三坐标测量机与其应用
三坐标测量仪的原理和应用
三坐标测量仪的原理和应用1. 三坐标测量仪的概述三坐标测量仪是一种精密测量仪器，用于对复杂形状的工件进行精确测量。
它可以在三个坐标轴上移动，并通过测头进行测量。
三坐标测量仪在制造业中广泛应用，特别是在汽车、航空航天、电子和机械制造等领域。
三坐标测量仪主要由工作台、测头、测量软件等组成。
工作台用于放置被测物体，测头则负责测量物体各个位置的坐标和尺寸。
测量软件负责处理测量数据并生成报告。
2. 三坐标测量仪的原理三坐标测量仪的测量原理基于测头的运动和测量信号的获取。
测头可以沿着X、Y、Z三个坐标轴移动，通过控制和调节测头的位置，可以在三个坐标轴上测量被测物体的尺寸和位置。
测头通常包括接触式测头和非接触式测头两种类型。
接触式测头通过触碰物体表面来获取测量数据。
它使用钢球或针状探头与物体接触，通过测量接触力或位移来确定物体的尺寸和位置。
非接触式测头则通过光学或激光干涉技术来获取测量数据。
它可以快速、精确地测量物体的尺寸和形状，而不会对物体表面造成损伤。
3. 三坐标测量仪的应用三坐标测量仪在制造业中有着广泛的应用，以下是几个常见的应用领域：(1) 汽车制造三坐标测量仪用于汽车制造过程中对汽车零部件进行精确测量。
它可以测量零部件的尺寸和位置，以确保其符合设计要求。
三坐标测量仪在车身焊接、发动机装配和质量控制等环节都起着重要的作用。
(2) 航空航天在航空航天领域，精密测量是确保零部件符合设计和制造要求的关键之一。
三坐标测量仪可以用于测量航空发动机叶片、飞机螺栓等复杂形状的零部件，以确保其尺寸和位置的精度。
(3) 电子制造在电子制造中，三坐标测量仪被广泛应用于PCB板的测量和组装过程中。
它可以测量电子元件的尺寸和位置，以保证电路板的可靠性和质量。
(4) 机械制造在机械制造中，三坐标测量仪被用于测量各个部件的尺寸和位置，以确保产品的精度和质量。
它可以用于测量轴承、齿轮、机械零件等复杂形状的工件。
4. 三坐标测量仪的优势相比传统测量方法，三坐标测量仪具有以下优势：•高精度：三坐标测量仪可以实现微米级的尺寸测量精度，远远超过人眼的分辨能力，保证了测量结果的准确性。
三坐标测量技术在现代机械制造工业的应用
三坐标测量技术在现代机械制造工业的应用摘要：由于国民经济的迅速发展，我国的机器设备和制造业逐步扩展了其在工业领域的使用。
要满足人民生活水平的提高，必须重视提高机器的品质和技术的水平。
将三轴测量技术用于机械部件的测试，能显著提高测试精度。
本文首先简要地阐述了三轴测定器在机床部件的测试中的应用，并就其在机械部件的测试中的应用进行了简要的论述，以期能为今后更好地利用三轴测试技术进行机械部件的测试工作奠定基础。
关键词：三坐标测量仪；机械零件；检测；应用前言三轴测量机是一种新的空间几何测量技术，它是将数字化技术与工业测量结合起来的一种新型的技术。
三轴测量机在工业上的运用，不仅能改进传统手工难以完成的测控工作，而且能显著地提高测控准确率。
三轴测量机是一种新型的精密仪器，它可以精确地测量出工件的尺寸，也可以对大量的工件进行反复的检查。
1.三坐标测量仪在机械零件检测中的应用特点三坐标测试仪的实质是一种高精度的测量仪，它以 X/Y/Z轴为基本参考系统，所以它的三条不同的运动轨道，即沿一条不同的轴线移动[2]。
三坐标测量仪器不但包括三个主轴的主要机构构成，而且还包括电子控制硬件设备、测头设备和数据处理软件。
三轴测量仪器是指精密的机器零件，利用电脑进行三坐标测量。
三轴测量机在工况下的工作状况比较复杂，应该在实际的测试和检查中，将被测对象的规格设定在特定的测量区域内，同时要充分地综合目标的测量，从而精确地计算出尺寸数据值和定位容限数据值。
2.三坐标测量仪在机械零件检测中的具体应用2.1 注重三坐标测量仪的选择在进行机器部件检验时，首先要注意三轴测量仪器的选用，以保证所选用的仪器的规格是正确的。
通常，三轴测量仪的测距应在650mmX650mmx160mm的范围内，并对测试仪的精确度进行适当地调整，保证测出的偏差小于0.0005毫米，从而提高机器设备的工作精度[3]。
在对有关的机器部件进行检验的过程中，必须保证其标准化和合理性，在对有关的测试资料进行计算时，必须保证 CAD等计算机软件的正确应用，对其进行精确的分析，并且所提供的资料必须符合规定。
三坐标测量机的原理及应用
三坐标测量机的原理及应用1. 三坐标测量机的基本原理1.1 三坐标测量机的定义和作用三坐标测量机是一种高精度测量设备，它能够通过测量工件表面上的各种点的坐标来了解工件的几何形状和尺寸。
它的主要作用是用来检测工件的几何形状和尺寸是否符合设计要求，以实现工件的质量控制。
