关节旋转测座
测座的A角以7.5 °分 度从0 °旋转到105 °
A 角旋转
关节旋转测座
B角从-180 °到180 ° 以7.5 °的分度(按顺时 针、逆时针)旋转
B 角旋转
传感器
传感器
接触器断开
正如TP20这样的测头，包 括3个电子接触器，当测杆 接触物体使测杆偏斜时，
至少有一个接触器断开， 此时机器的X、Y、Z光栅被 读出。这组数值表示此时 的测杆球心位置。
3 按测量范围分类 小型、中型、大型
4 按精度分类
低精度、中等精度、高精度
移动桥式三坐标测量机
水平臂式坐标测量机
双水平臂式坐标测量机
用双水平臂式坐标测量机测量汽车
龙门式
龙门式
关节臂(机械手)式测量机
▪ 测量方法：操作者手 持测量手臂，末端探 针接触被测量物体表 面时按下按钮，记录 坐标和探针手柄方向， 通过串口线传到各种
坐标测量机可分为
主机，测头系统和电气系统
三大部分。
3.1.1.三坐标测量机的组成
主机 (机械系统)
Y
3
2
6
电气系统
4 X
5
测头
1
3.1.1.三坐标测量机的组成
1. 主机: 框架结构 标尺系统 导轨 驱动装置 平衡部件 转台与附件
3.1.1.三坐标测量机的组成
1.主机
Z轴平衡部件
Z轴驱动 Z轴标尺 X轴驱动
（2）三维测头 即三维测量传感器，它可在三个方向上感受瞄准信号和 微小位移，以实现瞄准和测微两项功能。
（3）电气系统
包括电气控制系统、计算机硬件部分、测量机软件、打 印和绘图装置
3.1.2 三坐标测量机的分类
1 按自动化程度分类
数显及打印、带小型计算机、CNC
2 按结构形式与运动关系分类
桥式、龙门式、水平臂式、关节臂等
X轴标尺
框架 导轨 X轴标尺 X轴驱动
3.1.1.三坐标测量机的组成
2.三坐标测量机的测头系统 1）测头系统的组成：
测头座
传感器Βιβλιοθήκη 加长杆测端2. 三坐标测量机的测头系统
测头座
定义测头角度
▪ A角（绕X轴转动的角度，顺时针为负，逆时针为 正。）
▪ B角（绕Z转动的角度）
2
B 1 A (a)
2 1 (b)
加长杆
测端(探针)
测端(探针)
测端(探针)
测头的选用
扫描测头的应用范围
（1）应用于有形状要求的零件的轮 廓的测量。
（2）对于未知曲面的测量。
3.1.1.三坐标测量机的组成
3.电气系统
电气控制系统
计算机硬件部分
测量机软件
打印与绘图装置
三坐标测量机的组成
（1）主机 框架结构 标尺系统 导轨 驱动装置 平衡部件 转台与附件
使用的测头系统。
1 测头标定
1) 校验测头的目的
(1)计算测头的等效直径 (2)计算各个转换角度之间的相互位置关系
1 测头标定
1 测头标定
测头标定原理
D’
探头在直径为D的
D
标准球上采多于5
个点,球心拟合出
直径为D’的球
等效直径 d=D’-D
1 测头标定
2）校验测头的一般步骤
（1）将测头系统正确配置并安装在三坐标测量机 的主轴上；
▪ 4)辅助功能：坐标系、地标平面、坐标轴的选择； 公制、英制转换及其他各种辅助功能。
▪ 5)输出管理功能：输出设备选择、输出格式及测量 结果类型的选择等。
▪ 6)几何元素测量功能
3.1.3三坐标测量机软件分类
２、专用测量软件：
▪ 指在基本测量软件平台上开发的针对某种具有特定用途的 零部件的测量与评价软件。通常包括：齿轮、螺纹、凸轮、 自由曲线、自由曲面等
第三章 逆向建模点云数据获取
▪ 3.1 接触式测量法 ▪ 3.2 非接触式测量法 ▪ 3.3 断层数据测量方法 ▪ 3.4 三维数据测量方法的选择 ▪ 3.5 测量数据误差分析
产品表面数字化
产品表面数字化（点云数据获取）：是 指通过特定的测量设备和测量方法，将物体 的表面形状转换成离散的几何坐标数据，在 此基础上，就可以进行复杂曲面的建模、评 价、改进和制造。
坐标测量原理:
被测物体置于三坐标机的测量空间，可获得 被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间 坐标值，经计算可求出被测对象的几何尺寸、形状 和位置。
基于坐标测量原理
Z
A
1
I3
OI
2
O Y
X
测量工件上一圆柱孔的直径，可以在垂直于孔轴线的截面 I内，触测孔壁上的三个点（点1、2、3），根据这三点的坐标
软件包上
精度低，范围大
返回
3.1.3三坐标测量机软件分类
１、基本测量软件
▪ 1)运动管理功能：包括运动方式选择、运动进度选 择、测量速度选择。
▪ 2)测头管理功能：包括测头标定、测头校正、自动 补偿测头半径和各向偏值、测头保护及测头管理。
▪ 3)零件管理功能：确定零件坐标系及坐标原点、不 同工件坐标系的转换。
（2）为满足被测量工件的测量需要，添加相应测 头角度；
（3）设置相应参数，在标准球上采不少于5点； （4）软件自动计算出测头的等效直径和各个角度
之间的相互位置关系。
返回
2 建立工件坐标系
1 机器坐标系（x,y,z） 2 基准坐标系（x0,y0,z0） 3 工件坐标系（x’,y’,z’）
1.3.4 测量过程
1,测头校验
2,建立工件坐标系
4,数据采集
3,数据测量规划
下一节
1.3.4 测量过程
1、 测量前的准备 （1）测头标定 （2）工件找正
2、 数据测量规划 沿着特征方向走，顺着法向采。
（１）规则形状的数据采集规划 （２）自由曲面的数据采集规划
1 测头标定
测头校验是三坐标测 量机进行测量时不可缺 少的一个重要步骤，目 的是要正确得到被测零 件的测量参数。因此检 测零件时首先要校正所
值即可计算出孔的直径及圆心OI坐标。
3.3.1三坐标测量机的组成:
作为一种测量仪器，三坐标测量机需要三 个方向的标准器（标尺），利用导轨实现沿相应 方向的运动，还需要三维测头对被测量进行探测 和瞄准。此外，测量机还具有数据自动处理和自 动检测等功能，需要由相应的电气控制系统与计 算机软硬件实现。
3.1.1.三坐标测量机的组成
点云数据获取方
数
法分类
据 获
取
方
法
声
三角测量
学
非
激光测距
接
触 式
光 学
干涉法
方
法
结构光法
图像分析
层析法
电 磁
超声波法
接 触
机械手臂
式
方
法
CMM
3.1 接触式测量
三坐标测量机（CMM） Coordinate Measuring Machine
一种高效率的新型精密测量仪器，是一种具有很强柔性的 大型精密三坐标测量设备。 广泛应用于对各类零件的自动检测和测量。 三坐标测量机具有适应性强功能完善等特点。