南航三坐標(biāo)測量機(jī)實(shí)驗(yàn)報(bào)告之檢測箱體

1、三坐標(biāo)測量機(jī)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)題目：檢測箱體一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求1根據(jù)零件圖紙需求確定測量方案；2對零件幾何元素尺寸進(jìn)行測量；3給出特征評價(jià)報(bào)告；4編寫實(shí)驗(yàn)技術(shù)報(bào)告。二、實(shí)驗(yàn)方案1零件裝夾根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求，將墊塊放在三坐標(biāo)測量機(jī)工作平臺(tái)的合適位置，然后將被測零件根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求合理地放在墊塊上，以便于測量被測零件的特征元素。2工位標(biāo)定將被測零件裝夾好后，測頭有5個(gè)角度，每個(gè)角度分別對應(yīng)被測零件的上表面和4個(gè)側(cè)面，一個(gè)測頭角度對應(yīng)一個(gè)工位，依次對這些工位進(jìn)行標(biāo)定。3坐標(biāo)系建立本實(shí)驗(yàn)中，我們運(yùn)用“3-2-1”法建立無CAD模型的零件坐標(biāo)系。4元素測量根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，我們需要測量4個(gè)平面，2個(gè)圓和7個(gè)柱體。由于

2、需要先建立坐標(biāo)系，我們先測量柱體1、平面1、平面2、圓1和圓2，然后再測量剩余的特征元素。5. 報(bào)表輸出根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，輸出幾何公差的報(bào)告文件。三、實(shí)驗(yàn)步驟1開機(jī)和安裝首先打開空氣壓縮機(jī)儲(chǔ)氣罐排水閥排水，然后依次開啟空壓機(jī)、冷干機(jī)、空氣過濾器，檢查氣壓是否在范圍之內(nèi)，如果不在此范圍內(nèi)則可通過氣源調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)。再依次接通交流穩(wěn)壓電源、UPS電源、測量機(jī)控制系統(tǒng)電源、測頭控制器和計(jì)算機(jī)電源，啟動(dòng)PC-DMIS測量程序，即桌面快捷鍵“online”,屏幕將彈出PC-DMIS初始界面。單擊下拉箭頭選擇“未連接測頭”，確定后等待數(shù)秒，當(dāng)狀態(tài)欄提示“請啟動(dòng)電機(jī)”時(shí)，按下手操盒上的“MOT ON”按鈕，測量機(jī)加

3、電，“MOT ON”指示燈亮。當(dāng)屏幕彈出“可以使坐標(biāo)測量機(jī)回家”時(shí)按“確定”時(shí)，點(diǎn)擊“確定”，狀態(tài)欄提示“按開始”時(shí)，在確定測量機(jī)回家運(yùn)行路徑無障礙的情況下，按下手操盒上的“START”按鈕，完成坐標(biāo)初始化。2測頭定義創(chuàng)建了一個(gè)新的測量程序，點(diǎn)擊確定后，彈出測頭工具框。定義測頭的步驟如下：（1）定義測頭文件：在“測頭文件”欄填入測頭文件名。（2）定義測頭系統(tǒng)：在“測頭說明”下拉菜單中選當(dāng)前測量機(jī)所用的測頭系統(tǒng)，測座選PROBEPH10M,傳感器選PROBETP2,測針選TIP2BY20MM。（3）添加角度：根據(jù)工件的實(shí)際測量需要，有時(shí)需進(jìn)行測頭角度的添加。點(diǎn)擊按鈕“添加角度”，彈出添加新角界面

4、，在“添加單個(gè)角度”文本框中鍵入要添加的角度，A角90，B角0，點(diǎn)擊“添加”按鈕，A角90，B角90，點(diǎn)擊“添加”按鈕，A角90，B角-90，點(diǎn)擊“添加”按鈕，A角90，B角180，點(diǎn)擊“添加”按鈕，在右邊的“新角列表”中將出現(xiàn)以上所添加的角度，然后點(diǎn)擊“確定”按鈕。3. 坐標(biāo)系建立建立零件的PCS,此PCS的三軸方向及原點(diǎn)為：X軸正方向由“柱體1”的軸線確定；Y軸正方向由“圓1”與“圓2”的圓心連線確定；Z軸正方向由“平面2”的法線矢量確定；Y軸的零點(diǎn)落在“平面1”上，X、Z軸的零點(diǎn)落在“圓1”的圓心上。建立PCS的步驟如下：（1）采集特征元素手動(dòng)測量柱體1、平面1、平面2、圓1、圓2。（2

