第章三坐標測量機

1、 8-1 8-1 概述概述 8-3 8-3 三坐標測量機的測量系統(tǒng)三坐標測量機的測量系統(tǒng) 8-4 8-4 測量數(shù)據(jù)處理測量數(shù)據(jù)處理 8-2 8-2 三坐標測量機的類型和組成三坐標測量機的類型和組成第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機 8-7 8-7 測量機的特殊應(yīng)用與發(fā)展趨勢測量機的特殊應(yīng)用與發(fā)展趨勢 8-5 8-5 坐標測量機的自動測量方法坐標測量機的自動測量方法 8-6 8-6 三坐標測量機的精度評定三坐標測量機的精度評定第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機8-1 8-1 概述概述一、問題的提出一、問題的提出如何測量進氣管、缸蓋結(jié)合面的平面度？如何測量進氣管、缸蓋結(jié)合面的平面度？三坐標

2、測量機三坐標測量機第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機 三坐標測量機（三坐標測量機（Coordinate Measuring Machining，簡稱簡稱CMM） 是是20世紀世紀60年代發(fā)展起來的一種以精密年代發(fā)展起來的一種以精密機械為基礎(chǔ)，綜合運用電子、計算機、光柵或激光等機械為基礎(chǔ)，綜合運用電子、計算機、光柵或激光等先進技術(shù)的高效、綜合測量儀器。它可以與自動機床、先進技術(shù)的高效、綜合測量儀器。它可以與自動機床、數(shù)控機床等加工設(shè)備相配套，便于對復(fù)雜形狀零件快數(shù)控機床等加工設(shè)備相配套，便于對復(fù)雜形狀零件快速可靠的測量。速可靠的測量。 電子技術(shù)、計算機技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)以及精密電子技術(shù)、計算

3、機技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)以及精密加工技術(shù)的發(fā)展為三坐標測量機的產(chǎn)生提供了技術(shù)基加工技術(shù)的發(fā)展為三坐標測量機的產(chǎn)生提供了技術(shù)基礎(chǔ)。礎(chǔ)。二、三坐標測量機簡介二、三坐標測量機簡介8-1 8-1 概述概述第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機 CMM基本原理基本原理是通過測得被測要素的是通過測得被測要素的X、Y、Z三維坐標值，再進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，得到其要三維坐標值，再進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，得到其要求的特征值。求的特征值。 三坐標測量機具有較大的萬能性。三坐標測量機具有較大的萬能性。各種復(fù)雜形各種復(fù)雜形狀的幾何表面，只要測頭能夠采樣，就可得到各點狀的幾何表面，只要測頭能夠采樣，就可得到各點的坐標值，并由計算

4、機完成數(shù)據(jù)處理。測量時，不的坐標值，并由計算機完成數(shù)據(jù)處理。測量時，不要求被測工件的基準嚴格與測量機坐標方向一致。要求被測工件的基準嚴格與測量機坐標方向一致。可以通過測量實際基準的若干點后建立新的坐標系，可以通過測量實際基準的若干點后建立新的坐標系，從而節(jié)省了工件找正的時間，提高了檢測效率。從而節(jié)省了工件找正的時間，提高了檢測效率。 由于使用計算機進行控制、采樣和處理，并運由于使用計算機進行控制、采樣和處理，并運用誤差補償技術(shù)，因此可以達到很高的測量精度。用誤差補償技術(shù)，因此可以達到很高的測量精度。8-1 8-1 概述概述第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機 1960年，英國制造出世界上第一

5、臺三坐標測量機，年，英國制造出世界上第一臺三坐標測量機，到到20世紀世紀60年代末，已有近十個國家的三十多家公司年代末，已有近十個國家的三十多家公司在生產(chǎn)在生產(chǎn)CMM，不過這一時期的，不過這一時期的CMM尚處于初級階尚處于初級階段。進入段。進入20世紀世紀80年代后，以美國、日本等為代表的年代后，以美國、日本等為代表的眾多公司不斷推出新產(chǎn)品，使得眾多公司不斷推出新產(chǎn)品，使得CMM的發(fā)展速度加的發(fā)展速度加快。現(xiàn)代快?，F(xiàn)代CMM不僅能在計算機控制下完成各種復(fù)雜不僅能在計算機控制下完成各種復(fù)雜測量，而且可以通過與數(shù)控機床交換信息，實現(xiàn)對加測量，而且可以通過與數(shù)控機床交換信息，實現(xiàn)對加工的控制，并且還

6、可以根據(jù)測量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)反求工程。工的控制，并且還可以根據(jù)測量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)反求工程。 目前，目前，CMM已廣泛用于機械制造業(yè)、電子工業(yè)、已廣泛用于機械制造業(yè)、電子工業(yè)、航空航天工業(yè)和國防工業(yè)等各部門，尤其汽車工業(yè)成航空航天工業(yè)和國防工業(yè)等各部門，尤其汽車工業(yè)成為質(zhì)量控制不可缺少的測量設(shè)備。為質(zhì)量控制不可缺少的測量設(shè)備。8-1 8-1 概述概述第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機8-28-2 CMM的類型和組成的類型和組成一、一、CMM的類型的類型 （一）按（一）按CMM的技術(shù)水平分類的技術(shù)水平分類 1 1數(shù)字顯示及打印型數(shù)字顯示及打印型 這類這類CMM主要用于幾何尺寸測量，可顯示并主要用于幾何尺

7、寸測量，可顯示并打印出測得點的坐標數(shù)據(jù)，但要獲得所需的測量結(jié)打印出測得點的坐標數(shù)據(jù)，但要獲得所需的測量結(jié)果，還需進行人工運算，其技術(shù)水平較低，目前已果，還需進行人工運算，其技術(shù)水平較低，目前已基本被陶汰?；颈惶仗?。 2 2帶有計算機進行數(shù)據(jù)處理型帶有計算機進行數(shù)據(jù)處理型 這類這類CMM技術(shù)水平略高，目前應(yīng)用較多。其測技術(shù)水平略高，目前應(yīng)用較多。其測量仍為手動或機動，用計算機處理測量數(shù)據(jù)，可完量仍為手動或機動，用計算機處理測量數(shù)據(jù)，可完成諸如坐標變換、孔心距計算、偏差值計算等數(shù)據(jù)成諸如坐標變換、孔心距計算、偏差值計算等數(shù)據(jù)處理工作。處理工作。 第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機 3 3計算

8、機數(shù)字控制型計算機數(shù)字控制型 這類這類CMM技術(shù)水平較高，可像數(shù)控機床一樣，技術(shù)水平較高，可像數(shù)控機床一樣，按照編制好的程序自動測量。按照編制好的程序自動測量。8-28-2 CMM的類型和組成的類型和組成(h)第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機（二）按二）按CMM的測量范圍分類的測量范圍分類 1 1小型坐標測量機小型坐標測量機 這類這類CMM在其最長一個坐標軸方向上的測量范圍在其最長一個坐標軸方向上的測量范圍小于小于500mm，主要用于小型精密模具、工具等測量。，主要用于小型精密模具、工具等測量。 2 2中型坐標測量機中型坐標測量機 這類這類CMM在其最長一個坐標軸方向上的測量范圍在其最長

