a5-161設(shè)計類三坐標(biāo)測量機

1、1緒論3三坐標(biāo)測量機的應(yīng)用與發(fā)展3三坐標(biāo)測量機測量原理6設(shè)計要求82三坐標(biāo)測量機總體設(shè)計方案8設(shè)計任務(wù)和內(nèi)容8總體設(shè)計方案擬訂8三坐標(biāo)測量機機械部分設(shè)計92.2.2三坐標(biāo)測量機電路部分設(shè)計93三坐標(biāo)測量進給系統(tǒng)的設(shè)計計算163.1 進給系統(tǒng)電的容量的選擇163.1.13.1.23.1.3電容量的選擇原則16步進電步進電的概述16的容量的計算173.2 軸概述173.2.13.2.23.2.3軸的用途17軸設(shè)計的主要內(nèi)容17軸的材料173.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計183.3.13.3.23.3.33.3.43.3.53.3.63.3.73.3.8擬定軸上零件的裝配方案18軸上零件的定位18軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1

2、9初步設(shè)計軸的最小直徑20擬定軸上零件的裝配方案21根據(jù)軸向定位的要求確定軸的個段直徑和長度21軸上零件的軸向定位22確定軸上圓角和倒角尺寸223.4 絲杠螺母副的選用計算223.4.13.4.23.4.33.4.4絲杠螺母的導(dǎo)程的確定22確定絲杠的等效轉(zhuǎn)速22絲杠的等效負(fù)載上邊已經(jīng)闡明過了22確定絲杠所受的最大動載荷22臨界壓縮負(fù)荷3.4.5滾動導(dǎo)軌副的預(yù)緊26滾動導(dǎo)軌副潤滑防護26橫向伺服進給系統(tǒng)的設(shè)計計算（同以上方法）26縱向、橫向的移動工作臺的裝配圖見（圖 3-1）26總結(jié)27致謝28參考文獻29附錄301 緒論1.1 三坐標(biāo)測量機的應(yīng)用與發(fā)展隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和對測量方法的深

3、入研究，在機電行業(yè)中人們對三維坐標(biāo)測量技術(shù)的要求也越來越高。物體的三維輪廓以及形位測量已被廣泛應(yīng)用于機械制造、航海、航空航天、反求工程等領(lǐng)域。目前物體三維輪廓測量的主要方法有導(dǎo)軌式三坐標(biāo)機的高精度接觸測量、激光點掃描和激光線掃描式三坐標(biāo)輪廓測量、激光散斑物體輪廓高精度顯微全場測量。在這些諸多的測量方法中，激光散斑物體輪廓測量法測量精度最高，屬非接觸和全場測量，測量速度高，但其測量范圍小。此外，三坐標(biāo)機的測量精度高，已被廣泛采用。但它只能進行接觸測量，并且測量速度很慢。目前，三坐標(biāo)機主要有兩種:導(dǎo)軌式三坐標(biāo)測量機和無導(dǎo)軌式三坐標(biāo)儀，無導(dǎo)軌式三坐標(biāo)測量儀在國內(nèi)尚無同類產(chǎn)品問世。三坐標(biāo)測量機的多功能

4、測量臺是一種高精度測量臺?？赏瑫r裝夾兩只測量表或傳感器對工件進行多參數(shù)測量。三坐標(biāo)測量機廣泛的應(yīng)用于機械零件加工，模具制造等個方面。CLY 系列單臂三為測量儀是一款具有較大測量范圍的高精度測量設(shè)備，在設(shè)計時充分考慮了使用者對沖壓件、儀表板件、件、中型模具件的測量要求。由于采用開放式測量，從而保證了在現(xiàn)場、在模具制造和仿型、在檢測和設(shè)計室里都可以方便的使用。特點： 1、 X 軸移動方向的導(dǎo)軌采用天然花崗巖，并配備進口雙直線導(dǎo)軌，三軸位移傳感器采用進口金屬反射光柵和讀數(shù)頭，結(jié)合空間誤差修正技術(shù)，使用中處處體現(xiàn)高精度的 3D 測量。 2、 配件萬向電子測頭，并通過各種測頭配件，既可以對和深孔進行數(shù)據(jù)

5、采點，也能完成中、小型零的測量 3、 本測量儀具有方便的現(xiàn)場自校定功能，用戶可根據(jù)實際情況進行精度校正，保證在不同環(huán)境溫度下測量數(shù)據(jù)的真實可靠。CLY 系列單臂三為測量儀是一款具有較大測量范圍的高精度測量設(shè)備，在設(shè)計時充分考慮了使用者對沖壓件、儀表板件、件、中型模具件的測量要求。由于采用開放式測量，從而保證了在現(xiàn)場、在模具制造和仿型、在計室里都可以方便的使用。特點：檢測和設(shè)1、X 軸移動方向的導(dǎo)軌采用天然花崗巖，并配備進口雙直線導(dǎo)軌，三軸位移傳感器采用進口金屬反射光柵和讀數(shù)頭，結(jié)合空間誤差修正技術(shù)，使用中處處體現(xiàn)高精度的 3D 測量。2、配件萬向電子測頭，并通過各種測頭配件，既可以對和深孔進行

6、數(shù)據(jù)采點，也能完成中、小型零的測量3、本測量儀具有方便的現(xiàn)場自校定功能，用戶可根據(jù)實際情況進行精度校正，保證在不同環(huán)境溫度下測量數(shù)據(jù)的真實可靠。4、采用智能數(shù)顯系統(tǒng)將原電器箱上各項功能都讓計算機來處理，摒棄了電器箱，只用一塊小的信號處理板對各路信號進行處理以保證長線傳輸無誤。光柵和測頭信號由信號處理板處理后，經(jīng)通訊電纜傳輸至計算機內(nèi)安裝的一塊三軸正交記數(shù)卡，通過編制對其進行控制，以實現(xiàn)原電器箱的功能。智能數(shù)顯系統(tǒng)的開發(fā)，利用計算機進行大量數(shù)據(jù)和處理，空間精度修正不僅使車間裝調(diào)人員工作量降低，也使測量儀精度有了保障。采用高性能記數(shù)卡，減少硬件設(shè)備，降低了系統(tǒng)的故障發(fā)生率。該系統(tǒng)具有原電器箱幾乎所

7、有功能，界面直觀，很多操作在面板上即可直接完成，菜單功能簡潔明了，用戶極易上手。一些關(guān)鍵性操作都給出了提示和警告，可以防止用戶在不太清楚的情況下誤操作而導(dǎo)致系統(tǒng)工作不正常。其選擇原則如下：1、合理的測量精度坐標(biāo)測量機是檢測工件尺寸與形位誤差的儀器，首要的是精度指標(biāo)應(yīng)滿足用戶要求。選用時，一般可根據(jù)被測工件要求的檢測精度與測量機給定的測量不確定度相對比，看測量機精度是否符合要求。精度比對不是一個簡單的比較過程。測量機的技術(shù)規(guī)范中一般只給出單軸測長和空間測長的兩個不確定度公式及重復(fù)精度值。但在具體測件時需要將被測參數(shù)的測量不確定度限制在一定范圍內(nèi)。一般測量時，要測量很多測點。在形位測量時，更有大量

