三次元座標量測儀.ppt

三次元座標量測儀 注塑技术网 三次元量測座標儀是指在一個六面體的空間範圍內，能夠表現幾何形狀、長度及圓周分度等量測能力的儀器，如右圖，又稱三次元量測儀或三次元量床。 -Coordinate Measuring Machine- 三次元量測儀可定義為“一種具有可作三個方向移動的探測器，可在三個互相垂直的導軌上移動，此探測器以接觸或非接觸等方式傳送訊號，三軸之位移量測系統（如光學尺）經數據處理或電腦計算出工件的各點座標（x，y，z）及各項功能量測的儀器。”其量測功能應包括尺寸精度、定位精度、幾何精度及輪廓精度等。 發展沿革 1940年英國Coventry量規製造公司首先推出以肉眼來讀標準尺及顯微鏡的比較量測方式之三次元量長機。 1950-60間，英國Ferranti 公司真正製造出三次元量測機，但能用肉眼判讀，需用熟練的技術人員操作方能完成。 1960年後，英國國家工程實驗所及國家物理所共同研究出使用線性光柵式（Linear gratings)及莫瑞條紋（ Moiré fringes)來編碼，就是今日所用三次元量測儀數值讀出方式，目前各軸移動的最小讀數可達0.001mm。 三次元量測儀之結構 三次元量測儀之結構 1.移動橋架型（Moving bridge type) —為最常用的結構，如圖所示。水平樑垂直z軸且被兩支柱支撐於兩端，樑與支柱形成“橋架”，沿著y方向移動。因量兩端被支柱支撐，可得最小撓度，比懸臂式有較高的精度。 2.床式橋架型(Bridge bed type) —此型與移動橋架型一樣，樑兩端被支撐，因此樑的撓度最少，比懸臂型精度好，因樑只在y軸方向移動，慣性比全部橋架移動時為小，手動操作比移動橋架行容易。 3.柱式橋架型(Gantry type) —與床式橋架型比較，其架是直固定在地板上，又稱為門型，比床式橋架型有較大且更好的剛性，大都用在較大型的三次元量床上，各軸以馬達驅動，量測範圍大，操作者可在橋架內工作。 4.固定橋架型(Fixed bridge type) —橋架（支柱）被固定在機器本體，量測台沿水平平面的導軌做y軸方向移動，且垂直x和z軸，每軸由馬達驅動，可確保位置精度，此機型不適合手動操作。 5.L形橋架型(L-shaped bridge type) —此設計乃為了使橋架在y軸移動時有最小的慣性而做的改變，與移動橋架型比較，移動元件慣性較小，因此操作較易，但剛性較差。 6.y軸移動懸臂型(Fixed table cantilever arm type) —水平懸臂樑在y軸方向移動，懸臂樑沿水平面的導槽在x軸方向移動，此型三邊開放，容易拆裝工件，工件可伸出台面即可容納較大工件，但因懸臂造成精度不高，早期盛行，現在不普遍。 7.單支柱移動型(Moving table cantilever arm type) —支柱整體沿水平面導槽在y軸上移動，量測台沿水平面的導槽在x軸上移動，此型量測臺、支柱等具有良好剛性，因此變形少，且各軸之線性刻度尺與量測軸較接近，以符合阿貝定理。 8.單支柱xy量測台移動型(Single column xy table type) —支柱上附有z軸導槽，支柱被固定在量測儀本體。量測時，量測台在水平面上沿x軸和y軸方向作移動。 9.水平臂量測台移動型(Moving table horizontal arm type) —探頭裝在水平方向的懸臂上，支柱沿水平面導槽在x軸方向移動，量測台沿水平面導槽在z軸方向移動，這是水平懸臂型的改良設計，為消除水平臂在z軸方向，因伸縮所產生的撓度。 10.水平臂量測台固定型(Fixed table horizontal arm type) —構造與量測台移動型相似，此型量測台固定，x、y均在導槽內移動，量測時支柱在y軸導槽移動，而x軸滑動台面在垂直軸方向移動。 11.水平臂移動型(Moving arm horizontal arm type) —不適合高精度之量測，除非水平臂在伸出或收回時，對因重量而造成的誤差有所補償。目前應用在車輛檢驗工作。 12.環閉橋架型(Ring bridge type) —由於它的驅動方式在工作台中心，可減少因橋架移動與造成的衝擊，為所有三次元量床中最穩定的一種。 NTU Ring Bridge CMM 三次元量測儀之操作種類 三次元量測可依操作方式分類有： 2. 馬達驅動式三次元量測儀： 一般來說可由搖桿控制，它具有高量測精度、容易操作、且提供教導式量測等優點。 3. CNC式三次元量測儀： 除具有馬達驅動式的功能外，還可自動依照電腦預先設定的程式執行量測，有些廠商出品的三次元量床甚至提供自動拆裝工件的功能。CNN式除提供尺寸量測，亦可作曲面的輪廓量測。 三次元量測儀之組成構件 三次元量測儀式由硬體設備