三坐标测量仪

关于三坐标测量仪第1页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三1956年，英国Ferranti公司开发了第一台三坐标测量机世界上第一个触发测头第2页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三1992年全球拥有三坐标测量机46100台，年销售增长率在7%-25%左右。发达国家拥有量高，在欧美、日韩每6-7台机床配备一台三坐标测量机。我国三坐标测量机生产始于20世纪70年代，年增长率在20%以上。目前，三坐标测量机被广泛应用在汽车、家电、电子、模具等制造领域。第3页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三第4页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三1、越来越多的工件需要进行空间三维测量，而传统的测量方法不能满足生产的需要。传统的测量方法是指用传统测量工具（如千分表、量块、卡尺等）进行的测量，属相对测量。测量工具本身精度不高，人为误差较大工具量程小、被测工件尺寸、形状受到限制许多形状较复杂的测量任务(如曲面)难以实现且占用机时较长第5页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三第6页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三2、由于机械加工、数控机床加工及自动加工线的发展，生产节拍的加快，加工一个零件仅有几十分钟或几分钟，要求加快对复杂工件的检测。例如：汽车和摩托车都采用流水生产线，每辆车上有几千甚至上万个零件，这些零件是由专业化厂分散生产，最后集中部装和总装，每隔几分钟就生产出一辆车。第7页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三3、在制造业中，大多数产品都是按照CAD数学模型在数控机床上制造完成的，它与原CAD数学模型相比，确定其在加工制造中产生的误差，就需用三坐标测量机进行测量。 在三坐标测量机的软件系统中可以用图形方式显示原CAD数学模型，再按照可视化方式从图形上确定被测点，得到被测点的X、Y、Z坐标值及法向矢量，便可生成自动测量程序。三坐标测量机可按法线方向对工件进行精确测量，获得准确的坐标测量结果，也可与原CAD数学模型进行比较并以图形方式显示，生成坐标检测报告（包括文本报告和图表报告），全过程直观快捷，而用传统的检测方法则无法完成。第8页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三4、随着生产规模日益扩大，加工精度不断提高，除了需要高精度三坐标测量机的计量室检测外，为了便于直接检测工件，测量往往需要在加工车间进行，或将测量机直接串连到生产线上。检验的零件数量加大，科学化管理程度加强，因而需要各种精度的坐标测量机，以满足生产的需要。第9页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三1950年至2000年

50年内约提升两个数量级平均每8年加工误差缩小一半我国情况平均每12年加工误差缩小一半一般加工精度<0.01mm

超精密加工精度0.005μm

增长速度比国外低50%，约落后15～20年第10页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三加工中心精度提升历程（刀柄ISO40或HSK63）工作精度每８年提升１倍第11页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三5、实现逆向（反求）工程的需要，例如随着模具生产的发展，往往采用按制好的工件模型去仿制模具，故需要三维扫描测量出工件轮廓曲线的数据。因此需要与“数控机床”或“加工中心”相配合的三维检测技术。第12页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三第13页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三2、提高了三维测量的测量精度，目前高精度的坐标测量机的单轴精度，每米长度内可达1um以内，三维空间精度可达1um-2um。对于车间检测用的三坐标测量机，每米测量精度单轴也达3um-4um。3、由于三坐标测量机可与数控机床和加工中心配套组成生产加工线或柔性制造系统，从而促进了自动生产线的发展。第14页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三4、随着三坐标测量机的精度不断提高，自动化程序不断发展，促进了三维测量技术的进步，大大地提高了测量效率。尤其是电子计算机的引入，不但便于数据处理，而且可以完成CNC的控制功能，可缩短测量时间达95%以上。5、随着激光扫描技术的不断成熟，同时满足了高精度测量（质量检测）和激光扫描（逆向工程）多功能复合型的三坐标测量机发展更好地满足了用户需求，大降低用户投入成本，提高工作效率。第15页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三第16页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三如图所示，测量孔1和2的中心距，先在孔1和2各测至少3点，计算出各自的圆心坐标值，然后计算两点的距离，同时可以测量外形尺寸、孔径、孔的圆度和圆柱度、两孔轴线的平行度、轴线与基面的垂直度、工件表面的平面度等。输出:X=2.0I=0D=4Y=2.0J=0R=2Z=2.5K=1第17页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三三坐标测量机是精密的测量仪器，它集机、光、电等于一体。随着电子技术、计算机技术的发展，三坐标测量机由手动数显逐步发展到目前的CNC控制的高级阶段。测量机机械结构最初是在精密机床基础上发展起来的。如美国Moore公司的测量机就是由坐标镗床——坐标磨——坐标测量机逐步发展起来的，又如瑞士的SIP公司的测量机就是在大型万能工具显微镜——光学三坐标测量仪基础上逐步发展起来的。这些测量机的结构都没有脱离精密机床及传统精密测试仪器的结构。第18页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三

从测量机应用的机械材料种类来看，由原来的铸铁结构发展到低碳钢焊接结构及花岗石导轨结构。有的大型汽车测量（立柱工作台或地轨式测量机）采用了铝制构件作为精密导轨。为了减轻自身重量，有些重要零件还用用了碳素纤维及陶瓷材料。以下是坐标测量机主机的各种结构。第19页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三第20页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三第21页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三第22页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三第23页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三第24页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三图2.2PMM-C固定桥式测量机第25页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三第26页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三第27页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三第28页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三第29页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三第30页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三第31页，讲稿共36页，