1、SSPU2022-6-1三坐标测量技术与仿真测量三坐标测量技术与仿真测量1Coordinate Measurement Technology and Training with Simulation 上海第二工业大学上海第二工业大学Shanghai Second Polytechnic University授课教师：蔡池兰授课教师：蔡池兰2022-6-32/206课程内容课程内容本章内容介绍本章内容介绍三坐标测量概论三坐标测量概论三坐标测量基础知识三坐标测量基础知识三坐标测量三坐标测量(仿真仿真)实践实践三坐标测量案例分析三坐标测量案例分析2022-6-33/206一一 课程介绍课程介绍v教学
2、目标教学目标了解三坐标测量技术发展趋势了解三坐标测量技术发展趋势了解三坐标硬件和软件的基础知识了解三坐标硬件和软件的基础知识掌握三坐标测量机原理与操作方法掌握三坐标测量机原理与操作方法通用三坐标测量软件介绍通用三坐标测量软件介绍三坐标测量的基本过程三坐标测量的基本过程/方法方法/步骤和报告输出步骤和报告输出案例测量技巧与实践案例测量技巧与实践2022-6-34/206一一 课程介绍课程介绍v理论教学内容和基本要求理论教学内容和基本要求 第一部分第一部分 三坐标测量技术概述三坐标测量技术概述1.现代测量技术的发展趋势现代测量技术的发展趋势2.三坐标测量技术的发展和趋势三坐标测量技术的发展和趋势
3、基本要求：基本要求：了解现代测量技术的发展趋势，了解三坐标测量技了解现代测量技术的发展趋势，了解三坐标测量技术高精度、高自动化、支持术高精度、高自动化、支持CAD、测量程序等技术发展趋势。、测量程序等技术发展趋势。第二部分第二部分 三坐标测量基础知识三坐标测量基础知识1.三坐标测量机测量原理三坐标测量机测量原理2.三坐标测量机的基本组成三坐标测量机的基本组成3.主机的构成主机的构成4.电气系统的构成电气系统的构成5.测量软件的组成测量软件的组成 基本要求：基本要求：掌握三坐标测量机的基本组成，主机、电气系统、掌握三坐标测量机的基本组成，主机、电气系统、测量软件、测头系统的特点、功能。测量软件、
4、测头系统的特点、功能。2022-6-35/206一一 课程介绍课程介绍v理论教学内容和基本要求理论教学内容和基本要求 第三部分第三部分 三坐标测量基础知识三坐标测量基础知识1 测头的介绍和测头的校正；测头的介绍和测头的校正；2 矢量和余弦误差；矢量和余弦误差；3 坐标系基础知识；坐标系基础知识；4 工作平面（投影平面）的概念和作用；工作平面（投影平面）的概念和作用；5 基本几何元素；基本几何元素；6 元素构造；元素构造； 基本要求：基本要求：掌握测头的功能、作用和校正的意义，掌握矢量和余弦掌握测头的功能、作用和校正的意义，掌握矢量和余弦误差的概念、坐标系、工作平面的作用和概念，了解基本几何元素
5、误差的概念、坐标系、工作平面的作用和概念，了解基本几何元素以及元素的构造。以及元素的构造。2022-6-36/206一一 课程介绍课程介绍v理论教学内容和基本要求理论教学内容和基本要求 第四部分第四部分 DirectTraining软件的应用技术软件的应用技术 1 仿真三坐标测量机（仿真三坐标测量机（DirectVCMM）界面与功能）界面与功能2 通用三坐标测量软件（通用三坐标测量软件（DirectDMIS）界面与功能）界面与功能3 测头配置与校准管理测头配置与校准管理4 建立坐标系建立坐标系PCS5 基本元素的测量基本元素的测量6 元素的构造元素的构造7 形位公差的评价形位公差的评价8 测量
