三座表測量儀的功能原理及使用方法
三坐標(biāo)測量儀三軸均有氣源制動(dòng)開關(guān)及微動(dòng)裝置，可實(shí)現(xiàn)單軸的精密傳動(dòng)，采用高性能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具裝備、齒輪測量、葉片測量機(jī)械制造、工裝夾具、汽模配件、電子電器等精密測量。
目錄
1儀器簡介
.機(jī)型介紹
.主要特征
2基本構(gòu)成
3功能原理
4分類
5主要優(yōu)點(diǎn)
6應(yīng)用領(lǐng)域
7使用方法
8數(shù)據(jù)管理
9日常保養(yǎng)
1儀器簡介
三坐標(biāo)測量儀是指在一個(gè)六面體的空間范圍內(nèi)，能夠表現(xiàn)幾何形狀、長度及圓周分度等測量能力的儀器，又稱為三坐標(biāo)測量機(jī)或三坐標(biāo)量床。三坐標(biāo)測量儀又可定義“一種具有可作三個(gè)方向移動(dòng)的探測器，可在三個(gè)相互垂直的導(dǎo)軌上移動(dòng)，此探測器以接觸或非接觸等方式傳遞訊號(hào)，三個(gè)軸的位移測量系統(tǒng)（如光柵尺）經(jīng)數(shù)據(jù)處理器或計(jì)算機(jī)等計(jì)算出工件的各點(diǎn)（x，y，z）及各項(xiàng)功能測量的儀器”。三坐標(biāo)測量儀的測量功能應(yīng)包括尺寸精度、定位精度、幾何精度及輪廓精度等 [1] 。
機(jī)型介紹
結(jié)構(gòu)型式：三軸花崗巖、四面全環(huán)抱的德式活動(dòng)橋式結(jié)構(gòu)
傳動(dòng)方式：直流伺服系統(tǒng) + 預(yù)載荷高精度空氣軸承
長度測量系統(tǒng)：RENISHAW開放式光柵尺，分辨率為0.1μm
測頭系統(tǒng)：雷尼紹控制器、雷尼紹測頭、雷尼紹測針
機(jī) 臺(tái)：高精度（00級(jí)）花崗巖平臺(tái)
使用環(huán)境：溫度（20±2）℃，濕度40%-70% ，溫度梯度1℃/m，溫度變化 1℃/h
空氣壓力：0.4 MPa - 0.6 Mpa
空氣流量：25 L/min
長度精度MPEe： ≤2.1+L/350 （μm）
探測球精度MPEp： ≤2.1μm
主要特征
三軸采用天然高精密花崗巖導(dǎo)軌，保證了整體具有相同的熱力學(xué)性能，避免由于三軸材質(zhì)不同熱膨脹系數(shù)不同所造成的機(jī)器精度誤差。
花崗巖與航空鋁合金的比較
1.鋁合金材料熱膨脹系數(shù)大。一般使用航空鋁合金材料的橫梁和Z軸在使用幾年之后，三坐標(biāo)的測量基準(zhǔn)——光柵尺就會(huì)受損，精度改變。
2.由于三坐標(biāo)的平臺(tái)是花崗巖結(jié)構(gòu)，這樣三坐標(biāo)的主軸也是花崗巖材質(zhì)。主軸采用花崗巖而橫梁和Z軸采用鋁合金等其他材質(zhì)，在溫度變化時(shí)會(huì)因?yàn)槿S的熱膨脹系數(shù)不均同而引起測量精度的失真和穩(wěn)定。
三軸導(dǎo)軌采用全天然花崗巖四面全環(huán)抱式矩形結(jié)構(gòu)，配上高精度自潔式預(yù)應(yīng)力氣浮軸承，是確保機(jī)器精度長期穩(wěn)定的基礎(chǔ)，同時(shí)軸承受力沿軸向方向，受力穩(wěn)定均衡，有利于保證機(jī)器硬件壽命。
3. 采用小孔出氣專利技術(shù)，耗氣量為30L/Min，在軸承間隙形成冷凝區(qū)域，抵消軸承運(yùn)動(dòng)摩擦帶來的熱量，增加設(shè)備整體熱穩(wěn)定性。仔細(xì)研究各廠家的技術(shù)指標(biāo)，會(huì)發(fā)現(xiàn)： 歐潼精密的耗氣量為30L/Min，而其他的廠家在50-150L/MIN之間. 按照物理學(xué)理論，當(dāng)氣體以一定的壓力通過圓孔的時(shí)候，會(huì)因?yàn)闅怏w摩擦產(chǎn)生熱量，在高精密測量中，微小的熱量也會(huì)影響精度的穩(wěn)定性，而當(dāng)出氣孔的孔徑小于一定的直徑的時(shí)候，卻會(huì)相反的會(huì)在出氣孔的周圍形成冷凝效應(yīng)! 正是利用這一物理學(xué)原理，采用歐潼小孔出氣的技術(shù)，使得冷凝效應(yīng)恰恰抵消測量中因?yàn)榭諝饽Σ廉a(chǎn)生的微弱熱量，使得設(shè)備保持長時(shí)間的溫度穩(wěn)定性，從而保證精度穩(wěn)定性！