1.2 三坐标测量机的工作原理三坐标测量机通过夹具固定工件，并由数控系统控制探头在三个坐标轴上移动，测量工件表面上各个点的坐标值。
具体的工作原理如下：1.夹具固定工件：首先，将需要测量的工件夹在测量机的工作台上，固定工件的位置。
2.移动探头：测量机的数控系统会根据设定的测量路径，控制探头在三个坐标轴上进行移动。
探头可以实现旋转、抬升、下降等运动。
3.测量点坐标：当探头接触到工件的表面时，测量机会采集探头的坐标值，并记录下来。
通过多次测量不同的点，可以得到工件的整体几何形状。
4.数据处理：测量的数据会被送入三坐标测量机的计算机系统中。
计算机系统会对数据进行处理和分析，生成测量报告和测量结果。
2. 三坐标测量机的应用三坐标测量机在制造业中有广泛应用，特别是在需要高精度测量的行业。
以下是三坐标测量机的一些主要应用领域：2.1 航空航天工业三坐标测量机被广泛应用于航空航天工业中。
在航空航天工业中，各种零部件和组件的尺寸和形状对于正常的工作至关重要。
三坐标测量机可以快速、精确地测量各种复杂曲面的形状和尺寸，保证了飞机和航天器的质量。
2.2 汽车制造业在汽车制造业中，三坐标测量机被广泛应用于汽车零部件的测量和质量控制。
利用三坐标测量机可以对发动机、车身、底盘等关键部件进行精确的测量，确保汽车的质量和性能符合设计要求。
2.3 机械制造业在机械制造业中，三坐标测量机被用于测量各种机械零部件的尺寸和形状。
机械制造业对于零部件的尺寸精度要求很高，使用三坐标测量机可以快速、准确地测量各种复杂形状的零部件。
2.4 其他领域除了上述应用领域外，三坐标测量机还被广泛应用于电子制造、仪器仪表、模具制造等行业。
三坐标测量机的介绍及应用领域
三坐标测量机的介绍及应用领域三坐标测量机（Coordinate Measuring Machine，简称CMM）是一种精密测量工具，它利用电子传感器和计算机技术，能够测量出物体各个位置的坐标，并实现对各种尺寸、形状和位置精度的测量。
三坐标测量机主要由三个坐标轴、测量头、测量软件和计算机系统组成。
它的工作原理是通过测量头的移动和定位，来测量物体上的点坐标，并将所测得的数据转化为三维坐标系内的测量结果。
三坐标测量机精度高、可重复性好，能够测量出物体的形状、尺寸、位置精度等多个参数，广泛应用于各个行业。
1.制造业：三坐标测量机可用于各种工件的质量检测、尺寸测量、表面形状检测等。
在汽车、航空、航天、机械等制造业中，三坐标测量机被广泛应用于产品研发、生产过程中的质量控制，以及维修和维护过程中的精度检测。
2.电子业：在电子产业中，三坐标测量机可用于PCB板的尺寸测量、焊接质量检测、组件的形状测量等。
它能够帮助生产商确保电子器件的准确精度和符合设计要求。
3.医疗器械：三坐标测量机可用于医疗器械的尺寸检测、表面光洁度评估、零件的装配精度检测等。
它在医疗器械的设计、生产和质量控制过程中起到了重要的作用。
4.船舶工程：三坐标测量机可用于船舶工程中的船体建模、尺寸测量、异形零件与装配件的测量等。
它能提供精确的数据支持，确保船舶工程的质量和安全。
5.航空航天业：在航空航天业中，三坐标测量机可用于飞机部件的复杂曲面测量、形状偏差分析等。
它帮助制造商确保飞机组件精度达到要求，提高航空器的安全性。
6.运动器械：三坐标测量机在运动器械行业中可用于测量设备的尺寸、角度精度、平整度等。
它对于保证运动器材的性能和安全起到了关键作用。
总之，三坐标测量机在制造业、电子业、航空航天、医疗器械、船舶工程、运动器械等领域有着广泛的应用。
它的高精度、高可靠性和高效率为各个行业提供了重要的支持和保障，能够提高产品质量、提升生产效率，为技术研发和产品改进提供了可靠的测量数据。
三坐标测量机的介绍及应用领域
三坐标测量机的介绍及应用摘要：我公司是专业提供机械测量解决方案的服务提供商，包括三坐标测量、径向跳动测量等。
根据我们多年为客户提供服务的实战经验，本文就三坐标测量机的定义，测量原理，测量方法，以及应用等内容进行详细的讲解。
一、三坐标测量机的介绍三坐标测量机(Coordinate Measuring Machine, CMM) 是指在一个六面体的空间范围内，能够表现几何形状、长度及圆周分度等测量能力的仪器，又称为三坐标测量仪或三次元。
二、三坐标测量机测量原理三坐标测量机是测量和获得尺寸数据的最有效的方法之一，因为它可以代替多种表面测量工具及昂贵的组合量规，并把复杂的测量任务所需时间从小时减到分钟。
三坐标测量机的功能是快速准确地评价尺寸数据，为操作者提供关于生产过程状况的有用信息，这与所有的手动测量设备有很大的区别。
