三坐標(biāo)培訓(xùn)教材

1、三坐標(biāo)測量機三坐標(biāo)測量機- 機械結(jié)構(gòu)坐標(biāo)測量機的基本組成坐標(biāo)測量機的基本組成 主機 控制柜 測頭測座系統(tǒng) 計算機 (軟件)一、坐標(biāo)測量機的結(jié)構(gòu)一、坐標(biāo)測量機的結(jié)構(gòu)形式形式活動橋式活動橋式Global測量機測量機移動橋式坐標(biāo)測量機是目前中小型測移動橋式坐標(biāo)測量機是目前中小型測量機的主要機型。量機的主要機型。優(yōu)點優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，剛度好，開：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，剛度好，開敞性好，承載能力較強，工件質(zhì)量對敞性好，承載能力較強，工件質(zhì)量對測量機的動態(tài)性能沒有影響。測量機的動態(tài)性能沒有影響。缺點缺點：橋架單邊驅(qū)動，：橋架單邊驅(qū)動，Y向光柵尺在向光柵尺在工作臺一側(cè)，在工作臺一側(cè)，在Y方向有較大的阿貝方向有

2、較大的阿貝臂，會引起較大的阿貝誤差。臂，會引起較大的阿貝誤差。固定橋式固定橋式精度最高的測量機往往采用這種結(jié)構(gòu)形精度最高的測量機往往采用這種結(jié)構(gòu)形式。式。優(yōu)點優(yōu)點：結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，剛性很好。：結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，剛性很好。Y向的光向的光柵尺和驅(qū)動機構(gòu)可以設(shè)置在工作臺下方柵尺和驅(qū)動機構(gòu)可以設(shè)置在工作臺下方中部，中部，X向阿貝臂小。向阿貝臂小。缺點：缺點：因為被測工件放置在運動工作臺因為被測工件放置在運動工作臺上，降低了機器的運動速度，承載能力上，降低了機器的運動速度，承載能力相對小一些。相對小一些。水平臂式水平臂式TORO測量機測量機LAMBDA測量測量機機龍門式（高架橋式）龍門式（高架橋式）龍門式坐標(biāo)測量機一

3、般為中龍門式坐標(biāo)測量機一般為中大型測量機。大型測量機。優(yōu)點優(yōu)點：減少了移動部分質(zhì)量：減少了移動部分質(zhì)量，有利于精度及動態(tài)性能的，有利于精度及動態(tài)性能的提高。龍門式測量機最長可提高。龍門式測量機最長可到數(shù)十米，由于其剛性要比到數(shù)十米，由于其剛性要比水平臂式好，因而對大尺寸水平臂式好，因而對大尺寸而言可具有足夠的精度。而言可具有足夠的精度。缺點：缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，要求較好結(jié)構(gòu)復(fù)雜，要求較好的地基；立柱影響操作的開的地基；立柱影響操作的開闊性；單邊驅(qū)動，闊性；單邊驅(qū)動，Y向光柵尺向光柵尺在立柱一側(cè)，在在立柱一側(cè)，在Y方向有較大方向有較大的阿貝臂，會引起較大的阿的阿貝臂，會引起較大的阿貝誤差，所以大型龍

4、門式坐貝誤差，所以大型龍門式坐標(biāo)測量機采用雙光柵標(biāo)測量機采用雙光柵/雙驅(qū)動雙驅(qū)動模式。模式。關(guān)節(jié)臂式GLOBAL Advantage Performance Classic Inspector Explorer機器具體的規(guī)格請參閱機器具體的規(guī)格請參閱綜合樣本綜合樣本二、測量機的結(jié)構(gòu)材料二、測量機的結(jié)構(gòu)材料對測量機材料的總體要求對測量機材料的總體要求 測量機要能夠在環(huán)境變化的情況下、在運動狀態(tài)下、在長期工作情況測量機要能夠在環(huán)境變化的情況下、在運動狀態(tài)下、在長期工作情況下保持穩(wěn)定的精度和性能，這就要求構(gòu)成測量機各部件的材料具有良下保持穩(wěn)定的精度和性能，這就要求構(gòu)成測量機各部件的材料具有良好的性能

