三坐标测量机选型指导-测针的选择

便携式三坐标测量机一览表及技术规格

便携式三坐标测量机一览表及技术规格什么是便携式三坐标测量机？便携式三坐标测量机是一种移动式三坐标测量设备，也称为便携式CMM。

它可以测量物体的形状、尺寸、位置、角度等几何特征。

便携式三坐标测量机可以应用于汽车、飞机、制造业、航空航天、船舶等行业，在维修、检验等方面有很大的用处。

便携式三坐标测量机的优点•移动性强，适用于现场测量和实地勘探；•准确度高，精度可以到达微米级别；•测量速度快，便于快速获取数据；•操作简单，不需要复杂的操作和编程技能。

便携式三坐标测量机技术规格技术参数型号A 型号B 型号C测量范围（mm）300x300x300 600x600x600 1000x1000x1000测量精度（μm） 2.5+L/300 3.0+L/200 4.0+L/100重复性误差（μm） 1.5 2.0 2.5测量速度（mm/s）100 150 200测量软件I++DME PC-DMIS Measuremind 3D通信接口USB、WiFi USB、RS-232 Bluetooth、WiFi注：L为测量长度（mm）便携式三坐标测量机型号与价格一览表型号适用范围价格（万元）PXM 60 零部件测量 4.5-6.5WM 100 矿产勘探 5.5-7.5HPPM 200 飞机维修8.5-10.5VDM 300 汽车制造12.5-15.5MM 400 船舶维护18.5-20.5便携式三坐标测量机的应用领域汽车制造汽车制造需要对轮廓、尺寸、孔距等进行精确测量。

便携式三坐标测量机可以测量整个汽车的几何特征、轮胎的轮距、轴距、车轮垂直度和制动器尺寸等关键参数，确保汽车的质量。

飞机维修飞机是一种十分复杂的机器，需要经常进行检验和维修。

便携式三坐标测量机可以测量飞机的表面、结构、引擎、机翼等部件的尺寸和位置。

这样，维修人员可以准确地定位问题，并采取正确的措施。

制造业在制造业中，便携式三坐标测量机可以进行零件加工的精确度检测、对零件进行测量等。

三坐标测量方法分析

测量方法分析如何测的准，效率高，判断准确，为设计、工艺、加工提供帮助。

是操作人员的职责。

抛砖引玉，开拓视野，增加思路，扩展知识是本课程的意义。

一．测头位置和测针等效直径的校正1．测针校正的方法量块、环规、球测头校正有多种方法：可以利用量块、环规进行测量，改变测针直径直到测量出准确结果。

最好的校正是使用标准球，既可以测准直径，又可以得出测针的位置关系。

为什么测针的等效直径小于名义值1）只有接触后才能触发。

2）触发后的计数锁存的时间。

3）测量机停止时惯性。

4）测针变形。

5）测针越长，等效直径越小。

结论：校正测针的速度要与测量速度一致。

2．测头位置的校正用标准球取其球心坐标得到不同位置之间的关系矩阵，将不同的测头位置测量的元素转换到一个测头位置计算。

校正测针时用三层以上测点。

测头位置校正的检查，使用各校正后的测针测同一个球的球心，观察球心坐标的变化。

增加位置如何校正1）如果标准球没有移动，可以直接对新增加的测针校正。

2）如果移动了标准球，先校正1＃测针，再校正新测针。

已校正的位置不必重新校正。

3．星形测针的校正星形测针的测量方向1）触发式测头大部分是5W。

只有5方向进行触发。

2）+Z方向是向侧面打滑后触发，误差比较大。

只能用球形测针，不能用柱形。

3）测量时尽量沿零件法向测量，避免测针打滑。

星形测针变化位置后校正方法1）标准球的支撑方向必须随测针方向改变，才能校正所有测针位置。

2）可以自制六方体，方便改变标准球位置。

4．测头的测力和测针的长度测力影响测量精度选择适合测针长度的测头，注意测力和测针长度的协调。

5．测针组的校正必须成组校正二．测量元素的分析1．元素的测针半径补偿1）点的半径补偿方向，以坐标系的轴向和测头回退方向为准。

2）面、线的测头补偿。

3）圆、圆柱、圆锥的半径补偿。

4）曲线、曲面的半径补偿。

2．星型测针半径补偿，取平均值。

3．测量误差和测点的数量。

三．零件坐标系1．为什么建零件坐标系1）测量公差（如：位置度）的需要。

如何选择三坐标探针校准标准球

为了确保三坐标测量机尺寸测量结果的精确性，三坐标测量机的探针需要定期使用探针标准球进行校准，如何选择正确的探针校准标准球就显得极其关键。

探针校准标准球的直径首先要考虑的是应该选择多大的标准球，即探针校准标准球的直径。

根据标准ISO 10360-2的要求，标准球的直径需要在10mm到50mm直径，目前，常用的探针校准标准球的直径是25.4mm、28mm和30mm，由于30mm直径的标准球在欧洲得到广泛应用，因此使用30mm直径的标准球逐渐成为行业内的主流。