5、）找正在PC-DMIS菜單條中選“插入坐標(biāo)系新建”打開建立坐標(biāo)系功能對話框。在特征元素列表中選“柱體1”，然后選擇第一個(gè)坐標(biāo)軸為X正，點(diǎn)擊“找正”按鈕，確定第一個(gè)軸向X正，為柱體1的軸線方向。（3）旋轉(zhuǎn)在確定第二個(gè)軸向時(shí)，是圍繞著已確定的第一個(gè)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。在特征元素列表中選“圓1”、“圓2”，然后選“圍繞X正”“旋轉(zhuǎn)到Y(jié)正”，點(diǎn)“旋轉(zhuǎn)”。確定第二個(gè)軸向Y正，為“圓1”與“圓2”圓心連線的位置。（4）平移在特征元素列表中選“圓1”，在原點(diǎn)處選中“X、Z”，點(diǎn)擊“原點(diǎn)”按鈕，X、Z的零點(diǎn)平移到“圓1”圓心處；然后選擇“平面1”，去掉X、Z選勾，選中“Y”，點(diǎn)擊“原點(diǎn)”,Y軸的零點(diǎn)平移到“平面1”上

6、。（5）點(diǎn)擊“確定”，則完成了建立一個(gè)零件坐標(biāo)系的過程。4特征元素測量本實(shí)驗(yàn)采用手動(dòng)模式測量，測量的元素類型有平面、圓和圓柱，其中，有4個(gè)平面、2個(gè)圓和7個(gè)柱體需要手動(dòng)測量。下面分別介紹各種元素類型的測量方法。（1）測量一個(gè)平面單擊工具條上的測量平面圖標(biāo)，手持操縱盒，移動(dòng)測頭，在零件平面上手動(dòng)采4個(gè)測點(diǎn)，當(dāng)完成采點(diǎn)后，按手操盒上的START鍵或鍵盤上的END鍵，PC-DMIS將在“圖形顯示”窗口用特征標(biāo)識(shí)和三角形表示測量的平面，并同時(shí)在“編輯窗口”中記錄該平面的相關(guān)信息。（2）測量一個(gè)圓先要選擇合適的工作平面，單擊工具條上的測量圓圖標(biāo)，手持操縱盒，將測頭移到需測圓的中心，在弧長近似相等的圓周上

7、采4個(gè)測點(diǎn)。在采完最后一個(gè)測點(diǎn)，按START鍵或鍵盤上的END鍵。PC-DMIS將在“圖形顯示”窗口中顯示特征標(biāo)識(shí)和被測圓，并同時(shí)在“編輯窗口”中記錄該圓的相關(guān)信息。（3）測量一個(gè)圓柱測量方法與測量圓類似，只是至少測量兩層圓。圓柱軸線方向由起始層圓的圓心指向終止層圓的圓心。單擊工具條上的測量圓柱圖標(biāo)，手持操縱盒，將測頭移動(dòng)到需測圓柱的起始層圓的中心，在弧長近似相等的圓周上采4個(gè)測點(diǎn)。然后將測頭移動(dòng)到需測圓柱的終止層圓的中心，在弧長近似相等的圓周上采4個(gè)測點(diǎn)。在采完最后一個(gè)測點(diǎn)后，按START鍵或鍵盤上的END鍵。PC-DMIS將在“圖形顯示”窗口中顯示特征標(biāo)識(shí)和被測圓柱，并同時(shí)在“編輯窗口”中

8、記錄該圓柱的相關(guān)信息。5特征元素計(jì)算和評價(jià)對特征元素進(jìn)行評價(jià)時(shí)，我們需要考慮是形狀公差還是位置公差。若是形狀公差，則不需要基準(zhǔn)；若是位置公差，則需要基準(zhǔn)。我們先介紹基準(zhǔn)的定義。5.1 基準(zhǔn)的定義（1）創(chuàng)建單一基準(zhǔn)單擊菜單條上“插入尺寸基準(zhǔn)定義”， PC-DMIS會(huì)顯示基準(zhǔn)定義對話框，從特征列表中選擇一個(gè)特征與該基準(zhǔn)字母相搭配，然后點(diǎn)擊“創(chuàng)建”。選擇的特征會(huì)在特征列單中出現(xiàn)，后面括號(hào)里有基準(zhǔn)字母。（2）指定復(fù)合基準(zhǔn)在尺寸標(biāo)注中，使用“A-B”的格式顯示復(fù)合基準(zhǔn)。這表明，指定的基準(zhǔn)會(huì)一起使用，就像單一基準(zhǔn)一樣。在本實(shí)驗(yàn)中，需要評價(jià)的幾何公差有平行度、同心度、垂直度、位置度、同軸度和對稱度，下面僅對

