三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)教材

1、 1.1 1.1 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的產(chǎn)生三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的產(chǎn)生 1.2 1.2 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的組成三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的組成1.3 1.3 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的工作原理三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的工作原理1.4 1.4 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的分類三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的分類1.1 三坐標(biāo)測(cè)量的產(chǎn)生三坐標(biāo)測(cè)量的產(chǎn)生反求工程需要反求工程需要生產(chǎn)線節(jié)拍要求生產(chǎn)線節(jié)拍要求在線檢測(cè)需要在線檢測(cè)需要三維測(cè)量工件增多三維測(cè)量工件增多進(jìn)入20世紀(jì)80年代后，以ZEISS、LEITZ、DEA、LK、三豐、SIP、FERRANTI、MOORE等為代表的眾多公司不斷推出新產(chǎn)品 1.2 三坐標(biāo)測(cè)量的組成三坐標(biāo)測(cè)量的組成43615X2Y機(jī)械系統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng) 電子系統(tǒng)電子系統(tǒng)

2、1 1工作臺(tái)工作臺(tái) 2 2移動(dòng)橋架移動(dòng)橋架 3 3中央滑架中央滑架 4 4Z Z軸軸 5 5測(cè)頭測(cè)頭 6 6電子系統(tǒng)電子系統(tǒng)1.3 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的工作原理三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的工作原理21ZYX3OIAOI要測(cè)量工件上一圓柱孔的直徑，可以在垂直于孔軸線的截面I內(nèi)，觸測(cè)內(nèi)孔壁上三個(gè)點(diǎn)（點(diǎn)1、2、3），則根據(jù)這三點(diǎn)的坐標(biāo)值就可計(jì)算出孔的直徑及圓心坐標(biāo)OI； 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的工作原理三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的工作原理三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)基本原理三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)基本原理 一個(gè)基本模型一個(gè)基本模型 一個(gè)測(cè)頭一個(gè)測(cè)頭 三維坐標(biāo)三維坐標(biāo) 三組坐標(biāo)系三組坐標(biāo)系基本模型基本模型XG M G： 測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù) X： 運(yùn)算 M ：工件幾何參數(shù) 一個(gè)基本

3、模型一個(gè)基本模型三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)原理三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)原理 一個(gè)測(cè)頭一個(gè)測(cè)頭 三維坐標(biāo)三維坐標(biāo) 三組坐標(biāo)系三組坐標(biāo)系基本模型基本模型 一個(gè)基本模型一個(gè)基本模型三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)原理三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)原理 一個(gè)測(cè)頭一個(gè)測(cè)頭 三維坐標(biāo)三維坐標(biāo) 三組坐標(biāo)系三組坐標(biāo)系測(cè)測(cè) 頭頭 一個(gè)基本模型一個(gè)基本模型三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)原理三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)原理 一個(gè)測(cè)頭一個(gè)測(cè)頭 三維坐標(biāo)三維坐標(biāo) 三組坐標(biāo)系三組坐標(biāo)系YX Zo以X軸為主軸依次定義另兩個(gè)軸三維坐標(biāo)三維坐標(biāo) 一個(gè)基本模型一個(gè)基本模型三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)原理三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)原理 一個(gè)測(cè)頭一個(gè)測(cè)頭 三維坐標(biāo)三維坐標(biāo) 三組坐標(biāo)系三組坐標(biāo)系oZZXYX Y 機(jī)器坐標(biāo)系（X，Y，Z ） 工件坐標(biāo)系（X ，Y

