三维坐标测量技术

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1、实验六三坐标测量技术一、实验目地1.掌握三坐标测量技术的基本原理；2.学习三坐标测量机的结构原理及使用方法；3.了解用三坐标测量机测量零件的基本方法。二、三坐标测量机的组成及工作原理三坐标测量机的概念：三坐标测量机(CoordinateMeasuringMachining，简称CMM)是一种高效、新颖的精密测量仪器。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、

2、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。应用三坐标测量机可对直线坐标、平面坐标以及空间三维尺寸进行测量，可以测量球体直径、球心坐标、曲线曲面轮廓、各种角度关系以及凸轮、叶片等复杂零件的几何尺寸和形状位置误差。43615X2YZ图9-1三坐标测量机的组成1—工作台2—移动桥架3—中央滑架4—Z轴5—测头6—电子系统三坐标测量机测量精度高，速度快，软件功能强大，是测量行业不可或缺的高级仪器。1.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

3、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。5（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。2.CMM的工作原理21ZYX3OIAOI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

4、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，要测量零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

5、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，它可以测量任何零件的任何几何元素的任何参数。图9-2坐标测量原理三、仪器设备主要仪器设备：三坐标测量机（如图9-3所示），数量一台；技术配置清单名称型号规格制造商所属国家主机（Global主机、控制系统、检验球）GlobalClassicC9.12.8桥式三坐

6、标测量机意大利HexagonMetrologyS.p.AGlobal控制系统标准检验球计算机系统DELL电脑美国软件系统基本软件PC-DMISCAD++美国激光扫描软件Hark以色列测头系统RenishawPH10M自动分度测座；美国5RenishawTP20型测头WIZProbe非接触光学扫描测头以色列技术指标外形尺寸L×W×H（mm）2495×1510×3066测量行程X×Y×Z（mm）900×1200×800精测指标长度测量最大允许误差（µｍ）MPEE=2.9+3.3L/1000最大探测误差（µｍ

7、）MPEP=2.8最大矢量速度（mm/s）517最大矢量加速度（㎜/s）1700光栅尺分辨率（µｍ）0.39被测零件最大重量（㎏）1300GLOBALCLASSIC是标准配置的工作型测量机，完成通常的车间测量和检测应用，如首件和最终件检测、夹具验证和过程控制等。可配备各种触发测头，能满足通常的测量检测应用。PC-DMIS的主要技术特征包括:*模块化配置，满足客户的特定需要*可定制的、直观的图形用户界面（GUI）*全中文界面、在线帮助和用户手册；多达8种语言支持*完善的测头管理、零件坐标系管理和零件找正功

8、能*符合国际和国家标准规定的形位公差评定功能*PTB认证的软件计算方法*具有强大CAD功能的通用测量软件*预留基于用户需要的二次开发接口*具有各种智能化扫描模式，完成复杂型面的扫描*强大的薄壁件特征测量程序库*便捷的逆向设计测量功能图9-3GlobalClassicC9.12.8三坐标测量机*互动式超级图形报告功能，增加了报告格式和数据处理的灵活性*各种统计分析功能，满足生产控制的需要四、实验步骤1．测头及标准球的标定⑴目的：当使用测量机进