9、一個坐標軸方向上的測量范圍為為5002000mm，是應(yīng)用最多的機型，主要用于箱體、，是應(yīng)用最多的機型，主要用于箱體、模具類零件的測量。模具類零件的測量。 3 3大型坐標測量機大型坐標測量機 這類這類CMM在其最長一個坐標軸方向上的測量范圍在其最長一個坐標軸方向上的測量范圍大于大于2000mm，主要用于汽車與發(fā)動機外殼、航空發(fā)動，主要用于汽車與發(fā)動機外殼、航空發(fā)動機葉片等大型零件的測量。機葉片等大型零件的測量。8-28-2 CMM的類型和組成的類型和組成第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機（三）按（三）按CMM的精度分類的精度分類 1 1精密型精密型CMM 單軸測量不確定度小于單軸測量不確定度

10、小于1 110106 6L L（L L為測量長度為測量長度mmmm），），空間測量不確定度小于（空間測量不確定度小于（2 23 3）10106 6L L；一般在具有恒溫條；一般在具有恒溫條件的計量室內(nèi)用于精密測量。件的計量室內(nèi)用于精密測量。 2 2中、中、低精度型低精度型CMM 中等精度中等精度：單軸測量不確定度約為：單軸測量不確定度約為1 110105 5L L， 空間最大測量不確定度為（空間最大測量不確定度為（2 23 3）10105 5L L。 低精度低精度：單軸最大測量不確定度大體在：單軸最大測量不確定度大體在1 110104 4L L左右，左右， 空間最大測量不確定度為（空間最大測量

11、不確定度為（2 23 3）10104 4L L， 這類這類CMMCMM一般一般放在生產(chǎn)車間內(nèi)，用于生產(chǎn)過程檢測放在生產(chǎn)車間內(nèi)，用于生產(chǎn)過程檢測。8-28-2 CMM的類型和組成的類型和組成第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機 二二 CMMCMM的組成的組成 三坐標測量機是典型的機電一體化設(shè)備，它由機三坐標測量機是典型的機電一體化設(shè)備，它由機 械械系統(tǒng)和電子系統(tǒng)兩大部分組成。系統(tǒng)和電子系統(tǒng)兩大部分組成。 機械系統(tǒng)機械系統(tǒng)：由三個正交的直：由三個正交的直線運動滑臺構(gòu)成。三個方向上線運動滑臺構(gòu)成。三個方向上均裝有光柵尺用以度量位移值，均裝有光柵尺用以度量位移值，測頭裝在測頭裝在Z方向端部方向端部,

12、用來觸測用來觸測被測零件表面尺寸變化。被測零件表面尺寸變化。 電子系統(tǒng)電子系統(tǒng)：一般由光柵計數(shù)系：一般由光柵計數(shù)系統(tǒng)、測頭信號接口和計算機等統(tǒng)、測頭信號接口和計算機等組成，用于獲得被測坐標點數(shù)組成，用于獲得被測坐標點數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行處理。據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行處理。8-28-2 CMM的類型和組成的類型和組成第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機 三、三、 CMMCMM的結(jié)構(gòu)布局的結(jié)構(gòu)布局 三坐標測量機是由三個正交的直線運動滑臺三坐標測量機是由三個正交的直線運動滑臺（坐標軸）構(gòu)成的，這三個坐標的相互配置位置（坐標軸）構(gòu)成的，這三個坐標的相互配置位置（即總體結(jié)構(gòu)形式）對測量機的精度以及對被測工（即總

13、體結(jié)構(gòu)形式）對測量機的精度以及對被測工件的適用性影響較大。下面對目前常見的幾種件的適用性影響較大。下面對目前常見的幾種CMM結(jié)構(gòu)形式的結(jié)構(gòu)特點和應(yīng)用范圍作簡要介紹。結(jié)構(gòu)形式的結(jié)構(gòu)特點和應(yīng)用范圍作簡要介紹。8-28-2 CMM的類型和組成的類型和組成第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機1 1、懸臂式結(jié)構(gòu)、懸臂式結(jié)構(gòu)： 結(jié)構(gòu)簡單，具有很好的敞開性，但當滑架在懸臂結(jié)構(gòu)簡單，具有很好的敞開性，但當滑架在懸臂上作上作Y向運動時，會使懸臂的變形發(fā)生變化，故測量向運動時，會使懸臂的變形發(fā)生變化，故測量精度不高，一般用于測量精度要求不太高的小型測精度不高，一般用于測量精度要求不太高的小型測量機。量機。立柱移

14、動立柱移動 工作臺移動工作臺移動懸臂式三坐標測量機懸臂式三坐標測量機 1，28-28-2 CMM的類型和組成的類型和組成立柱固定立柱固定第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機2 2、橋式結(jié)構(gòu)、橋式結(jié)構(gòu)： 橋式結(jié)構(gòu)橋式結(jié)構(gòu) 是目前應(yīng)用最廣泛的一種結(jié)構(gòu)形式，其是目前應(yīng)用最廣泛的一種結(jié)構(gòu)形式，其結(jié)構(gòu)簡單，敞開性好，工件安裝在固定工作臺上，承結(jié)構(gòu)簡單，敞開性好，工件安裝在固定工作臺上，承載能力強。該結(jié)構(gòu)主要用于中等精度的中小機型。載能力強。該結(jié)構(gòu)主要用于中等精度的中小機型。移動橋式移動橋式L L型橋式型橋式橋式三坐標測量機橋式三坐標測量機1，2，8-28-2 CMM的類型和組成的類型和組成第八章第八章

15、 三坐標測量機三坐標測量機 它與移動橋式結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別是它的移動部分只它與移動橋式結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別是它的移動部分只是橫梁或工作臺，移動部分質(zhì)量小，整個結(jié)構(gòu)剛性好。是橫梁或工作臺，移動部分質(zhì)量小，整個結(jié)構(gòu)剛性好。缺點是立柱限制了工件裝卸，只有缺點是立柱限制了工件裝卸，只有Y向跨距很大、對向跨距很大、對精度要求較高的大型測量機才采用。精度要求較高的大型測量機才采用。 龍龍門門架架移移動動 工工作作臺臺移移動動龍門式三坐標測量機龍門式三坐標測量機 1 ，2，3，48-28-2 CMM的類型和組成的類型和組成3 3、龍門式結(jié)構(gòu)、龍門式結(jié)構(gòu)：第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機4 4、關(guān)節(jié)臂（柔性）三坐

