三坐標測量儀三軸均有氣源制動開關(guān)及微動裝置，可實現(xiàn)單軸的精密傳動,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用高性能手動三坐標專用系統(tǒng)，可靠性好。應用于產(chǎn)品設(shè)計、模具裝備、齒輪測量、葉片測量機械制造、工裝夾具、汽摩配件、電子電器。

儀器簡介

三坐標測量儀是指在一個六面體的空間范圍內(nèi)，能夠表現(xiàn)幾何形狀、長度及圓周分度等測量能力的儀器，又稱為三坐標測量機或三坐標量床。三坐標測量儀又可定義“一種具有可作三個方向移動的探測器，可在三個相互垂直的導軌上移動，此探測器以接觸或非接觸等方式傳遞訊號，三個軸的位移測量系統(tǒng)（如光柵尺）經(jīng)數(shù)據(jù)處理器或計算機等計算出工件的各點（x，y，z）及各項功能測量的儀器”。三坐標測量儀的測量功能應包括尺寸精度、定位精度、幾何精度及輪廓精度等。祥宇計量是三坐標測量儀國內(nèi)最佳供應商。也是華南地區(qū)雷頓三坐標制定技術(shù)廠家。

基本構(gòu)成

全封閉框架移動橋式測量機是一種精度高、測量速度快、性能穩(wěn)定的測量系統(tǒng)。具有兼容多測頭系統(tǒng)功能：光學CCD影像測頭、激光測頭，具備極佳的性價比；能夠滿足車間檢測需要，廣泛應用于各種零件、工裝夾具尺寸檢測及模具制造中的尺寸測量和復雜形面的快速掃描檢測。

一、性能特點

1、X向橫梁：采用精密斜梁技術(shù)

2、Y向?qū)к墸翰捎锚毺氐闹苯蛹庸ぴ诠ぷ髋_上的整體下燕尾槽定位結(jié)構(gòu)

3、導軌方式：采用自潔式預載荷高精度空氣軸承組成的四面環(huán)抱式靜壓氣浮導軌

4、驅(qū)動系統(tǒng)：采用本產(chǎn)高性能DC直流伺服電機、柔性同步齒形帶傳動裝置，各軸均有限位和電子控制，傳動更快捷、運動性能更佳

5、Z向主軸：可調(diào)節(jié)的氣動平衡裝置，提高了Z軸的定位精度

6、控制系統(tǒng)：采用進口的雙計算機三座標專用控制系統(tǒng)

7、機器系統(tǒng)：采用計算機輔助3D誤差修正技術(shù)（CAA），保證系統(tǒng)的長期的穩(wěn)定性和高精度。

8、測量軟件：采用功能強大的3D-DMIS測量軟件包，具有完善的測量功能和聯(lián)機功能。

結(jié)構(gòu)分類

按三坐標測量儀結(jié)構(gòu)可分為如下幾類：

1、移動橋架型 - Movingbridgetype

移動橋架型，為最常用的三坐標測量儀的結(jié)構(gòu)，軸為主軸在垂直方向移動，廂形架導引主軸沿水平梁在方向移動，此水平梁垂直軸且被兩支柱支撐于兩端，梁與支柱形成“橋架”，橋架沿著兩個在水平面上垂直和軸的導槽在軸方向移動。因為梁的兩端被支柱支撐，所以可得到最小的撓度，且比懸臂型有較高的精度。

2、床式橋架型 - Bridgebedtype

床式橋架型，軸為主軸在垂直方向移動，廂形架導引主軸沿著垂直軸的梁而移動，而梁沿著兩水平導軌在軸方向移動，導軌位于支柱的上表面，而支柱固定在機械本體上。此型與移動橋架型一樣，梁的兩端被支撐，因此梁的撓度為最少。此型比懸臂型的精度好，因為只有梁在軸方向移動，所以慣性比全部橋架移動時為小，手動操作時比移動橋架型較容易。

