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1三坐標(biāo)測(cè)量
三坐標(biāo)測(cè)量在同軸度檢測(cè)是我們?cè)跍y(cè)量工作中經(jīng)常遇到的問(wèn)題，用三坐標(biāo)進(jìn)行同軸度的檢測(cè)不僅直觀且又方便，三次元、2.5次元與三坐標(biāo)其測(cè)量結(jié)果精度高，并且重復(fù)性好 [1] 。
三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的功能是快速準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)尺寸數(shù)據(jù)，為操作者提供關(guān)于生產(chǎn)過(guò)程狀況的有用信息，這與所有的手動(dòng)測(cè)量設(shè)備有很大的區(qū)別。將被測(cè)物體置于三坐標(biāo)測(cè)量空間，可獲得被測(cè)物體上各測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)位置，根據(jù)這些點(diǎn)的空間坐標(biāo)值，經(jīng)計(jì)算求出被測(cè)物體的幾何尺寸、形狀和位置。
2組成
三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)一般由以下幾個(gè)部分組成：
1、主機(jī)機(jī)械系統(tǒng)（X、Y、Z三軸或其它）；
2、 測(cè)頭系統(tǒng)；
3、 電氣控制硬件系統(tǒng)；
4、 數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)（測(cè)量軟件）；
3使用方法
三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x簡(jiǎn)稱CMM，自六十年代中期臺(tái)三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x問(wèn)世以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步以及電子控制系統(tǒng)、檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，為測(cè)量機(jī)向高精度、高速度方向發(fā)展提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。
CMM按測(cè)量方式可分為接觸測(cè)量和非接觸測(cè)量以及接觸和非接觸并用式測(cè)量，接觸測(cè)量常于測(cè)量機(jī)械加工產(chǎn)品以及壓制成型品、金屬膜等。本文以接觸式測(cè)量機(jī)為例來(lái)說(shuō)明幾種掃描物體表面，以獲取數(shù)據(jù)點(diǎn)的幾種方法，數(shù)據(jù)點(diǎn)結(jié)果可用于加工數(shù)據(jù)分析，也可為逆向工程技術(shù)提供原始信息。掃描指借助測(cè)量機(jī)應(yīng)用軟件在被測(cè)物體表面特定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)采集。此區(qū)域可以是一條線、一個(gè)面片、零件的一個(gè)截面、零件的曲線或距邊緣一定距離的周線。掃描類型與測(cè)量模式、測(cè)頭類型及是否有CAD文件等有關(guān)，狀態(tài)按紐（手動(dòng)/DCC）決定了屏幕上可選用的“掃描”（SCAN）選項(xiàng)。若用DCC方式測(cè)量，又具有CAD文件，那么掃描方式有“開(kāi)線”（OPEN LINEAR）、“閉線”（CLOSED LINEAR）、“面片”（PATCH）、“截面”（SECTION）及“周線”（PERIMETER）掃描。若用DCC方式測(cè)量，而只有線框型CAD文件，那么可選用 “開(kāi)線”（OPEN LINEAR）、“閉線”（CLOSED LINEAR）和“面片”（PATCH）掃描方式。若用手動(dòng)測(cè)量模式，那么只能用基本的“手動(dòng)觸發(fā)掃描”（MANUL TTP SCAN）方式。若在手動(dòng)測(cè)量方式，測(cè)頭為剛性測(cè)頭，那么可用選項(xiàng)為“固定間隔”（FIXED DELTA）、“變化間隔”（VARIABLE DELTA）、“時(shí)間間隔”（TIME DELTA）和“主體軸向掃描”（BODY AXIS SCAN）方式。
4影響同軸度因素
三坐標(biāo)測(cè)量影響同軸度的因素
三坐標(biāo)在國(guó)標(biāo)中同軸度公差帶的定義是指直徑公差為值t，且3D影像測(cè)量與三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x的基準(zhǔn)軸線同軸的圓柱面內(nèi)的有區(qū)域。它有以下三種控制要素：①軸線與軸線；②軸線與公共軸線；③圓心與圓心。
2.5次元測(cè)量影響同軸度因素