4、 ，Z ） 測(cè)頭坐標(biāo)系（A，B，C）Po X l1 m1 n1 x g Y = l2 m2 n2 y + h Z l3 m3 n3 z ko 1.4三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的分類三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的分類按按CMMCMM的技的技術(shù)水平分類術(shù)水平分類 數(shù)字顯示及打印型數(shù)字顯示及打印型帶有計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理型帶有計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理型計(jì)算機(jī)數(shù)字控制型計(jì)算機(jī)數(shù)字控制型按按CMMCMM的測(cè)的測(cè)量范圍分類量范圍分類小型坐標(biāo)測(cè)量機(jī)小型坐標(biāo)測(cè)量機(jī)中型坐標(biāo)測(cè)量機(jī)中型坐標(biāo)測(cè)量機(jī)大型坐標(biāo)測(cè)量機(jī)大型坐標(biāo)測(cè)量機(jī)按按CMMCMM的精的精度分類度分類精密型精密型CMMCMM中、低精度中、低精度CMMCMM按按CMMCMM的結(jié)構(gòu)形式分類的結(jié)構(gòu)形

5、式分類2 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)(a)(g)(c)(h)(d)(e)(i)(f)(b)2.12.1結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)形形式式(a)移動(dòng)橋式移動(dòng)橋式 (b)固定橋式固定橋式(d)龍門式龍門式(e)(e)懸臂式懸臂式 (h)橫臂立柱式橫臂立柱式2.2 工作臺(tái)工作臺(tái) 早期的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的工作臺(tái)一般是由鑄鐵早期的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的工作臺(tái)一般是由鑄鐵或鑄鋼制成的，但近年來(lái)，各生產(chǎn)廠家已廣泛采或鑄鋼制成的，但近年來(lái)，各生產(chǎn)廠家已廣泛采用花崗巖來(lái)制造工作臺(tái)，這是因?yàn)榛◢弾r變形小、用花崗巖來(lái)制造工作臺(tái)，這是因?yàn)榛◢弾r變形小、穩(wěn)定性好、耐磨損、不生銹，且價(jià)格低廉、易于穩(wěn)定性好、耐磨損、不生銹，且價(jià)格低廉

6、、易于加工。有些測(cè)量機(jī)裝有可升降的工作臺(tái)，以擴(kuò)大加工。有些測(cè)量機(jī)裝有可升降的工作臺(tái)，以擴(kuò)大Z軸的測(cè)量范圍，還有些測(cè)量機(jī)備有旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，軸的測(cè)量范圍，還有些測(cè)量機(jī)備有旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，以擴(kuò)大測(cè)量功能。以擴(kuò)大測(cè)量功能。2.3 導(dǎo)軌導(dǎo)軌l其結(jié)構(gòu)中有六個(gè)氣墊其結(jié)構(gòu)中有六個(gè)氣墊2（水平面四個(gè)，側(cè)面兩個(gè)），使得整個(gè)橋（水平面四個(gè)，側(cè)面兩個(gè)），使得整個(gè)橋架浮起。滾輪架浮起。滾輪3受壓縮彈簧受壓縮彈簧4的壓力作用而與導(dǎo)向塊的壓力作用而與導(dǎo)向塊5緊貼，由彈緊貼，由彈簧力保證氣墊在工作狀態(tài)下與導(dǎo)軌導(dǎo)向面之間的間隙。當(dāng)橋架簧力保證氣墊在工作狀態(tài)下與導(dǎo)軌導(dǎo)向面之間的間隙。當(dāng)橋架6移動(dòng)時(shí)，若產(chǎn)生扭動(dòng)，則使氣墊與導(dǎo)軌面之間的間

7、隙量發(fā)生變化，移動(dòng)時(shí)，若產(chǎn)生扭動(dòng)，則使氣墊與導(dǎo)軌面之間的間隙量發(fā)生變化，其壓力也隨之變化，從而造成瞬時(shí)的不平衡狀態(tài)，但在彈簧力的其壓力也隨之變化，從而造成瞬時(shí)的不平衡狀態(tài)，但在彈簧力的作用下會(huì)重新達(dá)到平衡，使之穩(wěn)定地保持作用下會(huì)重新達(dá)到平衡，使之穩(wěn)定地保持10m的間隙量，以保的間隙量，以保證橋架的運(yùn)動(dòng)精度。氣浮導(dǎo)軌的進(jìn)氣壓力一般為證橋架的運(yùn)動(dòng)精度。氣浮導(dǎo)軌的進(jìn)氣壓力一般為36個(gè)大氣壓，個(gè)大氣壓，要求有穩(wěn)壓裝置。要求有穩(wěn)壓裝置。123456A-AAA3.1 標(biāo)尺系統(tǒng)標(biāo)尺系統(tǒng)光學(xué)式標(biāo)尺系統(tǒng)（如光學(xué)讀數(shù)刻線尺，光光學(xué)式標(biāo)尺系統(tǒng)（如光學(xué)讀數(shù)刻線尺，光學(xué)編碼器，光柵，激光干涉儀）學(xué)編碼器，光柵，激光干涉

