簡介三坐標(biāo)測量儀

簡介三坐標(biāo)測量儀—唐歡歡電儀10929115摘要.三坐標(biāo)測量是現(xiàn)代制造業(yè)中不可缺少的測量手段，其中單臂式三坐標(biāo)測量儀使用廣泛。由于其結(jié)構(gòu)特殊，有必要了解影響測量精度的因素。單臂式三坐標(biāo)儀器測量精度與自身的制造精度有關(guān)，還與測量環(huán)境、坐標(biāo)系建立、以及被測工件的擺放和定位等因素有關(guān)。關(guān)鍵字：三坐標(biāo)超精密原理三坐標(biāo)測量儀的組成1、 主機(jī)機(jī)械系統(tǒng)（X、Y、Z三軸或其它）2、 測頭系統(tǒng)；3、 電氣控制硬件系統(tǒng)；4、 數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)（測量軟件）；5、 正向工程：產(chǎn)品設(shè)計--制造--檢驗(yàn)（三坐標(biāo)測量機(jī)）6、 逆向工程：早期：美工設(shè)計-手工模型（1：1）--3軸靠模銑床當(dāng)今：工件（模型）--維測量（三坐標(biāo)測量機(jī)）--設(shè)計--制造7、 逆向工程定義：將實(shí)物轉(zhuǎn)變?yōu)镃AD模型相關(guān)的數(shù)字化技術(shù)，幾何模型重建技術(shù)和產(chǎn)品制造技術(shù)的總稱。廣義逆向工程：包括幾何逆向，工藝逆向，材料逆向，管理逆向等諸多方面的系統(tǒng)工程。8、 逆向工程設(shè)備：1） 測量機(jī)：獲得產(chǎn)品三維數(shù)字化數(shù)據(jù)（點(diǎn)云/特征）；2） 曲面/實(shí)體反求軟件：對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)曲面重構(gòu)，甚至實(shí)體重構(gòu)；3） CAD/CAE/CAM軟件。4） 數(shù)控機(jī)床；9、 逆向工程中的技術(shù)難點(diǎn)：1） 獲得產(chǎn)品的數(shù)字化點(diǎn)云（測量掃描系統(tǒng)）；2） 數(shù)據(jù)構(gòu)建成曲面及邊界，甚至是實(shí)體（逆向工程軟件）；3） 與CAD/CAE/CAM系統(tǒng)的集成。三坐標(biāo)測量儀的特點(diǎn)高穩(wěn)定性機(jī)床式優(yōu)質(zhì)鑄鐵基礎(chǔ)框架.手動、自動兩種操作方式任選.操作簡單易懂,界面可視化程度高,應(yīng)用語言廣,適應(yīng)范圍廣.氣浮導(dǎo)軌，高品質(zhì)測量，高精度探針，用以確保精確的測量.5.花崗巖工作平臺，提升整機(jī)穩(wěn)定性能，確保精確度達(dá)到(2-6)?m.三坐標(biāo)測量儀的原理基本原理就是通過探測傳感器(探頭)與測量空間軸線運(yùn)動的配合，對被測幾何元素進(jìn)行離散的空間點(diǎn)位置的獲取，然后通過一定的數(shù)學(xué)計算，完成對所測得點(diǎn)(點(diǎn)群)的分析擬合，最終還原出被測的幾何元素，并在此基礎(chǔ)上計算其與理論值(名義值)之間的偏差，從而完成對被測的檢驗(yàn)工作.三坐標(biāo)測量儀的功能柔性定位：找正、旋轉(zhuǎn)、平移及坐標(biāo)存取。幾何元素測量：點(diǎn)、直線、平面、圓、圓柱、圓錐、球、相交、距離、對稱、夾角。形狀誤差定位：直線度、平面度、圓度、圓柱度。位置誤差評定：平行度、垂直度、平面度、傾斜度、同軸度、對稱度、位置度。脫機(jī)編輯系統(tǒng)：自學(xué)習(xí)編程、脫機(jī)編程、自檢糾錯功能、CAD導(dǎo)入系統(tǒng)。三坐標(biāo)測量儀的應(yīng)用?生產(chǎn)過程，來料檢驗(yàn)和傳統(tǒng)質(zhì)量控制-各種自由曲面零件的測量?批量和單個零件的測量?