三座标测量机主要测量功能
（几何元素测量与评价）
常规测量：点、直线、平面、圆、园柱、园锥、球 空间测量：空间点、空间曲面、空间曲线 分析计算：拟合、计算 测量评价：尺寸公差、形位公差
坐标测量机的技术特点
• 一次装夹完成 尽可能多的复杂 测量
• 完成人工无法 胜任的测量工作， 并保持测量结果 的一致性
坐标测量机形式－－多关节式
坐标测量机形式－－多关节式
• 应用灵活 • 测量精度较低 • 测量现场应有 座标设定装置
坐标测量机形式－－多关节式
坐标测量机形式－－多关节式
坐标测量机形式－－多关节式
坐标测量机形式－－多关节式
坐标测量机形式－－多关节式
坐标测量机形式－－多关节式
坐标测量机形式－－多关节式
对测量机的控制 测量探针组合定义与校验 测量手动操作控制 被测几何元素定义 测量结果的显示与输出 测量坐标系确定 自动测量程序编辑与调试运行 基于CAD测量程序脱机编制
一般测量操作流程
测头校正 系统启动 启动MeasureMax+ 安装被测工件 建立工件坐标系 进行测量 结果输出 退出MeasureMax+ 关闭系统图4.57.
三座标测量机平面曲线测量原理
•在测量平面内测量 •探头中心数据获取 •二维曲线还原计算 •曲线偏置计算 •曲线测量评价
关于坐标测量的一个简单问题讨论
C1
C2
C3
L1 ? L2 ?
测量要求？
坐标测量基准建立－－测量坐标系
3
2
1
3－2－1
坐标测量基准建立－－测量坐标系
1。确定空间平面 2。确定平面轴线 3。设置原点
三座标测量机触发式探头系统
三座标测量机触发式探头系统
三座标测量机回转式探头系统
• 探测灵活 • 组合方便 • 回转定位有步距
三座标测量机探头系统参数
三座标测量机探针系列
三座标测量机的组合式探针系统
•有限的探针接长 • 灵活的多向组合 • 探针的自动交换
三座标测量机探针系统
• 满足零件测量要求 • 满足零件测量过程要求
坐标测量典型零件－－箱体零件
坐标测量典型零件－－箱体零件
坐标测量典型零件－－压铸零件
压铸零件测量特点
• 空间虚拟测量座标系 • 空间点三维测量
坐标测量典型零件－－压铸零件
坐标测量典型零件－－钣金零件
• 精密测量工装辅助 • 间接测量方式 • 空间曲线曲面测量
坐标测量典型零件－－塑料零件
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测量操作流程
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坐标测量软件界面
图4.59 CMM Control Center主窗口
坐标测量软件界面
图4.60. Quick Teach窗口
坐标测量软件界面
图4.61 Measure Window
坐标测量软件界面
坐标测量软件界面
1。确定空间平面 （尺寸投影平面）
2。确定平面轴线 （尺寸投影方向）
Manua l
User
DME Pre CAD Pos DME Pre CAD Pos DME Pre CAD Pos
CAD Pre DME Pos
CAD Pre DME Pos CAD Pre DME Pos
DME Pre CAD Pos DME Pre CAD Pos DME Pre CAD Pos DME Pre QIS Post
本章主要内容
座标测量机工作原理与组成 数字测量技术与应用方法 基于CAD的数字测量技术 基于座标数字测量的质量控制 数字测量技术及其发展
三座标测量机
• 测量精度高 • 工作适应性强
三座标测量机工作对象
世界上第一台三座标测量机
（1960）
传统测量与坐标测量的比较
传统测量技术
坐标测量技术
对工件需要进行人工的调整
三座标测量机测量精度的定义方法
单轴测量精度＝基本测量精度＋被测量空间长度/单轴精度基数
三维测量精度＝基本测量精度＋被测量空间长度/空间精度基数
测量分辩率
测量重复精度
空间测量精度
三坐标测量机的特点在于能在一次装夹工件 的情况下对复杂零件进行空间的测量，但由于 目前还没有用于检验三坐标测量机空间精度的 专用标准检验装置，因此各三坐标测量机制造 厂商对各自的三坐标测量机的空间测量精度都 有自已的定义，但其具体形式基本与单轴测量 精度的定义一致
• 示教再现方式:即一边手动测量，一边由 计算机将该过程记录下来，然后经过调试 后完成自动测量程序的编制工作。
• 脱机编程:这将建立在相应的脱机编制软 件以及被测零件的CAD模型基础之上。
在线示教编程
几何元素的测量
几何元素测量