9、位置度、垂直度和對稱度的評價(jià)作詳細(xì)介紹，其他幾何公差的評價(jià)可以參考它們的評價(jià)。5.2 位置公差的評價(jià)（1）評價(jià)位置度在主菜單中選擇“插入尺寸位置度”，打開“位置度”對話框。選擇要評價(jià)的元素。單擊特征列表框編輯器中的<dat>（基準(zhǔn)）選擇所需的基準(zhǔn)。單擊特征列表框編輯器中的<MC>（實(shí)體條件），選擇要評價(jià)的特征元素、基準(zhǔn)元素的相應(yīng)實(shí)體條件。在“公差”中輸入每一項(xiàng)的正負(fù)公差。點(diǎn)擊“創(chuàng)建”，完成評價(jià)。（2）評價(jià)垂直度在主菜單中選擇“插入尺寸垂直度”，打開“垂直度”對話框。選擇要評價(jià)的元素。單擊特征列表框編輯器中的<dat>（基準(zhǔn)）選擇所需的基準(zhǔn)。在“公差”中輸入公

10、差。點(diǎn)擊“創(chuàng)建”，完成評價(jià)。（3）評價(jià)對稱度測量平面1、平面2。構(gòu)造平面1、平面2的中分面，得到基準(zhǔn)平面A。在被測平面1上依次測量4個(gè)矢量點(diǎn)“點(diǎn)1” “點(diǎn)2” “點(diǎn)3” “點(diǎn)4”。在被測平面2上依次測量4個(gè)矢量點(diǎn)“點(diǎn)5” “點(diǎn)6” “點(diǎn)7” “點(diǎn)8”。在主菜單中選擇“插入特征構(gòu)造特征組”，打開“構(gòu)造特征組”對話框。按照順序選擇“點(diǎn)1” “點(diǎn)5”、 “點(diǎn)2” “點(diǎn)6”、 “點(diǎn)3” “點(diǎn)7”、 “點(diǎn)4” “點(diǎn)8”，注意：在選擇時(shí)要按交替順序進(jìn)行，即選被測平面1上一點(diǎn)再選被測平面2上一點(diǎn)。點(diǎn)擊“創(chuàng)建”，得到特征組“SCN2”，關(guān)閉“構(gòu)造特征組”對話框。在主菜單中選擇“插入尺寸對稱度”，打開“對稱度”

11、對話框。在此對話框中選擇要評價(jià)的元素：SCN2。選擇基準(zhǔn)元素：平面A，點(diǎn)擊“創(chuàng)建”，即可得到所要評價(jià)的對稱度。6. 數(shù)據(jù)報(bào)表輸出每個(gè)特征的測量結(jié)果經(jīng)過評價(jià)后可按公差要求輸出測量報(bào)告。生成測量報(bào)告的步驟如下所示：（1）點(diǎn)擊“編輯參數(shù)設(shè)置編輯窗口布局”，打開設(shè)置對話框。（2）選擇需要顯示的選項(xiàng)：顯示注釋、顯示尺寸評價(jià)、顯示頁眉/頁腳，設(shè)置完成后按“確定”關(guān)閉對話框。（3）在菜單欄中選“報(bào)告窗口”，彈出報(bào)告窗口，顯示檢測報(bào)告。（4）在主菜單中選“文件打印報(bào)告窗口打印設(shè)置”，設(shè)置“將報(bào)告輸出到”文件，設(shè)置完后按“確定”。（5）選擇“文件打印報(bào)告窗口打印”，檢測報(bào)告就會(huì)存儲(chǔ)到指定的位置。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果1實(shí)