3、柱式橋架型 - Gantrytype

柱式橋架型，與床式橋架型式比較時，柱式橋架型其架是直接固定在地板上又稱為門型，比床式橋架型有較大且更好的剛性，大部分用在較大型的三坐標測量儀上。各軸都以馬達驅(qū)動，測量范圍很大，操作者可以在橋架內(nèi)工作。

4、固定橋架型 - Fixedbridgetype

固定橋架型，軸為主軸在垂直方向移動，廂形架導引主軸沿著垂直軸的水平橫梁上做方向移動。橋架 - 支柱被固定在機器本體上，測量臺沿著水平平面的導軌作軸方向的移動，且垂直于和軸。每軸皆由馬達來驅(qū)動，可確保位置精度，此機型不適合手動操作。

5、L形橋架型 - L-Shpaedbridgetype

L形橋架型，這個設(shè)計乃是為了使橋架在軸移動時有最小的慣性而作的改變。它與移動橋架型相比較，移動組件的慣性較少，因此操作較容易，但剛性較差。

6、軸移動懸臂型 - Fixedtablecantileverarmtype

軸移動懸臂型，軸為主軸在垂直方向移動，廂形架導引主軸沿著垂直軸的水平懸臂梁在軸方向移動，懸臂梁沿著在水平面的導槽在軸方向移動，且垂直于軸和軸。此型為三邊開放，容易裝拆工件，且工件可以伸出臺面即可容納較大工件，但因懸臂會造成精度不高。

7、單支柱移動型 - Movingtablecantileverarmtype

單支柱移動型，軸為主軸在垂直方向移動，支柱整體沿著水平面的導槽在軸上移動，且垂直軸，而軸連接于支柱上。測量臺沿著水平面的導槽在軸上移動，且垂直軸和軸。此型測量臺面、支柱等具很好的剛性，因此變形少，且各軸的線性刻度尺與測量軸較接近，以符合阿貝定理。

8、單支柱測量臺移動型 - Singlecolumnxytabletype

單支柱測量臺移動型，軸為主軸在垂直方向移動，支柱上附有軸導槽，支柱被固定在測量儀本體上。測量時，測量臺在水平面上沿著軸和軸方向作移動。

9、水平臂測量臺移動型 - Movingtablehorizontalarmtype

水平臂測量臺移動型，廂形架支撐水平臂沿著垂直的支柱在垂直 - 軸的方向移動。探頭裝在水平方向的懸臂上，支柱沿著水平面的導槽在軸方向移動，且垂直軸，測量臺沿著水平面的導槽在軸方向移動，且垂直于軸和軸。這是水平懸臂型的改良設(shè)計，為了消除水平臂在軸方向，因伸出或縮回所產(chǎn)生的撓度。

10、水平臂測量臺固定型 - Fixedtablehorizontalarmtype

水平臂測量臺固定型，其構(gòu)造與測量臺移動型相似。此型測量臺固定，、軸均在導槽內(nèi)移動，測量時支柱在軸的導槽移動，而軸滑動臺面在垂直軸方向移動。

11、水平臂移動型 - Movingramhorizotalarmtype

水平臂移動型，軸懸臂在水平方向移動，支撐水平臂的廂形架沿著支柱在軸方向移動，而支柱垂直軸。支柱沿著水平面的導槽在軸方向移動，且垂直軸和軸，故不適合高精度的測量。除非水平臂在伸出或回收時，對因重量而造成的誤差有所補償。大多數(shù)情況應用在車輛檢驗工作。

