三座表测量仪的功能原理及使用方法

三坐标测量仪三轴均有气源制动开关及微动装置，可实现单轴的精密传动，采用高性能数据采集系统。应用于产品设计、模具装备、齿轮测量、叶片测量机械制造、工装夹具、汽模配件、电子电器等精密测量。

目录
1仪器简介
.机型介绍
.主要特征
2基本构成
3功能原理
4分类
5主要优点
6应用领域
7使用方法
8数据管理
9日常保养

1仪器简介
三坐标测量仪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，又称为三坐标测量机或三坐标量床。三坐标测量仪又可定义“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递讯号，三个轴的位移测量系统（如光栅尺）经数据处理器或计算机等计算出工件的各点（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 [1]  。

机型介绍
结构型式：三轴花岗岩、四面全环抱的德式活动桥式结构

传动方式：直流伺服系统 + 预载荷高精度空气轴承
长度测量系统：RENISHAW开放式光栅尺，分辨率为0.1μm
测头系统：雷尼绍控制器、雷尼绍测头、雷尼绍测针
机 台：高精度（00级）花岗岩平台
使用环境：温度（20±2）℃，湿度40%-70% ，温度梯度1℃/m，温度变化 1℃/h
空气压力：0.4 MPa - 0.6 Mpa
空气流量：25 L/min
长度精度MPEe： ≤2.1+L/350 （μm）
探测球精度MPEp： ≤2.1μm

主要特征
三轴采用天然高精密花岗岩导轨，保证了整体具有相同的热力学性能，避免由于三轴材质不同热膨胀系数不同所造成的机器精度误差。
花岗岩与航空铝合金的比较
1.铝合金材料热膨胀系数大。一般使用航空铝合金材料的横梁和Z轴在使用几年之后，三坐标的测量基准——光栅尺就会受损，精度改变。
2.由于三坐标的平台是花岗岩结构，这样三坐标的主轴也是花岗岩材质。主轴采用花岗岩而横梁和Z轴采用铝合金等其他材质，在温度变化时会因为三轴的热膨胀系数不均同而引起测量精度的失真和稳定。
三轴导轨采用全天然花岗岩四面全环抱式矩形结构，配上高精度自洁式预应力气浮轴承，是确保机器精度长期稳定的基础，同时轴承受力沿轴向方向，受力稳定均衡，有利于保证机器硬件寿命。
3. 采用小孔出气专利技术，耗气量为30L/Min，在轴承间隙形成冷凝区域，抵消轴承运动摩擦带来的热量，增加设备整体热稳定性。仔细研究各厂家的技术指标，会发现： 欧潼精密的耗气量为30L/Min，而其他的厂家在50-150L/MIN之间. 按照物理学理论，当气体以一定的压力通过圆孔的时候，会因为气体摩擦产生热量，在高精密测量中，微小的热量也会影响精度的稳定性，而当出气孔的孔径小于一定的直径的时候，却会相反的会在出气孔的周围形成冷凝效应! 正是利用这一物理学原理，采用欧潼小孔出气的技术，使得冷凝效应恰恰抵消测量中因为空气摩擦产生的微弱热量，使得设备保持长时间的温度稳定性，从而保证精度稳定性！
各大供应商CMM轴承对比
4. 三轴均采用英国RENISHAW原装镀金光栅尺，分辨率为0.1um；同时采用一端固定，一端自由伸缩的方式安装，减少了光栅尺的变形。
5.传动系统采用国际先进的设计，无任何导轨受力变形，最大程度保证机器精度和稳定性。采用钢丝增强同步带传动结构，有效减少高速运动（增加）时的震动，具有高强度，高速度及无磨损特点。
6. 软件为PTB全面认证的业界标杆RATIONAL-DMIS，功能强大，简单易学，让你更专注于产品测量而不是学习软件。
★ 有大型，不宜搬动的零件和装配件（如航空器部件、运输工具、工程机械零件、大型焊接冲压件、大型锻件、大型铸件等）
★ 需要三坐标测量机
★ 对于没有三坐标测量设备，但需要测量，公司可以提供三坐标测量设备租借（租用）
★ 需要到外协单位检测产品，而外协单位没有三坐标测量设备
★ 在线检测、测量
★ 检具、夹具标定、检测
★ 汽车焊装夹具，检具标定、检测
★ 管件检测、测量
★ 整车逆向扫描

