【正文】 相應(yīng)的電氣控制系統(tǒng)與計算機軟件和硬件聯(lián)合實現(xiàn)。作為一種測量儀器，三坐標測量機主要是比較被測量與標準量，并將比較結(jié)果用數(shù)值表示出來。鋁、陶瓷、人工合成材料在測量機中獲得了越來越多的應(yīng)用；高速的動態(tài)性能要求提高動態(tài)補償能力，動態(tài)誤差與測量機的結(jié)構(gòu)參數(shù)和運動規(guī)程有關(guān)。誤差補償技術(shù)是一項能以較低的成本、大幅度地提高坐標測量機測量精度的先進技術(shù)手段。從發(fā)展趨勢來看，三坐標測量機將越來越多地用于生產(chǎn)線。從這一要求出發(fā)，必須要求測量機具有開放式控制系統(tǒng)，具有更大的柔性。(7) 制造系統(tǒng)的不斷發(fā)展。這使得開放式、具有通用性與柔性的三坐標控制系統(tǒng)發(fā)展緩慢。(6) 開放式系統(tǒng)。可以說測量機軟件是三坐標測量機中發(fā)展最為迅速的一項技術(shù)。測量機的功能主要由軟件決定。(5) 軟件智能技術(shù)。(4) 采用新材料，運用新技術(shù)。具有高精度、較大量程、能用于掃描測量的模擬測頭，以及能伸入小孔、用于測量微型零件的專門測頭也將獲得發(fā)展。其值愈大，其性能愈好。與其他各項技術(shù)指標相比，提高測頭的性能指標難度最大。4℃ (3) 發(fā)展新型測頭技術(shù)。為此，近幾年引起了廠商的改型高潮，新品種層出不窮。鋁合金、陶瓷材料以及各種合成材料在三坐標測量機中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。(2) 提高測量效率。傳統(tǒng)的概念是為了保證測量精度，測量速度不宜過高。但是現(xiàn)代的超精加工、科學研究中往往提出納米級的精度要求。從目前國內(nèi)外三坐標測量機發(fā)展情況和科技生產(chǎn)對三坐標測量機提出的要求來看，其發(fā)展趨勢可以概括為以下幾方面:(1) 提高測量精度和普及高速測量。三坐標測量機測頭的精度要求高， ,。先進制造技術(shù)、各種工程項目與科學實驗的需要也對三坐標測量機不斷提出新的、更高的要求。三坐標測量機的測量精度及工作效率與測量頭密切相關(guān)。國內(nèi)三坐標測量機近十年來發(fā)展也較快，但同國外相比還有一定差距，主要有以下幾方面：系列品種較少，“三化”程度低；新產(chǎn)品開發(fā)周期長，主要原因是元件和材料配套難；機加工周期長等；產(chǎn)品的穩(wěn)定性較差，特別是電控系統(tǒng)，可靠性較差，故障率較高，壽命相對低，此外軟件功能相對少些，特別是專用軟件更少，與計算機工作站和數(shù)控機床聯(lián)網(wǎng)問題，僅有極少數(shù)測量機剛剛起步，多數(shù)機器還沒開始這項工作，有待進一步開發(fā)研究。而國內(nèi)的生產(chǎn)單位也已經(jīng)有了很大的發(fā)展，主要的生產(chǎn)廠家有中國航空精密機械研究所、青島前哨英柯發(fā)測量設(shè)備有限公司、上海機床廠、北京機床研究所、哈爾濱量具刃具廠、昆明機床廠和新天光儀器廠等。（2）國內(nèi)概況我國自20世紀70年代開始引進、研制三坐標測量機以來，也有了很大發(fā)展?？偟膩碚f，國外機器有以下特點：，空間敞開性好，AutoCAD’ 和有限元法進行優(yōu)化設(shè)計，結(jié)構(gòu)較合理，造型優(yōu)美；，專用軟件和附件較多，能滿足更多用戶的特殊需要；，移動件質(zhì)量盡可能小，做到高剛性、低慣性；e. 配有21項誤差補償軟件，可以廉價地提高機器精度； 連續(xù)軌跡控制系統(tǒng)，它是一種性能優(yōu)于CPU的數(shù)據(jù)信號處理器，是超大規(guī)模集成電路。（1）國外概況國外三坐標測量機生產(chǎn)廠家較多，系列品種很多，大多數(shù)都有劃線功能。我們公司的產(chǎn)品已占領(lǐng)了國內(nèi)53%的三坐標測量機市場，而其它所有國內(nèi)公司的市場占有率總和不到5%，其余市場被國外幾個公司瓜分。前哨朗普公司走的是吸收學習、自主開發(fā)之路。我國從八十年代開始引進研制三坐標測量機，除青島前哨朗普公司外，北京航空精密機械研究所(303所)、北京機床研究所、上海機床廠、昆明機床廠、新天光學儀器廠等也都先后涉足三坐標領(lǐng)域。 三坐標測量機的發(fā)展現(xiàn)狀三坐標測量機是近30年才發(fā)展起來的，國外著名的廠家有HEXAGON集團(Leitz公司、DEA公司、Brownamp。