12、驗(yàn)數(shù)據(jù)（特征報(bào)表數(shù)據(jù)）2數(shù)據(jù)分析表1特征形位公差測定值（mm）設(shè)計(jì)值(mm)差值（mm）柱體4平行度0.0430.0500.007圓1與圓2同心度0.0120.0120柱體2垂直度0.1080.060-0.048柱體5位置度0.0270.015-0.012柱體6位置度0.0140.0150.001柱體7位置度0.0130.0150.002柱體3同軸度5.1870.012-5.175掃描1對稱度0.7110.030-0.681注：差值=設(shè)計(jì)值-測定值。由表1可知，柱體4、圓1與圓2、柱體6和柱體7的差值大于或等于0，其相應(yīng)的形位公差滿足設(shè)計(jì)要求，而柱體2、柱體5、柱體3和掃描1的差值小于0，其相

13、應(yīng)的形位公差不滿足設(shè)計(jì)要求。五、實(shí)驗(yàn)評價(jià)及建議通過本次試驗(yàn)，我了解了三坐標(biāo)測量機(jī)的基本組成及其主要功能，同時(shí)，還學(xué)習(xí)了PC-DIMS軟件的基本操作。通過具體的實(shí)驗(yàn)操作，我了解了測頭的定義與校驗(yàn)，了解了手動(dòng)測量與自動(dòng)測量，學(xué)會(huì)了如何建立零件坐標(biāo)系，學(xué)會(huì)了如何評價(jià)零件的尺寸以及形位公差。當(dāng)然，僅僅知道這些是不夠的，我還需要繼續(xù)學(xué)習(xí)，進(jìn)一步了解三坐標(biāo)測量機(jī)更多的相關(guān)知識(shí)，加深對三坐標(biāo)測量機(jī)的了解。在實(shí)驗(yàn)的過程中，受到實(shí)驗(yàn)設(shè)備的限制，同一組同學(xué)共用一臺(tái)設(shè)備，必然會(huì)造成同學(xué)們學(xué)習(xí)的困難，但是收獲還是有的，這并不妨礙同學(xué)們對三坐標(biāo)測量機(jī)的學(xué)習(xí)。六、查找兩篇有關(guān)三坐標(biāo)方面的論文資料（附上期刊名、期刊號(hào)、作者

14、、論文摘要）1基于三坐標(biāo)測量機(jī)自適應(yīng)測量的自由曲面逆向【期刊名】機(jī)械工程學(xué)報(bào)【期號(hào)】第15期【作者】何雪明，孔麗娟，何俊飛，武美萍，張榮，紀(jì)小剛【摘要】自由曲面的精確測量和重構(gòu)是決定具有自由曲面特征的零部件復(fù)現(xiàn)精度的重要因素,傳統(tǒng)逆向中測量與重構(gòu)是相互獨(dú)立又不能有效評估的。為提高自由曲面測量速度和重構(gòu)精度,基于三坐標(biāo)測量機(jī)(Coordinate measuring machine,CMM),提出自適應(yīng)測量的曲面重構(gòu)方法。測量過程中,通過不斷擬合樣件上已測點(diǎn),預(yù)算待測點(diǎn)及其測量矢量,指導(dǎo)CMM自動(dòng)采集曲面上數(shù)據(jù)。由點(diǎn)云擬合自由曲面模型后,檢驗(yàn)擬合模型上點(diǎn)與樣件上相應(yīng)點(diǎn)的誤差;若誤差偏大,則在測量點(diǎn)云中加入檢測點(diǎn)后重新擬合曲面,進(jìn)一步檢測重?cái)M合實(shí)體模型直至滿足精度要求,得到精準(zhǔn)數(shù)據(jù)點(diǎn)和精致的自由曲面模型。輔以計(jì)算機(jī)圖形可視化實(shí)例驗(yàn)證本法,測量精度及其重構(gòu)精度可達(dá)m級,具有自由曲面特征的零部件整個(gè)逆向周期呈數(shù)量級下降,算法魯棒性強(qiáng)。2微納米三坐標(biāo)測量機(jī)接觸掃描探頭穩(wěn)定性分析【期刊名】納米技術(shù)與精密工程【期號(hào)】第2期【作者】李瑞君，范光照，錢劍釗，黃強(qiáng)先，龔偉，苗晉偉【摘要】對微納米三坐標(biāo)測量機(jī)(CMM)高精度掃描探頭的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。該掃描探頭由帶有球頭的光纖探針、懸浮機(jī)構(gòu)、二維角度傳感器和微型邁克爾遜干涉儀4