8、測點參與并帶來測量誤差，精確計算是很難的。因此從經(jīng)驗出發(fā)，在一般測量中，測量不確定度應(yīng)為被測工件尺寸公差帶的 1/51/3。例如某一被測箱體上二孔的孔距為 500mm，公差帶為 15um，則所選用的測量機在 500mm長度上的測量不確定度應(yīng)不大于 3um5um。對于精密測量及復(fù)雜的形位測量要求還高，一般應(yīng)為被測尺寸公差帶的 1/101/5。重要的是重復(fù)精度必須滿足要求，因為系統(tǒng)誤差還可以通過一定方法補償，而重復(fù)精度應(yīng)由測量機本身保證。總之，用戶應(yīng)選用精度（包括重復(fù)精度）高一些的測量機。這不僅由于測量復(fù)雜件時，測點可能帶入的誤差比預(yù)想的要大（由于測頭測桿變化或加長會引入更大的誤差），而且測量機的

9、精度會隨使用次數(shù)增多而有所下降。2、合乎要求的測量范圍測量范圍的選擇時選擇測量機時的最基本參數(shù)。因為在測量范圍內(nèi)才能獲得精確的測量值，超出了范圍，測量就難于進行。選擇測量范圍時，應(yīng)考慮以下幾個方面。（1）、工件的所需測量的部分，不一定是整個工件。如要測的部分集中在工件的某個局部，除了測量機的測量范圍能覆蓋被測參數(shù)之外，還要考慮整個工件能在測量機上安置，要求工件重量對測量精度不帶來顯著影響。為了把工件放入測量機中，據(jù)工件大小選擇測量機。（2）、Z 軸與 Z間高度的關(guān)系。Z 軸行程是Z 軸的測量范圍，而Z間高度是工件能放得下的高度。（3）、接長桿。有的測頭上有星形探針，這些探針在測量時往往要求超出

10、工件的被測部分。一般工件尺寸為 l 時，要求測量范圍 L=l+2C，C 為探針的長度。因此測量范圍等于工件被測的最大尺寸再加上兩倍的探針長度。3、合適的測量機類型測量機按自動化程度分為手動（或機動）與 CNC 自控兩大類。選用時，據(jù)檢測對象的批量大小、自動化程度、操作技術(shù)水平及投入大小去權(quán)衡。當(dāng)然 CNC 測量機水平高、測速快，但測量的準(zhǔn)備時間長、技術(shù)要求高、投入大。故應(yīng)從經(jīng)濟效益的角度進行比較判定。一般說，對于中等尺寸的工件，多采用移動橋式；對于小型工件，多采用懸臂式、儀器臺式與移動橋式等；對于大型工件，則多采用龍門式；對于需回轉(zhuǎn)測量的工件，可選用帶分度臺的測量機。4、豐富的測量對復(fù)雜的測量

11、對象進量，測量機應(yīng)有豐富的測量支持，以完成測量任務(wù)。如缺少某些，可根據(jù)被測對象向生產(chǎn)廠家索取。如果廠方提供了編程方法（多數(shù)廠家不提供），也可自行開發(fā)。5、符合要求的測量效率測量機運行速度與采樣速度既是測量機效率高低的重要指標(biāo)，又與自動化生產(chǎn)的要求密切相關(guān)。用于生產(chǎn)線或柔性加工線上的測量機，檢測的時間必須滿足生產(chǎn)節(jié)拍的要求。6、功能齊全的測量頭測量頭是測量機上重要的傳感器件。它不僅直接影響測量精度，而且是決定測量機功能和測量效率的重要。7、滿意的經(jīng)濟效益作為檢測儀器，測量機的經(jīng)濟效益是投資的一項重要指標(biāo)。雖然它不像生產(chǎn)機床那樣便于計算，也不如機床那樣可以較快地收回成本并創(chuàng)造效益，但作為保證生產(chǎn)質(zhì)

12、量段和環(huán)節(jié)，檢測儀器有著特殊的重要性。測量機的使用費用，主要取決于測量機的折舊費 K、檢測的工資 G、測量所用的時間T 及輔助材料和設(shè)備等雜費Q，即測量總費用。M=T（K+G）+Q測量機效益的關(guān)鍵在于使用時間T。因此在考慮測量機的投入時，關(guān)鍵在于了解它的使用效率。如果使用效率高，則經(jīng)濟效益亦高。如果使用效率不很高，而又易于在當(dāng)?shù)亟鉀Q測量問題，則應(yīng)委托或協(xié)作檢測。只付檢測費，比購置一臺測量機更經(jīng)濟。當(dāng)然有的場所，測量對象極為精密，不適宜搬動，有的系軍工件等，此時配置一臺坐標(biāo)測量機具有特殊性，也是必須的。1.2 三坐標(biāo)測量機測量原理將被測物體置于三坐標(biāo)測量空間，可獲得被測物體上各測點的坐標(biāo)位置，根

13、據(jù)這些點的空間坐標(biāo)值，經(jīng)計算求出被測物體的幾何尺寸，形狀和位置。導(dǎo)軌式三坐標(biāo)測量機(Coordinate Measuring Machine 簡稱 CMM)是近二十年來發(fā)展起來的一種以精密機械為基礎(chǔ)，綜合光柵與激光、計算機、應(yīng)用電子等先進技術(shù)的測量設(shè)備，在國內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用。其主要特征是具有 X, Y, Z 三個坐標(biāo)方向的導(dǎo)軌。目前，導(dǎo)軌式三坐標(biāo)測量機己被廣泛地應(yīng)用于機械制造、儀器制造、電子、汽車、計量中心、航空和航天等多個工業(yè)和研究行業(yè)，用來測量機械零件的幾何尺寸、相對位置和形位誤差，包括零件空間曲面、汽車白身、CAD/CAM 等多項工作。導(dǎo)軌式三坐標(biāo)測量機己經(jīng)成為一種比較成傳統(tǒng)測量設(shè)備

14、，它經(jīng)歷了三代產(chǎn)品:第一代測量機由手動(或機動)測量，測量結(jié)果由人工處理，效率極低。第二代測量機在第一代測量機的基礎(chǔ)上，由微機處理測量結(jié)果，形成了微機化測量機。第三代測量機在第二代的基礎(chǔ)上，配備上相應(yīng)的程序控制和數(shù)據(jù)圖形化軟件處理系統(tǒng)，可以實現(xiàn)全自動測量。其中，第三代是目前的主要產(chǎn)品。特別是近二十年來，隨著微機和光電技術(shù)的迅猛發(fā)展，三坐標(biāo)機已成為多個高科技領(lǐng)域諸多技術(shù)的融合產(chǎn)品，包括了微機、精儀、光電傳感、數(shù)據(jù)分析和人工智能等多項應(yīng)用技術(shù)。CLY 系列單臂三維測量儀產(chǎn)品信息產(chǎn)品說明： CLY 系列單臂三為測量儀是一款具有較大測量范圍的高精度測量設(shè)備，在設(shè)計時充分考慮了使用者對沖壓件、儀表板件、