件在测量机上的 定位应该是非常精确的，就如同在数控上进么加 工时定位那样。然而在三坐标测量机的实际应用 中，这种定位却根本不用十分精确，这是因为三 坐标测量机是一种测量仪器，它能够通过自身的 测量，得到零件在其测量机世界坐标系的方位， 然后通过一定的计算换算，得出相应的控制与测 量方位，在这种情况下，实际上完成了软件方面 的方位找正，这是测量机不同于加工机床定位的 最大之处。
复杂零件CAD辅助三座标精密测量
复杂零件CAD辅助三座标精密测量
复杂零件CAD辅助三座标精密测量
空间曲面三座标精密测量
复杂零件CAD辅助三座标精密测量
坐标测量机形式－－悬臂式
坐标测量机形式－－悬臂式
坐标测量机形式－－悬臂式
坐标测量机形式－－悬臂式
坐标测量机形式－－龙门式
坐标测量机形式－－多关节式
坐标测量软件界面
设 置 完 毕 ， 开 始 扫 描
坐标测量软件界面
显 示 结 果
图4.68 圆度误差
基于CAD的坐标测量
特殊零件的坐标测量
特殊零件的坐标测量
CAD模型转换与接口
传统的三座标测量系统数据传输方法
CAD A CAD B CAD C
CAD Pre DME Pos
CAD Pre DME Pos CAD Pre DME Pos
CAD Pre DME Pos
CAD Pre DME Pos CAD Pre DME Pos
QIS
DME Pre CAD Pos
DME Pre CAD Pos DME Pre CAD Pos DME Pre QIS Post
DME Ⅰ DME Ⅱ DME Ⅲ
DMIS格式三座标控制数据传输
CAD A Pre Pro
坐标测量基准建立－－测量坐标系
1
2
3
坐标测量基准建立－－测量坐标系
1。确定空间平面 （尺寸投影平面） 2。确定平面轴线 （尺寸投影方向）
3。设置原点
坐标测量软件操作过程
图4.58. MeasureMax+测量软件
测量软件基本功能
MeasureMax+是一款基于CAD和几何量测量 数据接口规范的三坐标测测量软件，主要功能如 下：
组合式测量夹具
组合式测量夹具
测量零件装夹
测量零件装夹
测量零件装夹
测量零件装夹
测量零件装夹
测量零件装夹
测量零件装夹
三座标测量系统
• 三座标测量机 • 探针系统 • 测量夹具 • 工件装夹辅助系统 • 系统联锁与保护
三座标测量系统应用
三座标测量机的操作与程序编制
• 手动测量:完全手工操作
配备了T-Probe附件后，跟踪仪 将成为一台能测量各种隐藏点的走动 式坐标测量机。同时还能跟踪测量移 动物体的空间位置与空间方位。
数字投影测量仪
三座标测量机总体结构
•基础支承 •运动支承 •驱动及检测系统 •探头系统 •控制与操作系统
三座标测量机轴线支承体系布局
•空气轴承支承 •最小的运动磨擦 •良好的精度保持性
坐标测量机形式－－多关节式扫描
FarS系列激光扫描系 统不仅功能强大、一机多 用，而且测量柔性极好， 对使用环境和操作技能无 特别要求（几乎无测量死 角），可用于生产车间和 一般设计室，可将边界测 量（接触式）和复杂曲面 测量（激光扫描）结果方 便地结合起来，是目前市 场上性能价格比最好的三 坐标测量和检测系统之一 。
坐标测量机形式－－多关节式扫描
FarS系列激光扫描系统不 仅是一台可移动的三坐标测量 机，也是一部三维激光扫描系 统，其功能集合了三坐标测量 机的对物体特征量（如边界、 孔位、位置度等）的测量能力， 还具备了激光扫描对复杂曲面 的快速、非接触的测量能力
坐标测量机形式－－多关节式扫描
激光三座标测量机原理
几何量数字测量的概念
• 几何定义 • 数字控制 • 离散检测 • 数学计算 • 计量评估
三座标测量机基本工作原理
通过探测传感器（探头）与测量空 间轴线运动的配合，对被测几何元素进 行离散的空间点位置的获取，然后通过 一定的数学计算，完成对所测得点（点 群）的分析拟合，最终还原出被测的几 何元素，并在此基础上计算其与理论值 （名义值）之间的偏差与评估，从而完 成对被测零件的检验工作。
三座标测量机空气轴承结构示意
三座标测量机横梁结构示意
三座标测量机总体控制框图
三座标测量机温度补偿系统
•温度状态检测 •测量补偿计算
温度对三座标测量的影响
三座标测量机误差分布
三座标测量机固定式探头系统
• 测量精度高 •精度保持性好 • 探针组合量大
三座标测量机固定式探头系统
三座标测量机固定式探头系统
坐标测量机形式－－多关节式扫描
机械式与激光测量的精度比较
球坐标测量仪－－激光跟踪仪
激光跟踪仪工作原理
激光跟踪仪是一种可移动的大 尺寸几何量测量装置，其工作原理如 下图所示。它通过跟踪仪上α、θ角配 合激光束R对测量反射球的跟踪运动， 构成一个球坐标的测量体系，从而能 够完成空间几何元素测点信息的获取， 并通过测量软件完成对空间几何元素 尺寸、尺寸公差与形位公差、空间曲 面曲线的分析计算工作。