或确认计量器具是否符合法定要求的程序,它包括检查,加标记和(或)出具检定证书.•标称值(nominalvalue)------测量仪器上表明其特性或指导其使用的量值，该值为近似值.•测得值(也被称为测得结果,result of a measurement)----由测量所得到的赋予被测量的值.•测量仪器的示值(indicationof a measuring instrument)-----测量仪器所给出的量值.•标称范围(nominalrange)----测量仪器的操纵器件调到特定位置时可得到的示值范围.•测量范围(measuringrange)----测量仪器在给定的误差极限范围内所能测量的最高量值与最低量值的区间.•后续检定(subsequentverification)---计量器具检定后的任何一种检定.•校准(calibration)---在规定条件下,为确定测量仪器(或测量系统)所指示的量值,或实物量具(或参考物质)所代表的值,与对应的由测量标准所复现的值之间关系的一组操作.•首次检定(initialverification)---对未曾检定过的新计量器具进行的一种检定.•量程(span)----标称范围两极限之差的模.•再现性(reproducibility)---在改变了的测量条件下,同一被测量的测量结果之间的差异.(改变的条件包括:测量原理,测量方法,观测者,测量仪器,参考测量标准,地点,使用时间,使用条件.)•测量(measurement)---以测量量值为目的的一组操作.•重复性(repeatability)---在相同的测量条件下,重复测量同一个被测量,测量仪器提供相似的示值能力，相同的测量条件包括:相同的测量程序,相同的观测者,在相同的条件下使用相同的测量仪器在短时间内重复测量。

•测试,检测，试验（testing）---在给定的产品，过程或服务按规定程序确定某种或多种特性的一组技术操作.常见故障1.坐标X轴向在手动移动时会突然掉电,很频繁,在校验测头时也偶会出现这种问题？ 问：坐标X轴向在手动移动时会突然掉电,很频繁,在校验测头时也偶会出现这种问题 答：擦擦光栅试试，有的时候传动皮带松也会出现这种错误。

问：在自动测量时候不仅仅是掉电的问题，比如说测一个圆，４个点，在运行到第二个点（设为Ｙ＋）的时候就在逼近，回退来回摆动，时而有电，时而没电，就是不接触！（摆线运动＿有阻尼＿最终停止＿彻底掉电－但手动可以上下移动！！）

答：感觉好像是电机负载较大造成的，首先检查一下导轨和其他机械传动部件是否有干涉情况，再检查光栅系统是否有异常，如果的确没问题，可能就需要更换电机、驱动板等部件了。问：只有Ｘ向左的方向在手动时停，在自动测量时不会停。

答：按下紧急停止按钮，用手轻推X轴，看移动是否顺畅，如果这个没问题就检查下X轴传动皮带，看紧度是否正常，还不行就是驱动电机或驱动电路板有问题了。

常见故障2.有些时候由于一些干扰或者电源、气源的波动也会使系统出现掉电保护。有时空气过滤器的滤芯脏了，造成压缩空气压力降低，也会造成系统频繁掉电。您遇到的问题，错误提示是Z轴计数问题，而从我们的经验上看，也应该是Z轴计数系统读数头的问题，您可以先擦一下光栅试试，如果光栅比较脏的话，那就可能出现报警。结果：我将光栅尺檫后，故障现象消除。

常见故障3.为什么刚开机气压够，但中途老是断电，特别干燥箱放气的时候更容易断？

干燥箱放气会分流掉一部分管道内的压缩空气，使进入三坐标的压力降低，当低到一定的程度就会引起三坐标的报警，这种故障一般是总进气的压力和流量不足引起的，简单的解决办法是给放气口加个节流阀，让它不要放的太快，要不就在干燥箱后加一个大的储气罐，也能缓冲气压的骤降。

还有三坐标在运动的状态会耗费更多的压缩空气，从你的描述“中途老是断电”看，我感觉你的空气压缩机小了点，加储气罐是个好方法。

常见故障4.三坐标为什么会自动掉电？

测量机自动断点是一种保护措施，它对测量机的供电、供气、测量机及控制系统的状态进行监控，发现有异常情况时就会自动掉电，一方面保护测量机不要造成损伤，另一方面提醒操作人员检查造成掉电的问题。