托盤固定零件自動測量三坐標(biāo)的應(yīng)用領(lǐng)域：廣泛的應(yīng)用于汽車、電子、機(jī)械、汽車、航空、軍工、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、曲面等的測量、五金、塑膠等行業(yè)中。三坐標(biāo)測量儀-常用掃描方法三坐標(biāo)測量機(jī)(CMM)的測量方式通常可分為接觸式測量、非接觸式測量和接觸與非接觸并用式測量。其中，接觸測量方式常用于機(jī)加工產(chǎn)品、壓制成型產(chǎn)品、金屬膜等的測量。為了分析工件加工數(shù)據(jù)，或?yàn)槟嫦蚬こ烫峁┕ぜ夹畔?，?jīng)常需要用三坐標(biāo)測量機(jī)對被測工件表面進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)掃描。本文以?？怂箍岛推渲袊A南制造公司思瑞三坐標(biāo)的FOUNCTION-PRO型三坐標(biāo)測量機(jī)為例，介紹三坐標(biāo)測量機(jī)的幾種常用掃描方法及其草作步驟。三坐標(biāo)測量機(jī)的掃描草作是應(yīng)用PCDMIS程序在被測物體表面的特定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)采集，該區(qū)域可以是一條線、一個面片、零件的一個截面、零件的曲線或距邊緣一定距離的周線等。掃描類型與測量模式、測頭類型以及是否有CAD文件等有關(guān)，控制屏幕上的“掃描”(Scan)選項(xiàng)由狀態(tài)按鈕(手動/DCC)決定。若采用DCC方式測量，又有CAD文件，則可供選用的掃描方式有“開線”(OpenLinear)、“閉線”(ClosedLinear)、“面片”(Patch)、“截面”(Section)和“周線”(Perimeter)掃描;若采用DCC方式測量，而只有線框型CAD文件，則可選用“開線”(OpenLinear)、“閉線”(ClosedLinear)和“面片”(Patch)掃描方式;若采用手動測量模式，則只能使用基本的“手動觸發(fā)掃描”(ManulTTPScan)方式;若采用手動測量方式并使用剛性測頭，則可用選項(xiàng)為“固定間隔"(FixedDelta)、“變化間隔"(VariableDelta）、“時間間隔”（TimeDelta）和“主體軸向掃描”（BodyAxisScan）方式。下面詳細(xì)介紹在DCC狀態(tài)下，進(jìn)入“功能”（Utility）菜單選取“掃描”（Scan）選項(xiàng)后可供選擇的五種掃描方式。開線掃描（OpenLinearScan）開線掃描是最基本的掃描方式。測頭從起始點(diǎn)開始，沿一定方向并按預(yù)定步長進(jìn)行掃描，直至終止點(diǎn)。開線掃描可分為有、無CAD模型兩種情況。⑴無CAD模型如被測工件無CAD模型，首先輸入邊界點(diǎn)（BoundaryPoints）的名義值。打開對話框中的“邊界點(diǎn)”選項(xiàng)后，先點(diǎn)擊“1”，輸入掃描起始點(diǎn)數(shù)據(jù);然后雙擊“D”，輸入方向點(diǎn)（表示掃描方向的坐標(biāo)點(diǎn)）的新的X、Y、Z坐標(biāo)值;最后雙擊“2”，輸入掃描終點(diǎn)數(shù)據(jù)。第二項(xiàng)輸入步長。在“掃描”對話框（ScanDialog）中“方向1技術(shù)”（Direction1Tech）欄中的“最大”（MaxInc）欄中輸入一個新步長值。最后檢查設(shè)定的方向矢量是否正確，該矢量定義了掃描開始后第一測量點(diǎn)表面的法矢、截面以及掃描結(jié)束前最后一點(diǎn)的表面法矢。當(dāng)所有數(shù)據(jù)輸入完成后點(diǎn)擊“創(chuàng)建”。