2基本构成
全封闭框架移动桥式测量机是一种精度高、测量速度快、性能稳定的测量系统。具有兼容多测头系统功能：光学CCD影像测头、激光测头，具备极佳的性价比；能够满足车间检测需要，广泛应用于各种零件、工装夹具尺寸检测及模具制造中的尺寸测量和复杂形面的快速扫描检测。
性能特点
1、 X向横梁：采用精密斜梁技术
2、Y向导轨：采用独特的直接加工在工作台上的整体下燕尾槽定位结构
3、导轨方式：采用自洁式预载荷高精度空气轴承组成的四面环抱式静压气浮导轨
4、驱动系统：采用本产高性能DC直流伺服电机、柔性同步齿形带传动装置，各轴均有限位和电子控制，传动更快捷、运动性能更佳
5、Z向主轴：可调节的气动平衡装置，提高了Z轴的定位精度
6、控制系统：采用进口的双计算机三座标专用控制系统
7、机器系统：采用计算机辅助3D误差修正技术（CAA），保证系统的长期的稳定性和高精度。
8、测量软件：采用功能强大的3D-DMIS测量软件包，具有完善的测量功能和联机功能。

3功能原理
简单地说,三坐标测量机就是在三个相互垂直的方向上有导向机构、测长元件、数显装置，有一个能够放置工件的工作台（大型和巨型不一定有），测头可以以手动或机动方式轻快地移动到被测点上，由读数设备和数显装置把被测点的坐标值显示出来的一种测量设备。显然这是最简单、最原始的测量机。有了这种测量机后，在测量容积里任意一点的坐标值都可通过读数装置和数显装置显示出来。测量机的采点发讯装置是测头，在沿X，Y，Z三个轴的方向装有光栅尺和读数头。其测量过程就是当测头接触工件并发出采点信号时，由控制系统去采集当前机床三轴坐标相对于机床原点的坐标值，再由计算机系统对数据进行处理。

4分类
按三坐标测量仪结构可分为如下几类：
1.移动桥架型（Movingbridgetype）
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（Bridgebedtype）
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（Gantrytype）
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（Fixedbridgetype）
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-Shpaedbridgetype）
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（Fixedtablecantileverarmtype）
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。
7.单支柱移动型（Movingtablecantileverarmtype）
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（Singlecolumnxytabletype）
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（Movingtablehorizontalarmtype）
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（Fixedtablehorizontalarmtype）
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（Movingramhorizotalarmtype）
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。大多数情况应用在车辆检验工作。
12.闭环桥架型（Ringbridgetype）
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。

5主要优点
表面阳极化航空铝合金
高精度自洁式空气轴承
高精度欧洲进口光栅尺
精密三角梁专利技术

6应用领域
广泛的应用于汽车、电子、机械、航空、汽车、军工、模具等行业中的箱体、机架、齿轮、凸轮、蜗轮、蜗杆、叶片、曲线、曲面等的测量、五金、塑胶等行业中。

7使用方法
三坐标测量机（CMM）的测量方式通常可分为接触式测量、非接触式测量和接触与非接触并用式测量。
其中，接触测量方式常用于机加工产品、压制成型产品、金属膜等的测量。为了分析工件加工数据，或为逆向工程提供工件原始信息，经常需要用三坐标测量机对被测工件表面进行数据点扫描。本文以三坐标的FOUNCTION-PRO型三坐标测量机为例，介绍三坐标测量机的几种常用扫描方法及其操作步骤。
三坐标测量机的扫描操作是应用PC DMIS程序在被测物体表面的特定区域内进行数据点采集，该区域可以是一条线、一个面片、零件的一个截面、零件的曲线或距边缘一定距离的周线等。扫描类型与测量模式、测头类型以及是否有CAD文件等有关，控制屏幕上的“扫描”（Scan）选项由状态按钮（手动/DCC）决定。若采用DCC方式测量，又有CAD文件，则可供选用的扫描方式有“开线”（Open Linear）、“闭线”（Closed Linear<span st