【正文】 三坐標培訓教程 質(zhì)量檢查部 楊書營 20220819 ? 坐標測量基礎知識 ?了解為什么并 且如何 進 行 測頭 校正 ? 完全理解如何建立零件 坐標系 ? 學會 如何 編制 零件的測量程式 ? 從頭 到尾 編 制合理的有 條 理的工件 測 量程式 課 程 目 標 六個良好測量實踐的原則 正確的測量： 測量僅應當滿足已經(jīng)協(xié)議的并且進行了很好定義的要求。 正確的工具： 應當采用合適的設備和方法進行測量，這些都經(jīng)過論證并適合于工作的目的。 正確的人員： 測量人員應當是能勝任工作的、合格的和了解所要做工作重要程度的。 定期的回顧： 應當既有內(nèi)部的，亦有獨立的部門對所有測量設施和過程的技術性能作出評估。 論證的一致性： 在一個地方測量應當與在其他地方進行測量一致。 正確的過程 ：所有的測量的過程應當經(jīng)深思熟慮并與國家或國際標準相一致。 三坐標測量機系統(tǒng)的初步認識 三坐標測量機是 60年代后期發(fā)展起來的一種高效的新型精密測量設備，目前被廣泛應用于機械、電子、汽車、飛機等工業(yè)部門，它不僅用于測量各種機械零件、模具等的形狀尺寸、孔位、孔中心距以及各種形狀的輪廓，特別適用于測量帶有空間曲面的工件。由于 三坐標測量機具有高準確度、高效率、測量范圍大的優(yōu)點，已成為幾何量測量儀器的一個主要發(fā)展方向。 三坐標測量機的測量過程 ,是由測頭通過三個坐標軸導軌在三個空間方向自由移動實現(xiàn)的，在測量范圍內(nèi)可到達任意一個測點。三個軸的測量系統(tǒng)可以測出測點在 X， Y， Z三個方向上的精確坐標位置。根據(jù)被測幾何型面上若干個測點的坐標值即可計算出待測的幾何尺寸和形位誤差。另外，在測量工作臺上，還可以配置繞 Z 軸旋轉的分度轉臺和繞 X 軸旋轉的帶頂尖座的分度頭，以方便螺紋、齒輪、凸輪等的測量。 精密型萬能測量機（ UMM）：是一種 計量型 三坐標測量機，其精度可以達到 ?m+2L/1000，一般放在有恒溫條件的計量室內(nèi)，用于精密測量，分辨率為 ?m， 1或 2?m，也有達 ?m或 ?m的。 生產(chǎn)型 測量機（ CMM） ：一般放在生產(chǎn)車間，用于生產(chǎn)過程的檢測，并可進行末道工序的精加工，分辨率為 5?m或10?m，小型生產(chǎn) 型 測量機也有 1?m或 2?m的。 三坐標測量機 按其精度分為兩大類： 三坐標測量機系統(tǒng)的硬件主要有三部分組成： ⑴ 終端控制計算機和打印機：在三坐標測量機系統(tǒng)的硬件結構中，計算機是整個測量系統(tǒng)的管理者。計算機實現(xiàn)與操作者對話、控制程序的執(zhí)行和結果處理、與外設的通訊等功能。 ⑵ 數(shù)控設備及其外設：數(shù)控設備是計算機和測量機的接口（I/O，工具信號，緊急情況等）。數(shù)控設備通過由計算機傳來的數(shù)據(jù)計算出參考路徑，不斷地控制測量機的運動及與手提式控制盒的通訊。 ⑶ 三坐標測量機：三坐標測量機的主體主要由以下各部分組成：底座、測量工作臺、立柱、 X向支撐梁和導軌、 Y向支撐梁和導軌、 Z軸部件、測頭、驅動電機及測長系統(tǒng)。其結構形式（總體布局形式）主要取決于三組坐標的相對運動方式，它對測量機的精度和適用性影響很大。圖 11列出了常見的幾種結構形 三坐標測量機系統(tǒng)的硬件構成和功能 （ a） , (b) 懸臂式 。 (c) , (d) 橋式 (e)， (f) 龍門式 。 (g) 坐標鏜床式 。 (h) 臥式鏜床式 三坐標測量機的結構形式分類 通用元素幾何定義 多種幾何量的測量 掌握三坐標測量機的基本功能及相應的測量方法。 1．坐標系變換 ⑴被測件的三個坐標不需要與測量機的 X， Y， Z三個方向的坐標重合。如圖 12所示，被測件在測量前可以任意放置在工作臺上，不需調(diào)整找正，即可測量。通過測量及數(shù)據(jù)處理可以找到參考基準，根據(jù)新基準轉換坐標，并計算出測量結果。這一切計算都通過計算機進行，速度很快，與測量前人工調(diào)整被測件位置的操作相比，既方便又省時間。 ⑵根據(jù)被測工件的需要，將直角坐標轉換為極坐標。 