8、儀） 電氣式標(biāo)尺系統(tǒng)（如感應(yīng)同步器，磁柵）電氣式標(biāo)尺系統(tǒng)（如感應(yīng)同步器，磁柵） 機(jī)械式標(biāo)尺系統(tǒng)（如精密絲杠加微分機(jī)械式標(biāo)尺系統(tǒng)（如精密絲杠加微分鼓輪，精密齒條及齒輪，滾動(dòng)直尺）鼓輪，精密齒條及齒輪，滾動(dòng)直尺）3 3 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量系統(tǒng)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量系統(tǒng) 機(jī)械接觸式測(cè)頭機(jī)械接觸式測(cè)頭(a)(b)(c)(d)(e)(f)3.2 3.2 測(cè)頭系統(tǒng)測(cè)頭系統(tǒng) 電氣接觸式動(dòng)態(tài)測(cè)頭電氣接觸式動(dòng)態(tài)測(cè)頭125346 測(cè)桿安裝在芯體上，而芯體測(cè)桿安裝在芯體上，而芯體則通過(guò)三個(gè)沿圓周則通過(guò)三個(gè)沿圓周12001200分布的鋼分布的鋼球安放在三對(duì)觸點(diǎn)上，當(dāng)測(cè)桿沒(méi)球安放在三對(duì)觸點(diǎn)上，當(dāng)測(cè)桿沒(méi)有受到測(cè)量力時(shí)，芯體上

9、的鋼球有受到測(cè)量力時(shí)，芯體上的鋼球與三對(duì)觸點(diǎn)均保持接觸，當(dāng)測(cè)桿與三對(duì)觸點(diǎn)均保持接觸，當(dāng)測(cè)桿的球狀端部與工件接觸時(shí)，不論的球狀端部與工件接觸時(shí)，不論受到受到X X、Y Y、Z Z哪個(gè)方向的接觸力，哪個(gè)方向的接觸力，至少會(huì)引起一個(gè)鋼球與觸點(diǎn)脫離至少會(huì)引起一個(gè)鋼球與觸點(diǎn)脫離接觸，從而引起電路的斷開，產(chǎn)接觸，從而引起電路的斷開，產(chǎn)生階躍信號(hào)，直接或通過(guò)計(jì)算機(jī)生階躍信號(hào)，直接或通過(guò)計(jì)算機(jī)控制采樣電路，將沿三個(gè)軸方向控制采樣電路，將沿三個(gè)軸方向的坐標(biāo)數(shù)據(jù)送至存儲(chǔ)器，供數(shù)據(jù)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)送至存儲(chǔ)器，供數(shù)據(jù)處理用。處理用。 TP20觸發(fā)式測(cè)頭觸發(fā)式測(cè)頭 靜態(tài)測(cè)頭靜態(tài)測(cè)頭1231445789131516171861