⑵有CAD模型如被測工件有CAD模型，開始掃描時用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊CAD模型的相應(yīng)表面，PCDMIS程序?qū)⒃贑AD模型上生成一點(diǎn)并加標(biāo)志“1”表示為掃描起始點(diǎn);然后點(diǎn)擊下一點(diǎn)定義掃描方向;最后點(diǎn)擊終點(diǎn)（或邊界點(diǎn)）并標(biāo)志為“2”。在“1”和“2”之間連線。對于每一所選點(diǎn)，PCDMIS已在對話框中輸入相應(yīng)坐標(biāo)值及矢量。確定步長及其它選項(xiàng)（如安全平面、單點(diǎn)等）后，點(diǎn)擊“測量”，然后點(diǎn)擊“創(chuàng)建”。閉線掃描（ClosedLinearScan）閉線掃描方式允許掃描內(nèi)表面或外表面，它只需“起點(diǎn)”和“方向點(diǎn)”兩個值（PCDMIS程序?qū)⑵瘘c(diǎn)也作為終點(diǎn)）。⑴數(shù)據(jù)輸入草作雙擊邊界點(diǎn)“1”，在編輯對話框中輸入位置;雙擊方向點(diǎn)“D”，輸入坐標(biāo)值;選擇掃描類型（“線性”或“變量”），輸入步長，定義觸測類型（“矢量”、“表面”或“邊緣”）;雙擊“初始矢量”，輸入第“1”點(diǎn)的矢量，檢查截面矢量;鍵入其它選項(xiàng)后，點(diǎn)擊“創(chuàng)建”。也可使用坐標(biāo)測量機(jī)草作盤觸測被測工件表面的第一測點(diǎn)，然后觸測方向點(diǎn)，PCDMIS程序?qū)褱y量值自動放入對話框，并自動計算初始矢量。選擇掃描控制方式、測點(diǎn)類型及其它選項(xiàng)后，點(diǎn)擊“創(chuàng)建”。⑵有CAD模型的閉線掃描如被測工件有CAD模型，測量前確認(rèn)“閉線掃描”;首先點(diǎn)擊表面起始點(diǎn)，在CAD模型上生成符號“1”（點(diǎn)擊時表面和邊界點(diǎn)被加亮，以便選擇正確的表面）;然后點(diǎn)擊掃描方向點(diǎn);PCDMIS將在對話框中給出所選位置點(diǎn)相應(yīng)的坐標(biāo)及矢量;選擇掃描控制方式、步長及其它選項(xiàng)后，點(diǎn)擊“創(chuàng)建”。面片掃描（PatchScan）面片掃描方式允許掃描一個區(qū)域而不再是掃描線。應(yīng)用該掃描方式至少需要四個邊界點(diǎn)信息，即開始點(diǎn)、方向點(diǎn)、掃描長度和掃描寬度。PCDMIS可根據(jù)基本（或缺?。┬畔⒔o出的邊界點(diǎn)1、2、3確定三角形面片，掃描方向則由D的坐標(biāo)值決定;若增加了第四或第五個邊界點(diǎn)，則面片可以為四方形或五邊形。采用面片掃描方式時，在復(fù)選框中選擇“閉線掃描”，表示掃描一個封閉元素（如圓柱、圓錐、槽等），然后輸入起始點(diǎn)、終止點(diǎn)和方向點(diǎn)。終止點(diǎn)位置表示掃描被測元素時向上或向下移動的距離;用起始點(diǎn)、方向點(diǎn)和起始矢量可定義截平面矢量（通常該矢量平行于被測元素）?，F(xiàn)以創(chuàng)建四邊形面片為例，介紹面片掃描的幾種定義方式：⑴鍵入坐標(biāo)值方式雙擊邊界點(diǎn)“1”，輸入起始點(diǎn)坐標(biāo)值X、Y、乙雙擊邊界方向點(diǎn)“D”，輸入掃描方向點(diǎn)坐標(biāo)值；雙擊邊界點(diǎn)“2”，輸入確定第一方向的掃描寬度;雙擊邊界點(diǎn)“3”，輸入確定第二方向的掃描寬度;點(diǎn)擊“3”，然后按“添加”按鈕，對話框給出第四個邊界點(diǎn);雙擊邊界點(diǎn)“4”，輸入終止點(diǎn)坐標(biāo)值;選擇掃描所需的步長（各點(diǎn)間的步距）和最大步長（1、2兩點(diǎn)間的步長）值后，點(diǎn)擊“創(chuàng)建”。