6、报告的输出测量报告的输出9 DMIS编程的应用编程的应用 本章基本要求本章基本要求：掌握掌握DirectTraining测量软件的应用技术，包括仿测量软件的应用技术，包括仿真测量机操作、机器模型管理、测头配置校准、建立坐标系、元素真测量机操作、机器模型管理、测头配置校准、建立坐标系、元素测量与构造、公差评价、报告输出等。测量与构造、公差评价、报告输出等。2022-6-37/206一一 课程介绍课程介绍v理论教学内容和基本要求理论教学内容和基本要求 第五章第五章 案例讲解与实践案例讲解与实践1 箱体类工件的测量箱体类工件的测量2 曲线、曲面的典型零件测量曲线、曲面的典型零件测量3 批量零件的检测
7、批量零件的检测 本章基本要求：本章基本要求：掌握案例工件的测量技巧和方法，包括曲线曲面掌握案例工件的测量技巧和方法，包括曲线曲面的测量方法和技巧。的测量方法和技巧。被测量零件被测量零件CAD模型模型测量机测量机计算机软件计算机软件2022-6-38/206一一 课程介绍课程介绍v实验内容和基本要求实验内容和基本要求 实验实验1：三坐标认知：三坐标认知 实验目的：实验目的：n通过该实验，使学生掌握三坐标测量机的基本构成以及正确使通过该实验，使学生掌握三坐标测量机的基本构成以及正确使用三坐标测量机的方法和步骤；用三坐标测量机的方法和步骤； 实验内容：实验内容：n实际观察三坐标测量机各部件；实际观察
8、三坐标测量机各部件；n测头的正确装夹、工件的固定；测头的正确装夹、工件的固定；n三坐标测量机开三坐标测量机开/关机的正确方法和步骤；关机的正确方法和步骤； 基本要求：基本要求：n掌握三坐标测量机的各部件构成，能独立正确操作三坐标测量掌握三坐标测量机的各部件构成，能独立正确操作三坐标测量机。机。 2022-6-39/206一一 课程介绍课程介绍v实验内容和基本要求实验内容和基本要求 实验实验2：DirectTraining实训软件的应用实训软件的应用实验目的：实验目的：n通过该实验，使学生掌握通过该实验，使学生掌握DirectTraining实训软件的特点，软实训软件的特点，软件界面以及基本操作
9、。件界面以及基本操作。实验内容：实验内容：n正确运行软件的步骤；正确运行软件的步骤；n软件的界面介绍，各菜单、状态条、工具的功能；软件的界面介绍，各菜单、状态条、工具的功能；n仿真仿真CMM操作，操作，CAD模型操作，测量元素等操作。模型操作，测量元素等操作。基本要求：基本要求：n学生认真观看老师的操作演示，掌握学生认真观看老师的操作演示，掌握DirectTraining软件功能软件功能和特点，了解正确使用测量实训软件的方法和步骤。和特点，了解正确使用测量实训软件的方法和步骤。2022-6-310/206一一 课程介绍课程介绍v实验内容和基本要求实验内容和基本要求 实验实验3：手动测量与建立零
10、件坐标系：手动测量与建立零件坐标系实验目的：实验目的：n通过该实验，使学生掌握手动测量的方法，以及利用测量的基通过该实验，使学生掌握手动测量的方法，以及利用测量的基本元素正确建立坐标系。本元素正确建立坐标系。实验内容：实验内容：n仿真测量机的操作；仿真测量机的操作；n基本元素的手动测量；基本元素的手动测量；n3-2-1法建立坐标系；法建立坐标系；n坐标系对齐后查看几何元素；坐标系对齐后查看几何元素；基本要求：基本要求：n学生认真观看老师的操作师范，学会正确使用仿真三坐标测量学生认真观看老师的操作师范，学会正确使用仿真三坐标测量机进行手动测量，并利用测量元素建立坐标系，以及对齐情况机进行手动测量
