三坐标测量机,它是指在一个六面体的空间范围内,能够表现几何形状、长度及圆周分度等测量能力的仪器,又称为三坐标测量仪或三坐标量床。三坐标测量仪可定义为“一种具有可作三个方向移动的探测器,可在三个相互垂直的导轨上移动。
此探测器以接触或非接触等方式传送讯号,三个轴的位移测量系统(如光学尺)经数据处理器或计算机等计算出工件的各点坐标(X、Y、Z)及各项功能测量的仪器”。三坐标测量仪的测量功能应包括尺寸精度、定位精度、几何精度及轮廓精度等。
中文名:三坐标测量
外文名:Three coordinate measurement
用途:测量
功能:尺寸精度、定位精度、几何精度及轮廓精度等
简介高效的精密测量仪器CMM是非常有效的三维测量仪器,通过软件编程,达到自动运行、自动采集数据并得出计算结果,有效提高效率及测量精度。[1]
英国FERRANTI公司研制成功世界上第一台三坐标测量机,到20世纪60年代末,已有近十个国家的三十多家公司在生产CMM,不过这一时期的CMM尚处于初级阶段。
进入20世纪80年代后,以ZEISS、LEITZ、DEA、LK、三丰、SIP、FERRANTI、MOORE等为代表的众多公司不断推出新产品,使得CMM的发展速度加快。
现代CMM不仅能在计算机控制下完成各种复杂测量,而且可以通过与数控机床交换信息,实现对加工的控制,并且还可以根据测量数据,实现反求工程。目前,CMM已广泛用于机械制造业、汽车工业、电子工业、航空航天工业和国防工业等各部门,成为现代工业检测和质量控制不可缺少的万能测量设备。
组成1.移动桥架型(Moving bridge type)
移动桥架型,为最常用的三坐标测量仪的结构,轴为主轴在垂直方向移动,厢形架导引主轴沿水平梁在方向移动,此水平梁垂直轴且被两支柱支撑于两端,梁与支柱形成“桥架”,桥架沿着两个在水平面上垂直和轴的导槽在轴方向移动。因为梁的两端被支柱支撑,所以可得到最小的挠度,且比悬臂型有较高的精度。
2.床式桥架型(Bridge bed type)
床式桥架型,轴为主轴在垂直方向移动,厢形架导引主轴沿着垂直轴的梁而移动,而梁沿着两水平导轨在轴方向移动,导轨位于支柱的上表面,而支柱固定在机械本体上。此型与移动桥架型一样,梁的两端被支撑,因此梁的挠度为最少。此型比悬臂型的精度好,因为只有梁在轴方向移动,所以惯性比全部桥架移动时为小,手动操作时比移动桥架型较容易。
3.柱式桥架型(Gantry type)
柱式桥架型,与床式桥架型式比较时,柱式桥架型其架是直接固定在地板上又称为门型,比床式桥架型有较大且更好的刚性,大部分用在较大型的三坐标测量仪上。各轴都以马达驱动,测量范围很大,操作者可以在桥架内工作。
4.固定桥架型(Fixed bridge type)
固定桥架型,轴为主轴在垂直方向移动,厢形架导引主轴沿着垂直轴的水平横梁上做方向移动。桥架(支柱)被固定在机器本体上,测量台沿着水平平面的导轨作轴方向的移动,且垂直于和轴。每轴皆由马达来驱动,可确保位置精度,此机型不适合手动操作。
5.L形桥架型(L-Shpaed bridge type)
L形桥架型,这个设计乃是为了使桥架在轴移动时有最小的惯性而作的改变。它与移动桥架型相比较,移动组件的惯性较少,因此操作较容易,但刚性较差。
6.轴移动悬臂型(Fixed table cantilever arm type)
轴移动悬臂型,轴为主轴在垂直方向移动,厢形架导引主轴沿着垂直轴的水平悬臂梁在轴方向移动,悬臂梁沿着在水平面的导槽在轴方向移动,且垂直于轴和轴。此型为三边开放,容易装拆工件,且工件可以伸出台面即可容纳较大工件,但因悬臂会造成精度不高。此型早期很盛行,现在已不普遍。
7.单支柱移动型(Moving table cantilever arm type)
单支柱移动型,轴为主轴在垂直方向移动,支柱整体沿着水平面的导槽在轴上移动,且垂直轴,而轴连接于支柱上。测量台沿着水平面的导槽在轴上移动,且垂直轴和轴。此型测量台面、支柱等具很好的刚性,因此变形少,且各轴的线性刻度尺与测量轴较接近,以符合阿贝定理。
8.单支柱测量台移动型(Single column xy table type)
单支柱测量台移动型,轴为主轴在垂直方向移动,支柱上附有轴导槽,支柱被固定在测量仪本体上。测量时,测量台在水平面上沿着轴和轴方向作移动。
9.水平臂测量台移动型(Moving table horizontal arm type)
水平臂测量台移动型,厢形架支撑水平臂沿着垂直的支柱在垂直(轴)的方向移动。探头装在水平方向的悬臂上,支柱沿着水平面的导槽在轴方向移动,且垂直轴,测量台沿着水平面的导槽在轴方向移动,且垂直于轴和轴。这是水平悬臂型的改良设计,为了消除水平臂在轴方向,因伸出或缩回所产生的挠度。
10.水平臂测量台固定型(Fixed table horizontal arm type)
水平臂测量台固定型,其构造与测量台移动型相似。此型测量台固定,轴均在导槽内移动,测量时支柱在轴的导槽移动,而轴滑动台面在垂直轴方向移动。
11.水平臂移动型(Moving ram horizotal arm type)
水平臂移动型,轴悬臂在水平方向移动,支撑水平臂的厢形架沿着支柱在轴方向移动,而支柱垂直轴。支柱沿着水平面的导槽在 轴方向移动,且垂直轴和轴,故不适合高精度的测量。除非水平臂在伸出或回收时,对因重量而造成的误差有所补偿。目前应用在车辆检验工作。
12.闭环桥架型(Ring bridge type)
闭环桥架型,由于它的驱动方式在工作台中心,可减少因桥架移动所造成冲击,为所有三坐标测量仪中最稳定的一种。
三坐标测量机,它是指在一个六面体的空间范围内,能够表现几何形状、长度及圆周分度等测量能力的仪器,又称为三坐标测量仪或三坐标量床。
三坐标测量仪可定义为“一种具有可作三个方向移动的探测器,可在三个相互垂直的导轨上移动,此探测器以接触或非接触等方式传送讯号,三个轴的位移测量系统(如光学尺)经数据处理器或计算机等计算出工件的各点坐标(X、Y、Z)及各项功能测量的仪器”。三坐标测量仪的测量功能应包括尺寸精度、定位精度、几何精度及轮廓精度等。
应用领域测量高精度的几何零件和曲面;
测量复杂形状的机械零部件;
检测自由曲面;
可选用接触式或非接触式测头进行连续扫描。
功能几何元素的测量,包括点、线、面、圆、球、圆柱、圆锥等等;
曲线、曲面扫描,支持点位扫描功能,IGES文件的数据输出,CAD名义数据定义、ASCII文本数据输入、名义曲线扫描、符合公差定义的轮廓分析。
形位公差的计算,包括直线度、平面度、圆度、圆柱度、垂直度、倾斜度、平行度、位置度、对称度、同心度等等;
支持传统的数据输出报告、图形化检测报告、图形数据附注、数据标签输出等多种输出方式。
参考资料1.三坐标测量编程·中国知网