16、標測量機：、關(guān)節(jié)臂（柔性）三坐標測量機： 關(guān)節(jié)臂三坐標關(guān)節(jié)臂三坐標 1，2 具 有 多 個 自具 有 多 個 自由轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)臂，由轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)臂，實現(xiàn)對復(fù)雜部位實現(xiàn)對復(fù)雜部位的檢測，多為小的檢測，多為小型便攜式測量機。型便攜式測量機。8-28-2 CMM的類型和組成的類型和組成第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機 四、工作臺四、工作臺 早期的三坐標測量機的工作臺一般是由鑄鐵或早期的三坐標測量機的工作臺一般是由鑄鐵或鑄鋼制成的，但近年來，各生產(chǎn)廠家已廣泛采用花鑄鋼制成的，但近年來，各生產(chǎn)廠家已廣泛采用花崗巖來制造工作臺，這是因為花崗巖變形小、穩(wěn)定崗巖來制造工作臺，這是因為花崗巖變形小、穩(wěn)定性好、耐磨

17、損、不生銹，且價格低廉、易于加工。性好、耐磨損、不生銹，且價格低廉、易于加工。有些測量機裝有可升降的工作臺，以擴大有些測量機裝有可升降的工作臺，以擴大Z軸的測軸的測量范圍，還有些測量機備有旋轉(zhuǎn)工作臺，以擴大測量范圍，還有些測量機備有旋轉(zhuǎn)工作臺，以擴大測量功能。量功能。8-28-2 CMM的類型和組成的類型和組成第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機 五、導(dǎo)軌五、導(dǎo)軌 導(dǎo)軌是測量機的導(dǎo)向裝置，直接影響測量機精導(dǎo)軌是測量機的導(dǎo)向裝置，直接影響測量機精度，因而要求其具有較高的直線性精度。在三坐標度，因而要求其具有較高的直線性精度。在三坐標測量機上使用的導(dǎo)軌通常為測量機上使用的導(dǎo)軌通常為滑動導(dǎo)軌和氣浮

18、導(dǎo)軌滑動導(dǎo)軌和氣浮導(dǎo)軌。早期的三坐標測量機中，許多機型采用的是滑動導(dǎo)早期的三坐標測量機中，許多機型采用的是滑動導(dǎo)軌，滑動導(dǎo)軌精度高，承載能力強，但摩擦阻力大，軌，滑動導(dǎo)軌精度高，承載能力強，但摩擦阻力大，易磨損，低速運行時易產(chǎn)生爬行。目前，多數(shù)三坐易磨損，低速運行時易產(chǎn)生爬行。目前，多數(shù)三坐標測量機已采用空氣靜壓導(dǎo)軌（又稱為氣浮導(dǎo)軌），標測量機已采用空氣靜壓導(dǎo)軌（又稱為氣浮導(dǎo)軌），它具有許多優(yōu)點，如制造簡單、精度高、摩擦力極它具有許多優(yōu)點，如制造簡單、精度高、摩擦力極小、工作平穩(wěn)等。小、工作平穩(wěn)等。 滾動導(dǎo)軌應(yīng)用較少，因為滾動導(dǎo)軌的耐磨性較滾動導(dǎo)軌應(yīng)用較少，因為滾動導(dǎo)軌的耐磨性較差，剛度也較滑

19、動導(dǎo)軌低。差，剛度也較滑動導(dǎo)軌低。8-28-2 CMM的類型和組成的類型和組成第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機8-38-3 CMMCMM的測量系統(tǒng)的測量系統(tǒng) 一、測頭系統(tǒng)一、測頭系統(tǒng) （一）測頭（一）測頭 三坐標測量機是用測頭來拾取信號，因而測頭三坐標測量機是用測頭來拾取信號，因而測頭的性能直接影響測量精度和測量效率，沒有先進的的性能直接影響測量精度和測量效率，沒有先進的測頭就無法充分發(fā)揮測量機的功能。測頭分類為：測頭就無法充分發(fā)揮測量機的功能。測頭分類為： 結(jié)構(gòu)原理分結(jié)構(gòu)原理分：機械式、光學(xué)式、電氣式機械式、光學(xué)式、電氣式 ； 測量方法分：測量方法分：接觸式、非接觸式接觸式、非接觸式

20、。 三坐標測量機的測量系統(tǒng)由標準器和測頭系統(tǒng)三坐標測量機的測量系統(tǒng)由標準器和測頭系統(tǒng)構(gòu)成，它們是三坐標測量機的關(guān)鍵組成部分，決定著構(gòu)成，它們是三坐標測量機的關(guān)鍵組成部分，決定著CMM測量精度的高低。測量精度的高低。第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機 1 1機械接觸式測頭機械接觸式測頭 機械接觸式測頭為機械接觸式測頭為剛性測頭剛性測頭，根據(jù)其觸測部位的，根據(jù)其觸測部位的形狀有多種。這類測頭的形狀簡單，制造容易，但是形狀有多種。這類測頭的形狀簡單，制造容易，但是測量力的大小取決于操作者的經(jīng)驗和技能，因此測量測量力的大小取決于操作者的經(jīng)驗和技能，因此測量精度差、效率低。目前除少數(shù)手動測量機還采用

21、此種精度差、效率低。目前除少數(shù)手動測量機還采用此種測頭外，絕大多數(shù)測量機已不再使用這類測頭。測頭外，絕大多數(shù)測量機已不再使用這類測頭。8-38-3 CMMCMM的測量系統(tǒng)的測量系統(tǒng)第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機 2 2 光學(xué)非接觸測頭光學(xué)非接觸測頭 光學(xué)測頭與被測物體沒有機械接觸，這種非接光學(xué)測頭與被測物體沒有機械接觸，這種非接觸式測量具有一些突出優(yōu)點，主要體現(xiàn)在：觸式測量具有一些突出優(yōu)點，主要體現(xiàn)在： 1 1）不存在測量力，適合測量各種軟質(zhì)的工件；）不存在測量力，適合測量各種軟質(zhì)的工件； 2 2）接觸測量可以對工件表面進行快速掃描測量；）接觸測量可以對工件表面進行快速掃描測量； 3

22、3）多數(shù)光學(xué)測頭具有比較大的量程；）多數(shù)光學(xué)測頭具有比較大的量程； 4 4）可以探測工件上一般測頭難以探測到的部位。）可以探測工件上一般測頭難以探測到的部位。 近年來，光學(xué)測頭發(fā)展較快，目前在坐標測量近年來，光學(xué)測頭發(fā)展較快，目前在坐標測量機上應(yīng)用的光學(xué)測頭的種類也較多，如三角法測頭、機上應(yīng)用的光學(xué)測頭的種類也較多，如三角法測頭、激光聚集測頭、光纖測頭、接觸式光柵測頭等。激光聚集測頭、光纖測頭、接觸式光柵測頭等。 8-38-3 CMMCMM的測量系統(tǒng)的測量系統(tǒng)第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機 右圖為激光三角法右圖為激光三角法測頭的原理，它是利用測頭的原理，它是利用漫反射光進行探測的：漫反