11、，并利用测量元素建立坐标系，以及对齐情况下测量元素的查看操作。下测量元素的查看操作。一一 课程介绍课程介绍v实验内容和基本要求实验内容和基本要求 实验实验4：有图纸的自动测量技术：有图纸的自动测量技术实验目的：实验目的：n通过该实验，使学生掌握（有工件和）图纸的情况下，通过图通过该实验，使学生掌握（有工件和）图纸的情况下，通过图纸尺寸和实际测量元素正确建立工件坐标系，然后进行自动测纸尺寸和实际测量元素正确建立工件坐标系，然后进行自动测量。量。实验内容：实验内容：n分析图纸，找出设计基准，加工基准；分析图纸，找出设计基准，加工基准；n正确装夹工件正确装夹工件n手动测量基本几何元素；手动测量基本几
12、何元素；n建立坐标系；建立坐标系；n自动测量；自动测量；基本要求：基本要求：n学生认真观看老师的操作师范，学会分析图纸，掌握建立坐标学生认真观看老师的操作师范，学会分析图纸，掌握建立坐标系的方法，并产生测量程序进行自动测量。系的方法，并产生测量程序进行自动测量。2022-6-311/2062022-6-312/206一一 课程介绍课程介绍v实训内容和基本要求实训内容和基本要求 实验实验5：元素构造、公差评价：元素构造、公差评价（融合在前面实验中）（融合在前面实验中）实验目的：实验目的：n通过该实验，使学生掌握元素构造和形状位置公差评定的正确通过该实验，使学生掌握元素构造和形状位置公差评定的正确
13、方法步骤。方法步骤。实验内容：实验内容：n元素构造的意义；元素构造的意义；n中点、平行元素、相交元素、垂直元素等构造；中点、平行元素、相交元素、垂直元素等构造；n圆度、平面度、直线度等形状公差评价；圆度、平面度、直线度等形状公差评价；n垂直度、平行度、位置度等位置公差评价；垂直度、平行度、位置度等位置公差评价；基本要求：基本要求：n学生认真观察老师的操作过程，学会元素构造和形位误差评价学生认真观察老师的操作过程，学会元素构造和形位误差评价的操作。的操作。2022-6-313/206一一 课程介绍课程介绍v实训内容和基本要求实训内容和基本要求实验实验6：基于三维：基于三维CAD模型的测量模型的测
14、量实验目的：实验目的：n通过该实验，使学生掌握有三维数模的工件的坐标系建立、自通过该实验，使学生掌握有三维数模的工件的坐标系建立、自动测量的过程和方法。动测量的过程和方法。实验内容：实验内容：n导入导入CAD数模测量的意义；数模测量的意义；n基于基于CAD数模的坐标系建立（数模对齐）；数模的坐标系建立（数模对齐）；n基于基于CAD数模的元素测量：提取理论测量、即点即测；数模的元素测量：提取理论测量、即点即测；基本要求：基本要求：n学生仔细观看老师的操作步骤和方法，学会具有学生仔细观看老师的操作步骤和方法，学会具有CADCAD数模的工数模的工件的坐标系建立和自动测量的过程和方法。件的坐标系建立和
15、自动测量的过程和方法。2022-6-314/206一一 课程介绍课程介绍v实训内容和基本要求实训内容和基本要求实验实验7：输出测量报告：输出测量报告实验目的：实验目的：n通过该实验，使学生掌握多种形式测量报告输出方法。通过该实验，使学生掌握多种形式测量报告输出方法。实验内容：实验内容：n输出报告的真实性的意义；输出报告的真实性的意义；n表格形式、图文形式测量报告的输出方法；表格形式、图文形式测量报告的输出方法；基本要求：基本要求：n学生通过观看老师具体的操作，学会输出多种形式报告的基本学生通过观看老师具体的操作，学会输出多种形式报告的基本操作过程。操作过程。2022-6-315/206课程内容