5、。由于沒有一種材料能全部滿足這些要求，就需要進行合理好的性能。由于沒有一種材料能全部滿足這些要求，就需要進行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計。這些要求主要包括：的結(jié)構(gòu)設(shè)計。這些要求主要包括：z導(dǎo)熱性好，以免外界有溫度變化（隨時間及隨空間變化）時形成構(gòu)件導(dǎo)熱性好，以免外界有溫度變化（隨時間及隨空間變化）時形成構(gòu)件內(nèi)部的溫度梯度，引起變形（主要是扭曲和彎曲）；內(nèi)部的溫度梯度，引起變形（主要是扭曲和彎曲）；z熱膨脹系數(shù)小，以免溫度變化引起過大的伸長縮短；熱膨脹系數(shù)小，以免溫度變化引起過大的伸長縮短；z比較大的彈性模量比較大的彈性模量(剛性剛性)，以免受力后有較大的變形；，以免受力后有較大的變形；z高的硬度及耐磨性，保

6、證不易劃傷、磨損；高的硬度及耐磨性，保證不易劃傷、磨損；z較高的強度，不易斷裂；較高的強度，不易斷裂；z運動部分的材料要求比重小，以減小由于測量機的高速、高加速運動運動部分的材料要求比重小，以減小由于測量機的高速、高加速運動而產(chǎn)生的測量機慣性力，它對精度的影響日顯重要；而產(chǎn)生的測量機慣性力，它對精度的影響日顯重要；z材料吸水率小，以免受潮變形（較差的花崗石的吸水性能，足以引起材料吸水率小，以免受潮變形（較差的花崗石的吸水性能，足以引起微米級的變形）；微米級的變形）；z工藝性好，易于加工；工藝性好，易于加工；1.成本要低。成本要低。測量機固定部分的材料測量機固定部分的材料對測量機的固定部分要求：

7、剛性好、受溫度影響的變形對測量機的固定部分要求：剛性好、受溫度影響的變形?。ㄏＭY(jié)構(gòu)的變形只是線性，以易于軟件補償）、結(jié)?。ㄏＭY(jié)構(gòu)的變形只是線性，以易于軟件補償）、結(jié)構(gòu)簡單、成本低。構(gòu)簡單、成本低。 中小型橋式測量機的固定部分，特別是工作臺大部件中小型橋式測量機的固定部分，特別是工作臺大部件一般采用花崗石，較小的部件采用鋁合金材料一般采用花崗石，較小的部件采用鋁合金材料(電機支電機支架，傳動支架架，傳動支架)；有時為了增加剛性采用整體結(jié)構(gòu)（例；有時為了增加剛性采用整體結(jié)構(gòu)（例如花崗石臺面與導(dǎo)軌）如花崗石臺面與導(dǎo)軌）大型龍門式測量機、水平臂測量機的固定部分，大部分大型龍門式測量機、水平臂測量機

8、的固定部分，大部分采用用鋼、鑄鐵。采用用鋼、鑄鐵。測量機運動部分的材料主要有：測量機運動部分的材料主要有：1，鋁合金，鋁合金2，陶瓷及其復(fù)合材料，陶瓷及其復(fù)合材料3，鋼、鑄鐵，鋼、鑄鐵4，花崗石，花崗石測量機運動部分的材料測量機運動部分的材料鋁材料應(yīng)用鋁材料應(yīng)用 良好的傳導(dǎo)性能的鋁合金，結(jié)合了對稱結(jié)構(gòu)和涂良好的傳導(dǎo)性能的鋁合金，結(jié)合了對稱結(jié)構(gòu)和涂層技術(shù)，消除了由于不統(tǒng)一的溫度溫度分布所產(chǎn)層技術(shù)，消除了由于不統(tǒng)一的溫度溫度分布所產(chǎn)生的大部分誤差；生的大部分誤差； 較鋼、花崗石或陶瓷，熱平衡能力提高較鋼、花崗石或陶瓷，熱平衡能力提高 了了5180倍；倍； 鋁合金線性的膨脹和收縮，保證了機器的垂直度

9、。鋁合金線性的膨脹和收縮，保證了機器的垂直度。在高速情況下不產(chǎn)生歪斜在高速情況下不產(chǎn)生歪斜 鋁合金較鋼、花崗石或陶瓷達到熱穩(wěn)定的時間要快鋁合金較鋼、花崗石或陶瓷達到熱穩(wěn)定的時間要快10到到100倍倍 鋁合金的線性膨脹與收縮保證了測量機的直線度和鋁合金的線性膨脹與收縮保證了測量機的直線度和垂直度垂直度 鋁合金在溫度方面的鋁合金在溫度方面的優(yōu)勢優(yōu)勢 研究數(shù)據(jù)，鋁導(dǎo)軌對受熱彎曲有最佳的抵抗力，研究數(shù)據(jù)，鋁導(dǎo)軌對受熱彎曲有最佳的抵抗力，比花崗石好比花崗石好10倍，比陶瓷好倍，比陶瓷好5倍，比鋼好倍，比鋼好18倍倍鋁合金在溫度方面的鋁合金在溫度方面的優(yōu)勢優(yōu)勢GLOBAL測量機的主要材料：測量機的主要材料

