三坐标测量机.ppt

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1、三坐标测量机概述三坐标测量机的机械结构三坐标测量机的测量系统三坐标测量机的控制系统三坐标测量机的软件系统MISTRAL070705型三坐标测量机简介三坐标测量机的产生三坐标测量机（CoordinateMeasuringMachining，简称CMM）是20世纪60年代发展起来的一种新型高效的精密测量仪器。它的出现，一方面是由于自动机床、数控机床高效率加工以及越来越多复杂形状零件加工需要有快速可靠的测量设备与之配套；另一方面是由于电子技术、计算机技术、数字控制技术以及精密加工技术的发展为三坐标测量机的产生提供了技术基础。三坐标测量机的产生1960年，英国FER

2、RANTI公司研制成功世界上第一台三坐标测量机，到20世纪60年代末，已有近十个国家的三十多家公司在生产CMM，不过这一时期的CMM尚处于初级阶段。进入20世纪80年代后，以ZEISS、LEITZ、DEA、LK、三丰、SIP、FERRANTI、MOORE等为代表的众多公司不断推出新产品，使得CMM的发展速度加快。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、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

3、可缺少的万能测量设备。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大部分组成。机械系统：一般由三个正交的直线运动轴构成。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。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。CMM的工作原理三坐标测量机是基于坐标测量的通用化数字测量设备。它首先将各被测几何元素的测量转

4、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。数控测量工作的实质是将模拟量转化为数值量。三坐标测量机的测量原理坐标测量机的三个运动轴x、y、z及分别安装于其上的3把测量尺(光栅尺)，在整个测量空间建立起一个笛卡尔直角坐标系(图a中的OMxMyMzM)，通常称这个坐标系为机器坐标系，一切测量运动都在这个坐标系中进行。在测量空间的被测工件上各要素的被测部位由测头进行瞄准，测头的运动位置由3把测量尺记录，并由3个相应的读数头读出具体坐标值，然后将测量信号反馈到计算机进行储存，计算机

5、及其相应软件将对测量数据进行计算、处理和输出。三坐标测量机的测量原理在工件的实际测量时，大多使用工件坐标系，如图中的OWxWyWzW。工件坐标系是根据工件的设计要求或测量需要建立起来的。例如在图a所示的工件上，测头触测1、2、3点，可以确定出表面法线，即zW的方向，再触测两点4、5又可确定出yW和xW的方向，最后再触测一点6，可确定坐标系的原点OW。同样在图b上表面触测3点，可以确定zW的方向，再在孔1的内圆上触测3点，即可确定孔１的圆心坐标，并用相应的程序将OW移至孔1的圆心，同理xW的方向可以由孔2的圆心位置确定。同样可建立图c中的坐标系。三坐标测量机的

6、测量原理在未将计算机应用到坐标测量机之前，放在测量机工作台上的工件，要将基准线与坐标测量机的机器坐标系的轴线重合，需要对检验工件进行找正，这项工作要花费很长时间。带有计算机的三坐标测量机，可将工件任意放置而不需调整被测工件在测量仪器上的安装位置，即允许工件坐标系与机器坐标系不重合，因而大大节约了测量辅助时间。CMM的工作原理－孔特征的检测如图所示，要测量工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

7、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，它可以测量任何工件的任何几何元素的任何参数。21ZYX3OIAOI测量点位置的过程选择测量工具的类型、规格、确定工具的安装状态。测头快速移动到定位点，以一定精度定位。测头从定位点慢速向工件的被

8、测点趋近，当接触状态达到要求后发出过零的信号，对测量