16、课程内容课程介绍课程介绍三坐标测量概论三坐标测量概论三坐标测量基础知识三坐标测量基础知识三坐标测量三坐标测量(仿真仿真)实践实践三坐标测量案例分析三坐标测量案例分析二、三坐标测量概论二、三坐标测量概论R 三坐标测量机（三坐标测量机（Coordinate Measuring Machine，简，简称称CMM）是）是20世纪世纪60年代发展起来的一种新型高效的年代发展起来的一种新型高效的精密测量精密测量仪器。仪器。R它的出现原因：它的出现原因：n一方面一方面是由于自动机床、数控机床高效率加工以及是由于自动机床、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越来越多复杂形状零件加
17、工需要有快速可靠的测量设备与之配套；设备与之配套；n另一方面另一方面是由于电子技术、计算机技术、数字控制是由于电子技术、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。生提供了技术基础。 CMM的发展历史的发展历史v 1960年，英国年，英国FERRANTI公司研制成功世界上第一台公司研制成功世界上第一台CMMv 到到20世纪世纪60年代末，已有近十个国家的年代末，已有近十个国家的三十多家公司三十多家公司在生产在生产CMM，不过这一时期的，不过这一时期的CMM尚处于初级阶段尚处于初级阶段v 20世纪世纪80年代，以年
18、代，以ZEISS、LEITZ、DEA、LK、三丰、三丰、SIP、FERRANTI、MOORE等为代表的众多公司不等为代表的众多公司不断推出新产品断推出新产品v 现代现代CMM 在在计算机计算机控制下完成各种复杂测量控制下完成各种复杂测量 通过与通过与数控机床数控机床交换信息，实现对加工的控制交换信息，实现对加工的控制 并且还可以根据测量数据，实现并且还可以根据测量数据，实现反求工程反求工程2022-6-318/206n广泛应用于机械广泛应用于机械制造业制造业、电子、电子工业工业、汽车、汽车、航空航天工业和国防工业航空航天工业和国防工业等。等。n测量各种机械零件、模具等的形状尺寸、孔位、孔中心距
19、以及各种形测量各种机械零件、模具等的形状尺寸、孔位、孔中心距以及各种形状的轮廓，特别适用于测量带有状的轮廓，特别适用于测量带有空间曲面空间曲面的工件。的工件。n具有高准确度、高效率、测量范围大的优点。具有高准确度、高效率、测量范围大的优点。nCMM成为成为现代工业检测现代工业检测和和质量控制质量控制不可缺少的万能测量设备不可缺少的万能测量设备工作原理简介工作原理简介：n测头通过三个测头通过三个坐标轴导轨坐标轴导轨在空间自由移动，在测量范围内可到达任意一个在空间自由移动，在测量范围内可到达任意一个测点。测点。n三个轴的三个轴的光栅光栅给出传感器分别在给出传感器分别在X，Y，Z三个方向上的三个方向
20、上的精确坐标精确坐标。n测量软件测量软件通过接收传感器通过接收传感器触测信号触测信号与与数据数据，可计算出待测几何元素的，可计算出待测几何元素的几何几何尺寸尺寸和和形位误差形位误差。n高端高端CMM可配置可配置绕绕Z 轴轴旋转的分度转台和旋转的分度转台和绕绕X 轴轴旋转的带顶尖座的分度旋转的带顶尖座的分度头，可以实现螺纹、齿轮、凸轮等的测量。头，可以实现螺纹、齿轮、凸轮等的测量。应用领域和工作原理应用领域和工作原理CMM的工作原理的工作原理 将各将各被测几何元素被测几何元素的测量转化为对这些几何元素上一些的测量转化为对这些几何元素上一些点集坐点集坐标位置标位置的测量，在测得这些点的坐标位置后，