各大供應(yīng)商CMM軸承對比
4. 三軸均采用英國RENISHAW原裝鍍金光柵尺，分辨率為0.1um；同時(shí)采用一端固定，一端自由伸縮的方式安裝，減少了光柵尺的變形。
5.傳動(dòng)系統(tǒng)采用國際先進(jìn)的設(shè)計(jì)，無任何導(dǎo)軌受力變形，最大程度保證機(jī)器精度和穩(wěn)定性。采用鋼絲增強(qiáng)同步帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，有效減少高速運(yùn)動(dòng)（增加）時(shí)的震動(dòng)，具有高強(qiáng)度，高速度及無磨損特點(diǎn)。
6. 軟件為PTB全面認(rèn)證的業(yè)界標(biāo)桿RATIONAL-DMIS，功能強(qiáng)大，簡單易學(xué)，讓你更專注于產(chǎn)品測量而不是學(xué)習(xí)軟件。
★ 有大型，不宜搬動(dòng)的零件和裝配件（如航空器部件、運(yùn)輸工具、工程機(jī)械零件、大型焊接沖壓件、大型鍛件、大型鑄件等）
★ 需要三坐標(biāo)測量機(jī)
★ 對于沒有三坐標(biāo)測量設(shè)備，但需要測量，公司可以提供三坐標(biāo)測量設(shè)備租借（租用）
★ 需要到外協(xié)單位檢測產(chǎn)品，而外協(xié)單位沒有三坐標(biāo)測量設(shè)備
★ 在線檢測、測量
★ 檢具、夾具標(biāo)定、檢測
★ 汽車焊裝夾具，檢具標(biāo)定、檢測
★ 管件檢測、測量
★ 整車逆向掃描
2基本構(gòu)成
全封閉框架移動(dòng)橋式測量機(jī)是一種精度高、測量速度快、性能穩(wěn)定的測量系統(tǒng)。具有兼容多測頭系統(tǒng)功能：光學(xué)CCD影像測頭、激光測頭，具備極佳的性價(jià)比；能夠滿足車間檢測需要，廣泛應(yīng)用于各種零件、工裝夾具尺寸檢測及模具制造中的尺寸測量和復(fù)雜形面的快速掃描檢測。
性能特點(diǎn)
1、 X向橫梁：采用精密斜梁技術(shù)
2、Y向?qū)к墸翰捎锚?dú)特的直接加工在工作臺(tái)上的整體下燕尾槽定位結(jié)構(gòu)
3、導(dǎo)軌方式：采用自潔式預(yù)載荷高精度空氣軸承組成的四面環(huán)抱式靜壓氣浮導(dǎo)軌
4、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：采用本產(chǎn)高性能DC直流伺服電機(jī)、柔性同步齒形帶傳動(dòng)裝置，各軸均有限位和電子控制，傳動(dòng)更快捷、運(yùn)動(dòng)性能更佳
5、Z向主軸：可調(diào)節(jié)的氣動(dòng)平衡裝置，提高了Z軸的定位精度
6、控制系統(tǒng)：采用進(jìn)口的雙計(jì)算機(jī)三座標(biāo)專用控制系統(tǒng)
7、機(jī)器系統(tǒng)：采用計(jì)算機(jī)輔助3D誤差修正技術(shù)（CAA），保證系統(tǒng)的長期的穩(wěn)定性和高精度。
8、測量軟件：采用功能強(qiáng)大的3D-DMIS測量軟件包，具有完善的測量功能和聯(lián)機(jī)功能。
3功能原理