12、閉環(huán)橋架型 - Ringbridgetype

閉環(huán)橋架型，由于它的驅(qū)動方式在工作臺中心，可減少因橋架移動所造成沖擊，為所有三坐標測量儀中最穩(wěn)定的一種。

功能原理

簡單地說,三坐標測量機就是在三個相互垂直的方向上有導向機構(gòu)、測長元件、數(shù)顯裝置，有一個能夠放置工件的工作臺 - 大型和巨型不一定有，測頭可以以手動或機動方式輕快地移動到被測點上，由讀數(shù)設(shè)備和數(shù)顯裝置把被測點的坐標值顯示出來的一種測量設(shè)備。顯然這是最簡單、最原始的測量機。有了這種測量機后，在測量容積里任意一點的坐標值都可通過讀數(shù)裝置和數(shù)顯裝置顯示出來。測量機的采點發(fā)訊裝置是測頭，在沿X，Y，Z三個軸的方向裝有光柵尺和讀數(shù)頭。其測量過程就是當測頭接觸工件并發(fā)出采點信號時，由控制系統(tǒng)去采集當前機床三軸坐標相對于機床原點的坐標值，再由計算機系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行處理。

常用掃描方法

三坐標測量機 - CMM的測量方式通?？煞譃榻佑|式測量、非接觸式測量和接觸與非接觸并用式測量。

其中，接觸測量方式常用于機加工產(chǎn)品、壓制成型產(chǎn)品、金屬膜等的測量。為了分析工件加工數(shù)據(jù)，或為逆向工程提供工件原始信息，經(jīng)常需要用三坐標測量機對被測工件表面進行數(shù)據(jù)點掃描。本文以?？怂箍岛推渲袊A南制造公司思瑞三坐標的FOUNCTION-PRO型三坐標測量機為例，介紹三坐標測量機的幾種常用掃描方法及其草作步驟。

三坐標測量機的掃描草作是應用PC DMIS程序在被測物體表面的特定區(qū)域內(nèi)進行數(shù)據(jù)點采集，該區(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等。掃描類型與測量模式、測頭類型以及是否有CAD文件等有關(guān)，控制屏幕上的“掃描” - Scan選項由狀態(tài)按鈕 - 手動/DCC決定。若采用DCC方式測量，又有CAD文件，則可供選用的掃描方式有“開線” - Open Linear、“閉線” - Closed Linear、“面片” - Patch、“截面” - Section和“周線” - Perimeter掃描；若采用DCC方式測量，而只有線框型CAD文件，則可選用“開線” - Open Linear、“閉線” - Closed Linear和“面片” - Patch掃描方式；若采用手動測量模式，則只能使用基本的“手動觸發(fā)掃描” - Manul TTP Scan方式；若采用手動測量方式并使用剛性測頭，則可用選項為“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。

下面詳細介紹在DCC狀態(tài)下，進入“功能” - Utility菜單選取“掃描” - Scan選項后可供選擇的五種掃描方式。

1、開線掃描 - Open Linear Scan

開線掃描是最基本的掃描方式。測頭從起始點開始，沿一定方向并按預定步長進行掃描，直至終止點。開線掃描可分為有、無CAD模型兩種情況。

- 1無CAD模型

如被測工件無CAD模型，首先輸入邊界點 - Boundary Points的名義值。打開對話框中的“邊界點”選項后，先點擊“1”，輸入掃描起始點數(shù)據(jù)；然后雙擊“D”，輸入方向點 - 表示掃描方向的坐標點的新的X、Y、Z坐標值；最后雙擊“2”，輸入掃描終點數(shù)據(jù)。

第二項輸入步長。在“掃描”對話框 - Scan Dialog中“方向1技術(shù)” - Direction 1 Tech欄中的“最大” - Max Inc欄中輸入一個新步長值。

最后檢查設(shè)定的方向矢量是否正確，該矢量定義了掃描開始后第一測量點表面的法矢、截面以及掃描結(jié)束前最后一點的表面法矢。當所有數(shù)據(jù)輸入完成后點擊“創(chuàng)建”。

