1、2023-5-12三坐标测量三坐标测量培训教案培训教案 第一章节第一章节 坐标测量机的基本知识坐标测量机的基本知识第二章节第二章节 坐标测量机的误差来源坐标测量机的误差来源一、三坐标测量机的发展历史 三、坐标测量机原理 五、坐标系的建立四、应用范围 六、三坐标可以检测的项目 七、测量方法与步骤 八、三坐标测头种类及选择方法九、CMM的分类十、坐标测量机的功能软件 一、坐标测量机的误差来源二、案例共享二、三坐标测量机的主要组成部分2023-5-12 三坐标测量机的发展历史三坐标测量机的发展历史 三坐标测量机的主要组成部分三坐标测量机的主要组成部分 三坐标测量机种类繁多但大体上皆由若干具有一定功能
2、的部分 组成，主要由主机、测头、电气系统三大部分。主机部分主要 包括机械框架结构、标尺系统、导轨、驱动装置、转台及附 件。三维测头是三维测量的传感器，它可在三个方向上感受瞄 准信号和微小位移，以实现瞄准与测微两种功能。电气系统包 括控制部分。计算机硬件、计算机软件及输出设备。2023-5-12 坐标测量机原理坐标测量机原理 n原理：坐标测量机的测量实际上是基于空间点坐标的采集和计算。基本原理是建一个刚性的结构，此结构有三个互相垂直的轴，每个轴向安装光栅尺，并分别定义为X、Y、Z轴。为了让每个轴能够移动，每个轴向装有空气轴承或机械轴承。在垂直轴上的探测系统记录测量点任一时刻的位置。探测系统一般是
3、由测头和接触式探针构成，探针与被测工件的表面轻微接触，获得测量点的坐标。在测量过程中，坐标测量机将工件的各种几何元素的测量转化为这些几何元素上点的坐标位置，再由软件根据相应几何形状的数学模型计算出这些几何元素的尺寸、形状、相对位置等参数。2023-5-12应用范围应用范围 三坐标检测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可缺少的测量设备。涉及的部门和行业非常广泛。在应用范围里面，三坐标检测也基本上涵盖了机械零件及电子元器件和各种形状公差和位置公差。坐标系的建立坐标系的建立任何一项测量任务都是从建立坐标系开始的，要建立一个新坐标系，
4、必须给定新坐标系的坐标原点和各坐标轴的方向。通常只要确定一个原点和两个基准轴就可以了，第三轴的方向由右手螺旋法则确定。机器坐标系 基准坐标系 工件坐标系坐标系的转换所谓坐标转换就是求出新、旧坐标系中各点坐标的对应关系。坐标转换包括直角坐标系之间平移和旋转、直角坐标系和极坐标系、球坐标系之间的变换等。坐标系坐标系2023-5-12问题一：问题一：利用三坐标测量机检测零件是否一定要建立坐标系，不建立坐标系对检测结果有无影响？2023-5-12n几何元素的测量n几何元素的构造 n形状、位置、相互关系的测量 三坐标可以检测的项目三坐标可以检测的项目 2023-5-12 测量方法与步骤测量方法与步骤 n
5、工件的表面处理n装夹n建立坐标系n编程n检测n输出报告 三坐标测头种类三坐标测头种类 球形测头盘形测头尖锥形测头半球形测头 圆柱形测头星形测头测头附件测头附件 测端、探针、连接器、测头回转附件 探针探针探针是坐标测量机的一部分，主要用来接触测量工件表面，使得测头的机械装置移位，产生信号触发并采集一个测量数据。一般的探针都是由一个杆和红宝石球组成。探针主要术语探针主要术语总长：总长：指的是从探针后固定面到测尖中心的长度有效工作长度有效工作长度(EWL)：指的是从测尖中心到与一般测量特征发生障碍的探针点的距离选择直探针的原则：选择直探针的原则：A、探针长度尽可能短：探针弯曲或偏斜越大，精度将越低。