将被测物体置于三坐标测量空间，可获得被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经计算求出被测物体的几何尺寸，形状和位置。
三、三坐标使用方法：CMM按测量方式可分为接触测量和非接触测量以及接触和非接触并用式测量，接触测量常于测量机械加工产品以及压制成型品、金属膜等。
本文以接触式测量机为例来说明几种扫描物体表面，以获取数据点的几种方法，数据点结果可用于加工数据分析，也可为逆向工程技术提供原始信息。
扫描指借助测量机应用PC- DMIS软件在被测物体表面特定区域内进行数据点采集。
此区域可以是一条线、一个面片、零件的一个截面、零件的曲线或距边缘一定距离的周线。
扫描类型与测量模式、测头类型及是否有CAD文件等有关，状态按纽（手动/DCC）决定了屏幕上可选用的“扫描”（SCAN）选项。
若用DCC方式测量，又具有CAD 文件，那么扫描方式有“开线”（OPEN LINEAR）、“闭线”（CLOSED LINEAR）、“面片”（PATCH）、“截面”（SECTION）及“周线”（PERIMETER）扫描。
三坐标测量机五轴测量的方法及应用
三坐标测量机,简称CM M(Coordinate Measuring Machining),其特点是高精度(主流设备均达到微米级)、高效率(是传统测量手段的数十倍、数百倍)和高柔性(多种计量仪器的高精度替代工具)。
三坐标测量机主要通过接触或扫描零部件的被检测部位,并依靠RationalDMIS软件进行数据处理,最后获得被检测对象的几何尺寸以及相互位置关系等。
三坐标测量机经常用于产品测量、零件测绘、工装夹具的检测、产品开发的过程测量、模具以及检具的复杂曲面检测、数控机床以及柔性生产单元或生产线在线测量等方面,是产品质量精密检测和产品质量控制中不可替代的测量手段。
1 五轴测量1.1 目的使用三坐标测量机对复杂特征零件以五轴移动的方式进行编程测量,实现进一步提高测量效率。
1.2 设备与器材(1)BQM1086三坐标测量机;(2)RationalDMIS5.5软件;(3)PH20测座;(4)TP20-STD测头;(5)测针PS16R(φ3×20)。
1.3 测量方法RationalDMIS是著名美国爱科腾瑞公司的三坐标测量软件产品。
该软件用户界面简单、操作便捷,尤为便捷的是拖放操作,一个鼠标即可完成元素选取、测量、构造、公差计算和数据输出,DOI:10.16661/ki.1672-3791.2016.09.049三坐标测量机五轴测量的方法及应用林华钊(珠海市高级技工学校 广东珠海 519000)摘 要:三坐标测量机在现代制造业中逐渐占据重要地位,而三坐标测量机在对复杂特征零件进行编程测量主要是以五轴移动的方式,其目的在于进一步提升测量的效率。
该文以RationalDMIS软件及PH20测座为例,介绍了三坐标测量机五轴测量的方法,并以实际工程案例介绍了五轴测量的过程,对于三坐标测量机工程应用具有重要的现实意义和借鉴价值。
关键词:三坐标测量机 RationalDMIS软件 五轴测量中图分类号:TB12文献标识码:A文章编号:1672-3791(2016)03(c)-0049-02图1从机器状态栏进行图标选择测量方法 DMIS 语句二轴DMESW/COMAND, 'IPPDME:SetProp(Tool.PtmeasPar.HeadTouch(1))' 三轴DMESW/COMAND, 'IPPDME:SetProp(Tool.PtmeasPar.HeadTouch(0))' 五轴DMESW/COMAND, 'IPPDME:SetProp(Tool.PtmeasPar.HeadTouch(2))'表1 从DMIS 栏编写语句图2 测量方法示意简图二轴:机器不移动,测头旋转来完成测点触发测量三轴:完全依靠机器的移动进行测点触发测量五轴:机器移动到测量点上方,测头旋转来完成测量(下转51页). All Rights Reserved.无法正常启动运行,引发生设备事故。
三坐标测量机介绍
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三坐标测量机的工作原理
三坐标测量机的工作原理
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三坐标测量机的工作原理基于"触针"和"感应器"的配合
当测头上的触针接触到被测物体时，会根据接触点的位置产生信号， 这个信号会被感应器接收并转化为电信号
