第十章 三坐标测量机.ppt

第十章三坐标测量机 三坐标测量机定义及工作原理 三坐标测量机的定义 由三个运动导轨，按笛卡儿坐标系组成的具有测量功能的测量仪器 三坐标测量机的工作原理 几何量测量是以点的坐标位置为基础的，它分为一维、二维和三维测量。坐标测量机是一种几何量测量仪器，它的基本原理是将被测零件放入它容许的测量空间，精密地测出被测零件在X、Y、Z三个坐标位置的数值，根据这些点的数值经过计算机数据处理，拟合形成测量元素，如圆、球、圆柱、圆锥、曲面等，经过数学计算得出形状、位置公差及其他几何量数据。 如何选用三坐标测量机 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满足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。 三坐标测量机的选型 首先确定的是要购买哪一种型号的三坐标测量机。根据测量机上测头安置的方位，有三种基本类型：垂直式、水平式和便携式。 垂直式三坐标测量机在垂直臂上安装测头。这种测量机的精度比水平式测量机要高，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。垂直式三坐标测量机包含各种尺寸，可以测量从小齿轮到发动机箱体，甚至是商业飞机的机身。 水平式测量机把测头安装在水平轴上。它们一般应用于检测大型工件，如汽车的车身，以中等水平的精度检测。 需要考察的关键部分 一旦你确定了如何以及在何处使用测量机，有一些关键的性能需要进行考察，这包括了测量不确定度和工作效率。根据现行的国际标准，对于测量机的不确定度和检测程序在ISO 10360中进行了描述。 ISO 10 360标准： ISO 10 360主要确定了以下三项误差： a)长度测量最大允许示值误差MPEEISO 10 360-2 在测量空间的任意7种不同的方位，测量一组5种尺寸的量块，每种量块长度分别测量3次。所有测量结果必须在规定的MPEE值范围内。 b)最大允许探测误差MPEPISO 10 360-2 25点测量精密标准球，探测点分布均匀。最大允许探测误差MPEP值为所有测量半径的最大差值。MPEP是测量机的形状公差。如果测量了一个精密环规，所绘制图上的形状公差就是测量机的形状公差=MPEP。 c)最大允许扫描探测误差MPETHP(ISO 10 360-4) 选择正确的测量软件 软件能够使测量机满足对于速度和精度的潜在需要。当今的测量软件，能够达到这种程度，即使是最复杂的程序也不需要计算机编程的知识。今天的测量软件是菜单驱动的，也就是说，它提醒操作者他需要做什么，甚至会推荐最有可能的选项。 软件程序还具有统计过程分析和控制功能。对于薄壁件测量的应用软件简化了包含台阶边缘、通过螺帽和螺栓连接的工件的定位与测量。功能完备的轮廓测量使得测量机能够快速、准确地确定复杂的、非几何形状的、没有直边的工件，如涡轮叶片、螺旋压缩器转子、齿轮、活塞、凸轮和曲轴 坐标测量机的功能 坐标测量机的功能 一、对工件的几何尺寸、形位公差和自由曲面进行精密检测 二、逆向工程 三坐标测量机都具有几何尺寸、形位公差的检测, 测量机软件中加入CAD模块还可以对自由曲面进行精密检测。数控测量机通过安装一个模拟扫描测头，用于测量要求大量的数据来定义它们的几何量的工件，如：齿轮、圆柱体、汽车车身、挡风玻璃的测量。对于那些完全用算术方法CAD定义或是完全未知的工件来说，这些测头能够提供连续的数据采集，并可从部分工件和模型上进行逆向工程。 三坐标测量机的系统构成 三坐标测量机一般由主机、电气系统、测头系统、计算机和软件组成。 1机器主体结构 移动桥式三坐标测量机的三轴沿着相互正交的导轨移动, 是中小型三坐标测量机中最常见的一种,精度比固定桥式三坐标稍低. 2电气系统 导轨： 通常有气浮导轨和直线滚珠导轨两种。(图10-14) 3.控制系统 CNC三坐标测量机的控制系统 由马达、驱动器、操作手柄等构成。 4.测头系统 测头按工作方式可分为接触式与非接触式： 如何测量 点的测量 点是最基本的几何元素，在测量时候，测头一次触发完成。测头获得的结果是经过半径补偿后的值。补偿值的大小取决于“测量选项”对话框中设置的测头类型。补偿方法如下：退离方向由系统决定，系统会确定测头在某根轴上的运动方向和补偿方向 测量平面 平面是一个 3D 几何元素，测量一个平面时最少需要 3 个点，平面是由位置（XYZ）和向量（IJK）组成。 测量直线 直线是一个 2D 元素,最少需要两点才能确定一条线，测量一条线需要选择一个工作平面。选择不同的工作平面将产生不同的直线。 测量角度点