23、射光進行探測的：由激光器由激光器2發(fā)出的光，發(fā)出的光，經(jīng)聚光鏡經(jīng)聚光鏡3形成很細的形成很細的平行光束，照射到被測平行光束，照射到被測工件工件4上，其漫反射回上，其漫反射回來的光經(jīng)成像鏡來的光經(jīng)成像鏡5在光在光電檢測器電檢測器1上成像。照上成像。照明光軸與成像光軸間有明光軸與成像光軸間有一夾角，稱為三角成像一夾角，稱為三角成像角。角。 當被測表面處于不同當被測表面處于不同位置時，漫反射光斑按照位置時，漫反射光斑按照一定三角關(guān)系成像于光電一定三角關(guān)系成像于光電檢測器件的不同位置，從檢測器件的不同位置，從而探測出被測表面的位置。而探測出被測表面的位置。8-38-3 CMMCMM的測量系統(tǒng)的測量系統(tǒng)第

24、八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機 3 3電氣接觸式測頭電氣接觸式測頭 電氣接觸式測頭目前已為絕大部分坐標測量機所電氣接觸式測頭目前已為絕大部分坐標測量機所采用，按其工作原理可分為動態(tài)測頭和靜態(tài)測頭。按采用，按其工作原理可分為動態(tài)測頭和靜態(tài)測頭。按感受的運動方向可形成一維、二位和三維測頭。感受的運動方向可形成一維、二位和三維測頭。 動態(tài)測頭動態(tài)測頭是在觸測工件表面的運動過程中，瞬間是在觸測工件表面的運動過程中，瞬間進行測量采樣的，故稱為動態(tài)測頭，也稱為進行測量采樣的，故稱為動態(tài)測頭，也稱為觸發(fā)式測觸發(fā)式測頭。頭。 動態(tài)測頭結(jié)構(gòu)簡單、成本低，可用于高速測量，動態(tài)測頭結(jié)構(gòu)簡單、成本低，可用于高速

25、測量，但精度稍低，而且動態(tài)測頭不能以接觸狀態(tài)停留在工但精度稍低，而且動態(tài)測頭不能以接觸狀態(tài)停留在工件表面，因而只能對工件表面作離散的逐點測量，不件表面，因而只能對工件表面作離散的逐點測量，不能作連續(xù)的掃描測量。能作連續(xù)的掃描測量。 8-38-3 CMMCMM的測量系統(tǒng)的測量系統(tǒng)第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機 靜態(tài)測頭靜態(tài)測頭除具備觸發(fā)式測頭的觸發(fā)采樣功能外，除具備觸發(fā)式測頭的觸發(fā)采樣功能外，還相當于一臺超小型三坐標測量機。測頭中有三維幾還相當于一臺超小型三坐標測量機。測頭中有三維幾何量傳感器，在測頭與工件表面接觸時，在何量傳感器，在測頭與工件表面接觸時，在X、Y、Z三個方向均有相應(yīng)的位

26、移量輸出，從而驅(qū)動伺服系統(tǒng)三個方向均有相應(yīng)的位移量輸出，從而驅(qū)動伺服系統(tǒng)進行自動調(diào)整，使測頭停在規(guī)定的位移量上，進行自動調(diào)整，使測頭停在規(guī)定的位移量上，在測頭在測頭接近靜止的狀態(tài)下采集三維坐標數(shù)據(jù)，故稱為靜態(tài)測接近靜止的狀態(tài)下采集三維坐標數(shù)據(jù)，故稱為靜態(tài)測頭。頭。 靜態(tài)測頭沿工件表面移動時，可始終保持接觸狀靜態(tài)測頭沿工件表面移動時，可始終保持接觸狀態(tài)，可進行掃描測量，因而也稱為掃描測頭。其主要態(tài)，可進行掃描測量，因而也稱為掃描測頭。其主要特點是精度高，可以作連續(xù)掃描，但制造技術(shù)難度大，特點是精度高，可以作連續(xù)掃描，但制造技術(shù)難度大，價格昂貴，適合于高精度測量機使用。價格昂貴，適合于高精度測量機

27、使用。8-38-3 CMMCMM的測量系統(tǒng)的測量系統(tǒng)第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機 雙片簧層疊式三維電感測頭雙片簧層疊式三維電感測頭 鎖緊機構(gòu)位移傳感器阻尼機構(gòu)x向片簧y向片簧z向片簧8-38-3 CMMCMM的測量系統(tǒng)的測量系統(tǒng)第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機 （二）測頭附件（二）測頭附件 為了擴大測頭功能、提高測量效率以及探測各為了擴大測頭功能、提高測量效率以及探測各種零件的不同部位，常需為測頭配置各種附件，如種零件的不同部位，常需為測頭配置各種附件，如測端、探針、連接器、測頭回轉(zhuǎn)附件等。測端、探針、連接器、測頭回轉(zhuǎn)附件等。 1 1測端測端 對于接觸式測頭，測端是與被測工件表

28、面直接對于接觸式測頭，測端是與被測工件表面直接接觸的部分。對于不同形狀的表面需要采用不同的接觸的部分。對于不同形狀的表面需要采用不同的測端。球形測端，是最常用的測端。它具有制造簡測端。球形測端，是最常用的測端。它具有制造簡單、便于從各個方向觸測工件表面面、接觸變形小單、便于從各個方向觸測工件表面面、接觸變形小等優(yōu)點。等優(yōu)點。8-38-3 CMMCMM的測量系統(tǒng)的測量系統(tǒng)第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機8-38-3 CMMCMM的測量系統(tǒng)的測量系統(tǒng)第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機 2 2探針探針 探針是指可更換的測桿。為了便于測量，需選用探針是指可更換的測桿。為了便于測量，需選用不同

29、的探針。探針對測量能力和測量精度有較大影不同的探針。探針對測量能力和測量精度有較大影響，在選用時應(yīng)注意：響，在選用時應(yīng)注意： 1）在滿足測量要求的前提下，探針應(yīng)盡量短；）在滿足測量要求的前提下，探針應(yīng)盡量短； 2）探針直徑必須小于測端直徑；）探針直徑必須小于測端直徑； 3）在需要長探針時，可選用硬質(zhì)合金探針，以）在需要長探針時，可選用硬質(zhì)合金探針，以提高剛度。提高剛度。8-38-3 CMMCMM的測量系統(tǒng)的測量系統(tǒng)第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機 3 3連接器連接器 為了將探針連接到測頭上、測頭連接到回轉(zhuǎn)體上為了將探針連接到測頭上、測頭連接到回轉(zhuǎn)體上或測量機主軸上，需采用各種連接器。常用

30、的有星或測量機主軸上，需采用各種連接器。常用的有星形探針連接器、連接軸、星形測頭座等。其上可以形探針連接器、連接軸、星形測頭座等。其上可以安裝若干不同的測頭，并通過測頭座連接到測量機安裝若干不同的測頭，并通過測頭座連接到測量機主軸上。測量時，根據(jù)需要可由不同的測頭交替工主軸上。測量時，根據(jù)需要可由不同的測頭交替工作。作。8-38-3 CMMCMM的測量系統(tǒng)的測量系統(tǒng)第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機 4 4回轉(zhuǎn)附件回轉(zhuǎn)附件 對于有些工件表面的檢測，比如一些傾斜表面、對于有些工件表面的檢測，比如一些傾斜表面、整體葉輪葉片表面等，僅用與工作臺垂直的探針探測整體葉輪葉片表面等，僅用與工作臺垂直的