15、件、中型模具件的測量要求。由于采用開放式測量，從而保證了在現(xiàn)場、測和設(shè)計室里都可以在模具制造和仿型、在方便的使用。檢圖 1-1CLY 單臂三坐標(biāo)測量機在Y、Z 方向，其整機測量范圍在 1500mm x 2600mm 以內(nèi)、X 向測量范圍最小為 2000mm、并以 500mm 為間距遞增的整體式測量機，采用整體式機械結(jié)構(gòu)，測量機的工作平面通過地腳螺銓固定在地基上，其工作臺表面略高于地表，或是安裝為與地表，便于大型工件的裝卸。這種類型的測量機的Y 向測量范圍有兩種，1200mm 和 1500mm，其 Z 向測量范圍最小為 1500mm，最大可以達到 2600mm，X 向測量范圍最小為 2000mm

16、，可以按用戶要求以 500mm 的長度適量增大。大中型整體式單臂三坐標(biāo)測量機比較適宜對一般大型非對稱工件的測量檢測與劃線操作。測量機可以根據(jù)使用要求，選配測量或 XDmis 測量。如果被測工件為一般機加工件，測量要求為一般性的尺寸檢測，可以選用測量。如果檢測任務(wù)大部份需要與 CAD 數(shù)據(jù)協(xié)同比對檢測，建議選擇 XDMIS測量1.2.1。三坐標(biāo)測量機的組成：1，主機機械系統(tǒng)（X、Y、Z 三軸或其它）；2，測頭系統(tǒng)；3，4，電氣控制硬件系統(tǒng)；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（測量）；1.2.2 三坐標(biāo)測量機的結(jié)構(gòu)特點：1）采用花崗石為工作臺，其工作面平面度精度高，且穩(wěn)定性好，受環(huán)境溫度影響小。2）立柱采用不銹鋼材料，

17、可防銹，抗腐蝕。3）采用精密微分頭作微調(diào)裝置，使測頭接觸工作的微調(diào)量 0.01mm。4）回轉(zhuǎn)支桿(附件另配)可提供裝夾第二只測量表（或測量傳感器），從而可擴大本產(chǎn)品的使用功能。5）X 軸移動方向的導(dǎo)軌采用天然花崗巖，并配備進口雙直線導(dǎo)軌，三軸位移傳感器采用進口金屬反射光柵和讀數(shù)頭，結(jié)合空間誤差修正技術(shù)，使用中處處體現(xiàn)高精度的 3D 測量。6）配件萬向電子測頭，并通過各種測頭配件，既可以對和深孔進行數(shù)據(jù)采點，也能完成中、小型零的測量7）本測量儀具有方便的現(xiàn)場自校定功能，用戶可根據(jù)實際情況進行精度校正，保證在不同環(huán)境溫度下測量數(shù)據(jù)的真實可靠。1.3 設(shè)計要求在繪制產(chǎn)品總裝圖和裝配圖時要注意設(shè)計的科

18、學(xué)性和條理性。設(shè)計一個，其過程大致如下：首先，確定末端執(zhí)行件的概略形狀尺寸，然后，設(shè)計末端執(zhí)行件與其相臨的下一個功能的結(jié)合的形式與概率尺寸。若為運動導(dǎo)軌結(jié)合部，則執(zhí)行件一測相當(dāng)于滑臺，相臨一測相當(dāng)于滑座，考慮導(dǎo)軌精度，選擇并確定導(dǎo)軌的類型及尺寸。根據(jù)導(dǎo)軌結(jié)合部的設(shè)計結(jié)果和該運動的行程，直到基礎(chǔ)支撐件。在設(shè)計中，處處從實際出發(fā)分析和處理問題是的。從大處講，聯(lián)系實際是指對工藝可能性的分析，在參數(shù)擬訂和方案確定中，既要了解的先進生產(chǎn)水平和可能趨勢，更應(yīng)了解我國的實際生產(chǎn)水平，使設(shè)計的機器能發(fā)揮最佳的效果。從小處講，指對設(shè)計的機械零的制造工藝、裝配和維修要進行認(rèn)真的切實際的考慮和分析。學(xué)會使用設(shè)計手冊

19、，對的設(shè)計數(shù)據(jù)和各類標(biāo)準(zhǔn)要結(jié)合實際情況取舍。通過設(shè)計實踐，了解和掌握結(jié)合實際、綜合思考的設(shè)計方法。2 三坐標(biāo)測量機總體設(shè)計方案2.1 設(shè)計任務(wù)和內(nèi)容設(shè)計任務(wù)定位三坐標(biāo)測量機整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計，其中機械部分的設(shè)計工作臺包括縱向、橫向和 Z 軸的運動，工作臺承擔(dān)運動功能。其次是夾具體的設(shè)計，包括手柄、浮動滑塊的設(shè)計， 夾具承擔(dān)的是定位夾緊的作用。2.2 總體設(shè)計方案擬訂方案擬訂為測量機整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計其中主要是測量機的傳動系統(tǒng)：工作臺的橫向和縱向進給系統(tǒng)，Z 軸的進給系統(tǒng)，工作臺上面疊加一個可拆卸的夾具體，可拆卸夾具具有兩大優(yōu)點：第一，使用時夾具可固定在工作臺上，不用時，即可拆下。2.2.1 三坐標(biāo)測量

20、機機械部分設(shè)計三坐標(biāo)測量機的機械系統(tǒng)設(shè)計可歸類于機械制造裝備設(shè)計，可分為創(chuàng)新設(shè)計、變形設(shè)計、和組合設(shè)計三大類型，設(shè)計的過程隨設(shè)計類型而不同，其中創(chuàng)新設(shè)計的過程最典型，可分為產(chǎn)品規(guī)劃階段、方案設(shè)計、技術(shù)設(shè)計和施工設(shè)計四個階段。產(chǎn)品規(guī)劃階段的任務(wù)是明確設(shè)計任務(wù)，通常應(yīng)在市場品需求，進行可行性分析，制定設(shè)計技術(shù)任務(wù)書。與的基礎(chǔ)上識別產(chǎn)初步設(shè)計方案具體化，技術(shù)設(shè)計階段是將方案設(shè)計階段擬訂的初步設(shè)計方案具體化，確定結(jié)構(gòu)原理方案；進行總體技術(shù)方案設(shè)計；進行結(jié)構(gòu)設(shè)計；通過技術(shù)經(jīng)濟分析，選擇較優(yōu)的設(shè)計方案。1）確定結(jié)構(gòu)原理放案根據(jù)初步設(shè)計方案，再充分理解原理的基礎(chǔ)上，確定結(jié)構(gòu)原理方案。其中包括決定尺寸的依據(jù)，

