三坐標(biāo)測量機(jī).ppt

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1、三坐標(biāo)測量機(jī)概述三坐標(biāo)測量機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)三坐標(biāo)測量機(jī)的測量系統(tǒng)三坐標(biāo)測量機(jī)的控制系統(tǒng)三坐標(biāo)測量機(jī)的軟件系統(tǒng)MISTRAL070705型三坐標(biāo)測量機(jī)簡介三坐標(biāo)測量機(jī)的產(chǎn)生三坐標(biāo)測量機(jī)（CoordinateMeasuringMachining，簡稱CMM）是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的一種新型高效的精密測量儀器。它的出現(xiàn)，一方面是由于自動機(jī)床、數(shù)控機(jī)床高效率加工以及越來越多復(fù)雜形狀零件加工需要有快速可靠的測量設(shè)備與之配套；另一方面是由于電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)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(biāo)測量機(jī)的產(chǎn)生提供了技術(shù)基礎(chǔ)。三坐標(biāo)測量機(jī)的產(chǎn)生1960年，英國FER

2、RANTI公司研制成功世界上第一臺三坐標(biāo)測量機(jī)，到20世紀(jì)60年代末，已有近十個國家的三十多家公司在生產(chǎn)CMM，不過這一時期的CMM尚處于初級階段。進(jìn)入20世紀(jì)80年代后，以ZEISS、LEITZ、DEA、LK、三豐、SIP、FERRANTI、MOORE等為代表的眾多公司不斷推出新產(chǎn)品，使得CMM的發(fā)展速度加快。現(xiàn)代CMM不僅能在計(jì)算機(jī)控制下完成各種復(fù)雜測量，而且可以通過與數(shù)控機(jī)床交換信息，實(shí)現(xiàn)對加工的控制，并且還可以根據(jù)測量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)反求工程。目前，CMM已廣泛用于機(jī)械制造業(yè)、汽車工業(yè)、電子工業(yè)、航空航天工業(yè)和國防工業(yè)等各部門，成為現(xiàn)代工業(yè)檢測和質(zhì)量控制不

3、可缺少的萬能測量設(shè)備。CMM的組成三坐標(biāo)測量機(jī)是典型的機(jī)電一體化設(shè)備，它由機(jī)械系統(tǒng)和電子系統(tǒng)兩大部分組成。機(jī)械系統(tǒng)：一般由三個正交的直線運(yùn)動軸構(gòu)成。X向?qū)к壪到y(tǒng)裝在工作臺上，移動橋架橫梁是Y向?qū)к壪到y(tǒng)，Z向?qū)к壪到y(tǒng)裝在中央滑架內(nèi)。三個方向軸上均裝有光柵尺用以度量各軸位移值。人工驅(qū)動的手輪及機(jī)動、數(shù)控驅(qū)動的電機(jī)一般都在各軸附近。用來觸測被檢測零件表面的測頭裝在Z軸端部。電子系統(tǒng)：一般由光柵計(jì)數(shù)系統(tǒng)、測頭信號接口和計(jì)算機(jī)等組成，用于獲得被測坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。CMM的工作原理三坐標(biāo)測量機(jī)是基于坐標(biāo)測量的通用化數(shù)字測量設(shè)備。它首先將各被測幾何元素的測量轉(zhuǎn)

4、化為對這些幾何元素上一些點(diǎn)集坐標(biāo)位置的測量，在測得這些點(diǎn)的坐標(biāo)位置后，再根據(jù)這些點(diǎn)的空間坐標(biāo)值，經(jīng)過數(shù)學(xué)運(yùn)算求出其尺寸和形位誤差。數(shù)控測量工作的實(shí)質(zhì)是將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)值量。三坐標(biāo)測量機(jī)的測量原理坐標(biāo)測量機(jī)的三個運(yùn)動軸x、y、z及分別安裝于其上的3把測量尺(光柵尺)，在整個測量空間建立起一個笛卡爾直角坐標(biāo)系(圖a中的OMxMyMzM)，通常稱這個坐標(biāo)系為機(jī)器坐標(biāo)系，一切測量運(yùn)動都在這個坐標(biāo)系中進(jìn)行。在測量空間的被測工件上各要素的被測部位由測頭進(jìn)行瞄準(zhǔn)，測頭的運(yùn)動位置由3把測量尺記錄，并由3個相應(yīng)的讀數(shù)頭讀出具體坐標(biāo)值，然后將測量信號反饋到計(jì)算機(jī)進(jìn)行儲存，計(jì)算機(jī)