10、0111230312928222526272321201924(d)(c)(b)(a)ZXSP80模擬掃描測(cè)模擬掃描測(cè)頭頭 激光非接觸式測(cè)頭激光非接觸式測(cè)頭 52314測(cè)頭附件測(cè)頭附件 (a)(c)(d)(b)(e)5126437測(cè)頭附件測(cè)頭附件 B2211A(b)(a)ZYX圖3 葉片型面測(cè)量O測(cè)頭及附件測(cè)頭及附件 * * 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 手動(dòng)型與機(jī)動(dòng)型控制系統(tǒng)手動(dòng)型與機(jī)動(dòng)型控制系統(tǒng) CNC CNC型控制系統(tǒng)型控制系統(tǒng) * * 測(cè)量進(jìn)給控制測(cè)量進(jìn)給控制* * 控制系統(tǒng)的通信控制系統(tǒng)的通信* * 人機(jī)對(duì)話和編程軟件人機(jī)對(duì)話和編程軟件 圖示及窗口編程方式 自學(xué)習(xí)編程方式 脫機(jī)編程

11、上位機(jī)編程 * * 測(cè)量軟件包測(cè)量軟件包 * * 系統(tǒng)調(diào)試軟件系統(tǒng)調(diào)試軟件 * * 系統(tǒng)工作軟件系統(tǒng)工作軟件內(nèi)、外圓柱直齒輪和斜齒輪的測(cè)量?jī)?nèi)、外圓柱直齒輪和斜齒輪的測(cè)量直傘齒輪測(cè)量直傘齒輪測(cè)量螺旋傘齒輪測(cè)量螺旋傘齒輪測(cè)量葉片測(cè)量葉片測(cè)量整體葉輪測(cè)量整體葉輪測(cè)量MISTRAL070705坐標(biāo)測(cè)量主機(jī)坐標(biāo)測(cè)量主機(jī)測(cè)量機(jī)主要參數(shù)：測(cè)量機(jī)主要參數(shù)：型號(hào)：型號(hào)： MISTRAL 070705有效行程：有效行程： 710660460 mm測(cè)量精度：測(cè)量精度： 3.5+4L/1000m主體結(jié)構(gòu)：主體結(jié)構(gòu)： 斜橋式、氣浮導(dǎo)軌分辨率：分辨率： 0 .5m 系統(tǒng)構(gòu)成：系統(tǒng)構(gòu)成： DEA測(cè)量機(jī)、計(jì)算機(jī)、 TUTOR

12、 測(cè)量軟件l 手動(dòng)測(cè)量模式：手動(dòng)測(cè)量模式： 幾何元素測(cè)量：幾何元素測(cè)量：點(diǎn)、線、面、孔、球、圓柱、圓錐、槽、拋物面、環(huán) 幾何元素構(gòu)造：幾何元素構(gòu)造：點(diǎn)、線、面、孔、球、圓柱、圓錐、槽、拋物面、環(huán) 計(jì)算元素關(guān)系：計(jì)算元素關(guān)系：元素間距離、相交、對(duì)稱、投影、角度等關(guān)系 位置誤差檢測(cè)：位置誤差檢測(cè)：平行度、垂直度、傾斜度、同軸度、位置度、對(duì)稱度l CNCCNC測(cè)量模式測(cè)量模式： 人工編制測(cè)量程序，測(cè)量機(jī)自動(dòng)檢測(cè)l 自學(xué)習(xí)測(cè)量模式：自學(xué)習(xí)測(cè)量模式： 通過(guò)自學(xué)習(xí)模式下零件測(cè)量，生成零件測(cè)量程序系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成 主體結(jié)構(gòu)形式主體結(jié)構(gòu)形式：底座、測(cè)量工作臺(tái)、立柱、X向支撐梁和導(dǎo)軌、Y向支撐梁和導(dǎo)軌、 Z軸部