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然后，电信号被传送到控制系统，控制系统根据这些信号控制移动 平台和测头的运动，以实现对被测物体的精确测量
测量
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三坐标测量机的应用
三坐标测量机的应用
制造业：在制造业中， 三坐标测量机被广泛应 用于工件的质量检测， 如汽车零部件、精密机 械零件等。通过对工件 的尺寸、形状、表面粗 糙度等进行精确测量， 可以确保产品的质量符 合要求
计量学：在计量学中 ，三坐标测量机被用 于建立和维护测量基 准，为各种计量工作 提供准确的数据
1
三坐标测量机的结构
三坐标测量机的结构
三坐标测量机主要由 以下几个部分组成
三坐标测量机的结构
主机框架：这是测量机的骨架，它支撑并固定 着其他组成部分
移动平台：这个平台可以沿着三个坐标轴移动， 从而实现空间中任意点的定位
测头系统：测头是测量机的核心部分，它能够 根据需要测量物体的尺寸和形状
控制系统：控制系统负责整个测量机的运行， 包括移动平台的控制、测头的控制等
断和治疗方案的制定
艺术修复：在艺术修复中， 三坐标测量机被用于对艺术 品进行精确的尺寸和形状测 量，以帮助修复师进行艺术
品的修复和保护工作
质量控制：在质量控制领域， 三坐标测量机被用于对生产 过程中的产品进行实时监控， 以确保产品的质量符合预期
虚拟现实与仿真技术：在虚 拟现实与仿真技术中，三坐 标测量机被用于获取精确的 实物数据，以构建高度逼真
三坐标测量仪的相关组成及应用介绍
三坐标测量仪的相关组成及应用介绍三坐标测量仪是一种高精度的测量设备，广泛应用于制造业中，主要用于测量工件的三维尺寸和形状。
它通过运用数学、物理学和计算机科学的原理，能够精确地测量工件的长度、宽度、高度以及曲率、直线度和平面度等形状信息。
1.测量结构：三坐标测量仪具有一个稳定的测量结构，通常由一个铸件或者机械组件构成。
该结构用来支撑测量工作台、Z轴及悬臂臂等主要测量部件，并以此为基准进行测量。
2.传感器：三坐标测量仪采用高精度的传感器用来测量工件的尺寸和形状。
常见的传感器包括光学传感器、激光传感器和触发式测头等。
这些传感器能够通过扫描或接触等方式获取工件的三维坐标信息。
3.测量工作台：测量工件需要放置在测量工作台上进行测量。
测量工作台通常具有三个坐标轴，可通过手动或自动控制来移动工件。
这样可以使测量仪在三个方向上进行移动和定位。
4.控制系统：三坐标测量仪的控制系统用来控制测量过程中的针对不同工件的测量程序和参数设置。
通过控制系统，用户可以选择不同的测量方法和测量精度，并进行数据处理和结果分析。
1.制造业：三坐标测量仪在制造业中广泛应用于产品的质量控制和尺寸验证。
它能够测量各种类型的工件，如零部件、模具和机械设备等，并为产品的装配和质量检验提供准确的数据支持。
2.航空航天：航空航天行业对产品的尺寸和形状要求非常严格。
三坐标测量仪可以测量复杂的航空零部件，如涡轮叶片、机翼和舱壁等。
它可以帮助检测产品的精度和质量，并为制造过程提供正确的数据指导。
3.汽车工业：汽车行业要求零部件的尺寸和形状具有高度的一致性和精度。
三坐标测量仪可以用来测量发动机零部件、车身和底盘等。
它能够检测小到微米级别的尺寸差异，并快速准确地定位和调整产品。
4.医疗设备：医疗器械需要满足高标准的质量和精度要求。
三坐标测量仪可以用于测量和检验各种医疗产品，如人工关节、牙科设备和假体等。
它可以确保医疗设备的尺寸准确，并最大程度地减少手术风险。
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三坐标测量机的主要组成部件：
1.主机机械系统（X、Y、Z三轴运动执行机构）； 2.测量系统 －测量头和标准器（瞄准定位、坐标测量读数） 3.电气控制硬件系统； －运动控制机构； 4.测量软件系统； －数据处理
三坐标测量机的应用： 正向工程 产品设计-->制造-->检验（三坐标测量机） 逆向工程
工件（模型）－>3维测量（三坐标测量机）－>设计、制造
第八章 三坐标测量机及其应用
华侨大学机电学院 2006秋季
2
第
主要内容
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• §1 概述 • §2 三坐标测量机的类型和组成 • §3 三坐标测量机的测量系统 • §4 测量数据处理 • §5 坐标测量机的自动测量方法 • §6 三坐标测量机的精度评定 • §7 测量机的特殊应用与发展趋势
3
§1 概述