確定形狀、位置、中心和尺寸 ?測量復雜形狀 三坐標測量機可以測量圓柱面凸輪、端面凸輪、凸輪軸、螺紋、絲杠、齒輪及非漸開線齒形等。 ?周長、面積和體積測量。 ?特殊參數(shù)測量 可以根據(jù)對被測件的測量計算出其重心、斷面二次力矩及斷面系數(shù)等參數(shù)。 三坐標測量機是一種柔性的通用測量儀器，適于測量幾乎是任何物體的幾何參數(shù)，它的準確度（和精度）是衡量一臺機器好壞的重要指標。影響測量機準確度（和精度）的因素主要有兩個方面，一是測量機本身系統(tǒng)，二是外部環(huán)境影響，由此產(chǎn)生的誤差有系統(tǒng)誤差和隨機誤差，針對誤差的補償方法也有系統(tǒng)和隨機兩種。分析和研究誤差補償方法不但可保證三坐標測量機的現(xiàn)有精度而且可使之提高。 三坐標測量的基礎知識 坐標值為根據(jù)坐標軸上某一點對應該軸的位置測得的代數(shù)值，數(shù)值可以為正值，也可以為負值。 物理意義：用來描述物體在某一方向上的長度值。 同樣的，二維坐標軸由兩條一維坐標軸正交而來，是解析 一維坐標軸（基礎） 簡稱數(shù)軸 y=2 y=1 y=0 y=+1 y=+2 2 1 0 1 2 y 坐標測量的基礎知識 什么是三坐標？ 三坐標參照系是由空間三維坐標系標準正交而來（ 3 個矢量 XYZ兩兩垂直并等長） 點 M的三坐標值是向量 OM在該坐標系每一個軸上的投影。點M的坐標為（ X Y Z1）。 M的偏差值 =實測值 理論值 常見的三坐標測量設備介紹介紹 ： 按測量方式分類（測頭） ? 分接觸式測量 ? 非接觸式測量 按測量機的結構分類（機械坐標系統(tǒng)） 懸臂式、臺式、橋式、龍門式、關節(jié)臂式 懸臂式、臺式、橋式、龍門式均采用直線光柵進行測量，結構上均有 3個明顯的軸向運動部件?？墒謩右部勺詣舆M行測量。 關節(jié)臂式（便攜式）采用圓形光柵進行測量。結構上類似人類的手臂，具有 3個（或更多）“關節(jié)”。因其結構小巧，只能手動測量。 車身坐標系 ISO 41301978 道路車輛 三維基準系統(tǒng)和基準符號 定義 測量機在現(xiàn)代汽車工業(yè)中的應用 常見元素的測量及坐標系的建立 常見元素的測量 元素的構造：是通過間接的方法得到一些我們需要卻無法直接測量的特征元素。構造在測量之后進行，是對測量的延伸。 元素的評價：評價元素包含：距離、角度、幾何公差、文本值、坐標信息。 坐標系的原理與使用 軟件給我們提供了 7種建立坐標系的方法，運用得當，會讓我們測量起來事半功 321法 幾何法 三個中心點法 321法建立坐標系是三坐標測量機最常用的建立坐標系方法，如下圖所示建立坐標系： 在零件上平面測量 3個點擬合一平面找正。 在零件前端面上測量 2個點擬合一直線旋轉軸。 在零件左端面測量 1個點設定原點。 321法建立坐標系 測量報告的分析 注意事宜 三坐標測量機的精度 ? 省市級計量院精度檢測報告 ? 有效期內(nèi)的合格證書 ? 一般三坐標測量機精度為測量元素公差的三分之一至十分之一 ? 簡易的驗證方法：測量標準球，偏差值在合適范圍（公差的三分之一至十分之一） 檢具的制造精度（加工精度） ? 檢具標定報告 ? 可以要求出具最新精度報告 檢具的重復性精度（ CMC） CMC是指用 1個標準樣件按照相同的裝夾順序在檢具上重復測量 5次，將測量數(shù)值填入專用的表格中，根據(jù)自動生成的標準偏差值與 IT/16進行比較，如果所有點的偏差值 ≤IT/16，則認為重復性精度（ CMC）合格，否則，則認為重復性精度（ CMC）不合格。 矢量和余弦誤差 矢量 矢量可以被看做一個單位長的直線，并指向矢量方向。相對于三個軸的方向矢量。 I方向在 X軸， J方向在 Y軸， K方向在 Z軸。矢量 I、 J、 K值介于 1和 1之間，分別表示與 X、 Y、 Z夾角的余弦。 I K J X Z Y +I +J +K 矢量方向 矢量用一條末端帶箭頭的直線表示，箭頭表示了它的方向。 X、 Y、 Z表示三坐標測量機的坐標位置，矢量 I、 J、 K表示了三坐標測量機三軸正確的測量方向。 在三坐標測量中矢量精確指明測頭垂直觸測被測特征的方向，即測頭觸測后的回退方向。 Z (+K ) X Y (+J ) 45176