如果三坐标测量机的探针球头直径很小时，推荐使用直径小的探针校准标准球，这样可以得到更精确的校准结果，常用的小直径的探针标准球的直径有4mm，6mm和10mm。

探针校准标准球的材质选择探针校准标准球的材质时，主要应考虑到其刚度。

当三坐标测量机的探针测头与探针校准标准球接触时，二者之间的接触变形属于赫兹弹性接触变形，变形量的大小主要取决于探针测头的直径和接触力的大小，探针测头直径越小，接触力越大，则变形量越大。

如果使用硬度较高的材料（如陶瓷、硬质合金等）来作为探针校准标准球的材质的话，而在实际使用过程中测量一般材质（如铝、钢等）的被测件时，这样开展的探针校准工作就会失去其准确性，所以探针校准标准球的材质的刚度与实际被测件的材质的刚度越接近，则由于探针校准引入的误差就越小。

也正是这个原因，目前钢制的探针校准标准球使用最多。

探针校准标准球的定位探针校准标准球在三坐标测量台面上固定时，最重要的是要确保标准球的支柱和基座必须牢固固定，不能因为松动引入不必要的误差。

探针校准标准球的固定方向可以是垂直于台面、平行于台面或与台面成45度夹角，其中与台面成45度夹角的固定方式使用的较为广泛。

三坐标测量机光学测头的校准光学测头在三坐标测量机上应用越来越多，光学测头最便捷也是最便宜的校准方案是使用缎面氧化铝陶瓷标准球，也可以使用缎面钛合金标准球。

正确选择三坐标的方法

正确选择三坐标的方法三坐标测量仪作为一种通用性强、自动化程度高、高精密的测量系统在先进制造技术与科学研究中有着极其广泛的应用。

特别是近几年，在发达国家的飞机、船舶、汽车制造以及机械加工业兴起的无图纸加工技术，更加显示了三坐标测量仪的重要作用。

三坐标测量仪的测量过程是将各种几何元素的测量转化为这些几何元素上一些点集坐标位置的测量。

由软件按一定的评定准则算出这些几何元素的尺寸、形状、相对位置等。

这种工作原理，使三坐标测量仪具有很大的通用性。

从原理上说，它可以测量任何工件的任何几何元素的任何参数。

坐标测量机能实现许多传统测量器具所不能完成的测量工作，其效率比传统的测量器具高出十几倍及至几十倍。

坐标测量机很容易与CAD连接，把测量结果实时反馈给设计及生产部门，借以改进产品设计或生产流程。

因此，坐标测量机已经并且将继续取代许多传统的长度测量仪器。

随着需求的日益扩大，坐标测量机正在从原来的计量室使用逐步转入生产现场使用。

那么，如何正确选择一台适合你要求的三坐标测量仪呢？1．首先要根据被测工件的尺寸，以初步确定购买那一种运动方式的三坐标测量仪。

有四种基本类型：水平臂式、桥式、龙门式和便携式。

水平臂式测量机，是把测头安装在水平臂轴上。

分单臂和双臂式两种，都可以测量到工件的各个方向。

水平臂配置比较容易实现装卸工件，小型的、车间型的水平臂测量机适于高速生产应用过程中。

它们一般应用于检测大工件，如汽车的车身，以中等水平的精度检测。

缺点是精度低，一般均在10微米以上。

桥式坐标测量机，是在垂直臂上安装测头。

这种测量机的精度比水平臂式测量机要高很多，因为桥式结构比较稳固而且移动部件较少，使得它们具有更好的刚性和稳定性。

桥式三坐标测量仪可以测量宽度在2米以内尺寸，精度在微米级。

可以测量从小齿轮到发动机箱体等各类工件。

是目前市场上主流测量机形式。

工作台移动式测量机，是唯一能测量1微米内精度的计量型测量机工作形式，缺点是由于依靠工作台带动被测工件运动测量，测量速度因而较低。

三坐标检定校准

三坐标检定校准三坐标测量机的测量精度和工作效率与测针的校准和选择紧密关联，在进行测量工作之前必须要合理的选择测针和对测针准确的校准，因为测针的测球有自己的尺寸，而测量零件的不同位置可能是用测球的不同位置去接触零件的，因此，测量的数据中含有测球自己的数值，而测针校准就是测量测球自己尺寸大小的过程。