21、如功率、流量和聯(lián)系尺寸等；決定布局的依據(jù)等，決定和限制結(jié)構(gòu)設(shè)計的空間條件，。在上述的依據(jù)約束下，對主要功能結(jié)構(gòu)進行構(gòu)思，初步確定其材料和形狀，進行粗略的結(jié)構(gòu)設(shè)計。（2）總體設(shè)計總體設(shè)計階段的任務(wù)是將結(jié)構(gòu)原理方案進一步具體化?？傮w設(shè)計的內(nèi)容大致包括主參數(shù)、總體布局、系統(tǒng)原理圖、其它。（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計階段的主要任務(wù)是在總體設(shè)計的基礎(chǔ)上，對結(jié)構(gòu)原理方案結(jié)構(gòu)化，繪制產(chǎn)品總裝圖；提出初步的零件表及裝配說明書。進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須遵守有關(guān)，充分考慮人機工程、外觀造型、結(jié)構(gòu)可靠和耐用性、加工和裝配工藝性等。三坐標(biāo)測量機常見的是三個直線運動坐標(biāo)（沿 X、Y、Z）和夾具體的裝配設(shè)計。2.2.2 三坐標(biāo)測量

22、機電路部分設(shè)計三坐標(biāo)測量系統(tǒng)的控制部分采用 PLC 控制。本書以 S7-200 系列 PLC 為目標(biāo)機型，介紹西門子 PLC 的特點，為今后更好地學(xué)習(xí)和掌握 S7-300/400 打下基礎(chǔ)。S7-200 系列 PLC 作為西門子 SIMATIC PLC中的最小成員，以其超小體積，靈活的配置，強大的內(nèi)置功能，在各個領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。1.S7-200 系列 PLC 的基本硬件組成 S7-200 系列 PLC 可提供 4 種不同的基本單元和 6 種型號的擴展單元。其系統(tǒng)儲卡、寫入器、文本顯示器等。包括基本單元、擴展單元、編程器、存（1）基本單元S7-200 系列 PLC 中可提供 4 種不同的基本

23、型號的 8 種 CPU 供選擇使用，其輸入輸出點數(shù)的分配見表 2-1：表 2-1S7-200 系列 PLC 中 CPU22X 的基本單元（2.）.擴展單元S7-200 系列 PLC 主要有 6 種擴展單元，它本身沒有 CPU，只能與基本單元相連接使用，用于擴展 I/O 點數(shù)，S7-200 系列PLC 擴展單元型號及輸入輸出點數(shù)的分配如表 2-2 所示。表 2-2S7-200 系列 PLC 擴展單元型號及輸入輸出點數(shù)類 型型 號輸入點輸出點數(shù)字量擴展模塊EM2218無EM222無8EM2234/8/164/8/16型 號輸 入點輸 出點可帶擴展模塊數(shù)S7-200CPU22164S7-200CPU

24、222862 個擴展模塊78 路數(shù)字量 I/O 點或 10 路模擬量 I/O 點S7-200CPU22414107 個擴展模塊168 路數(shù)字量 I/O 點或 35 路模擬量 I/O 點S7-200CPU22624162 個擴展模塊248 路數(shù)字量 I/O 點或 35 路模擬量 I/O 點S7-200CPU226XM24162 個擴展模塊248 路數(shù)字量 I/O 點或 35 路模擬量 I/O 點（3）.編程器PLC 在正式運行時，不需要編程器。編程器主要用來進行用戶程序的編制、和管理等，并將用戶程序送入 PLC 中，在調(diào)試過程中，進行和故障檢測。S7-200 系列 PLC 可采用多種編程器，一般

25、可分為簡易型和智能型。簡易型編程器是袖珍型的，簡單實用，價格低廉，是一種很好的現(xiàn)場編程及監(jiān)測工具，但顯示功能較差，只能用指令表方式輸入，使用不夠方便。智能型編程器采用計算機進行編程操作，將的編程裝入計算機內(nèi)，可直接采用梯形圖語言編程，實現(xiàn)監(jiān)測，非常直觀，且功能強大，S7-200 系列 PLC 的專用編程為 STEP7-Micro/WIN。（4）程序卡為了保證程序及重要參數(shù)的安全，一般小型 PLC 設(shè)有外接 EEPROM 卡盒接口，通過該接口可以將卡盒的內(nèi)容寫入 PLC，也可將 PLC 內(nèi)的程序及重要參數(shù)傳到外接 EEPROM 卡盒內(nèi)作為備份。程序卡 EEPROM 有 6ES 7291-8GC0

26、0-0XA0 和 6ES7291-8GD00-0XA0 兩種，程序容量分別為 8K 和 16K 程序步。（5）.寫入器寫入器的功能是實現(xiàn) PLC 和 EPROM 之間的程序傳送，是將 PLC 中 RAM 區(qū)的程序通過寫入器傳送到 RAM 區(qū)。到程序卡中，或?qū)?PLC 中程序卡中的程序通過寫入器（6） 文本顯示器文本顯示器 TD200 不僅是一個用于顯示系統(tǒng)信息的顯示設(shè)備，還可以作為控制單元對某個量的數(shù)值進行修改，或直接設(shè)置輸入/輸出量。文本信息的顯示用選擇/確認(rèn)的方法，最多可顯示 80 條信息，每條信息最多 4 個變量的狀態(tài)。過程參數(shù)可在顯示器上顯示，并可以隨時修改。TD200 面板上的 8

27、個可編程序的功能鍵，每個都分配了一個器位，這些功能鍵在啟動和測試系統(tǒng)時，可以進行參數(shù)設(shè)置和。2. S7-200 系列 PLC 的主要技術(shù)性能下面以 S7-200 CPU224 為例說明S7 系列 PLC 的主要技術(shù)性能。（1）一般性能模擬量擴展模塊EM2313無EM232無2EM23531S7-200 CPU224 的一般性能如表 2-3 所示。表 2-3S7-200 CPU224 一般性能電源電壓DC 24V，AC 100230V電源電壓波動DC 20.4-28.8V，AC 84-264V（47-63Hz）環(huán)境溫度、濕度水平安裝 0550C，垂直安裝 0450C，595%大氣壓8601080

28、hPa保護等級IP20 到 IEC529輸出給傳感器的電壓DC 24V （20.4-28.8V）輸出給傳感器的電流280mA，電子式短路保護（600mA）為擴展模塊提供的輸出電流660mA程序器8K 字節(jié)/典型值為 2.6K 條指令數(shù)據(jù)器2.5K 字器子模塊1 個可的器子模塊數(shù)據(jù)后備整個 BD1 在 EEPROM 中無需在 RAM 中當(dāng)前的 DB1 標(biāo)志位、定時器、計數(shù)器等通過高能電容或電池維持，后備時間 190h（400C 時 120h），電池后備 200 天編程語言LAD，F(xiàn)BD，STL程序結(jié)構(gòu)一個主程序塊（可以包括子程序）程序執(zhí)行循環(huán)。中斷控制，定時控制（1255ms）子程序級8 級用戶