- 2有CAD模型

如被測工件有CAD模型，開始掃描時用鼠標左鍵點擊CAD模型的相應表面，PC DMIS程序?qū)⒃贑AD模型上生成一點并加標志“1”表示為掃描起始點；然后點擊下一點定義掃描方向；最后點擊終點 - 或邊界點并標志為“2”。在“1”和“2”之間連線。對于每一所選點，PC DMIS已在對話框中輸入相應坐標值及矢量。確定步長及其它選項 - 如安全平面、單點等后，點擊“測量”，然后點擊“創(chuàng)建”。

2、閉線掃描 - Closed Linear Scan

閉線掃描方式允許掃描內(nèi)表面或外表面，它只需“起點”和“方向點”兩個值 - PC DMIS程序?qū)⑵瘘c也作為終點。

- 1數(shù)據(jù)輸入草作

雙擊邊界點“1”，在編輯對話框中輸入位置；雙擊方向點“D”，輸入坐標值；選擇掃描類型 - “線性”或“變量”，輸入步長，定義觸測類型 - “矢量”、“表面”或“邊緣”；雙擊“初始矢量”，輸入第“1”點的矢量，檢查截面矢量；鍵入其它選項后，點擊“創(chuàng)建”。也可使用坐標測量機草作盤觸測被測工件表面的第一測點，然后觸測方向點，PC DMIS程序?qū)褱y量值自動放入對話框，并自動計算初始矢量。選擇掃描控制方式、測點類型及其它選項后，點擊“創(chuàng)建”。

- 2有CAD模型的閉線掃描

如被測工件有CAD模型，測量前確認“閉線掃描”；首先點擊表面起始點，在CAD模型上生成符號“1” - 點擊時表面和邊界點被加亮，以便選擇正確的表面；然后點擊掃描方向點；PC DMIS將在對話框中給出所選位置點相應的坐標及矢量；選擇掃描控制方式、步長及其它選項后，點擊“創(chuàng)建”。

3、面片掃描 - Patch Scan

面片掃描方式允許掃描一個區(qū)域而不再是掃描線。應用該掃描方式至少需要四個邊界點信息，即開始點、方向點、掃描長度和掃描寬度。PC DMIS可根據(jù)基本 - 或缺省信息給出的邊界點1、2、3確定三角形面片，掃描方向則由D的坐標值決定；若增加了第四或第五個邊界點，則面片可以為四方形或五邊形。采用面片掃描方式時，在復選框中選擇“閉線掃描”，表示掃描一個封閉元素 - 如圓柱、圓錐、槽等，然后輸入起始點、終止點和方向點。終止點位置表示掃描被測元素時向上或向下移動的距離；用起始點、方向點和起始矢量可定義截平面矢量 - 通常該矢量平行于被測元素?，F(xiàn)以創(chuàng)建四邊形面片為例，介紹面片掃描的幾種定義方式：

- 1鍵入坐標值方式

雙擊邊界點“1”，輸入起始點坐標值X、Y、Z；雙擊邊界方向點“D”，輸入掃描方向點坐標值；雙擊邊界點“2”，輸入確定第一方向的掃描寬度；雙擊邊界點“3”，輸入確定第二方向的掃描寬度；點擊“3”，然后按“添加”按鈕，對話框給出第四個邊界點；雙擊邊界點“4”，輸入終止點坐標值；選擇掃描所需的步長 - 各點間的步距和最大步長 - 1、2兩點間的步長值后，點擊“創(chuàng)建”。

- 2觸測方式

選定“面片掃描”方式，用坐標測量機草作盤在所需起始點位置觸測第一點，該點坐標值將顯示在“邊界點”對話框的“#1”項內(nèi)；然后觸測第二點，該點代表掃描第一方向的終止點，其坐標值將顯示在對話框的“D”項內(nèi)；然后觸測第三點，該點代表掃描面片寬度，其坐標值將顯示在對話框的“#3”項內(nèi)；點擊“3”，選擇“添加”，可在清單上添加第四點；觸測終止點，將關(guān)閉對話框。最后定義掃描行距和步長兩個方向數(shù)據(jù)；選擇掃描觸測類型及所需選項后，點擊“創(chuàng)建”。