31、探針探測將無法完成要求的測量，這時就需要借助一定的回轉(zhuǎn)將無法完成要求的測量，這時就需要借助一定的回轉(zhuǎn)附件，使探針或整個測頭回轉(zhuǎn)一定角度再進行測量，附件，使探針或整個測頭回轉(zhuǎn)一定角度再進行測量，從而擴大測頭的功能。從而擴大測頭的功能。8-38-3 CMMCMM的測量系統(tǒng)的測量系統(tǒng)第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機二、標準尺二、標準尺 標準尺是用來度量各軸的坐標數(shù)值的，目前三坐標準尺是用來度量各軸的坐標數(shù)值的，目前三坐標測量機上使用的標尺系統(tǒng)種類很多，機床和儀器標測量機上使用的標尺系統(tǒng)種類很多，機床和儀器上使用的標尺系統(tǒng)大致相同，可以分為：上使用的標尺系統(tǒng)大致相同，可以分為： （1）機械式標尺

32、系統(tǒng)）機械式標尺系統(tǒng)：如精密絲杠加微分鼓輪，：如精密絲杠加微分鼓輪， 精密齒條及齒輪，滾動直尺等；精密齒條及齒輪，滾動直尺等； （2）光學(xué)式標尺系統(tǒng)）光學(xué)式標尺系統(tǒng)：如光學(xué)讀數(shù)刻線尺，光學(xué)：如光學(xué)讀數(shù)刻線尺，光學(xué) 編碼器，光柵，激光干涉儀編碼器，光柵，激光干涉儀 （3）電氣式標尺系統(tǒng)：）電氣式標尺系統(tǒng)：如感應(yīng)同步器，磁柵如感應(yīng)同步器，磁柵 。 目前使用最多的是光柵，其次是感應(yīng)同步器和光目前使用最多的是光柵，其次是感應(yīng)同步器和光 學(xué)編碼器。有些高精度學(xué)編碼器。有些高精度CMM的采用了激光干涉儀。的采用了激光干涉儀。8-38-3 CMMCMM的測量系統(tǒng)的測量系統(tǒng)第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量

33、機 現(xiàn)代三坐標測量機都配備有計算機，由計算機來現(xiàn)代三坐標測量機都配備有計算機，由計算機來采集數(shù)據(jù)，通過運算輸出所需的測量結(jié)果。其軟件系采集數(shù)據(jù)，通過運算輸出所需的測量結(jié)果。其軟件系統(tǒng)功能的強弱直接影響到測量機的功能。因此各坐標統(tǒng)功能的強弱直接影響到測量機的功能。因此各坐標測量機生產(chǎn)廠家都非常重視軟件系統(tǒng)的研究與開發(fā)，測量機生產(chǎn)廠家都非常重視軟件系統(tǒng)的研究與開發(fā)，在這方面投入的人力和財力的比例在不斷增加。下面在這方面投入的人力和財力的比例在不斷增加。下面對在三坐標測量機中使用的軟件作簡要介紹。對在三坐標測量機中使用的軟件作簡要介紹。三、軟件系統(tǒng)三、軟件系統(tǒng) 三坐標測量機的軟件系統(tǒng)主要包括三坐標測

34、量機的軟件系統(tǒng)主要包括測量軟件測量軟件、系、系統(tǒng)統(tǒng)調(diào)試軟件調(diào)試軟件和系統(tǒng)和系統(tǒng)工作軟件工作軟件。8-38-3 CMMCMM的測量系統(tǒng)的測量系統(tǒng)第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機 1 1、測量軟件、測量軟件 測量軟件包可含有許多種類的數(shù)據(jù)處理程序，以測量軟件包可含有許多種類的數(shù)據(jù)處理程序，以滿足各種工程需要，所以也稱軟件包。一般將三坐標滿足各種工程需要，所以也稱軟件包。一般將三坐標測量機的測量軟件包分為通用測量軟件包和專用測量測量機的測量軟件包分為通用測量軟件包和專用測量軟件包。軟件包。 通用測量軟件包主要是指針對點、線、面、圓、通用測量軟件包主要是指針對點、線、面、圓、圓柱、圓錐、球等基本

35、幾何元素及其形位誤差、相互圓柱、圓錐、球等基本幾何元素及其形位誤差、相互關(guān)系進行測量的軟件包。通常各三坐標測量機都配置關(guān)系進行測量的軟件包。通常各三坐標測量機都配置有這類軟件包。有這類軟件包。 專用測量軟件包是指坐標測量機生產(chǎn)廠家專用測量軟件包是指坐標測量機生產(chǎn)廠家 針對用針對用戶要求開發(fā)的各類測量軟件包。如齒輪、與凸輪軸、戶要求開發(fā)的各類測量軟件包。如齒輪、與凸輪軸、螺紋、汽車車身、發(fā)動機葉片等專用測量軟件。螺紋、汽車車身、發(fā)動機葉片等專用測量軟件。8-38-3 CMMCMM的測量系統(tǒng)的測量系統(tǒng)第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機 2 2、系統(tǒng)調(diào)試軟件、系統(tǒng)調(diào)試軟件 用于調(diào)試測量機及其控制

36、系統(tǒng)，一般包括：用于調(diào)試測量機及其控制系統(tǒng)，一般包括： （1）自檢及故障分析軟件包）自檢及故障分析軟件包：用于檢查系統(tǒng)故障：用于檢查系統(tǒng)故障并自動顯示故障類別；并自動顯示故障類別； （2）誤差補償軟件包）誤差補償軟件包：預(yù)先對三坐標測量機的幾：預(yù)先對三坐標測量機的幾何誤差進行檢測，在三坐標測量機工作時，按檢測何誤差進行檢測，在三坐標測量機工作時，按檢測結(jié)果對測量機誤差進行修正；結(jié)果對測量機誤差進行修正； （3）系統(tǒng)參數(shù)識別及控制參數(shù)優(yōu)化軟件包）系統(tǒng)參數(shù)識別及控制參數(shù)優(yōu)化軟件包：用于：用于CMM控制系統(tǒng)的總調(diào)試，并生成具有優(yōu)化參數(shù)的用控制系統(tǒng)的總調(diào)試，并生成具有優(yōu)化參數(shù)的用戶運行文件；戶運行文件

37、； （4）精度測試及驗收測量軟件包）精度測試及驗收測量軟件包：用于按驗收標：用于按驗收標準測量檢具。準測量檢具。8-38-3 CMMCMM的測量系統(tǒng)的測量系統(tǒng)第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機 3 3、系統(tǒng)工作軟件、系統(tǒng)工作軟件 測量軟件系統(tǒng)必須配置一些屬于協(xié)調(diào)和輔助性質(zhì)測量軟件系統(tǒng)必須配置一些屬于協(xié)調(diào)和輔助性質(zhì)的工作軟件，其中有些是必備的，有些用于擴充功能。的工作軟件，其中有些是必備的，有些用于擴充功能。 （1）測頭管理軟件：用于測頭校準、）測頭管理軟件：用于測頭校準、 旋轉(zhuǎn)控制等；旋轉(zhuǎn)控制等； （2）數(shù)控運行軟件：用于測頭運動控制；）數(shù)控運行軟件：用于測頭運動控制； （3）系統(tǒng)監(jiān)控軟件