29、程序保護3 級口令保護指令集邏輯運算、應(yīng)用功能位操作執(zhí)行時間0.37s掃描時間300ms（可重啟動）標(biāo)志位256，可保持：EEPROM 中 0112計數(shù)器0256，可保持：256，6 個高速計數(shù)器定時器可保持：256，4 個定時器，1ms30s16 個定時器，10ms5min（2）輸入特性S7-200 CPU224 的輸入特性如表 2-4 所示。表 2-4S7-200 CPU224 輸入特性（3）輸出特性S7-200 CPU224 輸出特性如表 2-5 所示。表 2-5S7-200 CPU224 的輸出特性類型晶體管輸出型繼電器輸出型額定負(fù)載電壓DC 24V（20.4-28.8V）DC 24V

30、（4-30V） AC24-230V（20-250V）輸出電壓“1 信號”：最小 DC 20VL+/L-光耦，5 點繼電器，3 點和 4類型源型或匯型輸入電壓DC 24V，“1 信號”：14-35A，“0 信號”：0-5A，光耦，6 點和 8 點輸入電流“1 信號”：最大 4mA輸入延遲（額定輸入電壓）所有標(biāo)準(zhǔn)輸入：全部 0.2-12.8ms（可調(diào)節(jié)）中斷輸入：（I0.0-0.3）0.2-12.8ms（可調(diào)節(jié)）高速計數(shù)器：（I0.0-0.5）最大 30kHz236 個定時器，100ms54min接口一個 RS485 通口可連接的編程器/PCPG740PII，PG760PII，PC（AT）本機 I

31、/O數(shù)字量輸入：14，其中 4 個可用作硬件中斷，14 個用于高速功能數(shù)字量輸出：10，其中 2 個可用作本機功能，模擬電位器：2 個可連接的 I/O數(shù)字量輸入/輸出：最多 94/74模擬量輸入/輸出：最多 28/7（或 14） AS 接口輸入/輸出：496最多可接擴展模塊7 個S7-200 系列 PLC 是模塊式結(jié)構(gòu)，可以通過配接各種擴展模塊來達到擴展功能、擴大控制能力的目的。目前 S7-200 主要有三大類擴展模塊。（1）輸入/輸出擴展模塊S7-200 CPU 上已經(jīng)集成了一定數(shù)量的數(shù)字量 I/O點，但如用戶需要多于 CPU 單元 I/O 點時，必須對系統(tǒng)做必要的擴展。CPU221無 I/

32、O 擴展能力，CPU 222 最多可連接 2 個擴展模塊（數(shù)字量或模擬量），而 CPU224和 CPU226 最多可連接 7 個擴展模塊。S7-200 PLC 系列目前總共提供共 5 大類擴展模塊：數(shù)字量輸入擴展板 EM221（8 路擴展輸入）；數(shù)字量輸出擴展板 EM222（8 路擴展輸出）；數(shù)字量輸入和輸出混合擴展板 EM223（8I/O，16I/O，32I/O）；模擬量輸入擴展板 EM231，每個 EM231 可擴展 3 路模擬量輸入通道，A/D 轉(zhuǎn)換時間為 25s，12 位；模擬量輸入和輸出混合擴展模板 EM235，每個 EM235 可同時擴展 3 路模擬輸入和 1 路模擬量輸出通道，其

33、中 A/D 轉(zhuǎn)換時間為 25s，D/A 轉(zhuǎn)換時間100s，位數(shù)均為 12位?；締卧ㄟ^其右側(cè)的擴展接口用總線連接器（插件）與擴展單元左側(cè)的擴展接口相連接。擴展單元正常工作需要+5VDC 工作電源，此電源由基本單元通過總線連接器提供，擴展單元的 24VDC 輸入點和輸出點電源，可由基本單元的24VDC 電源供電，但要注意基本單元所提供的最大電流能力。（2）熱電偶/熱電阻擴展模塊熱電偶、熱電阻模塊（EM231）是為 CPU222，CPU224，CPU226 設(shè)計的，S7-200 與多種熱電偶、熱電阻的連接備有接口。用戶通過模塊上的 DIP 開關(guān)來選擇熱電偶或熱電阻的類型，接線方式，測量和開路故障

34、的方向。（3）通訊擴展模塊除了 CPU 集成通訊口外，S7-200 還可以通過通訊擴展模塊連接成更大的網(wǎng)絡(luò)。S7-200 系列目前有兩種通訊擴展模塊：PROFIBUS-DP擴展從站模塊（EM277）和 AS-i 接口擴展模塊（CP243-2）。S7-200 系列 PLC 輸入/輸出擴展模塊的主要技術(shù)性能如表 2-6 所示。點最大輸出電流“1 信號”：0.75A“1 信號”：2A最小輸出電流“0 信號”：10sA“0 信號”：0mA輸出開關(guān)容量阻性負(fù)載：0.75A燈負(fù)載：5W阻性負(fù)載：2A燈負(fù)載：DC30W，AC200W表 2-6S7-200 系列 PLC 輸入/輸出擴展模塊的主要技術(shù)性能2.3

35、 主要參數(shù)的設(shè)定直線工作臺面尺寸 （長寬高）：100080040；縱向工作行程為 150mm，橫向工作行程為 150mm，垂直方向的工作行程為150mm。光杠的最大距離根據(jù)夾具的尺寸確定。工作進給速度為 1-1500mm/min，快速進給速度 12m/min進給運動的總阻力F傳動精度初步為 0.1mm-0.5mm測量工件的尺寸大小最大體積（120mm120mm120mm）最小高度為 20mm類型數(shù)字量擴展模塊模擬量擴展模塊型號M22 1EM22 2EM223EM231EM232EM235輸入點無4/8/163無3輸出點84/8/16無21組點數(shù)24無無無輸入電壓C24 VDC24V輸出電壓DC

36、24V 或 AC24-230 VDC24V或AC24-230VA/D 轉(zhuǎn)換時間250s250s分辨率12bit A/D轉(zhuǎn)換電壓：12bit電流：11bit12bit A/D轉(zhuǎn)換3.三坐標(biāo)測量進給系統(tǒng)的設(shè)計計算3.1 進給系統(tǒng)電的容量的選擇3.1.1 電容量的選擇原則在機電傳動系統(tǒng)中選擇一臺合適的電是極為重要的。電的選擇主要是容量的選擇，如果電的容量選小了，一方面不能充分發(fā)揮機械設(shè)備的能力，使生產(chǎn)效率降低，另一方面電經(jīng)常在過載下運行，會使它過早損壞，同時還可能出現(xiàn)啟動、經(jīng)受不起沖擊負(fù)載等故障。選擇電據(jù)以下三項基本原則進行。（1）發(fā)熱：電在運行時，必須保證電的實際最高工作溫度等于或略小于電機允許的