常见故障5.z轴出现尖鸣请指教怎么排除故障？

测量实习——坐标计算原理 篇5

坐标增量设直线两端点A和B的坐标分别为XA、YA、和XB、YB。两点间坐标值之差称为坐标增量，纵坐标增量以∆X表示，横坐标增量以∆Y表示。若A为始点，B为终点，则A至B的纵、横坐标增量分别为

∆XAB=XB-XA

∆YAB=YB-YA

反之，若B为始点，A为终点，则B至A的纵、横坐标增量应为

∆XBA=XA-XB

∆YBA=YA-YB

用通式表示为

∆X始－终=X终-X始

∆Y始－终=Y终-Y始

以上可以看出，A至B及B及A之坐标增量的绝对值相等，而符号相反。可见，一直线之坐标增量的符合取决于直线的方向，即取决于直线方向所指的象限，而与该直线所在的象限无关。如果已知直线AB的长度SAB，同时已知该直线的坐标方位角，那么，AB两点间的坐标增量也可以由下式求得

∆XAB＝SAB．cosαaB

∆YAB＝SAB．Sinα

写成通式为

∆X始－终＝S ．cosα

∆Y始－终＝S ．Sinα始－终aB始－终

已知两点坐标，求两点之间的距离为

S=[(∆X始－终)2+(∆Y始－终)2]^0.5

在测量工作中，应用坐标增量可解决两类问题

（1）坐标正算根据直线始点的坐标、直线长度及其方位角，计算直线终

点的坐标，称为坐标正算；

简介三坐标测量仪 篇6

将传统的光学投影与现代的计算机技术完美融合在一起, 使传统的测量技术得到跨越式发展, 这样三坐标测量仪也就应运而生了。三坐标测量仪是当今工业检测与计量技术领域中的一个新名词, 它是将数字化技术溶入工业检测与计量, 三坐标测量仪进行空间几何运算的先进测量技术[1]。应用于产品设计、模具装备、齿轮测量、叶片测量机械制造、工装夹具、汽模配件、电子电器等精密测量[2]。

三坐标测量仪作为工业生产中的一种重要检测手段, 解决了许多常规手动无法实现的测量, 并且将测量的精度大大的提高[3]。在我们传统检测中, 只能判断弓箭是否合格, 而无法测量检测出加工误差的具体数值, 对与复杂零件, 大批量零件检测效率低, 检测精度也不够。三坐标测量仪作为现代化的高科技产品, 可以检测零件的误差大小, 大批量零件的重复检测, 大大提高产品的质量和检测效率。

本次检测的箱体零件, 是机械系统中的重要零件, 零件的的质量和尺寸要求精度高, 而且产品的使用量较大, 所以次用三坐标测量仪对零件进行大批量快速精确的检测。我们应用某生产企业生产的箱体零件举例说明三坐标测量仪在零件实际检测中的应用。

1 设备简介

本次检测采用思瑞测量技术公司生产的自动型三坐标测量仪。

规格 (单位m m) :600x800x600

承重 (kg) :300

长度测量的示值误差为:M PE= (2.8+L/300) um

测球精度为:M PEp=3.5um

2 制定检测方案

将加工完成的零件去毛刺, 放在三坐标测量仪的工作平台上。然后根据被测箱体的加工基准, 来确定该圆盖的定位和零件装夹方式。接下来软件调试, 选择三坐标测量仪的测针, 并对所选测针进行校验, 以确保在零件检测的准确性。再根据零件建立圆盖的工件坐标系, 然后按照图纸所示特征, 采用手动测量的方法进行零件的公差检测, 同时确定检测路径, 软件自动记录手动操作的过程, 并保存测量数据。这样我们就可以自动检测同一批量的零件, 最后对所测得的结果进行评价, 自动生成零件的检测报告, 同时可以根据我们所需要的形式来适当增减报告中显示的部分, 最后输出检测报告。

3 建立坐标系

零件的装夹:根据图纸所示, 我们可以将零件放置在测量仪的工作平台上。根据零件图所示我们选取测针直径为2.5m m, 并对测针进行校验。建立工件坐标系:

1) 在直径55m m的圆柱端面最少才4个点, 确定零件的平面, 然后以这个平面的法线方向确定坐标系的Z轴。

2) 在特征列表中选取直径6m m的圆 (圆2) , 在“旋转到”右面的下拉框中选取“X正”, 在“围绕”中选取Z正, 然后点击“旋转”, 确定出坐标轴的X, Y轴。

3) 以基准孔A (圆1) 的中心建立坐标系原点, 将坐标系建立在圆1中。

4 圆盖的手动检测

我们根据图纸的要求, 要对圆盖零件的垂直度, 同轴度等进行工件检测, 具体的检测如下:

4.1 垂直度检测

检验Φ90m m平面与基准A的垂直度, 我们要在直径90m m平面上采用构造法, 构造一条直线, 我们通过测量法测量出圆2与圆5。然后通过两个圆的中心我们构造出一条直线1, 然后在基准A测量出一条直线2, 然后评价两条直线的垂直度。对于两条线首先我们要定义一条基准, 这里我们定义直线2为本次检测的基准B, 然后根据基准B对直线1的垂直度进行评价, 我们得到检测结果。

4.2 同轴度的检测

同轴度检测在机械检测中是最为常见的问题, 应用传统的检测费时费力而且重复性差, 而应用三坐标测量仪检测不但效率高, 而且检测的精度也很高[4]。

在被测元素和基准元素上测量多个横截面的圆, 再将这些圆的圆心构造一条3D直线, 作为公共轴线, 每个圆的直径可以不一致, 然后分别计算基准圆柱和被测圆柱对公共轴线的同轴度, 取其最大值作为该零件的同轴度。这条公共轴线近似于一个模拟心轴, 因此这种方法接近零件的实际装配过程[4]。具体检测步骤是, 基准、轴线的测量, 被测元素的数据收集, 基准轴与被测元素的同轴度评价。针对本零件我们采用增加基准截面的数量的办法, 这样可以降低误差。

完成零件的手动检测以后, 我们可以根据以上所测量的步骤与程序, 对统一批次的相同零件进行批量检测零件的垂直度, 同轴度等等, 这种测量不仅精确而且快速高效。

5 输出检测报告

报告模板是对报告的一种描述, 我们可以通过输出检测报告, 来体现本次检测的结果, 而且检测报告是多种多样的, 我们可以根据我们所需要的生成适合本产品的检测报告, 对于一些不必要的我们可以是适当增减, 使检测报告更加形象, 直观的体现检测结论。

6 总结

通过三坐标测量仪对零件的检测, 实现了对复杂零件的精密检测, 同时还能对大批量零件快速检测, 为提高产品质量提供了强有力的保证。本文通过三坐标测量仪对零件的手动与自动检测, 用实践论证了, 三坐标测量仪在现在工业生产检测中的重要地位, 它可以解决很多人为不能实现的精度检测, 而且在提高产品质量, 提高产品的检验效率上都起着至关重要的作用。

摘要：在科技不断发展的今天, 机械自动化程度越来越高, 这样我们对产品的精度和质量要求也越来越严格, 所以三坐标测量仪在产品的质量检测中越来越重要。本文通过具体的零件检测为实例, 介绍了三坐标测量仪在零件检测中的应用, 说明了三坐标测量仪在零件检测中的重要作用, 同时它还可以提高产品的检测精度, 高质量高效率的完成产品的批量检测, 具有一定的实际应用价值。

关键词：三坐标测量仪,手动检测,自动检测

参考文献

[1]王丹.三坐标测量机的应用探讨[J].现代工业经济和信息化, 2015.

[2]宋晨霞, 胡庆夕.三坐标测量机在零件自动检测中的应用[J].现代机械, 2011.

[3]刘刚, 孙少辰, 赵华楠.三坐标检测技术在金属波纹管膨胀节型式试验中的应用[J].化工装备技术, 2013.