2.5次元在影響同軸度的主要因素有被測(cè)元素與基準(zhǔn)元素的圓心位置和軸線方向，特別是軸線方向。如在基準(zhǔn)圓柱上測(cè)量?jī)蓚€(gè)截面圓，用其連線作基準(zhǔn)軸。在被測(cè)圓柱上也測(cè)量?jī)蓚€(gè)截面圓，構(gòu)造一條直線，然后計(jì)算同軸度。假設(shè)基準(zhǔn)上兩個(gè)截面的距離為10 mm，基準(zhǔn)截面與被測(cè)圓柱的截面的距離為100 mm,如果基準(zhǔn)的第二截面圓的圓心位置與截面圓圓心有5μm的測(cè)量誤差，那么基準(zhǔn)軸線延伸到被測(cè)圓柱截面時(shí)已偏離50μm（5μmx100÷10），此時(shí)，二次元和2.5次元即使被測(cè)圓柱與基準(zhǔn)*同軸，其結(jié)果也會(huì)100μm的誤差（同軸度公差值為直徑，50μm是半徑）。
5Z軸平衡的調(diào)整
測(cè)量機(jī)的Z軸平衡分為重錘和氣動(dòng)平衡，主要用來(lái)平衡Z軸的重量，使Z軸的驅(qū)動(dòng)平穩(wěn)。如果誤動(dòng)氣壓平衡開(kāi)關(guān)，會(huì)使Z軸失去平衡。處理的方法：
1） 將測(cè)座的角度轉(zhuǎn)到90，0，避免操作過(guò)程中碰測(cè)頭。
2） 按下“緊急?！遍_(kāi)關(guān)。
3） 一個(gè)人用雙手托住Z軸，向上推、向下拉，感覺(jué)平衡的效果。
4） 一人調(diào)整氣壓平衡閥，每次調(diào)整量小一點(diǎn)，兩人配合將Z軸平衡調(diào)整到向上和向 下的感覺(jué)一致即可。
行程終開(kāi)關(guān)是用于機(jī)器行程終保護(hù)和HOME時(shí)使用。行程終開(kāi)關(guān)一般使用接觸式開(kāi)關(guān)或光電式開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)式容易在用手推動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)時(shí)改變位置，造成接觸不良?？梢赃m當(dāng)調(diào)整開(kāi)關(guān)位置保證接觸良好。光電式開(kāi)關(guān)要注意檢查插片位置正常，經(jīng)常清除灰塵，保證其工作正常。
6注意事項(xiàng)
正確使用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x對(duì)其使用壽命、精度起到關(guān)鍵作用，應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題：
1、工件吊裝前，要將探針退回坐標(biāo)原點(diǎn)，為吊裝位置預(yù)留較大的空間；工件吊裝要平穩(wěn)，不可撞擊三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x的任何構(gòu)件。
2、正確安裝零件，安裝前確保符合零件與測(cè)量機(jī)的等溫要求。
3、 建立正確的坐標(biāo)系，保證所建的坐標(biāo)系符合圖紙的要求，才能確保所測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。
4、當(dāng)編好程序自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，要防止探針與工件的干涉，故需注意要增加拐點(diǎn)。
5、對(duì)于一些大型較重的模具、檢具，測(cè)量結(jié)束后應(yīng)及時(shí)吊下工作臺(tái)，以避免工作臺(tái)長(zhǎng)時(shí)間處于承載狀態(tài)。
7影響測(cè)量機(jī)的因素
三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的機(jī)械部件有多種，我們需要日常保養(yǎng)的是傳動(dòng)系統(tǒng)和氣路系統(tǒng)的部件，保養(yǎng)的頻率應(yīng)該根據(jù)測(cè)量機(jī)所處的環(huán)境決定。一般在環(huán)境比較好的精測(cè)間中的測(cè)量機(jī)，推薦每三個(gè)月進(jìn)行一次常規(guī)保養(yǎng)，而如果使用環(huán)境中灰塵比較多，測(cè)量間的溫度濕度不能*測(cè)量機(jī)使用環(huán)境要求，建議每月進(jìn)行一次常規(guī)保養(yǎng)，對(duì)測(cè)量機(jī)的常規(guī)保養(yǎng)，應(yīng)了解影響測(cè)量機(jī)的因素：
1.壓縮空氣對(duì)測(cè)量機(jī)的影響
1）要選擇合適的空壓機(jī)，好另有儲(chǔ)氣罐，使空壓機(jī)工作壽命長(zhǎng)，壓力穩(wěn)定。
2）空壓機(jī)的啟動(dòng)壓力一定要大于工作壓力。
3）開(kāi)機(jī)時(shí)，要先打開(kāi)空壓機(jī)，然后接通電源。
2. 油和水對(duì)測(cè)量機(jī)的影響
由于壓縮空氣對(duì)測(cè)量機(jī)的正常工作起著非常重要的作用，所以對(duì)氣路的維修和保養(yǎng)非常重要。其中有以下主要項(xiàng)目：