21、再根据这些点的空的测量，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几何误差。间坐标值，经过数学运算求出其尺寸和几何误差。 三坐标测量机是基于三坐标测量机是基于坐标测量坐标测量的通用化的通用化数字测量设备数字测量设备。 21ZYX3OIAOI测量工件上一圆柱孔的直径测量工件上一圆柱孔的直径截面圆的圆度误差；截面圆的圆度误差；孔的圆柱度误差孔的圆柱度误差孔轴线位置孔轴线位置孔轴线对端面的位置度误差孔轴线对端面的位置度误差2022-6-320/206满足现代化汽车生产实时监控的需要满足现代化汽车生产实时监控的需要三坐标测量图例三坐标测量图例2022-6-321/20
22、6机器人机器人的出现给坐标测量以新的启发，的出现给坐标测量以新的启发，人们认人们认识到识到坐标测量坐标测量可用可用矢量的方式矢量的方式来定义计算和实来定义计算和实现。多自由度的关节臂测量机以轻便、灵活、现。多自由度的关节臂测量机以轻便、灵活、低价使它在一定领域内得到欢迎。低价使它在一定领域内得到欢迎。Rr1r2r3r4R=r1+r2+r3+r4便携式硬件便携式硬件( (载体载体) )三坐标测量图例三坐标测量图例2022-6-322/206坐标测量图例坐标测量图例三坐标测量图例三坐标测量图例2022-6-324/206n三坐标测量机：三坐标测量机：底座、工作台、立柱、底座、工作台、立柱、X向支撑
23、梁和导轨、向支撑梁和导轨、Y向支撑梁向支撑梁和导轨、和导轨、Z轴部件、测头、驱动电机及测长系统。其结构形式（总体布局轴部件、测头、驱动电机及测长系统。其结构形式（总体布局形式）主要取决于三组坐标的相对运动方式，对测量机的精度和适用性影形式）主要取决于三组坐标的相对运动方式，对测量机的精度和适用性影响很大响很大。n计算机计算机及测量软件（配置及测量软件（配置打印机打印机）：计算机是整个测量系统的：计算机是整个测量系统的“大脑大脑”。实现与操作者对话、控制程序的执行和结果处理、与外设的通讯等功能。实现与操作者对话、控制程序的执行和结果处理、与外设的通讯等功能n控制系统控制系统：控制系统控制系统是是
24、计算机计算机和和测量机测量机集成的桥梁。控制系统（运动控集成的桥梁。控制系统（运动控制器）通过由计算机传来的命令和数据，计算出运动路径，系统以此来控制器）通过由计算机传来的命令和数据，计算出运动路径，系统以此来控制制CMM的运动和信号响应。的运动和信号响应。三坐标测量机系统的硬件构成和功能三坐标测量机系统的硬件构成和功能三坐标测量机基本组成三坐标测量机基本组成三坐标测量机的基本组成三坐标测量机的基本组成 vCMM的组成的组成 图图4.1三坐标测量机的组成三坐标测量机的组成1工作台工作台 2移动桥架移动桥架 3中央滑架中央滑架 4Z轴轴 5测头测头 6电子系统电子系统 机械结构机械结构工作台工作
25、台 早期的三坐标测量机的工作台一般是由早期的三坐标测量机的工作台一般是由铸铁铸铁或或铸钢铸钢制成的，但近年来，各生产厂家已广泛采用花岗岩来制成的，但近年来，各生产厂家已广泛采用花岗岩来制造工作台，这是因为制造工作台，这是因为花岗岩花岗岩变形小、稳定性好、耐变形小、稳定性好、耐磨损、不生锈，且价格低廉、易于加工。磨损、不生锈，且价格低廉、易于加工。有些测量机装有有些测量机装有可升降可升降的工作台，以扩大的工作台，以扩大Z轴的测量轴的测量范围，还有些测量机备有范围，还有些测量机备有旋转工作台旋转工作台，以扩大测量功，以扩大测量功能。能。 机械结构机械结构导轨导轨 v 导轨是测量机的导轨是测量机的导
