浅谈三坐标测量机及其应用.pdfVIP

设计与研究 29 浅谈三坐标测量机及其应用 1 2 1 白月飞 高青松 金 伟 （1.兰州城市学院，兰州 730070 ；2. 庆阳石化公司，庆阳 745115） 摘 要：本文阐述了三坐标测量机的组成和结构原理，并对测量系统中测量头、测量软件、控制柜及操纵盒 进行了讨论，描述了三坐标测量机的测量过程，说明了三坐标测量机在计算机控制下完成复杂测量的原理。 关键词：三坐标测量机 测量系统 测量元素 1 前言 3 三坐标测量机的测量系统 三坐标测量机（Coordinate Measuring Machining ，简称 3.1 测量头 CMM）是20 世纪 60 年代发展起来的一种新型高效的精 测量头是测量机进行测量时发送信号的装置，它是测 [1] 密测量仪器 。它的出现，一方面是由于自动机床、数控机 量机的关键部件，测量头精度的高低很大程度上决定着 [3] 床高效率加工以及越来越多复杂形状零件加工需要有快 测量机的测量重复性及精度 。 速可靠的测量设备与之配套；另一方面是由于电子技术、 测量头分为接触式和非接触式。接触式测量头（硬测 计算机技术、数字控制技术以及精密加工技术的发展为 头）需与待测表面发生实体接触来获得测量信号；而非接 三坐标测量机的产生提供了技术基础。目前，CMM 已广泛 触式测量头则不需与待测表面发生实体接触，例如：激光 用于机械制造业、汽车工业、电子工业、航空航天工业和 扫描。在可以使用接触式测量头时慎用非接触式测量头， 国防工业等各部门，成为现代工业检测和质量控制不可 实验室一般只测量尺寸及位置要素的情况下通常采用接 缺少的万能测量设备。 触式测量头。测头的主要形状如图 3 。 2 三坐标测量机的组成及结构类型 三坐标测量机一般由主机（包括光栅尺）、 电器系统 （控制柜）、软件系统（计算机系统）及测头所组成，如图 1 [2] 所示。除硬件以外，软件也是测量机的重要组成部分 。 三坐标测量机机的结构类型主要有以下几种：悬臂 式、桥式、龙门式等几种，如图2 所示。悬臂式测量机优点 是开敞性较好，但精度低，一般用于小型测量机。桥式测 量机承载力较大，开敞性较好，精度较高是目前中小型测 量机的主要结构型式。龙门式测量机一般为大中型测量 3.2 测量软件 机，要求有好的地基，相对测量尺寸有足够的测量精度。 准确、稳定、可靠、精度高、速度快、功能强大、操作方 便是对测量机总体性能的要求。就测量机的本体（包括测 量头）而言，它只是提取工件表面坐标点的工具。过去，人 们一直认为精度高、速度快完全是有测量机硬件部分决 定。实际上，由于补偿技术的发展，算法及控制软件的改 进，测量机精度在很大程度上依赖于软件。测量机软件成