6、因此在测量时，尽可能采用短探针。B、连接点最少：每次将探针与加长杆连接在一起时，您就额外引入了新的潜在弯曲和变形点。因此在应用过程中，尽可能减少连接的数目。C、使测球尽可能大：使得球/杆的空隙最大，减少误触发。测头的材料测头的材料红宝石氮化硅氧化锆球 杆材料杆材料不锈钢碳化钨陶瓷碳纤维测头测头是测量机触测被测零件的发讯开关，它是坐标测量机的关键部件，测头精度的高低决定了测量机的测量重复性。接触式非接触式触发式触发式扫描式扫描式测头分类测头分类机械接触式测头机械接触式测头电气接触式测头电气接触式测头光学测头光学测头1）由于不存在测量力，因而适合于测量各种软的和薄的工件；2）由于是非接触测量，可以
7、对工件表面进行快速扫描测量；3）多数光学测头具有比较大的量程，这是一般接触式测头难以达到的；4）可以探测工件上一般机械测头难以探测到的部位。光学测头的优势光学测头的优势 什么时侯用触发式测头？什么时侯用触发式测头？1.被测零件所关注的是尺寸（如小的螺纹底孔）、间距或位置，接触式触发测量是合适的，特别是由于对离散点的测量;2.触发测头体积较小当测量空间狭窄时测头易于接近 零件;3.一般来讲触发式测头使用及维修成本较低。什么时侯用扫描测头？什么时侯用扫描测头？应用于有形状要求的零件和轮廓的测量：扫描方式测量的主要优点在于能高速的采集数据，这些数据不仅可以用来确定零件的尺寸及位置，更重要的是能用众多
8、的点来精确的描述形状、轮廓，这特别适用于对形状、轮廓有严格要求的零件，该零件形状直接影响零件的性能(如叶片、椭圆活塞等);也适用于你不能确信你所用的加工设备能加工出形状足够好的零件,而形状误差成为主要问题时。CMM的分类的分类按按CMM的的技术水平分类技术水平分类数字显示及打印型数字显示及打印型 带有计算机进行数据处理型带有计算机进行数据处理型 计算机数字控制型计算机数字控制型 按按CMM的的测量范围分类测量范围分类 小型坐标测量机小型坐标测量机 中型坐标测量机中型坐标测量机 大型坐标测量机大型坐标测量机 按按CMM的的精度分类精度分类计量型计量型 测量不确定度小于测量不确定度小于1m 精密型
9、测量机精密型测量机 测量不确定度测量不确定度大于1m而小于而小于3m工作型测量工作型测量 测量不确定度大于测量不确定度大于3m而小于而小于10m 三三坐坐标标结结构构形形式式 计量型和生产型测量机的区别计量型和生产型测量机的区别材料材料 结构结构 传动方式传动方式 环境要求环境要求 测头配置测头配置 三坐标的选用原则三坐标的选用原则一般测量机的不确定度数值小于或等于被测量尺寸要求不确定度的1/2时，就可以选用。坐标测量的基本概念坐标测量的基本概念 直角坐标系 极坐标系 球坐标系坐标测量机的基本工作原理：坐标测量机的基本工作原理：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
10、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。坐标系坐标系 编程软件编程软件 图示及窗口编程方式 学习编程方式 脱机编程 自动编程 测量软件包测量软件包 系统调试软件系统调试软件 系统工作软件系统工作软件坐标测量机的功能软件坐标测量机的功能软件 坐标测量机的主要误差来源坐标测量机的主要误差来源 定位误差 直线度误差 角运动误差 垂直度误差 力变形误差 热变形误差 侧头及附件误差设备本身特有的几何误差设备本身产生的其他误差2023-5-12问题二：问题二：测量不确定度的来源有哪些？2023-5-12设备本身的精度被测量产品的表面加工工艺人的因素在公差计算方面，特别是计算过程中需要用到长度L的公差计算 2023-5-12案例共享案例共享大半径小圆弧中心坐标和直径的测量 谢谢大家