10、：X橫梁、橫梁、Z軸、滑架等為鋁合金軸、滑架等為鋁合金Y向工作臺與導(dǎo)軌為花崗石向工作臺與導(dǎo)軌為花崗石GLOBAL/GLOBAL/InspectorInspector測量機的材料測量機的材料PMM-C測量機的主要材料：測量機的主要材料：X橫梁、橫梁、Y向工作臺為花崗石向工作臺為花崗石Z軸為陶瓷軸為陶瓷1.滑架等鑄鐵滑架等鑄鐵PMM-CPMM-C測量機的材料測量機的材料TOROTORO測量機的材料測量機的材料TORO測量機的主要材料：測量機的主要材料：X向主導(dǎo)軌、向主導(dǎo)軌、Z軸、水平臂為軸、水平臂為剛剛1.滑架等鑄鋁滑架等鑄鋁三、光三、光 柵柵光柵是三坐標(biāo)測量機的光柵是三坐標(biāo)測量機的長度長度基準。

11、基準。光柵光柵由由光柵光柵尺及讀數(shù)頭兩部分組成，尺及讀數(shù)頭兩部分組成，光柵光柵尺上有尺上有著均勻排列的刻線，讀數(shù)頭上有讀數(shù)光柵以及著均勻排列的刻線，讀數(shù)頭上有讀數(shù)光柵以及發(fā)發(fā)光二極管和硅光電池光二極管和硅光電池。 讀數(shù)頭與讀數(shù)頭與光柵光柵尺分別裝在兩個相對運動的載體上尺分別裝在兩個相對運動的載體上，利用，利用光柵光柵尺與讀數(shù)頭間的相對運動來得到兩個尺與讀數(shù)頭間的相對運動來得到兩個載體間相對的位移。載體間相對的位移。 光柵光柵閉式光柵閉式光柵：為了防塵，把光柵及讀數(shù)頭組合并封閉在：為了防塵，把光柵及讀數(shù)頭組合并封閉在鋁長盒內(nèi)；鋁長盒內(nèi)；優(yōu)點：可以整體安裝，不需要進行讀數(shù)頭和光柵尺優(yōu)點：可以整體安

12、裝，不需要進行讀數(shù)頭和光柵尺身相對位置的調(diào)整；身相對位置的調(diào)整；缺點：密封條及軸承的摩擦影響光柵精度及壽命，缺點：密封條及軸承的摩擦影響光柵精度及壽命，不適于在高速狀態(tài)下運行不適于在高速狀態(tài)下運行, ,很少測量機應(yīng)用此類光很少測量機應(yīng)用此類光柵。柵。開式光柵開式光柵：光柵及讀數(shù)頭均暴露在空氣中。：光柵及讀數(shù)頭均暴露在空氣中。優(yōu)點：光柵尺及讀數(shù)頭互不接觸，因而也沒有摩擦優(yōu)點：光柵尺及讀數(shù)頭互不接觸，因而也沒有摩擦。測量機上主要應(yīng)用此類光柵尺。測量機上主要應(yīng)用此類光柵尺。 缺點：缺點：光柵尺及讀數(shù)頭分別安裝于相對運動的不同光柵尺及讀數(shù)頭分別安裝于相對運動的不同物體上，需要安裝調(diào)整相對位置。物體上，

13、需要安裝調(diào)整相對位置。光柵的分類光柵的分類絕對光柵絕對光柵：讀數(shù)頭在光柵的任一位置，其讀數(shù)均是固：讀數(shù)頭在光柵的任一位置，其讀數(shù)均是固定的；定的；相對光柵相對光柵（增量式光柵）：讀數(shù)頭在任一位置的讀數(shù)（增量式光柵）：讀數(shù)頭在任一位置的讀數(shù)并不一定，和所設(shè)的零點位置或預(yù)置點的讀數(shù)有關(guān)，并不一定，和所設(shè)的零點位置或預(yù)置點的讀數(shù)有關(guān)，任一位置的讀數(shù)皆是從所設(shè)點（零點或預(yù)置數(shù)）按增任一位置的讀數(shù)皆是從所設(shè)點（零點或預(yù)置數(shù)）按增減脈沖的計數(shù)來顯示位置。減脈沖的計數(shù)來顯示位置。測量機大多用增量式光柵測量機大多用增量式光柵，所以測量機開機后要，所以測量機開機后要回家，來設(shè)置光柵零點（亦就是機器坐標(biāo)零點）?；?/p>