- 3CAD曲面模型方式

該掃描方式只適用于有CAD曲面模型的工件。首先選定“面片掃描”方式，左鍵點擊CAD工作表面；加亮“邊界點”對話框中的“1”，左鍵點擊曲面上的掃描起始點；然后加亮“D”，點擊曲面定義方向點；點擊曲面定義掃描寬度 - #2；點擊曲面定義掃描上寬度 - #3；點擊“3”，選擇“添加”，添加附加點“4”，加亮“4”，點擊定義掃描終止點，關(guān)閉對話框。定義兩個方向的步長及選擇所需選項后，點擊“創(chuàng)建”。

4、截面掃描 - Section Scan

截面掃描方式僅適用于有CAD曲面模型的工件，它允許對工件的某一截面進行掃描，掃描截面既可沿X、Y、Z軸方向，也可與坐標軸成一定角度。通過定義步長可進行多個截面掃描?？稍趯υ捒蛑性O(shè)置截面掃描的邊界點。按“剖切CAD”轉(zhuǎn)換按鈕，可在CAD曲面模型內(nèi)尋找任何孔，并可采用與開線掃描類似方式定義其邊界線，PC DMIS程序?qū)⑹箳呙杪窂阶詣颖荛_CAD曲面模型中的孔。按用戶定義表面剖切CAD的方法為：進入“邊界點”選項；進入“CAD元素選擇”框；選擇表面；在不清除“CAD元素選擇”框的情況下，選擇“剖切CAD”選項。此時PC DMIS程序?qū)⑶懈钏x表面尋找孔。若CAD曲面模型中無定義孔，就沒有必要選“剖切CAD”選項，此時PC DMIS將按定義的起始、終止邊界點進行掃描。對于有多個曲面的復雜CAD圖形，可對不同曲面分組剖切，*#將剖切限制在局部CAD曲面模型上。

5、邊界掃描 - Perimeter Scan

邊界掃描方式僅適用于有CAD曲面模型的工件。該掃描方式采用CAD數(shù)學模型計算掃描路徑，該路徑與邊界或外輪廓偏置一定距離 - 由用戶選定。創(chuàng)建邊界掃描時，首先選定“邊界掃描”選項；若為內(nèi)邊界掃描，則在對話框中選擇“內(nèi)邊界掃描”；選擇工作曲面時，啟動“選擇”復選框，每選一個曲面則加亮一個，選定所有期望曲面后，退出復選框；點擊表面確定掃描起始點；在同一表面上點擊確定掃描方向點；點擊表面確定掃描終止點，若不給出終止點，則起始點即為終止點；在“掃描構(gòu)造”編輯框內(nèi)輸入相應值 - 包括“增值”、“CAD公差”等；選擇“計算邊界”選項，計算掃描邊界；確認偏差值正確后，按“產(chǎn)生測點”按鈕，PC DMIS程序?qū)⒆詣佑嬎銏?zhí)行掃描的理論值；點擊“創(chuàng)建”。

6、應用要點

- 1應根據(jù)被測工件的具體特點及建模要求合理選用適當?shù)膾呙铚y量方式，以達到提高數(shù)據(jù)采集精度和測量效率的目的。

- 2為便于測量草作和測頭移動，應合理規(guī)劃被測工件裝夾位置；為保證造型精度，裝夾工件時應盡量使測頭能一次完成全部被測對象的掃描測量。

- 3掃描測量點的選取應包括工件輪廓幾何信息的關(guān)鍵點，在曲率變化較明顯的部位應適當增加測量點。

數(shù)據(jù)管理

一、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的任務和要求：

（1）將測量數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化為CAD軟件可識別的IGES格式，合并后以產(chǎn)品名稱或用戶指定的名稱分類保存。

（2）不同產(chǎn)品、不同屬性、不同定位、易于混淆的數(shù)據(jù)應存放在不同的文件中，并在IGES文件中分層分色。

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換使用《三坐標測量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)》完成，草作方法見軟件用戶手冊。