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第
2、结构类型 (1)悬臂式 (2)桥式 (3)龙门式 (4)镗床式
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悬臂式
桥式
龙门式
卧式镗床式 坐标镗床式
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第
部分三坐标测量机的性能指标见表8—2所示
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206——207页
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第
§3 三坐标测量机的测量系统
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三坐标测量机的测量系统的主头(硬测头) (2)光学非接触测头 (3)电气接触式测量头
通过利用坐标测量机，探测所要实现逆向工程设计的 零件表面，利用专业软件对采集数据进行处理，生成该零 件直观的图形化表示，进行有关设计更改，并经过性能模 拟测试。这样，可大大缩短了设计时间，简化了零件的调 整和评估时间。
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第
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逆向工程设备： 1.三坐标测量机：获得产品三维数字化数据（点云/特征）； 2.曲面/实体反求软件：对测量数据进行处理，实现曲面重构， 甚至实体重构； 3. CAD/CAM软件； 4.数控机床（数控加工中心）；
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第 页
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单位：h
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第
结构类型和组成（主机机械系统）
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1、三坐标测量机构运动
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三坐标测量机机架结构
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三坐标测量机的主体主要由以下各部分组成：底座、 测量工作台、立柱、X及Y向支撑梁和导轨、Z轴部件 及测量系统（感应同步器、激光干涉仪、精密光栅尺 等）、计算机及软件。
1.机械触发机构
2.感应接触形变的应变片
3.压电传感器
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第
( 2)光学非接触测头
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光学点位测量头 激光扫描测头
主要用于实现较软材料或一些特征表面进行非接触测量。
测头在距离检测工件一定距离(比如50mm)，在其聚焦点 一定范围内进行测量，采点速率在200点/秒以上。
通过对大量采集数据的平均处理功能而获得较高的精度。
视频测头
视频测头进一步提高了测量机的应用，使得许多过去采用 非接触测量无法完成的任务得以完成。
例如：印刷线路板、触发器、垫片或直径小于0.1mm的孔。
操作者可将检测工件表面放大50倍以上，采用标准的或 可变换的镜头实现对细小工件的测量。
第
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光学非接触测头
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光学点位测量头
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在成像光路中插入一遮光片，其位置正好挡住 激光器光束的半个光斑，此时，若被测面仍位 于物平面A处，则光电检测器的差动输出仍然 为零，而当被测面离焦位于A1位置时，在光电 检测器上的像为半圆形光斑，如图1中的B1所 示，而当被测面离焦位于A2位置时，在光电检 测器上的像如图1中的B2所示。由图可知，离 焦方向不同时，光电检测器上的光斑或位于光 轴的上方或下方，半光斑的直径随离焦量的增 大而增大，此时光电检测器的差动输出不再为 零，输出信号的极性决定于离焦的方向，输信 号的大小决定于离焦量的大小。由此可见，可 根据光电检测器的差动输出判断被测表面的位 置，光电检测器差动输出的过零点即为测量瞄 准位置。