這種測量機可像數(shù)控機床一樣可按照編制好的程序自動進行測量。此類型的三坐標測量機采用手動或機動皆可。用計算機處理測量數(shù)據(jù)，可完成諸如工件安裝傾斜的自動校正計算、坐標變換、孔心距計算、偏差值計算等數(shù)據(jù)處理工作。例如在測量機上測量孔距，實際上測得的是孔上各點的x與Y坐標，需要進行計算處理才能得出結(jié)果，人工計算工作量很大，所以這類測量機目前己被淘汰。由于它的通用性強，測量范圍大、精度高、效率高、性能好，因此世界上第一臺測量機是英國FERRANTI公司于1956年研制成功，當時的測量方式是測頭接觸工件后，靠腳踏板來記錄當前坐標值，然后使用計算器來計算元素間的位置關(guān)系。 三坐標測量機的發(fā)展歷程、現(xiàn)狀和動態(tài)三坐標測量機廣泛地用于機械制造、電子工業(yè)、汽車和航空航天等工業(yè)中。(3) 數(shù)控機床和加工中心配套組成的生產(chǎn)線甚至柔性制造系統(tǒng)都離不開三坐標測量儀。三坐標測量機對測量技術(shù)的重要作用主要表現(xiàn)在：(1) 成功解決了像箱體零件的孔徑與空位、葉片與齒輪、汽車與飛機等的外輪廓尺寸檢測的問題。(4) 實現(xiàn)反向工程的需要。(3) 隨著生產(chǎn)規(guī)模日益的擴大，加工精度不斷提高，除了需要高精度三坐標測量機在計量室檢測外，為了便于直接檢測工件還需在生產(chǎn)線或者加工車間進行。(2) 由于機械加工。 三坐標測量機的需求和研究意義近年來，工業(yè)生產(chǎn)有了很大的發(fā)展，特別是機床、機械、航空航天和電子工業(yè)興起后，各種復雜零件的研制和生產(chǎn)需要先進的檢測技術(shù)與儀器，因而體現(xiàn)三維測量技術(shù)的三坐標測量機應(yīng)運而生，并迅速發(fā)展。我國自70年代開始引進研制三坐標測量及以來，也有了很大發(fā)展。到20世紀60年代末，已有近十個國家的三十多家公司在生產(chǎn)CMM，不過這一時期的CMM尚處于初級階段。它可方便地進行空間三維尺寸的測量，可實現(xiàn)在線檢測及自動化測量。由于它的通用性強、測量范圍大、精度高、性能好、能與柔性制造系統(tǒng)相連接，已成為一類大型精密儀器，故有“測量中心”之稱。它可以進行零件和部件的尺寸、形狀及相互位置的檢測，例如箱體、導軌、禍輪、葉片、缸體、凸輪、齒輪、形體等空間型面的測量。它的出現(xiàn)，一方面是由于自動機床、數(shù)控機床高效率加工以及越來越多復雜形狀零件加工需要有快速可靠的測量設(shè)備與之配套；另一方面是由于電子技術(shù)、計算機技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)以及精密加工技術(shù)的發(fā)展為三坐標測量機的產(chǎn)生提供了技術(shù)基礎(chǔ)。濟南大學泉城學院畢 業(yè) 設(shè) 計題 目 經(jīng)濟型三坐標測量機設(shè)計 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級 機設(shè)0702班 學 生 龍騰宇 學 號 20073006062 指導教師 (宋體三號，居中) 二〇一一 年 五 月 二十 日1前言三坐標測量機（Coordinate Measuring Machining，簡稱CMM）是20世紀60年代發(fā)展起來的一種新型高效的精密測量儀器。近40年來，它廣泛地用于機械制造、電子、汽車和航空航天等工業(yè)中。此外，還可用于劃線、定中心孔、光刻集成線路等，并可對連續(xù)曲面進行掃描及制備數(shù)控機床的加工程序等。三坐標測量機作為現(xiàn)代大型的精密測量儀器，已經(jīng)越來越顯示出它的重要性和廣闊的發(fā)展前景。它的優(yōu)點是：①通用性強，可實現(xiàn)空間對坐標點位的測量，方便地檢測出各種零件的三維輪廓尺寸和位置精度； ②測量精確可靠； ③可方便地進行數(shù)據(jù)處理與程序控制。進入20世紀80年代后，以ZEISS、LEITZ、DEA、LK、三豐、SIP、FERRANTI、MOORE等為代表的眾多公司不斷推出新產(chǎn)品，使得CMM的發(fā)展速度加快。我國的主要生產(chǎn)廠家有中國航空精密機械研究所、青島前哨英柯發(fā)測量設(shè)備有限公司、上海機床廠、北京機床研究所等。三坐標是基于以下客觀要求發(fā)展起來的：(1) 越來越多的零件需要三維測量，而傳統(tǒng)的測量方法已近不能滿足生產(chǎn)的需要。