37、最高工作溫度。（2）過載能力：電再運行時，必須具有一定的過載能力。特別是在短期工作時，由于電的熱慣性較大，電在短期內(nèi)承受高于額定功率的負(fù)載說仍可保證上面的原則，故此時，決定電容量的主要不是發(fā)熱而是電的過載能力。既所選電的最大轉(zhuǎn)矩或允許電流必須大于運行過程中可能出現(xiàn)的最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩和最大負(fù)載電流即：3.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計包括定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。軸的結(jié)構(gòu)主要取決于以下：軸在機器中的安裝位置及形式；軸上安裝零件的類型、尺寸、數(shù)量以及和軸聯(lián)接的方法；載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況；軸的加工工藝等。由于影響軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計的較多，且其結(jié)構(gòu)形式又要隨著具體情況的不同而異，所以軸沒有標(biāo)準(zhǔn)的

38、結(jié)構(gòu)形式。但軸的結(jié)構(gòu)形式都必須滿足軸和裝在軸上零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整；軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等。3.3.1 擬定軸上零件的裝配方案擬定軸上零件的裝配方案是進行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提，它決定著軸的基本形式。所謂裝配方案，就是預(yù)定出軸上主要零件的裝配方向、順序、和相互關(guān)系。例如圖一的裝配方案是：半聯(lián)軸器、軸承端蓋、圓螺母、套筒、成對角接觸球軸承、絲杠螺母副，依次從軸的右端向左端安裝，左端只裝軸承和端蓋。這樣就對個段軸的粗細(xì)順序作了初步安排。3.3.2 軸上零件的定位為了防止軸上零件受力時發(fā)生沿軸向或的相對運動，軸上零件除了有游動或空轉(zhuǎn)的要求 者外，都必須進行軸向和1零件的軸

39、向定位定位，保證其準(zhǔn)確的工作位置。軸上零件的軸向定位是以軸肩、套筒、軸端擋圈、軸承端蓋和圓螺母等來保證的。利用軸肩定位是最方便可靠的方法，但采用軸肩就必然使軸的直徑加大，而且軸肩處將因截面突變而引起應(yīng)力集中。滾動軸承的定位軸肩高度必須低于軸承內(nèi)圈端面的高度，以便拆卸軸承，軸肩的高度可查手冊中軸承的安裝尺寸。套筒定位結(jié)構(gòu)簡單，定位可靠，軸上不需開槽、鉆孔和切制螺紋，因而不影響軸的疲勞強度，一般用于軸上兩個零件之間的定位。如兩零件的間距較大時，不宜采用套筒定位，以免增大套筒的質(zhì)量及材料用量。當(dāng)軸的轉(zhuǎn)速很高時，也不宜采用套筒定位。軸端擋圈適用于固定軸端零件，可以承受較大的軸向力。軸端擋圈可采用單螺釘

40、固定，為了防止軸端擋圈轉(zhuǎn)動造成螺釘松脫，可加圓拄銷鎖定軸端擋圈，也可采螺釘加止動墊片防松。圓螺母定位可承受大的軸向力，當(dāng)軸上零件間距較大時常采用圓螺母。根據(jù)半聯(lián)軸器的孔徑 D=6mm，故取 DI-II=6mm。凸緣聯(lián)軸器，結(jié)構(gòu)簡單、成本低、傳遞扭矩大，用于振動很大、低速和剛性不大的軸聯(lián)接。3.3.5 擬定軸上零件的裝配方案本設(shè)計的裝配方案已面分析比較，現(xiàn)以用（圖 3-1 所）示的裝配方案。3.3.6 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的個段直徑和長度 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，I-II 段軸右端需制出一軸肩，故取II-III 段的直徑 DII-III=6.5mm；左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋

41、圈直徑為 11mm。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度 L1=17m，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上故取 I-II 段的長度應(yīng)比 L1 略短一些， 現(xiàn)取LI-II=14mm。 初步選擇滾動軸承。各種類型的軸承選用應(yīng)叢允許的空間、軸承負(fù)荷的大小和方向、高速性能、旋轉(zhuǎn)精度、剛度、振動與噪聲、軸向游動、摩擦力矩、安裝與拆卸等方面綜合考慮，全面衡量，擇優(yōu)選擇滿足設(shè)計要求的軸承類型。因軸承受軸向力的作用，故選用角接觸球軸承。成對安裝角接觸球軸承：滾子相對外圈滾道軸向移動。通過軸向預(yù)緊提高支撐剛度。參照工作要求并根據(jù)套筒和圓螺母在左端對軸承定位取DIII-IV=7mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取

42、角接觸球軸承，其基本尺寸為 dDB=8mm15mm4mm，故取 DIV-V=8mm，右端滾動軸承采用軸肩進行軸向定位。由手冊上查得角接觸球軸承的定位軸肩高度 h=0.5mm,因此取 DV-VI=9mm。 軸承端蓋的總寬度為 1.8mm。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外面與半聯(lián)軸器又端面的距離 L=3.5mm，為了使套筒和圓螺母的裝拆方便，軸承端蓋與DII-III 之間的距離為1.2mm，故取LII-III=6.5mm。去安裝圓螺母處的直徑 DIII-IV=7mm；軸承右端采用套筒定位，套筒長度為 4.5mm，為了使套筒右端面更好的對軸承進行軸向定位，并與軸緊密接觸，取

43、套筒右端面與 DIV-V 左端面的距離為 1.5mm ，故取 LIV-V=9.5mm ，取 LIII-IV=6.5mm。 三坐標(biāo)測量機縱向工作行程為 150mm。同理得出，后邊各軸的直徑和長度至此已經(jīng)初步確定了各段軸的直徑和長度。3.3.7 軸上零件的軸向定位半聯(lián)軸器與軸的軸向定位采用平鍵定位。由手冊查得平鍵截面 b h=28mmX6mm（GB1096-79），3.3.8 確定軸上圓角和倒角尺寸取軸的倒角為I 絲杠最小截面慣性矩式中總結(jié)隨著現(xiàn)代機械制造業(yè)的發(fā)展，零件的加工趨于縮小化，這就對其加工精度提出了很高的要求，本設(shè)計三坐標(biāo)測量系統(tǒng)就適應(yīng)了現(xiàn)代機械的發(fā)展，將被測物體置于三坐標(biāo)測量空間，可獲

44、得被測物體上各測點的坐標(biāo)位置，根據(jù)這些點的空間坐標(biāo)值，經(jīng)計算求出被測物體的幾何尺寸，形狀和位置。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，特別是電子技術(shù)、電子計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，對檢測技術(shù)發(fā)生著極其深刻的和巨大的變化，尤其對測量精度的高要求，它依托的理論基礎(chǔ)和技術(shù)已經(jīng)遠(yuǎn)不限于測量學(xué)，還包括傳感器技術(shù)、計算機控制等等。該設(shè)計說明書在總結(jié)了前人的工作基礎(chǔ)上，詳細(xì)的對測頭和進給系統(tǒng)進行了實用化、智能化的改進。 主要表現(xiàn)在現(xiàn)代傳統(tǒng)的波動檢測沒有被采用，而采用了機械測量，看上去是比較古老，而結(jié)合當(dāng)代電子技術(shù)和控制就與眾不同了。單片機技術(shù)測量比較穩(wěn)定，LED 顯示也是比較準(zhǔn)確精確，比傳統(tǒng)的機械測量方法自動技術(shù)提高了，