每天使用測(cè)量機(jī)前檢查管道和過(guò)濾器，放出過(guò)濾器內(nèi)及空壓機(jī)或儲(chǔ)氣罐的水和油。
每天都要擦拭導(dǎo)軌油污和灰塵，保持氣浮導(dǎo)軌的正常工作狀態(tài)。
3. 空調(diào)的風(fēng)向?qū)y(cè)量機(jī)溫度的影響
測(cè)量機(jī)房的空調(diào)應(yīng)盡量選擇變頻空調(diào)。變頻空調(diào)節(jié)能性能好，主要的是控溫能力強(qiáng)。在正常容量的情況下，控溫可在±1℃范圍內(nèi)。
由于空調(diào)器吹出風(fēng)的溫度不是20℃，因此決不能讓風(fēng)直接吹到測(cè)量機(jī)上。有時(shí)為防止風(fēng)吹到測(cè)量機(jī)上而把風(fēng)向轉(zhuǎn)向墻壁或一側(cè)，結(jié)果出現(xiàn)機(jī)房?jī)?nèi)一邊熱一邊涼，溫差非常大的情況。
空調(diào)器的安裝應(yīng)有規(guī)劃，應(yīng)讓風(fēng)吹到室內(nèi)的主要位置，風(fēng)向向上形成大循環(huán)（不能吹到測(cè)量機(jī)），盡量使室內(nèi)溫度均衡。
有條件的，應(yīng)安裝風(fēng)道將風(fēng)送到房間頂部通過(guò)雙層孔板送風(fēng)，回風(fēng)口在房間下部。這樣使氣流無(wú)規(guī)則的流動(dòng)，可以使機(jī)房溫度控制更加合理。
8維護(hù)保養(yǎng)
編輯
三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的組成比較復(fù)雜，主要有機(jī)械部件、電氣控制部件、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成。平時(shí)我們?cè)谑褂萌鴺?biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量工件的同時(shí)，也要注意機(jī)器的保養(yǎng)，以延長(zhǎng)機(jī)器的使用壽命。下面重點(diǎn)說(shuō)明壓縮空氣維護(hù)保養(yǎng)和導(dǎo)軌維護(hù)保養(yǎng) 。
壓縮空氣保養(yǎng)
由于壓縮空氣對(duì)三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x的正常工作起著非常重要的作用，所以對(duì)氣源的維修和保養(yǎng)非常重要。其中有以下主要項(xiàng)目：
1、每天使用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x前檢查管道和過(guò)濾器，放出過(guò)濾器內(nèi)及空壓機(jī)或儲(chǔ)氣罐的水和油。
2、一般3個(gè)月要清洗隨機(jī)過(guò)濾器和前置過(guò)濾器的濾芯。空氣質(zhì)量較差的周期要縮短。因?yàn)檫^(guò)濾器的濾芯在過(guò)濾油和水的同時(shí)本身也被油污染堵塞，時(shí)間稍長(zhǎng)就會(huì)使測(cè)量機(jī)實(shí)際工作氣壓降低，影響三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x正常工作。一定要定期清洗過(guò)濾器濾芯。
導(dǎo)軌維護(hù)保養(yǎng)
三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x的導(dǎo)軌是測(cè)量機(jī)的基準(zhǔn)，只有保養(yǎng)好氣浮塊和導(dǎo)軌才能保證測(cè)量機(jī)的正常工作。三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x導(dǎo)軌的保養(yǎng)除了要經(jīng)常用酒精和脫脂棉擦拭外，還要注意不要直接在導(dǎo)軌上放置零件和工具。尤其是花崗石導(dǎo)軌，因其質(zhì)地比較脆，任何小的磕碰會(huì)造成碰傷，如果未及時(shí)發(fā)現(xiàn)，碎渣就會(huì)傷害氣浮塊和導(dǎo)軌。要養(yǎng)成良好的工作習(xí)慣，用布或膠皮墊在下面，保證導(dǎo)軌安全。
工作結(jié)束后或上零件結(jié)束后要擦拭導(dǎo)軌。每天都要擦拭導(dǎo)軌油污和灰塵，保持氣浮導(dǎo)軌的正常工作狀態(tài)。
9應(yīng)用領(lǐng)域
主要用于機(jī)械、汽車(chē)、航空、軍工、家具、工具原型、機(jī)器等中小型配件、模具等行業(yè)中的箱體、機(jī)架、齒輪、凸輪、蝸輪、蝸桿、葉片、曲線、曲面等的測(cè)量，還可用于電子、五金、塑膠等行業(yè)中，可以對(duì)工件的尺寸、形狀和形位公差進(jìn)行精密檢測(cè)，從而完成零件檢測(cè)、外形測(cè)量、過(guò)程控制等任務(wù)。
模具行業(yè)