简介三坐标测量仪 篇7

[关键词]三坐标测量机、测量机绘图、叶片型面、数据处理、AUTOCAD。

[中图分类号]C37 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0093-01

我厂是制造航空发动机专业化厂，工厂购进一台意大利DEA公司生产的IOTAl203D型三坐标测量机，主要是用来进行各种航空发动机叶片广以及叶型弦宽公差等等。随着我国航空工业的不断发展，对叶片型面公差的要求越来越严，手工处理已不能适应发展的需要。为此，我们在掌握了测量机的软、硬件的基础上，对我厂意大利DEA公司的IOTA1203D型三座标测量机进行技术改造，实现了微机仿真三座标机终端的功能，实现了数据的双向传递，以AUTOCAD绘图软件为平台的基础上，建立了叶片型面图形数据处理系统，叶片型面实测数据处理比较直观、准确，满足了工厂生产科研的需要。

一、叶片型面测量数据处理和图形显示系统

系统主要以AUTOCAD为平台，进行数据处理及图形显示，同时利用HELP语言、VB语言编制了辅助处理和接口转换程序和叶片型面测量专用程序等支持软件，实现了三坐标测量机测量得到的数据与AUTOCAD（计算机辅助设计软件包）进行相互转换功能，并在计算机屏幕上显示出来，这样可监测三坐标测量机的测量过程，随时发现和修正测量中的问题，从而提高了测量数据的可靠性。

二、三坐标测量机进行标准的叶片齿形放大图的绘制

我厂生产的叶片，无论是军品还是民品，对榫齿的精度要求很高，而且种类多，随着投影检测技术在生产中的广泛应用，我厂通过对现有三坐标测量机进行技术改造后，在保持原有的测量功能上，增加了平板绘图的功能，能进行精密的齿形放大图的绘制。

实现三测机绘图需要完成两项工作：

（1）、绘图笔架和专用绘图平板的制作：

绘图笔架是根据所用绘图笔的外形，并根据在三坐标测量机上的装夹方式而设计的绘图，采用绘图机上用的绘图水笔和真空油笔。

专用绘图平板的制作：

实现三坐标测量机绘图，主要是为了绘制测量用精密放大图，对绘图的线条、尺寸要求很严。

（2）、绘图软件的编制：

三坐标测量机所带微机采用HELP语言，内存128K，在此基础上，我们建立了三坐标测量机接受的数据结构，在微机上成功编制了数据转换接口程序，能够将AUTOCAD编辑的图形转换成三坐标绘图数据。

三坐标机绘图主要是利用三坐标机连续定位的功能。绘制放大图时尽量用细笔画，以减小检验员的瞄准误差，设计图上线宽一般要求0.20mm。影响放大图的绘制精度主要有以下几个方面：

1、三坐标机定位精度A1：A1=2+4*L/1000（L取1000）=6（um）

2、图板不平带来的误差A2：因为设计的绘图笔架都带有伸缩性，能可靠保证绘图笔在进行放大图绘制中始终保持与图纸明胶板接触，图板不平影响放大图线条的粗细不均。一般图板调整到1000mm范围上差0.30～0.50mm即可。在这个范围内，误差很小，可忽略不计

3、绘图笔架内外套简间隙带来的误差A3：绘图笔架是自行设计的，内外套筒间隙要求±0.01mm，内套筒是固定绘图笔的，画笔总的有效长度是内套筒长度的两倍。

4、总的误差A=+SQRT（A1^2+A3^2）=±0.021（mm），总的误差A只有放大图公差的1/5左右，完全满足精密放大图的绘制。

三、应用

从项目交付至今，在工厂各类型叶片检测中发挥了突出的作用。

在叶片检测上，先后对工厂某型发动机，动力涡轮、日本三菱重工一导二导、德国蒂森公司、法国SNECMA公司、意大利新比隆公司等叶片进行了检测，满足了工厂质量评审、质量审核的要求。

该项目交付使用后，在叶片测绘以及在叶片制造过程中进行工艺评审发挥了作用。在叶片制造过程中进行某一工序时，由于工艺装备、加工设备等因素，产生工检矛盾，应用该系统提供的功能，对叶片能进行快速、准确的测量，为工艺部门查找原因，修定工艺路线提供了参数。通过图形，加工人员可清淅地看到有余量的地方，余量有多大，指导加工人员进行加工，保证了生产顺利进行，能缩短产品试制周期，提高了叶片生产效率。

该顶目交付验收后，在测量机保持原有全部测量功能上，增加了平板绘图的功能，能进行精密的齿形放大图的绘制。据了解，利用三坐标机进行绘图，国内许多厂家都做过偿试，但像我厂这样绘制精密的投影检测用放大图（最大能画A0幅面）还不多。自交付应用以来，共计为工厂绘制各类放大图200多张，为工厂节省开支近20万元。