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出现时间: 20世纪60年代后期
出现条件：生产发展需要（ 检测和加工技术） 电子技术、计算机技术和精密加工技术的发展 提供技术基础
应用领域：机械制造、仪器制造、电子工业、航空和国防工业
特别适用于测量：
箱体类零件的孔距和面距、模具、精密铸件、电子 线路板、汽车外壳、发动机零件、凸轮、飞机型体 等带有空间曲面的工件。
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第
三坐标测量机在现代设计制造流程中的应用
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逆向工程是利用从实体模型采集数据信息，并反馈到 CAD/CAM系统进行设计制造的一个过程。
是将实物转变为CAD模型相关的数字化技术、几何模 型重建技术和产品制造技术的总称。
逆向工程是解决直接从样件实现再造、建立那些已经 遗失设计文件的工件设计文件以及结合现有CAD模型进行 设计改进的好方法。
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扫描完成后的点云 全方位的截取物体的剖面线 利用三维CAD软件绘制产品图
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第
§2 三坐标测量机的类型和组成 页
三坐标测量机按技术水平可分为以下几个类型： (1)数显及打字型(N)
测量:手动 数据:人工处理
(2)带有小型电子计算机进行数据处理(NC) 测量:手动或机动 数据:计算机
(3)计算机数字控制(CNC) 测量:按程序自动 数据:计算机
标准器：
坐标测量读数
机械类：刻线标尺、精密丝杠、精密齿条： 光学类：光栅式、激光干式； 电 类：感应同步器、磁栅式、编码器
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第
(1)机械接触式测头
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圆 锥 形
圆 柱 形
球 形
回 转 式 半 圆
回 转 式
1/4 柱 面
盘
内 点 V测 直测
形
圆 测 形头 角头
锥头 块
触发式测头
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触发式测头
第
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• 当触发式测头的测端触碰到被测工件时，测头发出触发信 号。其核心是判断接触与否，类似电子开关的工作性质， 故又称开关测头。实现此功能的方法有电子机械开关的通 断、压电晶体的压电效应和应变片的形变等。
逆向工程中的技术难点： 1.获得产品的数字化点云（测量扫描系统）； 2.将点云数据构建成曲面及边界，甚至是实体（反求软件）； 3.与CAD/CAM系统的集成；（通用CAD/CAM软件） 4.为快速准确地完成以上工作，需要经验丰富的专业工程师。
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逆向工程典型流程图
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第
激光扫描测量及软件处理示意图
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青岛雷顿数控测量设备 有限公司（Leader NC)
Chameleon 7107 三坐标测量机 美国布朗·夏普 公司制造 测量范围: 650×1000×650
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第
三坐标测量机的基本功能
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将被测物体置于三坐标测量空间，根据测量任 务采集被测对象的若干点的三维空间坐标值，由这 些点的空间坐标值，通过计算求出被测物体的几何 尺寸、形状或几何要素的空间位置。