14、家，來設(shè)置光柵零點（亦就是機器坐標(biāo)零點）。光柵的分類光柵的分類 光柵裝配在鋼的導(dǎo)軌光柵裝配在鋼的導(dǎo)軌上上 光柵一頭固定，另外光柵一頭固定，另外一端自由膨脹一端自由膨脹我們的方案我們的方案其他公司的方案 光柵膠在機器本體上光柵膠在機器本體上 對于溫度效應(yīng)，幾乎對于溫度效應(yīng)，幾乎無法預(yù)測無法預(yù)測我們集團光柵的技術(shù)特色及優(yōu)勢我們集團光柵的技術(shù)特色及優(yōu)勢我公司以INSPECTOR為主 源自美國Brown&Sharp品牌的Inspector測量機測量機 優(yōu)點 測頭系統(tǒng)、光柵、氣動元件、軟件、控制器都是依賴進口 全鋁框架：全鋁框架：表面硬質(zhì)處理，具有超強剛性，同時從鋁所固有的質(zhì)量輕、導(dǎo)熱性好、對溫

15、度的變化敏感以及便于加工等特性上，為通用型的測量系統(tǒng)提供了最佳材料。全鋁材料，使得在溫度變化情況下整機的結(jié)構(gòu)一致性更好。 精密三角梁：精密三角梁：結(jié)構(gòu)緊湊、剛性好，三角形的結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，受力情況下不容易發(fā)生變形，使機器運行速度更快、占地更小、熱穩(wěn)定性更好。 光柵技術(shù)：光柵技術(shù)：高分辨率 METALLUR光柵，熱膨脹系數(shù)經(jīng)過官方認證，與絕大多數(shù)被測工件材料相當(dāng)，并具有超強抗干擾能力和抗磨損功能。獲得專利的彈性安裝方式，一端剛性連接，一端彈性連接，保證了在環(huán)境溫度發(fā)生變化時的線性變化（分辨0.039m ）。 傳動帶設(shè)計：傳動帶設(shè)計：精密加工的鋼絲增強同步帶，兼顧柔性嚙合和剛性軸向傳動特性為一體，確保到

16、位準確，并減少了在高速掃描情況下的抖動 整體燕尾導(dǎo)軌：整體燕尾導(dǎo)軌：獲得專利的、經(jīng)過精密加工的整體燕尾導(dǎo)軌，三面閉環(huán)，提供了業(yè)內(nèi)最穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)，并避免了膠結(jié)，提高了機器的精度、重復(fù)性以及長期穩(wěn)定性。 空氣軸承的使用：空氣軸承的使用：空氣軸承閉環(huán)分布在精密加工的燕尾形導(dǎo)軌上，提供最佳的重復(fù)性，并保證其穩(wěn)定性。預(yù)載荷空氣軸承可在測量機的整個行程之內(nèi)確保精密的引導(dǎo)。 氣動平衡：氣動平衡：獲得專利的氣動平衡設(shè)計，采用柔性懸掛系統(tǒng)，避免了軸向運動和傳動系統(tǒng)之間的干涉問題，提高了測量機的精度和長期穩(wěn)定性。 傳動帶設(shè)計：傳動帶設(shè)計：精密加工的鋼絲增強同步帶，兼顧柔性嚙合和剛性軸向傳動特性為一體，確保到位準確

17、開敞的測量空間：開敞的測量空間：符合人體工程設(shè)計的工作臺設(shè)計，采用導(dǎo)軌與臺面平齊的方案，使得工件的安放更加容易，同時為操作者提供了良好的視野。 外置電機：外置電機：為避免熱源對測量機的影響，設(shè)計上把電機安裝位置遠離各軸導(dǎo)軌，并配備電機散熱裝置。 花崗石工作臺：花崗石工作臺：質(zhì)量很大、穩(wěn)固的花崗石工作臺減少了振動并為活動橋的運動提供支撐。選料的過程經(jīng)國際專業(yè)結(jié)構(gòu)按照嚴格的質(zhì)量標(biāo)準進行認證。 享有盛譽的PC-DMIS測量軟件測量軟件配備 世界上最多用戶專業(yè)選擇的計量與檢測軟件PC -DMIS，是inspector測量機的最佳配置 Inspector 還提供多款測頭、手動和自動測座、測頭自動更換架的