數(shù)控機床加工及自動加工線的發(fā)展，生產(chǎn)節(jié)拍的加快，加工一個零件僅有幾十分鐘或幾分鐘，要求加快對復雜工件的檢測。其檢測數(shù)量加大，科學化管理程度加強，因而需要各種精度的坐標測量機。由此可知，CMM的出現(xiàn)標志了計量儀器領(lǐng)域的重大變革，在測試技術(shù)領(lǐng)域起到了里程碑的作用。(2) 精確度得以提升，㎜。這些不見得配合使用可有效提高效率。它不僅可用作零件和部件的尺寸形狀及相互位置的檢測，例如箱體、導軌、渦輪和葉片、缸體、凸輪、齒輪、型體等空間型面的測量，而且能與柔性制造系統(tǒng)相連接以實現(xiàn)設(shè)計、制造和檢測一體化。自1959年世界上第一臺三坐標測量機在英國制造出來，僅四十多年的歷史，它就取得了飛速的發(fā)展，至今已經(jīng)歷了幾個發(fā)展階段，并逐漸形成了以下幾種類型：(1) 手動數(shù)字顯示及打印型這種類型坐標測量機主要用于幾何尺寸測量，可顯示并打印出測得點的坐標數(shù)據(jù)，但要獲得所需的幾何尺寸形位誤差，還需進行人工運算，其技術(shù)水平較低，帶有電傳打印系統(tǒng)的坐標測量機雖然解決了數(shù)據(jù)打印問題，但記錄下來的數(shù)據(jù)仍需要人工進行運算。(2) 帶有計算機進行數(shù)據(jù)處理型帶有小型電子計算機的測量機的數(shù)據(jù)系統(tǒng)由三部分組成:即數(shù)據(jù)輸入部分、數(shù)據(jù)處理部分與數(shù)據(jù)輸出部分。并且可以預(yù)先儲備一定量的數(shù)據(jù)，通過計量軟件存儲所需測量件的數(shù)學模型，對曲線表面輪廓進行掃描測量。(3) 計算機數(shù)字控制型(CNC)帶有小型電子計算機數(shù)據(jù)處理的測量機雖解決了數(shù)據(jù)處理問題，但測量過程仍然是手動或機動的，對一些大型零件(如汽車外殼、葉片或航空工業(yè)與空間技術(shù)中的一些具有曲線表面的零件)和一些精度要求較高或?qū)y力有一定要求的零件(如非金屬材料或薄壁零件等)的測量，手工操作既費力，又不能保證檢驗精度，因此發(fā)展出計算機數(shù)字控制坐標測量機。計算機將貯存在磁盤中的程序讀入，經(jīng)信息處理，通過數(shù)控伺服機構(gòu)控制測量機按程序自動測量，并將測量的結(jié)果輸入計算機，按測量要求進行數(shù)據(jù)處理并自動打印數(shù)據(jù)或磁盤等形式輸出。Sharpe公司)、Zeiss公司、三豐公司等。他們基本都是引進國外的生產(chǎn)許可證，但由于種種原因，生產(chǎn)的一直是國際上八十年代水平的產(chǎn)品，市場占有率逐年下降，現(xiàn)在大部分已退出三坐標測量機市場。隨著QIC數(shù)控系統(tǒng)的推出，大大提高了我國數(shù)控測量技術(shù)的整體制造水平，增強了公司產(chǎn)品在國際市場的競爭能力，改變了我國在數(shù)控測量領(lǐng)域依賴國外進口的局面。前哨朗普現(xiàn)在已經(jīng)遙遙領(lǐng)先于國內(nèi)同行的水平，躋身于國際三坐標測量機集團的前列，替代了進口。著名的國外生產(chǎn)廠家有德國的蔡司（Zeiss）和萊茨（Leitz）、意大利的DEA、美國的布郎夏普、日本的三豐等公司。它除了有較高的運算和控制功能外，還有內(nèi)部存儲的許多可供開發(fā)的高級語言程序；（英國）的電測頭，功能齊全，質(zhì)量可靠；、專用和誤差修正軟件；，使用壽命長；；，特別是數(shù)控系統(tǒng)和測量軟件每二三年便更新一代； ，“三化”（即標準化、通用化、系列化）程度高。國內(nèi)引進較多的是:/蔡司（Zeiss）和萊茨（Leitz）、意大利的DEA、美國的布郎夏普、日本的三豐等公司的產(chǎn)品?，F(xiàn)在，我國具有年產(chǎn)幾百臺各種型號三坐標測量機的能力。 三坐標測量機的發(fā)展動態(tài)目前國內(nèi)外正在探索簡單、快速、易行而精度高的測試方法，比如用誤差綜合修正法來提高三坐標測量機的精度。研制高精度的測量頭是三坐標測量機研究的重要方面。三坐標測量頭的主要作用是能實現(xiàn)三維瞄準，有的三向測量頭還能用作測微。某些情況下，不僅要求三坐標測量頭能瞄準并發(fā)出信號，還要求它能實現(xiàn)測量，這時要求它有較大的測量范圍，線性好且精度高。精密級的三坐標測量機測量空間任何一點的坐標精度均可達到微米級。質(zhì)量與效率一直是衡量各種機器性能、生產(chǎn)過程優(yōu)劣的兩項主要指標。隨著生產(chǎn)節(jié)奏不斷加快，用戶在要求測量機