三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)在模具行業(yè)中的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，它是一種設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、檢測(cè)、統(tǒng)計(jì)分析的現(xiàn)代化的智能工具，更是模具產(chǎn)品的質(zhì)量技術(shù)保障的有效工具。當(dāng)今主要使用的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)有橋式測(cè)量機(jī)、龍門(mén)式測(cè)量機(jī)、水平臂式測(cè)量機(jī)和便攜式測(cè)量機(jī)。測(cè)量方式大致可分為接觸式與非接觸式兩種。
模具的型芯型腔與導(dǎo)柱導(dǎo)套的匹配如果出現(xiàn)偏差，可以通過(guò)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)找出偏差值以便糾正。在模具的型芯型腔輪廓加工成型后，很多鑲件和局部的曲面要通過(guò)電極在電脈沖上加工成形，從而電極加工的質(zhì)量和非標(biāo)準(zhǔn)的曲面質(zhì)量成為模具質(zhì)量的關(guān)鍵。因此，用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量電極的形狀*。 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)可以應(yīng)用3D數(shù)模的輸入，將成品模具與數(shù)模上的定位、尺寸、相關(guān)的形位公差、曲線、曲面進(jìn)行測(cè)量比較，輸出圖形化報(bào)告，直觀清晰的反映模具質(zhì)量，從而形成完整的模具成品檢測(cè)報(bào)告。 在某些模具使用了一段時(shí)間出現(xiàn)磨損要進(jìn)行修正，但又無(wú)原始設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)（即數(shù)模）的情況下，可以用截面法采集點(diǎn)云，用規(guī)定格式輸出，探針半徑補(bǔ)償后造型，從而達(dá)到完好如初的修復(fù)效果。
當(dāng)一些曲面輪廓既非圓弧，又非拋物線，而是一些不規(guī)則的曲面時(shí)，可用油泥或石膏手工做出曲面作為底胚。然后用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)出各個(gè)截面上的截線、特征線和分型線，用規(guī)定格式輸出，探針半徑補(bǔ)償后造型，在造型過(guò)程中圓滑曲線，從而設(shè)計(jì)制造出全新的模具。
三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)以其高精度高柔性以及優(yōu)異的數(shù)字化能力，成為現(xiàn)代制造業(yè)尤其是模具工業(yè)設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、加工制造和質(zhì)量保證的重要手段。
、測(cè)量機(jī)能夠?yàn)槟＞吖I(yè)提供質(zhì)量保證，是模具制造企業(yè)測(cè)量和檢測(cè)的好選擇。測(cè)量機(jī)在處理不同工作方面的靈活性以及自身的高精度，使其成為一個(gè)仲裁者。在為過(guò)程控制提供尺寸數(shù)據(jù)的同時(shí)，測(cè)量機(jī)可提供入廠產(chǎn)品檢驗(yàn)、機(jī)床的校驗(yàn)、客戶質(zhì)量認(rèn)證、量規(guī)檢驗(yàn)、加工試驗(yàn)以及優(yōu)化機(jī)床設(shè)置等附加性能。高度柔性的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)可以配置在車(chē)間環(huán)境，并直接參與到模具加工、裝配、試模、修模的各個(gè)階段，提供必要的檢測(cè)反饋，減少返工的次數(shù)并縮短模具開(kāi)發(fā)周期，從而終降低模具的制造成本并將生產(chǎn)納入控制。
第二、測(cè)量機(jī)具備強(qiáng)大的逆向工程能力，是一個(gè)理想的數(shù)字化工具。通過(guò)不同類型測(cè)頭和不同結(jié)構(gòu)形式測(cè)量機(jī)的組合，能夠快速、的獲取工件表面的三維數(shù)據(jù)和幾何特征，這對(duì)于模具的設(shè)計(jì)、樣品的復(fù)制、損壞模具的修復(fù)特別有用。此外，測(cè)量機(jī)還可以配備接觸式和非接觸式掃描測(cè)頭，并利用PC-DMIS測(cè)量軟件提供的強(qiáng)大的掃描功能，完成具備自由曲面形狀特征的復(fù)雜工件CAD模型的復(fù)制。無(wú)需經(jīng)過(guò)任何轉(zhuǎn)換，可以被各種CAD軟件直接識(shí)別和編程，從而大大提高了模具設(shè)計(jì)的效率。
具體來(lái)說(shuō)，在模具制造企業(yè)中應(yīng)用測(cè)量機(jī)完成設(shè)計(jì)和檢測(cè)任務(wù)時(shí)，要密切關(guān)注測(cè)量基準(zhǔn)的選擇、測(cè)頭的標(biāo)定和選擇、測(cè)點(diǎn)數(shù)及測(cè)量位置的規(guī)劃、坐標(biāo)系的建立、環(huán)境的影響、局部幾何特征的影響、CNC控制參數(shù)等多方面的因素。這當(dāng)中的每一個(gè)因素，都足以影響測(cè)量結(jié)果的和效率。