簡單地說,三坐標(biāo)測量機(jī)就是在三個(gè)相互垂直的方向上有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、測長元件、數(shù)顯裝置，有一個(gè)能夠放置工件的工作臺(tái)（大型和巨型不一定有），測頭可以以手動(dòng)或機(jī)動(dòng)方式輕快地移動(dòng)到被測點(diǎn)上，由讀數(shù)設(shè)備和數(shù)顯裝置把被測點(diǎn)的坐標(biāo)值顯示出來的一種測量設(shè)備。顯然這是最簡單、最原始的測量機(jī)。有了這種測量機(jī)后，在測量容積里任意一點(diǎn)的坐標(biāo)值都可通過讀數(shù)裝置和數(shù)顯裝置顯示出來。測量機(jī)的采點(diǎn)發(fā)訊裝置是測頭，在沿X，Y，Z三個(gè)軸的方向裝有光柵尺和讀數(shù)頭。其測量過程就是當(dāng)測頭接觸工件并發(fā)出采點(diǎn)信號(hào)時(shí)，由控制系統(tǒng)去采集當(dāng)前機(jī)床三軸坐標(biāo)相對于機(jī)床原點(diǎn)的坐標(biāo)值，再由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
4分類
按三坐標(biāo)測量儀結(jié)構(gòu)可分為如下幾類：
1.移動(dòng)橋架型（Movingbridgetype）
移動(dòng)橋架型，為最常用的三坐標(biāo)測量儀的結(jié)構(gòu)，軸為主軸在垂直方向移動(dòng)，廂形架導(dǎo)引主軸沿水平梁在方向移動(dòng)，此水平梁垂直軸且被兩支柱支撐于兩端，梁與支柱形成“橋架”，橋架沿著兩個(gè)在水平面上垂直和軸的導(dǎo)槽在軸方向移動(dòng)。因?yàn)榱旱膬啥吮恢е危钥傻玫阶钚〉膿隙龋冶葢冶坌陀休^高的精度。
2.床式橋架型（Bridgebedtype）
床式橋架型，軸為主軸在垂直方向移動(dòng)，廂形架導(dǎo)引主軸沿著垂直軸的梁而移動(dòng)，而梁沿著兩水平導(dǎo)軌在軸方向移動(dòng)，導(dǎo)軌位于支柱的上表面，而支柱固定在機(jī)械本體上。此型與移動(dòng)橋架型一樣，梁的兩端被支撐，因此梁的撓度為最少。此型比懸臂型的精度好，因?yàn)橹挥辛涸谳S方向移動(dòng)，所以慣性比全部橋架移動(dòng)時(shí)為小，手動(dòng)操作時(shí)比移動(dòng)橋架型較容易。
3.柱式橋架型（Gantrytype）
柱式橋架型，與床式橋架型式比較時(shí)，柱式橋架型其架是直接固定在地板上又稱為門型，比床式橋架型有較大且更好的剛性，大部分用在較大型的三坐標(biāo)測量儀上。各軸都以馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，測量范圍很大，操作者可以在橋架內(nèi)工作。
4.固定橋架型（Fixedbridgetype）
固定橋架型，軸為主軸在垂直方向移動(dòng)，廂形架導(dǎo)引主軸沿著垂直軸的水平橫梁上做方向移動(dòng)。橋架（支柱）被固定在機(jī)器本體上，測量臺(tái)沿著水平平面的導(dǎo)軌作軸方向的移動(dòng)，且垂直于和軸。每軸皆由馬達(dá)來驅(qū)動(dòng)，可確保位置精度，此機(jī)型不適合手動(dòng)操作。
5.L形橋架型（L-Shpaedbridgetype）
L形橋架型，這個(gè)設(shè)計(jì)乃是為了使橋架在軸移動(dòng)時(shí)有最小的慣性而作的改變。它與移動(dòng)橋架型相比較，移動(dòng)組件的慣性較少，因此操作較容易，但剛性較差。
6.軸移動(dòng)懸臂型（Fixedtablecantileverarmtype）
軸移動(dòng)懸臂型，軸為主軸在垂直方向移動(dòng)，廂形架導(dǎo)引主軸沿著垂直軸的水平懸臂梁在軸方向移動(dòng)，懸臂梁沿著在水平面的導(dǎo)槽在軸方向移動(dòng)，且垂直于軸和軸。此型為三邊開放，容易裝拆工件，且工件可以伸出臺(tái)面即可容納較大工件，但因懸臂會(huì)造成精度不高。
7.單支柱移動(dòng)型（Movingtablecantileverarmtype）
單支柱移動(dòng)型，軸為主軸在垂直方向移動(dòng)，支柱整體沿著水平面的導(dǎo)槽在軸上移動(dòng)，且垂直軸，而軸連接于支柱上。測量臺(tái)沿著水平面的導(dǎo)槽在軸上移動(dòng)，且垂直軸和軸。此型測量臺(tái)面、支柱等具很好的剛性，因此變形少，且各軸的線性刻度尺與測量軸較接近，以符合阿貝定理。