45、顯示也相對精確了，而不在因為材料的不同影響測量精度了，只要是在測量范圍內(nèi)的各種可以測量，大大擴大了測量的范圍，同時也提高了工作生產(chǎn)效率。由于造價不高，也能發(fā)展中小企業(yè)，它會成為壁厚檢測的一種主流方式。致謝的畢業(yè)設(shè)計也已經(jīng)到了尾聲階段，半學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束，的完成標(biāo)志著四年的大學(xué)學(xué)習(xí)即將結(jié)束，也意味著，新的生活即將開始。在進行畢業(yè)設(shè)計的半年里，我學(xué)到了很多知識，同時也得到了很多經(jīng)驗，給我即將結(jié)束的大學(xué)生活留下了很多值得回憶的經(jīng)歷，也給了我許多日后可以借鑒的豐富經(jīng)驗。這篇的題目涉及到的領(lǐng)域是現(xiàn)今最流行的技術(shù)三坐標(biāo)測量機檢測技術(shù)，這是我今后的發(fā)展方向，我對在畢業(yè)之前就能接觸并深入了解這一科目而感

46、到其慶幸，因此我在這里要特別感謝指導(dǎo)教師老師。衷心感謝老師在這近半年的時間來對指導(dǎo)和教誨。您開闊的思維、敏銳的洞察力一直給我很大的啟發(fā)。唯一的遺憾是自己不夠主動，錯過了許多與您交流的機會。同時還要對班級同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計期間給予無私幫助，再次一并表示感謝。畢業(yè)設(shè)計將給我四年的大學(xué)生活畫上的，這是我人生一個最重要的階段，也是我最重要的人生經(jīng)歷。它預(yù)示我新生活的開始，我將會更珍惜以后的每一個人生階段，因為每一段人生經(jīng)歷都將影響著生活，導(dǎo)致我或成功或失敗，因此我將認(rèn)真過好每一天。參考文獻呂 明.2001.6姜玉田3.4.機械制造技術(shù)基礎(chǔ). 第一版.理工大學(xué).年:畫法幾何及機械制圖.黑龍江科技學(xué)院技術(shù)數(shù)控

47、機床機器人機械系統(tǒng)設(shè)計指導(dǎo) 同濟大學(xué)2002620046機械設(shè)計編著高等教育第七版2001化學(xué)65.6.人Sensors in Manufacturing20056現(xiàn)代精密儀器設(shè)計2004 319781991。19787.龔定安8.9.10.11.機床夾具設(shè)計原理機械加工工藝手冊機械加工工藝詞典。西安 。陜西科學(xué)：機械工業(yè)：科學(xué)技術(shù)夾具工程師手冊。哈爾濱：黑龍江科學(xué)技術(shù)，19871997機械設(shè)計手冊 。：化學(xué)工業(yè)。12.東北重型機械學(xué)院等，機床夾具設(shè)計手冊。：科學(xué)技術(shù)，1998，199413.14.15.116.17.18.19.機械制造工藝學(xué)。第三版 ，黑龍江：哈爾濱工業(yè)大學(xué)機械制造工程學(xué)

48、。：工業(yè)廣播電視大學(xué)，1997，1994，1999機械制造學(xué)：時機械制造技術(shù)基礎(chǔ) ，機械制造工程基礎(chǔ) ，：華中理工大學(xué)：輕工業(yè)：機械工業(yè)，1988，1999，1999機械制造技術(shù)基礎(chǔ)機械制造技術(shù)，機械制造工程學(xué)，：機械工業(yè)20.郭熾盛等，廣州：華南理工大學(xué)，1997附錄三坐標(biāo)測量機測頭的誤差校準(zhǔn)內(nèi)容摘要:經(jīng)過幾十年的快速發(fā)展，坐標(biāo)測量技術(shù)已臻成熟，測量精度得到極大提高，測量功能更加強大，操作界面也日益完善，生產(chǎn)廠家遍布全球，開發(fā)出了適于不同用途的三坐標(biāo)測量機型。幾十年的發(fā)展充分證明，現(xiàn)代三坐標(biāo)測量系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)的測量模式，具有通用、靈活、高效等特點，可以通過計算機控制完成各種復(fù)雜零件的測量，符

49、合機械制造業(yè)中柔性自動化發(fā)展的需要，能夠滿足現(xiàn)產(chǎn)對測量技術(shù)高精度、高效率要求。除用于空間尺寸及形位誤差的測量外，應(yīng)用坐標(biāo)測量機對未知數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜曲面進量，提取復(fù)雜曲面的原始形狀信息，重構(gòu)被測曲面，實現(xiàn)被測曲面的數(shù)字化，不僅是坐標(biāo)測量機應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域，也是反求工程中的之一，近年來也得到快速發(fā)展。：補償誤差探針找正校準(zhǔn)三維特性觸發(fā)坐標(biāo)測量機及其特點坐標(biāo)測量機是一種具有很強柔性的尺寸測量設(shè)備，CMM 在工業(yè)界的應(yīng)用開始于對棱柱零件的快速、精確測量。但隨著 CMM 各方面技術(shù)的發(fā)展（如回轉(zhuǎn)工作觸發(fā)式測頭的產(chǎn)生），特別是計算機的 CMM 的出現(xiàn)，目前，CMM 已廣泛應(yīng)用于對各類零件的自動檢測。與投

50、影儀、輪廓測量儀、圓度測量儀、激光測量儀等比較， CMM 具有適應(yīng)性強，功能完善等特點。坐標(biāo)測量機的出現(xiàn)，不僅提高了檢測設(shè)備的水平，而且在自動化檢測中也是一個生重要的突破。CMM 在自動化程度方面有很大的差別。計算機控制的 CMM 具有自動執(zhí)行檢測、分析檢測數(shù)據(jù)和輸出檢測結(jié)果的功能，而一般的 CMM 僅有手動控制功能或手動控制加示教功能。目前，隨著計算機硬件性能的提高和價格降低，絕大部分CMM 均配有計算機，利用計算機可對測量所得的數(shù)據(jù)進行分析，以判別被控件是否合格。同時也可以使用統(tǒng)計技術(shù)來確定工藝能力是否滿足，分析誤差等來源。除了再質(zhì)量檢測方面使用 CMM 外，CMM 還可以用于對實物的仿物