⑵觸測方式選定“面片掃描”方式，用坐標(biāo)測量機(jī)草作盤在所需起始點(diǎn)位置觸測第一點(diǎn)，該點(diǎn)坐標(biāo)值將顯示在“邊界點(diǎn)”對話框的“#1”項(xiàng)內(nèi);然后觸測第二點(diǎn)，該點(diǎn)代表掃描第一方向的終止點(diǎn)，其坐標(biāo)值將顯示在對話框的“D”項(xiàng)內(nèi);然后觸測第三點(diǎn)，該點(diǎn)代表掃描面片寬度，其坐標(biāo)值將顯示在對話框的“#3”項(xiàng)內(nèi);點(diǎn)擊“3”，選擇“添加”，可在清單上添加第四點(diǎn);觸測終止點(diǎn)，將關(guān)閉對話框。最后定義掃描行距和步長兩個方向數(shù)據(jù);選擇掃描觸測類型及所需選項(xiàng)后，點(diǎn)擊“創(chuàng)建”。（3）CAD曲面模型方式該掃描方式只適用于有CAD曲面模型的工件。首先選定“面片掃描”方式，左鍵點(diǎn)擊CAD工作表面;加亮“邊界點(diǎn)”對話框中的“1”，左鍵點(diǎn)擊曲面上的掃描起始點(diǎn);然后加亮“D”，點(diǎn)擊曲面定義方向點(diǎn);點(diǎn)擊曲面定義掃描寬度（#2）;點(diǎn)擊曲面定義掃描上寬度（#3）;點(diǎn)擊“3”，選擇“添加”，添加附加點(diǎn)“4”，加亮“4”，點(diǎn)擊定義掃描終止點(diǎn)，關(guān)閉對話框。定義兩個方向的步長及選擇所需選項(xiàng)后，點(diǎn)擊“創(chuàng)建”。截面掃描（SectionScan）截面掃描方式僅適用于有CAD曲面模型的工件，它允許對工件的某一截面進(jìn)行掃描，掃描截面既可沿X、Y、Z軸方向，也可與坐標(biāo)軸成一定角度。通過定義步長可進(jìn)行多個截面掃描?？稍趯υ捒蛑性O(shè)置截面掃描的邊界點(diǎn)。按“剖切CAD”轉(zhuǎn)換按鈕，可在CAD曲面模型內(nèi)尋找任何孔，并可采用與開線掃描類似方式定義其邊界線，PCDMIS程序?qū)⑹箳呙杪窂阶詣颖荛_CAD曲面模型中的孔。按用戶定義表面剖切CAD的方法為：進(jìn)入“邊界點(diǎn)”選項(xiàng);進(jìn)入“CAD元素選擇”框;選擇表面;在不清除“CAD元素選擇”框的情況下，選擇“剖切CAD”選項(xiàng)。此時PCDMIS程序?qū)⑶懈钏x表面尋找孔。若CAD曲面模型中無定義孔，就沒有必要選“剖切CAD”選項(xiàng)，此時PCDMIS將按定義的起始、終止邊界點(diǎn)進(jìn)行掃描。對于有多個曲面的復(fù)雜CAD圖形，可對不同曲面分組剖切，*#將剖切限制在局部CAD曲面模型上。邊界掃描（PerimeterScan）邊界掃描方式僅適用于有CAD曲面模型的工件。該掃描方式采用CAD數(shù)學(xué)模型計算掃描路徑，該路徑與邊界或外輪廓偏置一定距離（由用戶選定）。創(chuàng)建邊界掃描時，首先選定“邊界掃描”選項(xiàng);若為內(nèi)邊界掃描，則在對話框中選擇“內(nèi)邊界掃描”；選擇工作曲面時，啟動“選擇”復(fù)選框，每選一個曲面則加亮一個，選定所有期望曲面后，退出復(fù)選框;點(diǎn)擊表面確定掃描起始點(diǎn);在同一表面上點(diǎn)擊確定掃描方向點(diǎn);點(diǎn)擊表面確定掃描終止點(diǎn)，若不給出終止點(diǎn)，則起始點(diǎn)即為終止點(diǎn);在“掃描構(gòu)造”編輯框內(nèi)輸入相應(yīng)值（包括“增值”、“CAD公差”等）;選擇“計算邊界”選項(xiàng)，計算掃描邊界;確認(rèn)偏差值正確后，按“產(chǎn)生測點(diǎn)”按鈕，PCDMIS程序?qū)⒆詣佑嬎銏?zhí)行掃描的理論值;點(diǎn)擊“創(chuàng)建”。應(yīng)用要點(diǎn)⑴應(yīng)根據(jù)被測工件的具體特點(diǎn)及建模要求合理選用適當(dāng)?shù)膾呙铚y量方式，以達(dá)到提高數(shù)據(jù)采集精度和測量效率的目的。⑵為便于測量草作和測頭移動，應(yīng)合理規(guī)劃被測工件裝夾位置;為保證造型精度，裝夾工件時應(yīng)盡量使測頭能一次完成