26、向导向装置，直接影响测量机的精度，因而要求装置，直接影响测量机的精度，因而要求其具有较高的其具有较高的直线性精度直线性精度v 在三坐标测量机上使用的导轨有：在三坐标测量机上使用的导轨有： 滑动导轨、滚动导轨和气浮导轨滑动导轨、滚动导轨和气浮导轨v 早期的早期的CMM，许多机型采用的是滑动导轨，许多机型采用的是滑动导轨 滑动导轨精度高，承载能力强，但摩擦阻力大，易磨损，低滑动导轨精度高，承载能力强，但摩擦阻力大，易磨损，低速运行时易产生爬行，也不易在高速下运行，有逐步被气浮速运行时易产生爬行，也不易在高速下运行，有逐步被气浮导轨取代的趋势导轨取代的趋势v 目前，多数三坐标测量机已采用目前，多数三
27、坐标测量机已采用空气静压导轨空气静压导轨又称为气浮又称为气浮导轨、气垫导轨导轨、气垫导轨 制造简单、精度高、摩擦力极小、工作平稳等制造简单、精度高、摩擦力极小、工作平稳等移动桥式结构移动桥式结构CMM气浮导轨的结构气浮导轨的结构图图4.4 三坐标测量机气浮导轨的结构三坐标测量机气浮导轨的结构1工作台工作台 2气垫气垫 3 滚轮滚轮 4 压缩弹簧压缩弹簧 5导向块导向块 6桥架桥架2022-6-329/206n控制、驱动测量机的运动，三轴同步、速度、加速度控制；控制、驱动测量机的运动，三轴同步、速度、加速度控制；n对对光栅读数光栅读数进行处理；进行处理；n在有触发信号时在有触发信号时采集数据采集
28、数据；n采集采集温度数据温度数据，进行温度补偿；，进行温度补偿；n根据补偿文件，对测量机进行根据补偿文件，对测量机进行21项误差补偿项误差补偿；n对测量机工作状态进行监测（行程控制、气压、速度、读数、测对测量机工作状态进行监测（行程控制、气压、速度、读数、测头等），采取保护措施；头等），采取保护措施；n对扫描测头的数据进行处理，并控制扫描；对扫描测头的数据进行处理，并控制扫描；n与计算机进行各种信息交流。与计算机进行各种信息交流。控制系统控制系统三坐标测量机的分类三坐标测量机的分类 v按按CMM的技术水平分类的技术水平分类 数字显示及打印型数字显示及打印型 主要用于主要用于几何尺寸测量几何尺寸
29、测量，可显示并打印出测得点的坐标数据，但要获得所需的，可显示并打印出测得点的坐标数据，但要获得所需的几何尺寸形位误差，还需进行几何尺寸形位误差，还需进行人工运算人工运算，其技术水平较低，目前已基本被淘汰。，其技术水平较低，目前已基本被淘汰。 带有计算机进行数据处理型带有计算机进行数据处理型 技术水平略高，目前应用较多。其测量仍为技术水平略高，目前应用较多。其测量仍为手动手动或或机动机动，但用计算机处理测量数，但用计算机处理测量数据，可完成诸如工件安装倾斜的自动校正计算、坐标变换、孔心距计算、偏差值据，可完成诸如工件安装倾斜的自动校正计算、坐标变换、孔心距计算、偏差值计算等数据处理工作。计算等数
30、据处理工作。 计算机数字控制型计算机数字控制型 技术水平较高，可像技术水平较高，可像数控机床数控机床一样，按照编制好的程序一样，按照编制好的程序自动测量自动测量 。三坐标测量机的分类三坐标测量机的分类 v按按CMM的测量范围分类的测量范围分类 1 1小型坐标测量机小型坐标测量机 这类这类CMM在其最长一个坐标轴方向（一般为在其最长一个坐标轴方向（一般为X轴方向）上的测量范围轴方向）上的测量范围小于小于500mm，主要用于小型精密模具、工具和刀具等的测量。，主要用于小型精密模具、工具和刀具等的测量。 2 2中型坐标测量机中型坐标测量机 这类这类CMM在其最长一个坐标轴方向上的测量范围为在其最长一