18、選項配置。 機器的清單請參閱附件1PCDMIS軟件 PC-DMIS是世界領(lǐng)先的通用測量軟件，目前已經(jīng)安裝超過30,000套，被認為是當(dāng)今功能最為強大的坐標(biāo)測量機專用軟件，為幾何量測量的需要提供了完美的解決方案。從簡單的箱體類工件一直到復(fù)雜的輪廓和曲面，PC-DMIS 軟件使您的測量過程始終以高速、高效率和高精度進行。這一完善的測量軟件，通過其簡捷的用戶界面，指導(dǎo)使用者進行零件編程、參數(shù)設(shè)置和工件檢測。同時，利用其一體化的圖形功能，能夠?qū)z測數(shù)據(jù)生成可視化的圖形報告。 PC-DMIS軟件不僅易于實現(xiàn)在Hexagon 計量產(chǎn)業(yè)集團生產(chǎn)的坐標(biāo)測量機上安裝，而且還可作為即插即用模塊安裝運行于任何一款非

19、集團生產(chǎn)制造的坐標(biāo)測量機。 目前，該軟件具備三種版本：PC-DMIS PRO、PC-DMIS CAD 和PC-DMIS CAD +，并提供了多種專業(yè)測量軟件包選項以滿足客戶的個性化的測量要求。 PC-DMIS Pro PC-DMIS的基本版，為在測量過程中不采用CAD模型的用戶設(shè)計，成為一套功能強大、便于使用的測量軟件。PC-DMIS Pro，憑借其內(nèi)置的快速啟動(Quick Start)程序，使得用戶能夠在最短的時間內(nèi)掌握測量系統(tǒng)的操作。 PC-DMIS CAD 將CAD技術(shù)引入到測量過程。PC-DMIS CAD使得用戶能夠充分利用其 CAD模型的強大優(yōu)勢進行程序編制和測量結(jié)果評價。該軟件提

20、供了與CAD文件進行協(xié)同工作的工具，從簡單的兩維圖紙到復(fù)雜的三維模型。 PC-DMIS CAD+ - 擴展PC-DMIS CAD功能，可實現(xiàn)高速掃描、鈑金件測量、復(fù)雜工件坐標(biāo)系建立等工作，PC-DMIS CAD+使得完成復(fù)雜形狀的測量變得容易。四、國內(nèi)主要軟件對比目前國內(nèi)常見軟件軟件軟件 使用者產(chǎn)權(quán)歸屬PC-DMIS Pro海克斯康測量技術(shù)有限公司?？怂箍禍y量技術(shù)有限公司PC-DMIS CADPC-DMIS CAD+EZ-DMIS青島雷頓數(shù)控設(shè)備有限公司?？怂箍禍y量技術(shù)有限公司AC-Dmis西安愛德華公司西安愛德華公司Vitual-Dmis中國航空精密機械研究所（北京303所）、西安力德測量設(shè)

21、備有限公司、深圳鑫磊同一軟件的不同版本產(chǎn)權(quán)屬英國IMS公司英國IMS目前生產(chǎn)經(jīng)營已陷入困境，處于倒閉的邊緣。Open-Dmis青島麥克三維Rational-Dmis（X-DMIS）青島鑫方圓軟件的測量方式軟件軟件手動測量自動測量PC-DMIS Pro智能判斷+人工判斷，測完之后直接得到結(jié)果輸入?yún)?shù)，自動測量PC-DMIS CAD輸入?yún)?shù)或從CAD上點取PC-DMIS CAD+增強鈑金件測量特征類型EZ-DMIS人工選擇測量特征簡單的自動測量AC-Dmis人工選擇測量特征參數(shù)輸入界面不友好Vitual-Dmis人工選擇測量特征基本的自動測量功能Open-Dmis人工選擇測量特征Rational-

22、Dmis（X-DMIS）人工選擇測量特征掃描軟件軟件基本掃描非接觸掃描PC-DMIS Pro可選項可選項PC-DMIS CAD可選項可選項PC-DMIS CAD+標(biāo)配可選項EZ-DMIS不支持不支持AC-Dmis支持，但類型少支持Vitual-Dmis不支持Open-DmisRational-Dmis（X-DMIS）評價及報告軟件軟件評價報告PC-DMIS Pro符合國際標(biāo)準的形位公差，算法經(jīng)過PTB認證提供多種文本、圖形標(biāo)準報告模板，并運許客戶自定義報告PC-DMIS CADPC-DMIS CAD+EZ-DMIS形位公差種類不全標(biāo)準文本報告AC-Dmis形位公差種類不全標(biāo)準報告Vitual-Dmis形位公差種類不全標(biāo)準報告Open-DmisRational-Dmis（X-DMIS）CAD接口軟件軟件標(biāo)準CAD接口DCIDCTPC-DMIS Pro僅支持輸出不支持不支持PC-DMIS CAD輸入、輸出IGES、DES、D