51、的信制加工中，即所謂逆向工程。在這種情況下，由 CMM 測量實際工件，并將測量所得的數(shù)據(jù)傳到系統(tǒng)中，由 CAD/CAM 系統(tǒng)對這些數(shù)據(jù)進行加工處理，建立 CAD 模型，并進一步生成加工指令來指導(dǎo)加工。CMM 測頭測頭是 CMM 非常重要的，可以這樣說，測頭的發(fā)展先進程度就標(biāo)志著CMM 的發(fā)展先進程度。CMM 可以配置不同類型的測頭傳感器。接觸類的測頭主要包括觸發(fā)式、模擬式兩種。非接觸式包括激光三角測量、激光成像、機器視覺等。最初人們使用 CMM 時，由操作移動坐標(biāo)軸，所用的測頭是剛性的，當(dāng)剛性測頭以一定的接觸力接觸到被測表面時，人為下各坐標(biāo)軸的坐標(biāo)值。這種初期的 CMM 不可能具有自動檢測的能

52、力，使用范圍受到了極大的限制。但是由于它具有了三坐標(biāo)的雛形，在使用測頭鉆孔的位置時也相當(dāng)有效。CMM 能被廣泛地應(yīng)用，其主要的一個原因是發(fā)明了觸發(fā)式測頭，觸發(fā)式測頭的最大功能是它的觸發(fā)功能，即當(dāng)探針接觸被測表面并有一定的微笑位移時，測頭就發(fā)出一電信號，利用此信號可以立即鎖定當(dāng)前坐標(biāo)軸的位置，從而自動坐標(biāo)值。觸發(fā)式測頭是由公司發(fā)明的，現(xiàn)在該公司生產(chǎn)一系列的觸發(fā)式測頭，可用于 CNC 加工中心公司的生產(chǎn)的 CMM 測頭現(xiàn)已成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)配置，廣泛地用于各大生產(chǎn)廠家的 CMM 上。常見的測頭再運動學(xué)上，探針處于由三個圓柱棒 6 個球組成的 6 個觸點唯一確定的位置上，用一個輕型的有參緊力的彈簧維持這一

53、位置。6 個 觸點圖中的方式依次連接，并接一個恒定電流電源。當(dāng)探針接觸被測表面，并產(chǎn)生微小位移時，6 個觸點中將有一個或一個以上的觸點斷開，從而使回路中的電阻迅速增大。當(dāng)回路中的電阻增大到一定數(shù)值時，兩端超過一定數(shù)值的電壓將將起到開關(guān)電路發(fā)出信號。利用此信號就可以當(dāng)前的測量位置數(shù)據(jù)。這種測頭的特點是具有三維特性，即 X,Y,Z 三個方向的移動接觸均能引起觸發(fā)。因此，可以從不同的方向接觸被測表面，而不會影響測量結(jié)果。在觸發(fā)式測頭進量的過程中，探針必須偏移一個固定的數(shù)量才會觸發(fā)開關(guān)，因此，測量結(jié)果中要對這段偏移進行補償。探針接觸被測表面后，為了避免移動過量而折段，探針需要反方向退出一定距離。因此測

54、量速度比硬探頭掃描測量速度低。CMM 是用探針端部球的中心坐標(biāo)值作為點的輸入數(shù)據(jù)。因此，在測量時必須用恰當(dāng)?shù)姆椒ㄍ茢鄿y頭端部球與被測零件的觸點位置。在非 CAD 指導(dǎo)的檢測系統(tǒng)中，通常在觸點附近作三點測量，從而近似地找出通過該三點的平面法線，這不僅要耗費很多時間，從而測量精度也比較低。在 CAD 指導(dǎo)的檢測系統(tǒng)中可以根據(jù)被測工件的 CAD 模型直接計算出被測點法向，讓測頭從法向接觸被測點，這樣就比較容易判斷觸點的位置。如圖所為觸點坐標(biāo)，為測頭端部球心坐標(biāo)，8，a 分別為測點法向與 z 軸夾角及法向在 xy 平面內(nèi)投影與 y 軸夾角，則接觸點的坐標(biāo)可表示為：x=x-RsinB.sinay=x-R

55、z=X-Rsinb.sinasinb.sina圖所示為探針的形狀。它的作用是為紅寶石球提供一個固定的支撐，當(dāng)探針接觸被測表面時，探針的微笑移動可觸發(fā)開關(guān)，從而發(fā)出信號。探針有不同的類型。，根據(jù)不同的需要可以選擇不同的類型的探針。為了獲得較高的測量精度，建議在實際測量時遵循以下兩條原則：1、盡量使用長度短的和剛性好的探針。測量時探針的彎曲越大，偏移越大，測量的重復(fù)精度就越低。2、盡量選用直徑大的紅寶石探針。選用直徑大的紅寶石探針，一方面可以減小加工表面缺陷時測量精度的影響，另一方面可以增大探針的有效工作長度。如圖 7-8所示。1 測頭的分類測量頭作為測量傳感器，是坐標(biāo)測量系統(tǒng)中非常重要的。三坐標(biāo)

56、測量機的工作效率、精度與測量頭密切相關(guān)，沒有先進的測量頭，就無法發(fā)揮測量機的卓越功能。坐標(biāo)測量機的發(fā)展促進了新型測頭的研制，新型測頭的開發(fā)又進一步擴大了測量機的應(yīng)用范圍。按測量方法，可將測頭分為接觸式（觸發(fā)式）和非接觸式兩大類。觸發(fā)式測量頭又分為機械接觸式測頭和電氣接觸式測頭；非接觸式測頭則包括光學(xué)顯微鏡、電視掃描頭及激光掃描頭等。本文的重點為觸發(fā)式測頭。(1)機械接觸式測頭接觸式測頭又稱為“剛性測頭”、“硬測頭”，一般用于“靜態(tài)”測量，大多作為接觸元件使用。這種測頭沒有傳感系統(tǒng)，無量程、不發(fā)訊，只是一個純機械式接觸頭。機械接觸式測頭主要用于手動測量。由于人工直接操作，故測頭的測量力不易控制，

57、只適于作一般精度的測量。由于其明顯的缺點，目前這種測頭已很少使用。(2)電氣接觸式測頭電氣接觸式測頭又稱為“軟測頭”，適于動態(tài)測量。這種測頭作為測量傳感器，是唯一與工件接觸的，每測量一個點時，測頭傳感部分總有一個“接觸偏轉(zhuǎn)發(fā)訊回復(fù)”的過程，測頭的測端與被測件接觸后可作偏移，傳感器輸出模擬位移量的信號。這種測頭不但可用于瞄準(zhǔn)(即過零發(fā)訊)，還可用于測微(即測出給定坐標(biāo)值的偏差值)。因此按其功能，電氣接觸式測頭又可分為作瞄準(zhǔn)用的開關(guān)測頭和具有測微功能的三向測頭。電氣接觸式測頭是目前使用最多的測頭。2 測球半徑補償誤差測針的選擇正確選擇和使用測頭是影響坐標(biāo)測量機的測量精度的重要。測針安裝在測頭上，是測量系統(tǒng)中直接接觸工件的部分，它與測頭的通訊式連接稱作觸發(fā)信號。如何選用合適的測針類型和規(guī)格取決于被測工件的特征，但是在任何情況下，測針的剛性和測球的球度都是不可