8.單支柱測量臺(tái)移動(dòng)型（Singlecolumnxytabletype）
單支柱測量臺(tái)移動(dòng)型，軸為主軸在垂直方向移動(dòng)，支柱上附有軸導(dǎo)槽，支柱被固定在測量儀本體上。測量時(shí)，測量臺(tái)在水平面上沿著軸和軸方向作移動(dòng)。
9.水平臂測量臺(tái)移動(dòng)型（Movingtablehorizontalarmtype）
水平臂測量臺(tái)移動(dòng)型，廂形架支撐水平臂沿著垂直的支柱在垂直（軸）的方向移動(dòng)。探頭裝在水平方向的懸臂上，支柱沿著水平面的導(dǎo)槽在軸方向移動(dòng)，且垂直軸，測量臺(tái)沿著水平面的導(dǎo)槽在軸方向移動(dòng)，且垂直于軸和軸。這是水平懸臂型的改良設(shè)計(jì)，為了消除水平臂在軸方向，因伸出或縮回所產(chǎn)生的撓度。
10.水平臂測量臺(tái)固定型（Fixedtablehorizontalarmtype）
水平臂測量臺(tái)固定型，其構(gòu)造與測量臺(tái)移動(dòng)型相似。此型測量臺(tái)固定，、軸均在導(dǎo)槽內(nèi)移動(dòng)，測量時(shí)支柱在軸的導(dǎo)槽移動(dòng)，而軸滑動(dòng)臺(tái)面在垂直軸方向移動(dòng)。
11.水平臂移動(dòng)型（Movingramhorizotalarmtype）
水平臂移動(dòng)型，軸懸臂在水平方向移動(dòng)，支撐水平臂的廂形架沿著支柱在軸方向移動(dòng)，而支柱垂直軸。支柱沿著水平面的導(dǎo)槽在軸方向移動(dòng)，且垂直軸和軸，故不適合高精度的測量。除非水平臂在伸出或回收時(shí)，對因重量而造成的誤差有所補(bǔ)償。大多數(shù)情況應(yīng)用在車輛檢驗(yàn)工作。
12.閉環(huán)橋架型（Ringbridgetype）
閉環(huán)橋架型，由于它的驅(qū)動(dòng)方式在工作臺(tái)中心，可減少因橋架移動(dòng)所造成沖擊，為所有三坐標(biāo)測量儀中最穩(wěn)定的一種。
5主要優(yōu)點(diǎn)
表面陽極化航空鋁合金
高精度自潔式空氣軸承
高精度歐洲進(jìn)口光柵尺
精密三角梁專利技術(shù)
6應(yīng)用領(lǐng)域
廣泛的應(yīng)用于汽車、電子、機(jī)械、航空、汽車、軍工、模具等行業(yè)中的箱體、機(jī)架、齒輪、凸輪、蝸輪、蝸桿、葉片、曲線、曲面等的測量、五金、塑膠等行業(yè)中。
7使用方法
三坐標(biāo)測量機(jī)（CMM）的測量方式通常可分為接觸式測量、非接觸式測量和接觸與非接觸并用式測量。
其中，接觸測量方式常用于機(jī)加工產(chǎn)品、壓制成型產(chǎn)品、金屬膜等的測量。為了分析工件加工數(shù)據(jù)，或?yàn)槟嫦蚬こ烫峁┕ぜ夹畔ⅲ?jīng)常需要用三坐標(biāo)測量機(jī)對被測工件表面進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)掃描。本文以三坐標(biāo)的FOUNCTION-PRO型三坐標(biāo)測量機(jī)為例，介紹三坐標(biāo)測量機(jī)的幾種常用掃描方法及其操作步驟。
三坐標(biāo)測量機(jī)的掃描操作是應(yīng)用PC DMIS程序在被測物體表面的特定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)采集，該區(qū)域可以是一條線、一個(gè)面片、零件的一個(gè)截面、零件的曲線或距邊緣一定距離的周線等。掃描類型與測量模式、測頭類型以及是否有CAD文件等有關(guān)，控制屏幕上的“掃描”（Scan）選項(xiàng)由狀態(tài)按鈕（手動(dòng)/DCC）決定。若采用DCC方式測量，又有CAD文件，則可供選用的掃描方式有“開線”（Open Linear）、“閉線”（Closed Linear<span st