特别是校准不同长度和位置的测针时测球校准结果球度误差的大小对测量结果的影响至关重要。

本文主要论述了三坐标测量机测针校准原理、校准注意事项以及合理选择三坐标测量机测针的原则。

三坐标测量机三坐标测量机测针校准的原理在测量采样过程中，当测针与被测件表面触碰时，测头系统就会有信号显示，作为测量的瞄准信号，进而通知计算机进行数据的采集，以得到得被测点的坐标值。

此外，由于测量机通过测头系统进行探测，得到的点位坐标值是测球中心的坐标值，为了获得被测工件的实际尺寸，还需加上或减去测球的动态直径值。

进入测头校准程序后，对标准球进行测量，测量方法与几何元素测量程序中的球的测量方法一样，当采点数量达到要求时，测量程序会自动对测量点进行计算处理，将处理后的测头校准结果，自动返回到测头校准对话框界面中。

在按下回车按键后，校准后的测头数据将作为修正值用于后续的应用数据处理中。

基准后的测头数据包括测头半径及球度误差还有测球中心相对于零号测头中心的坐标值。

三坐标测量机校准测针时需注意的问题①测前准备根据工件的测量范围以及需要测量的方向和位置，首先确定所需用的三坐标测量机测针组合，包括测针的直径、数量、方向和是否加装接长杆，尽量不在测量过程中更换测针。

②检测校准三坐标测量机测针校准时，应使所选测针在标准球的轴向最大直径处分别接触测量，以提高测针校准的准确度。

注意观察校准后测针的直径和校准时的形状误差，如果有较大变化，就需要查找原因。

需要进行6次以上的校准，观察其校准结果的重复性数据，以统计原理求出标准偏差进行分析。

③重复校准单个测针位置校准，需要观察测针直径和球度误差，三坐标测针直径应与平时校准相近且重复性好，球度误差也小，多个测头位置校准时，除要观察以上结果外，还要用校准后的各个位置的测针测量标准球，观察球心坐标值的变化，数值应与示值误差或探测误差相近。

三坐标检定校准

三坐标检定校准三坐标测量机的测量精度和工作效率与测针的校准和选择紧密关联，在进行测量工作之前必须要合理的选择测针和对测针准确的校准，因为测针的测球有自己的尺寸，而测量零件的不同位置可能是用测球的不同位置去接触零件的，因此，测量的数据中含有测球自己的数值，而测针校准就是测量测球自己尺寸大小的过程。

特别是校准不同长度和位置的测针时测球校准结果球度误差的大小对测量结果的影响至关重要。

本文主要论述了三坐标测量机测针校准原理、校准注意事项以及合理选择三坐标测量机测针的原则。

三坐标测量机三坐标测量机测针校准的原理在测量采样过程中，当测针与被测件表面触碰时，测头系统就会有信号显示，作为测量的瞄准信号，进而通知计算机进行数据的采集，以得到得被测点的坐标值。

此外，由于测量机通过测头系统进行探测，得到的点位坐标值是测球中心的坐标值，为了获得被测工件的实际尺寸，还需加上或减去测球的动态直径值。

进入测头校准程序后，对标准球进行测量，测量方法与几何元素测量程序中的球的测量方法一样，当采点数量达到要求时，测量程序会自动对测量点进行计算处理，将处理后的测头校准结果，自动返回到测头校准对话框界面中。

在按下回车按键后，校准后的测头数据将作为修正值用于后续的应用数据处理中。

基准后的测头数据包括测头半径及球度误差还有测球中心相对于零号测头中心的坐标值。

三坐标测量机校准测针时需注意的问题①测前准备根据工件的测量范围以及需要测量的方向和位置，首先确定所需用的三坐标测量机测针组合, 包括测针的直径、数量、方向和是否加装接长杆，尽量不在测量过程中更换测针。