38、：用于對系統(tǒng)進行監(jiān)控（如監(jiān)控）系統(tǒng)監(jiān)控軟件：用于對系統(tǒng)進行監(jiān)控（如監(jiān)控電源、氣源等）；電源、氣源等）； （4）接口軟件；）接口軟件； （5）數(shù)據(jù)文件管理軟件：用于各類文件管理；）數(shù)據(jù)文件管理軟件：用于各類文件管理； （6）聯(lián)網(wǎng)通訊軟件：用于與其他計算機實現(xiàn)雙向或）聯(lián)網(wǎng)通訊軟件：用于與其他計算機實現(xiàn)雙向或單向通訊。單向通訊。8-38-3 CMMCMM的測量系統(tǒng)的測量系統(tǒng)第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機8-48-4 CMMCMM的采樣方式與數(shù)據(jù)處理的采樣方式與數(shù)據(jù)處理 三坐標測量機通過測量獲得的原始數(shù)據(jù)是一些坐三坐標測量機通過測量獲得的原始數(shù)據(jù)是一些坐標點，這些數(shù)據(jù)通過接口送入計算機，計算機

39、按照預(yù)標點，這些數(shù)據(jù)通過接口送入計算機，計算機按照預(yù)先編好的程序進行計算和數(shù)據(jù)處理。先編好的程序進行計算和數(shù)據(jù)處理。 一、采樣方式一、采樣方式 1 1、點位測量、點位測量 即逐點對被測形狀進行探測，還可分為手動點位即逐點對被測形狀進行探測，還可分為手動點位位測量和自動點位測量。位測量和自動點位測量。 點位測量多用于孔的中心點位測量多用于孔的中心位置、孔心距、加工面的位位置、孔心距、加工面的位置以及曲線、曲面輪廓上基置以及曲線、曲面輪廓上基準點的坐標測量。準點的坐標測量。點位測量點位測量第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機 2 2、連續(xù)掃描測量、連續(xù)掃描測量 測量頭在工件表面沿某一方向連續(xù)移動

40、，工作測量頭在工件表面沿某一方向連續(xù)移動，工作臺和測量頭的相對運動軌跡由預(yù)先編好的程序控制，臺和測量頭的相對運動軌跡由預(yù)先編好的程序控制，便于實現(xiàn)自動測量，主要用于測量曲線或曲面。便于實現(xiàn)自動測量，主要用于測量曲線或曲面。8-48-4 CMMCMM的采樣方式與數(shù)據(jù)處理的采樣方式與數(shù)據(jù)處理第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機二、數(shù)據(jù)處理方法二、數(shù)據(jù)處理方法 為了利用計算機求得所需的測量結(jié)果，應(yīng)當用數(shù)為了利用計算機求得所需的測量結(jié)果，應(yīng)當用數(shù)學(xué)關(guān)系式將一些要求表達出來，以便進行演算，這一學(xué)關(guān)系式將一些要求表達出來，以便進行演算，這一任務(wù)稱為任務(wù)稱為建立數(shù)學(xué)模型建立數(shù)學(xué)模型。 一般需要處理的內(nèi)容包

41、括：一般需要處理的內(nèi)容包括：x、y平面內(nèi)工件傾斜平面內(nèi)工件傾斜的修正、原點的偏移量計算的修正、原點的偏移量計算 、坐標系的平移和回轉(zhuǎn)、坐標系的平移和回轉(zhuǎn)、直角坐標轉(zhuǎn)換成圓柱坐標、直角坐標轉(zhuǎn)換成圓球坐標、直角坐標轉(zhuǎn)換成圓柱坐標、直角坐標轉(zhuǎn)換成圓球坐標、兩點間距離測量、圓的直徑和圓心測量、求直線的方兩點間距離測量、圓的直徑和圓心測量、求直線的方向和夾角等。向和夾角等。8-48-4 CMMCMM的采樣方式與數(shù)據(jù)處理的采樣方式與數(shù)據(jù)處理第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機1 1、x、y 平面內(nèi)工件傾斜的修正平面內(nèi)工件傾斜的修正cossinsincosnaanaaxxyyxy cossin2222aa

42、aaaaxxyyxy xy、 在三坐標機上，工件可任在三坐標機上，工件可任意放置。一旦工件的基準坐意放置。一旦工件的基準坐標標 與測量機坐標與測量機坐標 x、y 方向不一致，可進行修正。方向不一致，可進行修正。 測量機測得工件上測量機測得工件上A點坐標點坐標值值 ，計算機計算出工件，計算機計算出工件相對于測量機軸線的傾角相對于測量機軸線的傾角，從而求出在工件坐標系下的從而求出在工件坐標系下的坐標值坐標值 。在工件以后。在工件以后的測量中，的測量中， 可據(jù)此修正，從可據(jù)此修正，從而提高測量效率。而提高測量效率。 8-48-4 CMMCMM的采樣方式與數(shù)據(jù)處理的采樣方式與數(shù)據(jù)處理(,)nnxy(,

43、)aaxy第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機2 2、坐標原點的平移、坐標原點的平移 將坐標系的原點將坐標系的原點 需平移到工件上的一點需平移到工件上的一點 可轉(zhuǎn)換成新的坐標系?？赊D(zhuǎn)換成新的坐標系。 其修其修正量正量 為：為： ( , , )o x y z2222(,)oxyz,nnnxyz222nnnxxxyyyzzz 8-48-4 CMMCMM的采樣方式與數(shù)據(jù)處理的采樣方式與數(shù)據(jù)處理ynxnzn第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機 3 3直角坐標轉(zhuǎn)換成球坐標直角坐標轉(zhuǎn)換成球坐標 如圖所示，在球坐標如圖所示，在球坐標(極坐標極坐標)中，空間點中，空間點 的位置的位置 與直角坐標的關(guān)系為與

44、直角坐標的關(guān)系為( ,)P r sincossinsincosxryrzr arctanarctanrxyzyxxyzz 222228-48-4 CMMCMM的采樣方式與數(shù)據(jù)處理的采樣方式與數(shù)據(jù)處理第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機()()()()()()()()()xxyyxxyyxxyyRrxyyxyyxyy2222221212232331311232313122()()()()()()()()()2221232313121223311232313122cxyyxyyxyyyyyyyyxxyyxyyxyy()()()()()()()()()22212323131212233112323

45、13122cyxxyxxyxxxxxxxxyxyyxyyxyy4 4、內(nèi)、外徑、內(nèi)、外徑及圓心測量及圓心測量8-48-4 CMMCMM的采樣方式與數(shù)據(jù)處理的采樣方式與數(shù)據(jù)處理第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機5 5、計算兩直線的交、計算兩直線的交點點 和夾角和夾角(,)PPP xyP()()()()arctan()()()()()()()()()()()()()()()()()()2112433434214321432121124334342143432142143213432211432PPxxyyx yx yxxy xx yxxxxxyyxxyyxxxxyyxxx yx yyyy xx