31、个坐标轴方向上的测量范围为5002000mm，是应用最，是应用最多的机型，主要用于箱体、模具类零件的测量。多的机型，主要用于箱体、模具类零件的测量。 3 3大型坐标测量机大型坐标测量机 这类这类CMM在其最长一个坐标轴方向上的测量范围在其最长一个坐标轴方向上的测量范围大于大于2000mm，主要用于汽，主要用于汽车与发动机外壳、航空发动机叶片等大型零件的测量。车与发动机外壳、航空发动机叶片等大型零件的测量。三坐标测量机的分类三坐标测量机的分类 v按按CMM的精度分类的精度分类 精密型精密型CMM 是一种是一种计量型计量型三坐标测量机三坐标测量机。其单轴最大测量不确定度小于。其单轴最大测量不确定度
32、小于1106L（L为为最大量程，单位为最大量程，单位为mm），空间最大测量不确定度小于（），空间最大测量不确定度小于（23）106L，一，一般放在具有般放在具有恒温恒温条件的计量室内，用于精密测量。条件的计量室内，用于精密测量。 中、低精度中、低精度CMM 一般放在一般放在生产车间生产车间，用于，用于生产过程生产过程的检测，并可进行末道工序的精加工检测的检测，并可进行末道工序的精加工检测。低精度低精度CMM的单轴最大测量不确定度大体在的单轴最大测量不确定度大体在1104L左右，空间最大测量左右，空间最大测量不确定度为（不确定度为（23）104L，中等精度，中等精度CMM的单轴最大测量不确定度约
33、为的单轴最大测量不确定度约为1105L，空间最大测量不确定度为（，空间最大测量不确定度为（23）105L。三坐标测量机的分类三坐标测量机的分类 v按按CMM的结构形式分类的结构形式分类 移动桥式移动桥式 固定桥式固定桥式 龙门式龙门式 悬臂式悬臂式 立柱式等立柱式等2022-6-334/206（a）, (b) 悬臂式; (c) , (d) 桥式 (e)，(f) 龙门式; (g) 坐标镗床式;(h) 卧式镗床式三坐标测量机的结构形式分类三坐标测量机的结构形式分类4.2 三坐标测量概论三坐标测量概论三坐标测量机的机械结构三坐标测量机的机械结构 v 三坐标测量机是由三坐标测量机是由三个正交的直线运动
34、轴三个正交的直线运动轴构成的，这三个坐标轴构成的，这三个坐标轴的相互配置位置（即总体结构形式）对测量机的精度以及对被测的相互配置位置（即总体结构形式）对测量机的精度以及对被测工件的适用性影响较大工件的适用性影响较大n移动桥式结构，目前应用最广泛的一种结移动桥式结构，目前应用最广泛的一种结构形式，构形式，n结构简单，敞开性好结构简单，敞开性好n工件安装在固定工作台上，承载能力强工件安装在固定工作台上，承载能力强n但但X向驱动向驱动位于桥框一侧，桥框移动时易位于桥框一侧，桥框移动时易产生产生绕绕Z轴偏摆轴偏摆，而，而X向标尺向标尺也位于桥框也位于桥框一侧，在一侧，在Y向向存在较大的存在较大的阿贝臂
35、阿贝臂，偏摆会，偏摆会引起较大的阿贝误差，因而主要用于引起较大的阿贝误差，因而主要用于中等中等精度精度的的中小中小机型。机型。结构形式结构形式 固定桥式结构固定桥式结构，其，其桥框桥框固定不动，固定不动，X向标向标尺尺和和驱动机构驱动机构可安装在可安装在工作台工作台下方中部，阿下方中部，阿贝臂及工作台绕贝臂及工作台绕Z轴偏摆小，其主要部件的轴偏摆小，其主要部件的运动稳定性好，运动误差小，适用于运动稳定性好，运动误差小，适用于高精度高精度测量，但工作台测量，但工作台负载能力小负载能力小，结构敞开性不，结构敞开性不好，主要用于好，主要用于高精度高精度的的中小中小机型。机型。 中心门移动式结构中心门