②检测校准三坐标测量机测针校准时，应使所选测针在标准球的轴向最大直径处分别接触测量，以提高测针校准的准确度。

注意观察校准后测针的直径和校准时的形状误差，如果有较大变化，就需要查找原因。

需要进行6 次以上的校准，观察其校准结果的重复性数据，以统计原理求出标准偏差进行分析。

③重复校准单个测针位置校准，需要观察测针直径和球度误差，三坐标测针直径应与平时校准相近且重复性好，球度误差也小，多个测头位置校准时，除要观察以上结果外，还要用校准后的各个位置的测针测量标准球，观察球心坐标值的变化，数值应与示值误差或探测误差相近。

三坐标测量机的选用注意事项汇总

一般情况下,三坐标测量机的选用主要注意如下方面:1.CMM的测量范围。

这是选择CMM的首要因素。

在计划购买三坐标测量设备时,首先要清楚掌握所测产品的外围尺寸,根据尺寸来确定相应规格的三坐标设备。

例如在选用桥式结构CMM时,设备价格与横梁的跨度成正比,而长度方向的尺寸对价格影响不大,因此我们只要满足测量的范围即可,不必追求不必要的大量程,如果被测工件所需被测量的只是整个产品的一部分,这时选用的CMM也要把整体工件放置在工作台面上,同时要考虑产品的重量,不能超过CMM的承重范围。

CMM选用的测量范围还要受到所选探头系统的影响,因为探头会占用一定的测量空间,所以在选定测量范围时,就要考虑所选探头的影响。

目前从测量范围而言,探头普遍使用的是两种:带旋转头的探头和固定式探头。

(1)旋转探头:主要应用在生产型的三坐标测量机上。

(2)固定式探头:主要应用在计量型的三坐标测量机上。

它不存在旋转探头在旋转过程中产生的旋转误差。

因为存在旋转探头和固定探头的工作原理差异,因此在选择设备测量范围的时候也是有区别的:旋转探头需要更大的测量范围,对于同样的一个工件,因为旋转探头在旋转过程中会占用一些空间,根据我们的实践经验,在选择CMM的时候,如果供应商标配旋转探头,就要考虑更大的CMM量程。

2.测量精度。

三坐标测量机就是检测工件几何尺寸与形位误差的计量仪器,满足精度要求是基本目标。

CMM选用时,一般可根据被测工件要求的检测精度与测量机给定的测量不确定度相对比,看测量机精度是否符合要求。

精度比对不是一个简单的比较过程。

测量机的技术规范中一般只给出单轴测长和空间测长的两个不确定度计算公式及重复测量精度值。

而在具体开展测量时,需要将被测参数的测量不确定度限制在一定范围内。

一般测量时,需要测量很多探测点。

在进行形位公差测量时,更有大量探测点参与计算并带来测量误差,精确计算是很困难的,因此从经验出发,在一般测量中,测量不确定度应为被测工件尺寸公差带的1/5～1/3。

三坐标测量仪的选择要领

三坐标测量仪的选择要领随着经济的全球化，我国现在正以前所未有的速度进入全球化的国际市场，选择适合我国的先进制造技术已成为制造业的必然。

先进制造技术已经从提高劳动生产率转变为以时间为核心的时间、成本和质量的三要素的竞争。

高精密测量仪中三坐标测量仪是众多制造企业检测产品必备的测量设备。

如果制造企业要加工高质量、高精密的产品，一定要经过严格的检测。

通过三坐标测量仪这个设备把要测量的工件放在测量机的测量平台上，利用三坐标测量仪设备自动检测功能，通过测量机的计算机会就能很快测量出工件的数据信息。

如果检测的值为偏差较大，那么可以通过技术改进重新对产品进行调整，直到产品达到高精密的要求。

这就是众多的制造企业为什么必须要用精密三坐标测量仪来校准、测量的原因。

如：一些汽轮机叶片、转子轮槽以及汽轮发电机转子嵌线槽等典型零件的加工和检测更是需要进行严格的把关。

近些年来，随着社会需求的发展，制造业对产品的质量要求越来越高，制造业已不仅是简单的产品加工制造，而是到了更加复杂的产品设计和质量的保证上，因此也要求有更精密的测量仪器来保证产品质量，这样才能让制造业企业具有更强的竞争力。

