1-三坐标测量机测量技术

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。
综上所述，三坐标测量机的出现是标志计量仪器从古典的手 动方式向现代化自动测试技术过渡的一个里程碑。三坐标测量 机在下述方面对三维测量技术有重要作用。 1、实现了对基本的几何元素的高效率、高精度测量与评定， 解决了复杂形状表面轮廓尺寸的测量，例如箱体零件的孔径与 孔位、叶片与齿轮、汽车与飞机等的外廓尺寸检测。
世界上第一台三坐标测量机（英国Ferranti公司1956）
•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、航天、航空 、家电、电 子、模具等制造领域。
三坐标测量机测量技术
机械工程学院数控教研室 孔凡坤
为什么要坐标测量 三坐标测量机的发展历程 三坐标测量机的类型和组成
为什么要坐标测量
为什么要坐标测量
复杂零部件
传统测量工具
坐标测量的特点
测量精度高
工作适应性强 测结果一致性好 一次装夹完成尽可 能多的复杂测量
完成人工无法胜任 的测量工作
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1um2um。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。
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。
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。
2.意义和作用
随着人们生活水平的提高和制造业的快速发展， 特别是机床、机械、汽车、航空航天和电子工业，各 种复杂零件的研制和生产需要先进的检测技术； 同时为应对全球竞争，生产现场非常重视提高加 工效率和降低生产成本。其中，最重要的便是生产出 高质量的产品。 因此，为确保零件的尺寸和技术性能符合要求， 必须进行精确的测量，因而体现三维测量技术的三坐 标测量机应运而生，并迅速发展和日趋完善。
三坐标测量机的发展历程
1.三坐标测量机的发展历程
三坐标测量机是近30年发展起来的一种高效率的新 型精密测量仪器。它广泛地用于机械制造、电子、汽车 和航空航天等工业中。 它可以进行零件和部件的尺寸、形状及相互位置的 检测。由于它的通用性强、测量范围大、精度高、效率 高、性能好、能与柔性制造系统相连接，已成为一类大 型精密仪器，有“测量中心”之称。
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
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。
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
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
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
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=2.0 Y=2.0 Z=2.5
I=0 J=0 K=1
D=4 R=2
谢谢！
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。
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
三坐标测量机是由三个相互垂直的运动轴X，Y，Z建立起一个 直角坐标系，测头的一切运动都在这个坐标系中进行；测头的运动 轨迹由测球中心点来表示。测量时，把被测零件放在工作台上，测 头与零件表面接触，三坐标测量机的检测系统可以随时给出测球中 心点在坐标系中的精确位置。当测球沿着工件的几何型面移动时， 就可以得出被测几何型面上各点的坐标值。将这些数据送入计算机， 通过相应的软件进行处理，就可以精确地计算出被测工件的几何尺 寸、形状和位置公差等。