二、重定位整合

1、應用背景

在產(chǎn)品的測繪過程中，往往不能在同一坐標系將產(chǎn)品的幾何數(shù)據(jù)一次測出。其原因一是產(chǎn)品尺寸超出測量機的行程，二是測量探頭不能觸及產(chǎn)品的反面，三是在工件拆下后發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)缺失，需要補測。這時就需要在不同的定位狀態(tài)（即不同的坐標系）下測量產(chǎn)品的各個部分，稱為產(chǎn)品的重定位測量。而在造型時則應將這些不同坐標系下的重定位數(shù)據(jù)變換到同一坐標系中，這個過程稱為重定位數(shù)據(jù)的整合。對于復雜或較大的模型，測量過程中常需要多次定位測量，最終的測量數(shù)據(jù)就必需依據(jù)一定的轉(zhuǎn)換路徑進行多次重定位整合，把各次定位中測得的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一個公共定位基準下的測量數(shù)據(jù)。

2、重定位整合原理

工件移動（重定位）后的測量數(shù)據(jù)與移動前的測量數(shù)據(jù)存在著移動錯位，如果我們在工件上確定一個在重定位前后都能測到的形體（稱為重定位基準），那么只要在測量結(jié)束后，通過一系列變換使重定位后對該形體的測量結(jié)果與重定位前的測量結(jié)果重合，即可將重定位后的測量數(shù)據(jù)整合到重合前的數(shù)據(jù)中。重定位基準在重定位整合中起到了紐帶的作用.。PID控制是：比例，積分，微分控制的縮寫。

P參數(shù)：決定系統(tǒng)對位置誤差的整個響應過程。數(shù)值越低，系統(tǒng)越穩(wěn)定，不產(chǎn)生振蕩，但剛性差，到位誤差大；數(shù)值越高，剛性越好，到位誤差小，但系統(tǒng)可能產(chǎn)生振蕩。

I參數(shù)：控制由于摩擦力和負載引起的靜態(tài)到位誤差。數(shù)值越低，到位時間越長；數(shù)值越高，可能在理論位置上下振蕩。

D參數(shù)：此參數(shù)通過阻止誤差變化過沖給系統(tǒng)提供阻尼和穩(wěn)定性。數(shù)值越低，使系統(tǒng)對位置誤差響應快；數(shù)值越高，系統(tǒng)響應越慢。

應用領(lǐng)域

廣泛的應用于汽車、電子、機械、汽車、航空、軍工、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、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。

三坐標測量儀操作步驟

1、建立三坐標（系統(tǒng)會默認一個三坐標）

2、用標準件對坐標進行校驗。

3、在量測工件上選取幾何元素。

4、對幾何元素進行量測。5.收集數(shù)據(jù)信息。

三坐標產(chǎn)品操作誤差的原因

一、人為誤差

在三坐標測量儀使用過程中肯定是需要人為的控制的，可是人不可避免會有一些的操作誤差，特別是在使用手動型三坐標測量機時，因為測量過程需要人工的手動移動，難免會有些誤差。而且這個誤差與操作人員的熟練程度有很大的影響。

二、操作誤差

使用測量儀器過程中，因安裝、調(diào)節(jié)、布置、使用方法不對而導致的誤差。

三、方法誤差

由于對三坐標的測量理論掌握不熟練，導致一些測量方法用的不正確也可能造成誤差。

四、三坐標本身誤差

由于三坐標測量儀本身及其附件所引入，出于儀器的電氣或機械性能不完善所產(chǎn)生的誤差。高瑞三坐標提示比如：電橋中的標準電阻，示波器的探極線等都含有誤差。儀器，儀表的零位偏移，刻度不準確，以及非線性等引起的誤差均屬于儀器誤差。

五、壞境誤差

由濕度、溫度、氣壓、聲音、震動、光、放射性等影響所造成的誤差。