13、件、測(cè)頭、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及測(cè)長(zhǎng)系統(tǒng)系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)構(gòu)成主體、控制箱、計(jì)算機(jī)、手控盒、測(cè)頭控制箱、電源系統(tǒng)、氣源系統(tǒng)控制系統(tǒng)（控制系統(tǒng)（ B3P） 電源板、邏輯運(yùn)算板、電機(jī)驅(qū)動(dòng)板、故障檢測(cè)板 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成框圖三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成框圖380V測(cè)量機(jī)主體控制箱計(jì)算機(jī)手控盒打印機(jī)測(cè) 頭空氣壓縮機(jī)冷干機(jī)UPS穩(wěn)壓源 220VRENISHAW測(cè)頭控制盒串行線油水分離DEAC B3P控制系統(tǒng)框圖控制系統(tǒng)框圖TU04手控盒計(jì)算機(jī)LOG186卡電源板PWM24卡DEAC B3 P 數(shù)控設(shè)備PILZ 卡220V應(yīng)急按鈕 X Y Z驅(qū)動(dòng)電機(jī)狀態(tài)(過(guò)流、過(guò)熱、斷路等檢測(cè)) X Y Z 驅(qū)動(dòng)電機(jī) 測(cè)量機(jī) 電 纜 光 柵數(shù)

14、據(jù)采集RENISHAW 測(cè) 頭確 定測(cè)量方案測(cè) 頭與零件管理輸出設(shè)置輸 出測(cè)量報(bào)告測(cè)量操作開 機(jī)分析圖紙尺寸及形位公差要求以及零件的具體結(jié)構(gòu)確定：分析圖紙尺寸及形位公差要求以及零件的具體結(jié)構(gòu)確定： 根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)基準(zhǔn)確定測(cè)量基準(zhǔn) 確定檢測(cè)幾何尺寸項(xiàng)和獲取方式 _ 直接檢測(cè)尺寸、 _ 通過(guò)間接測(cè)量構(gòu)造尺寸 _ 計(jì)算幾何元素之間的關(guān)系而獲得尺寸 確定各幾何元素所需要輸出的參數(shù)項(xiàng)目。 開啟氣源：開啟氣源：依次開啟空壓機(jī)、冷干機(jī)和測(cè)量機(jī)氣源， 檢查氣壓是否在0.40.5Mpa范圍之內(nèi)。 如果不在 此范圍內(nèi)則可通過(guò)氣源調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)。 開啟電源：開啟電源：依次接通交流穩(wěn)壓電源，UPS電源，控制 箱電源和計(jì)算機(jī)

15、電源。 啟動(dòng)測(cè)量程序：?jiǎn)?dòng)測(cè)量程序： WTUTOR屏幕出現(xiàn)SOI頁(yè)面。 機(jī)器初始化：機(jī)器初始化：依次單擊“電源”、“初始化”鍵，機(jī)器完 成通訊和坐標(biāo)初始化。l 測(cè)頭管理測(cè)頭管理： 測(cè)頭標(biāo)定 測(cè)頭校正 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。l 建立零件參考坐標(biāo)系：建立零件參考坐標(biāo)系： 定義三個(gè)相互垂直的坐標(biāo)軸 零件坐標(biāo)系原點(diǎn)相對(duì)于機(jī)器坐標(biāo)系原點(diǎn)的位置 存儲(chǔ)參考坐標(biāo)系 外圍設(shè)備控制：外圍設(shè)備控制： 屏幕、打印機(jī)、文件 幾何元素的輸出格式控制：幾何元素的輸出格式控制： 測(cè)量值、誤差值、完全值1. 直接測(cè)量直接測(cè)量 利用測(cè)量活動(dòng)頁(yè)的元素測(cè)量功能直接測(cè)量獲得尺寸2. 構(gòu)造元素構(gòu)造元素 利用測(cè)量存儲(chǔ)的幾何元素的特征點(diǎn)得到一個(gè)新 的元素或獲得尺寸3. 計(jì)算關(guān)系計(jì)算關(guān)系： 計(jì)算幾何元素之間關(guān)系的而獲得尺寸或形位誤差4.幾何形狀掃描幾何形狀掃描發(fā)動(dòng)機(jī)零件反求發(fā)動(dòng)機(jī)零件反求TUTORTUTOR軟件包軟件包TUTORTUTOR軟件包軟件包TUTORTUTOR軟件包軟件包TUTORTUTOR軟件包