参考文献

[1]《微机原理与接口技术》贾智平，主编

[2]《IOTA型三坐标测量机使用说明书》中国航空精密机械研究所

[3]《HELP语言梗概》

[4]《误差理论与数据处理》梁晋文，陈林才，何贡，编著

简介三坐标测量仪 篇8

为了实现三坐标测量的简易性、高效性, 三坐标测量室多数都采用台阶销的台阶面作为Z向基准。然而, 现场多数的Z向基准还是采用支撑块等效定位的方法对冲压件进行定位, 这种与RPS系统相背离的定位方法已经开始逐渐引起多数规划及设计部门的质疑。目前, 奇瑞公司处于调试中的众多车型都已经使用了生产、测量统一的基准, 通过对调试车型的三坐标测量数据的分析得出结论, 即生产、测量基准的完全统一, 可以更好地保证车身测量数据的稳定性、准确性。

1 三坐标测量的应用及测量基准的建立

目前, 公司已经建起3个三坐标测量室, 拥有8台三坐标测量机, 定期对白车身、冲压件及各类分总成制件进行检测。

三坐标测量的目的是通过对产品进行实际测量, 然后根据测量值相对理论值所产生的偏差, 对产品的不合格项目进行进一步的分析、调查、控制。为了简化测量过程, 保证每次测量的一致性, 首先必须将三坐标测量系与车身所在的坐标系置于同一个坐标系统下。一般三坐标测量室都会制作4个三坐标测量支架进行辅助测量, 然后将白车身上相应的基准定位孔坐标值赋予台阶定位销, 即将白车身与三坐标测量基准置于同一坐标系, 见图1。

2 生产、测量基准不统一对测量数据的影响分析

众所周知, 基准点系统 (RPS) 就是规定一些从开发到制造、检测直至批量生产各环节所有涉及到的人员共同遵守的定位点及其公差要求。为了使RPS在实际中发挥更有效的作用, 必须遵循5项规则, 即3-2-1规则、坐标平行规则、统一性规则、尺寸标注规则、RPS尺寸图。其中, 统一性规则居于重要位置, 此规则要求从产品开发阶段直到批量生产, RPS点的使用要贯彻始终。对于众多的车型来说, 每款车型夹具所选取的 (Z向) 基准也有所不同, 而三坐标测量支架所使用的Z向基准单一 (2007年11月后采用单一台阶销的台阶面对Z向进行支撑) , 因此难免会出现生产过程与测量过程 (Z向) 基准不统一的情况, 这样的矛盾产生之后, 必然会对车身测量数据产生不同程度的影响。

生产、测量过程中Z向基准不统一, 从理论状态上分析是不会存在任何偏差的, 对测量数据也不会产生影响。但是, 在实际的生产过程中, 由于冲压本体件、焊装分总成件、总成件及白车身骨架总成等多工序的误差累积, 导致不同基准之间存在一定量的相对偏差, 从而难以保证生产、测量过程中数据的一致性。

如图2所示, 基准1为车身后部Z向支撑, 生产夹具与三坐标测量共用此基准;基准2、基准3为车身前部Z向支撑, 生产时夹具使用基准3, 三坐标测量室采用基准2。在这个生产、测量过程中, 车身前部的Z向基准发生了变化。由于在从冲压单件到车身骨架总成这一生产过程中, 要经历众多的基准转换以及偏差的积累, 因此在基准2与基准3之间必然存在相对的累积误差。假设车身基准面上产生的累积误差为+0.5mm, 那么车身骨架放置在三坐标测量室使用基准2进行测量时 (见图3) , Z向基准相对理论数据已经偏低了0.5 mm, 整车上其他测量点Z向也会根据距离基准点的远近产生不同程度的偏低;另外, 车身测量点X向、Y向也会受到相应的影响。

3 生产、测量基准转换误差分类及相关案例分析

3.1 基准累积误差来源分类

导致焊装生产与三坐标测量基准间累积误差产生的因素较多, 按照产生的形式可分为三类。

(1) A类误差

使用不同的两个Z向基准处于同一个冲压件上, 且冲压件上两个基准面的相对位置容易保证。这种情况下, 累积误差主要来源于冲压件制造过程中的允许误差和生产转运过程中可能的偶发变形等缺陷造成的误差。