汽車(chē)行業(yè)
坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是通過(guò)測(cè)頭系統(tǒng)與工件的相對(duì)移動(dòng)，探測(cè)工件表面點(diǎn)三維坐標(biāo)的測(cè)量系統(tǒng)。通過(guò)將被測(cè)物體置于三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量空間，利用接觸或非接觸探測(cè)系統(tǒng)獲得被測(cè)物體上各測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)位置，根據(jù)這些點(diǎn)的空間坐標(biāo)值，由軟件進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，求出待測(cè)的幾何尺寸和形狀、位置。因此，坐標(biāo)測(cè)量機(jī)具備高精度、率和性的特點(diǎn)，是完成各種汽車(chē)零部件幾何量測(cè)量與品質(zhì)控制的理想解決方案。
汽車(chē)零部件具有品質(zhì)要求高、批量大、形狀各異的特點(diǎn)。根據(jù)不同的零部件測(cè)量類型，主要分為箱體、復(fù)雜形狀和曲線曲面三類，每一類相對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的配置是不盡相同的，需要從測(cè)量系統(tǒng)的主機(jī)、探測(cè)系統(tǒng)和軟件方面進(jìn)行相互的配套與選擇。
發(fā)動(dòng)機(jī)制造業(yè)
發(fā)動(dòng)機(jī)是由許多各種形狀的零部件組成，這些零部件的制造質(zhì)量直接關(guān)系到發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和壽命。因此，需要在這些零部件生產(chǎn)中進(jìn)行非常精密的檢測(cè)，以保證產(chǎn)品的精度及公差配合。在現(xiàn)代制造業(yè)中，高精度的綜合測(cè)量機(jī)越來(lái)越多的應(yīng)用于生產(chǎn)過(guò)程中，使產(chǎn)品質(zhì)量的目標(biāo)和關(guān)鍵漸漸由終檢驗(yàn)轉(zhuǎn)化為對(duì)制造流程進(jìn)行控制，通過(guò)信息反饋對(duì)加工設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定生產(chǎn)過(guò)程，提高生產(chǎn)效率。
在傳統(tǒng)測(cè)量方法選擇上，人們主要依靠?jī)煞N測(cè)量手段完成對(duì)箱體類工件和復(fù)雜幾何形狀工件的測(cè)量，即：通過(guò)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)執(zhí)行箱體類工件的檢測(cè)；通過(guò)專用測(cè)量設(shè)備，例如專用齒輪檢測(cè)儀、專用凸輪檢測(cè)設(shè)備等完成具有復(fù)雜幾何形狀工件的測(cè)量。因此對(duì)于從事生產(chǎn)復(fù)雜幾何形狀工件的企業(yè)來(lái)說(shuō)，完成上述產(chǎn)品的質(zhì)量控制企業(yè)不僅需要配置通用測(cè)量設(shè)備，例如三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，通用標(biāo)準(zhǔn)量具、量?jī)x，同時(shí)還需要配置專用檢測(cè)設(shè)備，例如各種尺寸類型的齒輪專用檢測(cè)儀器，凸輪檢測(cè)儀器等。這樣往往導(dǎo)致企業(yè)的計(jì)量部門(mén)需要配置多類型的計(jì)量設(shè)備和從事計(jì)量操作的專業(yè)檢測(cè)人員，計(jì)量設(shè)備使用率較低，同時(shí)企業(yè)負(fù)擔(dān)較高的計(jì)量人員的培訓(xùn)費(fèi)用和計(jì)量設(shè)備使用和維護(hù)費(fèi)用；企業(yè)無(wú)法實(shí)現(xiàn)柔性、通用計(jì)量檢測(cè)。因此，降低企業(yè)的測(cè)量成本，計(jì)量人員的培訓(xùn)費(fèi)用，測(cè)量設(shè)備的使用和維修費(fèi)用，達(dá)到提高測(cè)量檢測(cè)效率的目的，使企業(yè)具備生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)質(zhì)量控制能力，這將關(guān)系到企業(yè)在市場(chǎng)活動(dòng)中的應(yīng)變能力，對(duì)幫助企業(yè)建立并維護(hù)良好的市場(chǎng)信譽(yù)，具有重要的決定作用。
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