对于三坐标测量仪也不例外。

精度是三坐标测量仪的关键技术指标。

一台质量好的三坐标测量仪不仅要达到高精度，而且还要具有较好的稳定性。

大到航空航天领域，小到微电子元器件。

无论您是模具、五金、检具、汽车零部件，还是电子行业，这些关键技术的检测都基于高精密测量技术的支撑。

具有高精度、高稳定性的三坐标测量仪才能让制造企业生产出更优质、更有保障的产品。

三坐标测量仪属于精密测量仪器，有着重要的作用，高精密测量仪是衡量精密制造和测量水平的重要标志，已经成为发展先进制造技术、确保产品质量的重要组成部分。

随着制造技术的发展，现代制造技术对测量仪的测量精度要求越来越高。

这客观上也促进高精密测量仪生产厂家对精密测量技术进行不断创新。

更多信息关注：E讯网。

3 思瑞三坐标校验测头学习

测针加长杆
附件
测头安装顺序（以PH10T为例）
1. Probe Head：PH10T
2. Extentsion：PEL1/2/3/4
3. Probe：TP20 Body TP20 Module
4. Extension：20mm
5. Tips：4by20mm
测针校验的目的
为得到测量过程中所使用的每个角度沿着测头矢量方向的测杆半径的真实补偿值。
1、柱形针测量点数一般为4 2、偏置是指在测量时使用的柱测针的高度位置
校验时选择所有测尖
添加定义标定工具
定义标定工具名称选择球体
根据标准球摆放方向定义支撑矢量 0，0，1表示Z+方向，标准球为垂直摆放
输入标准球直径
校验开始
提示：是否校验所有角度？选择：是
提示：标准球位置是否被移动？选择：已移动，是未移动，否
PC-DMIS界面
校验方法及步骤
1. 定义测头文件名称；
2. 配置测头组件: 光标选中<未定义测头> 从倒三角下拉框选择测头；
测头初始角度A0B0 *代表测头未校验
3、按实际配置选择测头：测座\测头传感器吸盘加长杆测针（Φ2球径,长度20MM）
选中（测角\测头\测杆）进行删除
本程序所用测头角度全部程序所用测头角度将测头数据保存为其他 PC-DMIS版本
已停产
TP2 TP20 TP200
Tesastar-p Tesastar-mp
测针（Styli）
根据测针形状的不同，分为
球形测针柱形测针星形测针盘型测针
根据测针杆材料的不同，分为
不锈钢测针碳化钨测针碳纤维测针陶瓷测针

三坐标测量机测量技术(2)

距离公差
简要描述：距离是表示零件上两要素在相对方向保持给定距离的正确状况。
距离公差是：被测要素的实际方向上的距离，相对于基准的理想距离之间所允许的最大变动量。
1、元素名：（即：被测元素）：[红线框] 元素名窗口接受下列类型元素的拖放：点、边界点、直线、面、圆、圆柱、圆锥、球、
圆弧、椭圆、曲线、曲面、键槽。
5、定义类型：
选择“名义”时，理论距离参与计算。选择“界限”时，理论距离不参与计算。“偏差”显示的是两点之间的实际距离。
6、计算方法：
7、距离方式：
8、使用计算的理论距离：
当没有选中“使用计算的理论距离”选项时，理论距离一栏（上图红色线框）自动变成可编辑窗口，用户可以输入工程图纸上设计给定的尺寸并参与公差的计算。
打开RationalDMIS提供的在线助手，可以帮助用户了解哪些元素可以求什么公差，以及对应公差所允许的参考基准元素是什么，操作
如下：先打开“显示助手”
鼠标点击下图红箭头位置——“元素名”（即：被测元素）上时，会提示哪些元素可以拖放到此窗口计算对应的公差：
当鼠标点击“数据标签”（即：参考元素）上时，会提示哪些元素可以拖放到此窗口，作为参考元素参与公差的计算。
1、元素名：[红线框] 元素名窗口接受下列类型元素的拖放：点、边界点、圆、球、
键槽、圆柱。
2、元素状态选择：[黑线框] 选择参与公差计算的元素状态，可以选择使用1）、MMC：
构造操作区
●构造结果窗口 ●中点元素构造 ●平行元素构造 ●相交元素构造 ●垂直元素构造 ●相切元素构造 ●投影元素构造 ●移动元素构造 ●拟和元素构造 ●镜像元素构造 ●边界元素构造 ●圆锥功能构造 ●元素极值点构造 ●三点偏移平面构造 ●元素转换构造 ●多点偏移平面构造

三坐标测量机选型指导-测针的选择

便携式三坐标测量机一览表及技术规格

三坐标测量方法分析

如何选择三坐标探针校准标准球

正确选择三坐标的方法

三坐标检定校准

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三坐标测量机的选用注意事项汇总

三坐标测量仪的选择要领

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