5、及其相應(yīng)軟件將對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、處理和輸出。三坐標(biāo)測量機(jī)的測量原理在工件的實(shí)際測量時，大多使用工件坐標(biāo)系，如圖中的OWxWyWzW。工件坐標(biāo)系是根據(jù)工件的設(shè)計(jì)要求或測量需要建立起來的。例如在圖a所示的工件上，測頭觸測1、2、3點(diǎn)，可以確定出表面法線，即zW的方向，再觸測兩點(diǎn)4、5又可確定出yW和xW的方向，最后再觸測一點(diǎn)6，可確定坐標(biāo)系的原點(diǎn)OW。同樣在圖b上表面觸測3點(diǎn)，可以確定zW的方向，再在孔1的內(nèi)圓上觸測3點(diǎn)，即可確定孔１的圓心坐標(biāo)，并用相應(yīng)的程序?qū)W移至孔1的圓心，同理xW的方向可以由孔2的圓心位置確定。同樣可建立圖c中的坐標(biāo)系。三坐標(biāo)測量機(jī)的

6、測量原理在未將計(jì)算機(jī)應(yīng)用到坐標(biāo)測量機(jī)之前，放在測量機(jī)工作臺上的工件，要將基準(zhǔn)線與坐標(biāo)測量機(jī)的機(jī)器坐標(biāo)系的軸線重合，需要對檢驗(yàn)工件進(jìn)行找正，這項(xiàng)工作要花費(fèi)很長時間。帶有計(jì)算機(jī)的三坐標(biāo)測量機(jī)，可將工件任意放置而不需調(diào)整被測工件在測量儀器上的安裝位置，即允許工件坐標(biāo)系與機(jī)器坐標(biāo)系不重合，因而大大節(jié)約了測量輔助時間。CMM的工作原理－孔特征的檢測如圖所示，要測量工件上一圓柱孔的直徑，可以在垂直于孔軸線的截面I內(nèi)，觸測內(nèi)孔壁上三個點(diǎn)（點(diǎn)1、2、3），則根據(jù)這三點(diǎn)的坐標(biāo)值就可計(jì)算出孔的直徑及圓心坐標(biāo)OI；如果在該截面內(nèi)觸測更多的點(diǎn)（點(diǎn)1，2，…，n，n為測點(diǎn)數(shù)），則可根

7、據(jù)最小二乘法或最小條件法計(jì)算出該截面圓的圓度誤差；如果對多個垂直于孔軸線的截面圓（I，II，…，m，m為測量的截面圓數(shù)）進(jìn)行測量，則根據(jù)測得點(diǎn)的坐標(biāo)值可計(jì)算出孔的圓柱度誤差以及各截面圓的圓心坐標(biāo)，再根據(jù)各圓心坐標(biāo)值又可計(jì)算出孔軸線位置；如果再在孔端面A上觸測三點(diǎn)，則可計(jì)算出孔軸線對端面的位置度誤差。由此可見，CMM的這一工作原理使得其具有很大的通用性與柔性。從原理上說，它可以測量任何工件的任何幾何元素的任何參數(shù)。21ZYX3OIAOI測量點(diǎn)位置的過程選擇測量工具的類型、規(guī)格、確定工具的安裝狀態(tài)。測頭快速移動到定位點(diǎn)，以一定精度定位。測頭從定位點(diǎn)慢速向工件的被

8、測點(diǎn)趨近，當(dāng)接觸狀態(tài)達(dá)到要求后發(fā)出過零的信號，對測量