(2) B类误差

使用不同的两个Z向基准处于同一个冲压件上, 且冲压制造工艺难以保证两个基准面的相对位置。在这种情况下, 累积误差主要来源与冲压制造工艺的局限性, 同时生产转运过程中可能的偶发变形等造成的误差也是不能避免的。

(3) C类误差

使用不同的两个Z向基准处于不同的冲压件上, 且经历了多个焊接工序RPS的转换;这样的累积误差就会远远大于前两种类别, 在生产、测量环节选用Z向基准时需要重点关注。

因此, 可以看出A类累积误差最小, C类累积误差最大, 3种基准不统一的形式都会对三坐标测量数据产生不同程度的影响。

3.2 相关案例分析

由于各个车型的Z向基准不尽相同, 因此三坐标测量室也要选用较多的Z向支撑与之相对应, 这样既增加了基准的制造成本, 也大大影响了三坐标测量的工作效率。为了改变这一现状, 2007年11月奇瑞公司某车间三坐标测量室将相关车型的Z向基准改造成了台阶销的台阶面, 实现了一个台阶销同时控制基准的3个方向 (见图4) 。但是, 由于焊装现场夹具还是沿用了原来的基准, 因此三坐标测量数据都发生了较大的波动。后来以测量室基准为参照, 将3款车型现场的基准全部进行了改造, 其车身符合率才得以稳定。

(1) A类误差举例

A车型在2007年11月基准转换之前, 生产现场、三坐标测量室对车身后部的Z向支撑保持统一, 都是使用后纵梁底面作为Z向支撑。基准更换后, 三坐标测量室使用台阶销的台阶面对后纵梁的定位孔外延平面进行Z向支撑 (见图5、图6) 。测量基准更换之后, A车型的车身符合率发生了一定的波动。

为了确认基准更换对测量数据所造成的影响, 随机抽取了4台A车型车身骨架, 然后分别使用新、老基准进行测量。测量结果显示, 使用新基准以后, 车身符合率都有不同程度的下降, 最多的下降3.6%, 见表1。

%

由于三坐标测量使用的Z向基准与生产现场使用的Z向基准发生了变更, 因此引起了车身骨架上部分测量点Z向发生了偏差, 最终导致了车身符合率的下降。变更前后使用的基准在后纵梁的同一个面上, 而且距离非常近 (仅有35 mm) , 所以对于冲压工艺来说, 是不难保证两个基准位置的相对偏差的。但是, 考虑到冲压件在冲压、焊装多工序的生产、转运过程中, 还是会产生微小的相对位差, 所以选用冲压件不同位置作Z向基准时, 还是引起测量数据的波动。这种误差属于A类误差。

(2) B类误差举例

B车型基准转换之前, 生产现场夹具和三坐标测量室都是使用后纵梁本体的翻边作为车身后部的Z向基准 (使用支撑块支撑) , 测量数据符合率一直处于稳定状态。三坐标测量室使用后纵梁底部作为Z向基准后 (使用台阶销的台阶面支撑) , 生产、测量环节的基准发生变化, 导致该车型三坐标测量数据符合率较大幅度下降。见图7、图8。

为了进一步验证基准变化对该车型三坐标测量数据所造成的影响, 随机抽取了3台车身骨架, 分别用新、老基准进行三坐标测量, 结果使用老基准 (支撑块支撑后纵梁翻边) 测量的车身符合率平均值为90.4%, 而使用新基准 (台阶销支撑后纵梁底面) 测量的车身符合率平均值仅为84.1%。同样3台车, 新、老基准的转换使车身符合率下降了6.3%, 见图9。

通过对测量数据的深入分析, 发现Z向偏差是受基准转换影响最大的控制方向。由表2中部分测量点的偏差对比, 可以看出整车多数测量点都产生了Z负方向的偏差。究其产生的根本原因, 在于冲压单件后纵梁本体的拉延深度不足, 即纵梁翻边到纵梁底面的相对尺寸无法保证, 故造成车身符合率的较大波动。而拉延深度不足属于冲压工艺中的常发缺陷, 现有的工艺水平无法保证, 因此此误差类型属于B类误差范畴。

mm

(3) C类误差举例

C车型在三坐标测量室更换基准之前, 现场夹具及三坐标测量室都是使用水箱横梁下表面作为Z向基准, 见图10。由于基准保持统一, 因此现场车身尺寸符合率比较稳定。测量室基准更换之后, 车身符合率平均下降6个百分点, 最高的达到10个百分点。