46、 yyyyyyxxxxyyyyy )1y 測出同一平面內(nèi)兩直測出同一平面內(nèi)兩直線上的四點線上的四點P1, P2, P3, P4的的坐標值，計算其交點坐標值，計算其交點(xP，yP)的坐標及夾角為的坐標及夾角為8-48-4 CMMCMM的采樣方式與數(shù)據(jù)處理的采樣方式與數(shù)據(jù)處理第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機8-5 8-5 三坐標測量機的應(yīng)用三坐標測量機的應(yīng)用一、測頭的標定一、測頭的標定 三坐標測量機通過測頭系統(tǒng)對被測表面進行瞄準，三坐標測量機通過測頭系統(tǒng)對被測表面進行瞄準，獲得被測點的空間位置。因此測頭系統(tǒng)是測量機的關(guān)獲得被測點的空間位置。因此測頭系統(tǒng)是測量機的關(guān)鍵部件，對測量精度影響很大

47、。鍵部件，對測量精度影響很大。 在測量過程中，當測球與被測表面接觸時，測頭在測量過程中，當測球與被測表面接觸時，測頭系統(tǒng)會發(fā)出信號，進而通知計算機進行數(shù)據(jù)的采集、系統(tǒng)會發(fā)出信號，進而通知計算機進行數(shù)據(jù)的采集、以得到被測點的坐標值。這種機械接觸會產(chǎn)生測球中以得到被測點的坐標值。這種機械接觸會產(chǎn)生測球中心的位移與測桿變形，從而影響了瞄準的精度。此外，心的位移與測桿變形，從而影響了瞄準的精度。此外，測量機得到的點位坐標值是測球中心的坐標值，為了測量機得到的點位坐標值是測球中心的坐標值，為了獲得被測工件的實際尺寸，還需考慮測球的動態(tài)直徑獲得被測工件的實際尺寸，還需考慮測球的動態(tài)直徑值。因此，必須對測頭

48、進行標定。也就是說測頭必須值。因此，必須對測頭進行標定。也就是說測頭必須經(jīng)過校準后才能使用。經(jīng)過校準后才能使用。第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機 測頭標定模塊中包括以下內(nèi)容：測頭標定模塊中包括以下內(nèi)容：測頭選擇測頭選擇：輸人被選擇的測頭編號以及系統(tǒng)所使用的：輸人被選擇的測頭編號以及系統(tǒng)所使用的測頭數(shù)目。測頭數(shù)目。標準球半徑的輸入標準球半徑的輸入：用于測頭標定的標準球是生產(chǎn)廠：用于測頭標定的標準球是生產(chǎn)廠商提供的，由硬質(zhì)合金制成，具有很小的圓度誤差，商提供的，由硬質(zhì)合金制成，具有很小的圓度誤差，同時提供標準球的直徑。標定中以該直徑值作為標準。同時提供標準球的直徑。標定中以該直徑值作為標準。

49、 測頭標定測頭標定：對標準球進行測量，程序自動對采樣點進：對標準球進行測量，程序自動對采樣點進行處理，完成運算。標定后的測頭數(shù)據(jù)將作為修正值行處理，完成運算。標定后的測頭數(shù)據(jù)將作為修正值用于隨后的數(shù)據(jù)處理中，測頭數(shù)據(jù)包括測頭半徑和該用于隨后的數(shù)據(jù)處理中，測頭數(shù)據(jù)包括測頭半徑和該測球中心相對于零號測頭中心的坐標值。測球中心相對于零號測頭中心的坐標值。測頭數(shù)據(jù)的編輯、存儲與調(diào)用測頭數(shù)據(jù)的編輯、存儲與調(diào)用8-5 8-5 三坐標測量機的應(yīng)用三坐標測量機的應(yīng)用第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機 二、坐標變換二、坐標變換 三坐標測量機的機械系統(tǒng)有一個固定的坐標系統(tǒng)，三坐標測量機的機械系統(tǒng)有一個固定的坐

50、標系統(tǒng)，被稱為機器坐標。開機前，測量機按照機器坐標進行被稱為機器坐標。開機前，測量機按照機器坐標進行測量，但按機器坐標測量往往不方便，需要根據(jù)被測測量，但按機器坐標測量往往不方便，需要根據(jù)被測量建立不同的坐標系，稱為工件坐標量建立不同的坐標系，稱為工件坐標 坐標測量機最大的優(yōu)點就是它不用專用夾具，工坐標測量機最大的優(yōu)點就是它不用專用夾具，工件在測量臺上的放置沒有特殊的要求。而是通過坐標件在測量臺上的放置沒有特殊的要求。而是通過坐標系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換，建立工件坐標系，并在此坐標系上進行系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換，建立工件坐標系，并在此坐標系上進行測量及數(shù)據(jù)處理。坐標系統(tǒng)轉(zhuǎn)換是測量機中不可缺少測量及數(shù)據(jù)處理。坐標系統(tǒng)轉(zhuǎn)換

51、是測量機中不可缺少的部分。的部分。 通過窗口設(shè)置，可以完成坐標的清零、預(yù)置、直通過窗口設(shè)置，可以完成坐標的清零、預(yù)置、直角坐標與極坐標轉(zhuǎn)換、公制與英制轉(zhuǎn)換。角坐標與極坐標轉(zhuǎn)換、公制與英制轉(zhuǎn)換。8-5 8-5 三坐標測量機的應(yīng)用三坐標測量機的應(yīng)用第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機 坐標平移的操作包括：某坐標坐標平移的操作包括：某坐標面沿軸線的平移到某參考點（如面沿軸線的平移到某參考點（如yoz坐標平面沿坐標平面沿x軸平移到軸上某參軸平移到軸上某參考點），或把坐標系的原點平行于考點），或把坐標系的原點平行于幾個坐標軸移動到空間某一參考點。幾個坐標軸移動到空間某一參考點。參考點的確定可以通過實際

52、測量一參考點的確定可以通過實際測量一個點（調(diào)出測量模塊中的點的測量個點（調(diào)出測量模塊中的點的測量程序來確定）；或通過鍵盤輸入點程序來確定）；或通過鍵盤輸入點的坐標值來確定；還可以調(diào)用已測的坐標值來確定；還可以調(diào)用已測數(shù)據(jù)中的點來確定。數(shù)據(jù)中的點來確定。 1 1、坐標平移、坐標平移8-5 8-5 三坐標測量機的應(yīng)用三坐標測量機的應(yīng)用第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機 2 2、坐標旋轉(zhuǎn)、坐標旋轉(zhuǎn) 坐標旋轉(zhuǎn)的操作包括：坐標旋轉(zhuǎn)的操作包括：n 保持保持z軸不動，旋轉(zhuǎn)軸不動，旋轉(zhuǎn)x軸到軸到xoy平面內(nèi)某一參考直線；平面內(nèi)某一參考直線；n 通過坐標旋轉(zhuǎn)，把某一通過坐標旋轉(zhuǎn)，把某一參考平面作為參考平面作