36、移动式结构，结构比较复杂，敞开，结构比较复杂，敞开性一般，兼具移动桥式结构性一般，兼具移动桥式结构承载能力强承载能力强和固和固定桥式定桥式结构精度高结构精度高的优点，适用于的优点，适用于高精度高精度、中型中型尺寸以下机型。尺寸以下机型。 2022-6-337/206固定桥式固定桥式结构形式结构形式结构形式结构形式 龙门式结构龙门式结构，移动部分移动部分横梁横梁，移动部分质量小，整个移动部分质量小，整个结构刚性好，三个坐标测量范围较大时也可保证测量精结构刚性好，三个坐标测量范围较大时也可保证测量精度，适用于度，适用于大机型大机型，缺点是立柱限制了工件装卸，单侧，缺点是立柱限制了工件装卸，单侧驱动
37、时仍会带来较大的驱动时仍会带来较大的阿贝误差阿贝误差，而双侧驱动方式在技，而双侧驱动方式在技术上较为复杂，只有术上较为复杂，只有Y向跨距很大、对精度要求较高的向跨距很大、对精度要求较高的大型测量机大型测量机才采用。才采用。 悬臂式结构悬臂式结构，结构简单，具有很好的敞开性，但当，结构简单，具有很好的敞开性，但当滑架在悬臂上作滑架在悬臂上作Y向运动时，会使悬臂的变形发生变向运动时，会使悬臂的变形发生变化，故化，故测量精度不高测量精度不高，一般用于测量精度要求不太高，一般用于测量精度要求不太高的的小型测量机小型测量机。 2022-6-339/206高架桥式高架桥式-龙门式结构龙门式结构结构形式结构
38、形式结构形式结构形式 单柱移动式结构单柱移动式结构，也称为仪器台式结构，它是在，也称为仪器台式结构，它是在工工具显微镜具显微镜的结构基础上发展起来的。其优点是操作方便、的结构基础上发展起来的。其优点是操作方便、测量精度高，但结构复杂，测量范围小，适用于测量精度高，但结构复杂，测量范围小，适用于高精度高精度的的小型小型数控机型。数控机型。 单柱固定式结构单柱固定式结构，它是在它是在 坐标镗坐标镗的基础上发展起的基础上发展起来的。其结构牢靠、敞开性较好，但工件的重量对工来的。其结构牢靠、敞开性较好，但工件的重量对工作台运动有影响，同时作台运动有影响，同时两维平动工作台两维平动工作台行程不可能太行程
39、不可能太大，因此仅用于测量精度大，因此仅用于测量精度中等中等的的中小型中小型测量机。测量机。 工具显微镜工具显微镜结构形式结构形式 横臂立柱式结构横臂立柱式结构，也称为水平臂式结构，在，也称为水平臂式结构，在汽车汽车工工业中有广泛应用。其结构简单、敞开性好，尺寸也可以业中有广泛应用。其结构简单、敞开性好，尺寸也可以较大，但因横臂前后伸出时会产生较大变形，故较大，但因横臂前后伸出时会产生较大变形，故测量测量精精度度不高不高，用于中、大型机型。，用于中、大型机型。横臂工作台移动式结构横臂工作台移动式结构，其敞开性较好，横臂部其敞开性较好，横臂部件质量较小，但工作台承载有限，在两个方向上运动件质量较小，但工作台承载有限，在两个方向上运动范围较小，适用于中等精度的中小机型。范围较小，适用于中等精度的中小机型。2022-6-344/206水平臂式水平臂式水平臂式测量机开敞性好，测量水平臂式测量机开敞性好，测量范围大，可以由范围大，可以由两台机器两台机器共同组共同组成成双臂测量机双臂测量机，尤其适合汽车工，尤其适合汽车工业钣金件的测量。业钣金件的测量。SSPU