通过对三坐标测量数据的分析, 获悉在基准变更之后, C车型受影响较大的也是Z向尺寸偏差。同样, 随即在现场抽取了5台车身骨架, 分别使用老基准 (水箱横梁下表面Z向支撑) 、新基准 (左、右前纵梁本体基准孔的外延面支撑) 进行测量, 结果数据显示车身符合率平均下降了9.5个百分点, 具体数据见表3。

%

对车身各个分总成进行数据对比分析, 发现发动机舱部分Z向影响更为突出。从表4中的分总成新、老基准对比表可以看出, 发动机舱、水箱横梁及前挡板波动较大, 最大波动达到25%。通过对后期新基准测量数据的跟踪, 车身308个测量点中约有28个点Z向受到较大影响, 影响车身符合率约9个百分点。其中, 产生左/右侧围偏差的主要原因在于侧围定位不稳定, 本文暂不分析。

发动机舱部分受到影响较大的原因在于, 转换前后的基准位于发动机舱总成的不同冲压件上 (左/右前纵梁本体与水箱下横梁本体) , 而这两个冲压件在进行发动机舱总成焊接之前, 左/右前纵梁本体经过5个分总成工位的焊接, 水箱下横梁也经过了两个分总成工位的焊接, 见图11。通过这个过程复杂的RPS基准转换, 已经在左/右前纵梁本体及水箱下横梁本体之间形成了较大的累计误差。这种误差属于C类误差, 相对前两种误差更为严重, 在车身先期规划及后期的改造过程中应该避免这种基准的选用。

三坐标测量机程序的开发及应用 篇9

三坐标测量是一种三维的空间测量设备, 它不仅能提高测量效率, 还能测量形状复杂的工件。在沈阳北车西屋轨道制动技术有限公司它主要用于计量室相关检具的检定, 机加线的反馈控制, 将零件的加工误差以具体的数值形式反映为修正值, 去进一步调整加工机床, 加工出修正了误差的零件, 实现该零件加工过程的闭环控制, 以及外协件的验收。

1 现状介绍

我公司有1台DEA三坐标测量机, 型号CAMMA1102, 系统软件是TUTOR FOR WINDOWS软件。TUTOR FOR WINDOWS是一个比较优秀的软件, 是建立在便利的WINDOWS环境之上的, 测量操作特别轻松、容易。DEA测量机的另一个显著特点是开放式软件系统, 它给用户以极大的权力, 可任意编写特殊软件而不增加费用。特别是它的编语言——DEAPPL语言我们充分利用这一类似PASACAL语言的高级语言, 给工作带来很多的便利。

2 子程序的开发

在实际的工作中, 螺纹孔的检测、端面圆跳动和径向圆跳动的测量、孔及孔群的自动测量是非常频繁的。但是DEA TUTOR FOR WINDOWS软件中无自动测量程序, 我便利用DEAPPL语言编写了相应的自动测量子程序。

2.1 利用三座标测量机测量螺纹孔的位置尺寸

如果直接测量螺纹孔则会造成较大的误差, 我们编写了一个空间测量螺纹孔位置尺寸的程序, 编程者仅只需在调用测量螺纹孔的过程时输入相应的参数即可, 使用起来相当方便。此程序的测量原理是利用测量程序让探针沿着螺纹的方向在一个螺距内每隔90度自动采集四点, 这样能保证探针采集的点在同一个尺寸的圆柱上, 因而螺纹孔的中心尺寸是准确的, 于是我们可以利用三坐标测量机准确测量螺纹孔的位置尺寸。我们曾做过多次试验证明此种检测方法检测的结果与机床的实际情况相吻合。编程者仅在编程时利用“EXT”语句调用螺纹孔的测量过程即可。

2.2 端面全跳动和径向全跳动的测量

端面全跳动其测量原理是以基准要素建立坐标轴, 以被测平面上任一点清零, 被测平面上各点在此坐标轴上最大坐标值与最小坐标值之差就是端面全跳动。

编程者只需在测量程序中加入:

W={A, B, C}—— (A代表基准的存贮器, B代表起始点的存贮器, C代表点数)

RUN-P (W) ext“genera.tec”即可。

径向全跳动其测量原理是通过计算被测要素上的测点到基准的最大距离hmax和最小距离hmin, 其差值就是径向全跳动。编程者只需在测量程序中加入:

W={A, B, C}—— (A代表基准的存贮器, B代表起始点的存贮器, C代表点数)

RUN-J (W) ext“genera.tec”便可测量径向全跳动。

2.3 孔及孔群的自动测量程序

在实际测量中, 我们通常根据图纸要求以孔的轴线或与之垂直的平面建立坐标轴, 把对孔的测量转换为圆的测量。空间所有孔的测量均可归结为笛卡尔坐标系下的XY平面, YZ平面, ZX平面的圆的测量。下面我以XY平面的圆为例阐明如何自动测量孔及孔群。

圆由圆心坐标和半径来反映, 根据圆精度的要求确定测点的数目, 但至少需要三个测点, TUTOR FOR WINDWS软件会自动根据所有测点的坐标值采用最小二乘法计算出圆心坐标和半径。在编程中我们让探针运动到孔的中心某一指定深度, 然后在相应的截面沿圆周均匀采点即可完成圆的测量。

3 外协件测量程序的开发

我公司外协件的种类较多, 若这些零件全部用专用检具和通用测量方法测量, 一方面投资太大, 特别是零件换形后, 报废的专用检具太多, 浪费太大, 另一方面有些关键的尺寸及形位公差根本无法测量。针对上述实际情况。我们便充分利用三座标测量机的“柔性”特点, 对于不同的零件编制不同的程序, 这样既充分利用公司现有资产, 同时又为公司节省了大量的投资。我们编制的外协件三座标测量程序作到了过程化、结构化。其基本格式为:建立夹具坐标系——人机对话——自动测量——结果输出。并且将以编好的程序制定了操作卡, 不仅大大提高了三座标测量机的使用效果, 并且降低了对操作者的要求, 同时是三座标测量机的使用更加规范化, 延长了三座标测量机的寿命, 降低了其维修费用。

3.1 坐标系、零件坐标系

我们考虑到外协件需要检查的零件种类较多, 不同的零件的零件坐标系是不一样的, 若直接把第一坐标系建立在零件上, 给编程者和操作者都带来很多麻烦, 我们的做法是第一坐标系均采用最简单的“一面一线一点”的方式来建立在夹具上, 这样我们所有的零件的第一坐标系“夹具坐标系”的格式便统一了, 我们便把“夹具坐标系”编成一个过程放在通用程序里, 以便随时调用。对于操作者而言, 无论测量哪一种零件, 其操作方法步骤是一样的, 大大简化了操作步骤和复杂程度。建立夹具坐标系后, 利用编程, 让三坐标测量机自动运行建立零件坐标系, 再在零件坐标系下采集相关元素。

3.2 结果输出

相关元素测量结束后, 需要输出相应的结果, 为了区别不同的零件, 我们编写了一个题头, 内容包括时间、零件名称、零件编号、编程者、操作者, 为了操作方便, 我们仅仅把零件编号和操作者设置为变量, 并且把此题头编成一个过程放在通用程序里, 以便随时调用。

3.3 结构化

我们将经常需要用的子程序编成过程, 集中放在通用程序“GENERA.TEC”中, 避免了重复编辑, 同时程序更加清晰, 条理化, 便于阅读和修改。

4 结论

通过DEA三坐标测量机测量程序的开发和应用, 为完善产品定义提供了可靠的数据, 在以后的工作中, 我们将继续探索, 结合我公司实际况, 利用现有的DEA三坐标测量机, 开发更多的子程序和应用程序, 充分发挥DEA三坐标测量机的效率。

摘要：三坐标测量机集光、机、电、计算机以及自动控制为一体、是广泛用于机械、电子、航空、汽车等多领域的一种高效新型的精密测量仪器, 本文主要分析了三坐标测量机程序的开发及应用。

关键词：三坐标测量,开发,应用

参考文献