53、為xoy平面；平面；n 通過坐標旋轉(zhuǎn)，把某一參考直線作為通過坐標旋轉(zhuǎn)，把某一參考直線作為z軸。軸。8-5 8-5 三坐標測量機的應(yīng)用三坐標測量機的應(yīng)用第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機 例：例： 在機器坐標系中任在機器坐標系中任意放置一被測零件，要求測意放置一被測零件，要求測量孔量孔1，2，3，4的孔的孔 徑徑d1, d2, d3, d4 和和l1, l2, l3, l4步驟：步驟： (1) 在機器坐標系下，調(diào)用圓在機器坐標系下，調(diào)用圓的測量程序，測量被測零件孔的測量程序，測量被測零件孔1和和孔孔2，得到，得到 中心坐標及孔徑。中心坐標及孔徑。 (2)調(diào)用孔調(diào)用孔1和孔和孔2的圓心坐標，可

54、生成一條直線，的圓心坐標，可生成一條直線，將該直線作為參考直線進行坐標變換。調(diào)用坐標旋轉(zhuǎn)將該直線作為參考直線進行坐標變換。調(diào)用坐標旋轉(zhuǎn)程序，確認后，該參考線就作為程序，確認后，該參考線就作為x軸線。完成工件坐軸線。完成工件坐標系的轉(zhuǎn)換。標系的轉(zhuǎn)換。8-5 8-5 三坐標測量機的應(yīng)用三坐標測量機的應(yīng)用x第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機 (3) 以孔以孔1的圓心坐標為參考點，的圓心坐標為參考點，調(diào)用坐標平移的程序，當前坐標調(diào)用坐標平移的程序，當前坐標系的原點自動平移到孔系的原點自動平移到孔1的圓心處。的圓心處。作為工件坐標系，坐標值為作為工件坐標系，坐標值為(0，0，0)； (4 ) 在新的

55、工件坐標系下，調(diào)用圓的測量程序測量在新的工件坐標系下，調(diào)用圓的測量程序測量孔孔2、3、4，得到坐標值，得到坐標值（x2, y2, z2,）,（x3, y3, z3,）,和和 （x4, y4, z4,）及其孔徑值及其孔徑值d2，d3，d4 ，則，則123223344lxxlxlyly8-5 8-5 三坐標測量機的應(yīng)用三坐標測量機的應(yīng)用xy第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機 三、幾何要素的探測三、幾何要素的探測 首先，在幾何要素測量程序中調(diào)用要計算的要首先，在幾何要素測量程序中調(diào)用要計算的要素，然后開始測量。采集到的數(shù)據(jù)被送至計算機進素，然后開始測量。采集到的數(shù)據(jù)被送至計算機進行判斷與處理，數(shù)

56、據(jù)的數(shù)量必須達到計算一個要素行判斷與處理，數(shù)據(jù)的數(shù)量必須達到計算一個要素所需的最少點數(shù)所需的最少點數(shù) ，否則沒有結(jié)果輸出。，否則沒有結(jié)果輸出。 1平面的測量平面的測量 至少測至少測量三個點，盡量使采集點量三個點，盡量使采集點的面積為被測平面的最大的面積為被測平面的最大面積，采點要均勻，狹窄面積，采點要均勻，狹窄平面采點要多。平面采點要多。8-5 8-5 三坐標測量機的應(yīng)用三坐標測量機的應(yīng)用第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機 2圓的測量圓的測量 至少測量三個點，至少測量三個點， 采點要均勻，為減少圓度誤差影響，采點要均勻，為減少圓度誤差影響，通常測量通常測量4個點。個點。 3球面的測量球面的

57、測量 至少測量四個點，至少測量四個點， 三點在一平面內(nèi)，另一點位于該平面三點在一平面內(nèi)，另一點位于該平面外的球貫上。外的球貫上。 4圓柱的測量圓柱的測量 至少在兩個截面內(nèi)至少在兩個截面內(nèi)測量測量6個點。兩截面距離應(yīng)盡量大，個點。兩截面距離應(yīng)盡量大，且截面上的點一一對應(yīng)為好。且截面上的點一一對應(yīng)為好。此外，曲面測量中還要考慮修正測球直徑。此外，曲面測量中還要考慮修正測球直徑。8-5 8-5 三坐標測量機的應(yīng)用三坐標測量機的應(yīng)用第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機8-5 8-5 三坐標測量機的應(yīng)用三坐標測量機的應(yīng)用第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機8-5 8-5 三坐標測量機的應(yīng)用三坐標測量

58、機的應(yīng)用第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機8-6 8-6 三坐標測量機的精度評定三坐標測量機的精度評定 三坐標測量機是一種多用途的長度計量儀器，主三坐標測量機是一種多用途的長度計量儀器，主要用于測量各種不同形狀工件的尺寸和形位誤差。由要用于測量各種不同形狀工件的尺寸和形位誤差。由于被測工件千變?nèi)f化，測量時工件的于被測工件千變?nèi)f化，測量時工件的 安裝和固定方式安裝和固定方式也多種多樣，所以精度的評定是很復(fù)雜的問題。其評也多種多樣，所以精度的評定是很復(fù)雜的問題。其評定必須依據(jù)一定必須依據(jù)一定的技術(shù)條件，主要目的如下：定的技術(shù)條件，主要目的如下： (1)為用戶確定一個有實際意義的精度值。為用戶確

59、定一個有實際意義的精度值。 (2)給出實用可行的測試方法，使用戶可以有效地驗給出實用可行的測試方法，使用戶可以有效地驗收制造廠給定的精度值。收制造廠給定的精度值。 (3)規(guī)定驗收測試條件，保證給定精度值的有效測試規(guī)定驗收測試條件，保證給定精度值的有效測試環(huán)境和條件。環(huán)境和條件。第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機 三坐標測量機的精度不象單坐標測量機那樣便于三坐標測量機的精度不象單坐標測量機那樣便于檢定和給定指標大小。三坐標測量機的精度表示方法檢定和給定指標大小。三坐標測量機的精度表示方法既不好規(guī)定，也不好檢定，至今尚無統(tǒng)一的方法和標既不好規(guī)定，也不好檢定，至今尚無統(tǒng)一的方法和標準。準。 三坐

60、標測量機的精度分為機器精度和測量精度。三坐標測量機的精度分為機器精度和測量精度。 機器精度機器精度是指測量機本身的精度，即測量頭中心是指測量機本身的精度，即測量頭中心在測量空間內(nèi)任意位置的精度。為點的位置精度。在測量空間內(nèi)任意位置的精度。為點的位置精度。 測量精度測量精度即測量值與實際值之差。受測量方法、即測量值與實際值之差。受測量方法、測頭、工件狀態(tài)如測量定位面、測量表面以及溫度等測頭、工件狀態(tài)如測量定位面、測量表面以及溫度等因素的影響。因素的影響。8-6 8-6 三坐標測量機的精度評定三坐標測量機的精度評定第八章第八章 三坐標測量機三坐標測量機 三坐標測量機的誤差一般由下列幾方面產(chǎn)生；三坐