三坐标测量技术基础

1、金工实习讲稿三座标测量技术基础三坐标测量技术基础、教学目标1、了解三坐标测量机基本结构2、了解三坐标测量机基本原理3、了解三坐标测量机维护保养方法4、了解测量软件的基本使用5、掌握运用测量软件进行孔和轴的测量6、掌握运用测量软件输出检验报告、教学安排中国计量学院工程训练中心从理论上讲，三坐标测量机的特点是：高精度、高效率、万能性。因而多 用于工业质量保证，如产品测绘、检验，复杂型面检测，工夹具测量，研制过程 中间测量，cncm床或柔性生产线在线测量等方面。一台坐标测量机综合应用了 电子技术、计算机技术、数控技术、光栅测量技术（激光技术）、精密机械（包 括新工艺、新材料和气浮技术）第一章三坐标测

2、量机的结构简介三坐标测量机的主要结构为工作台、桥架、测头、计算机控制系统等组成图1.1三坐标测量机结构图航空、航天、造船行龙门桥式测量机适合于大型业的大型零件或大型模具的测量。一般频用双光栅、双驱动等技术，提高精度。图1.2龙门式三坐标测量机1.2、 桥式桥式测量机是使用最为广泛的一种机构形式。特点是开敞性比较好，视野 开阔，上下零件方便。运动速度快，精度比较高。用于复杂零部件的质量检测、 产品开发。图1.3桥式三坐标测量机1.3、 悬臂式悬臂式测量机开敞性好，测量范围大，可以由两台机器共同组成双臂测量 机，尤其适合汽车工业钺金件的测量。主要用于车间划线、简单零件的测量，精度比较低图1.4悬臂

3、式三坐标测量机二、按驱动方式，三坐标测量机可分为以下几种 ：手动型手工使其三轴运动来实现采点，价格低廉，但测量精度差；机动型一一通过电机驱动来实现采点，但不能实现编程自动测量；自动型一一由计算机控制测量机自动采点，通过编程实现零件自动测量, 且精度局03中国计量学院工程训练中心第二章三坐标测量机的基本原理2.1、 基本原理将被测物体（图2.1中的红色圆柱体）置于三坐标测量机的测量空间，可 获得被测物体上各测量点（16个测量点）的坐标值，根据这些点的空间坐标值 经过数学运算求出被测物体圆柱的实际几何尺寸，形状和位置公差。输出：x = 2.0y = 2.0z = 2.5图2.1圆柱的测量2.2、

4、点的测量流程测量点的过程图2.2点的测量流程图5中国计量学院工程训练中心第三章三坐标测量机的维护保养三坐标测量机作为一种精密的测量机器，如果维护及保养做得及时，就能 延长机器的使用寿命，并使精度得到保障、故障率降低。为使客户更好地掌握和 用好测量机，测量机维护及保养规程如下：3.1、 开机前的准备3.1.1. 三坐标测量机对环境要求比较严格，应按要求严格控制温度及湿度；3.1.2. 三坐标测量机使用气浮轴承，理论上是永不磨损结构，但是如果气源不干 净，有油.水或杂质，就会造成气浮轴承阻塞，严重时会造成气浮轴承和气浮导 轨划伤，后果严重。所以每天要检查机床气源，放水放油。定期清洗过滤器及油 水分

5、离器。定期检查机床气源上一级空气来源，（空气压缩机或集中供气的储气 罐）；花岗岩导轨更要定期检查导轨面状况， 所以每次开机前应清洁机器的导轨， 用航空汽油擦拭（120或180号汽油）或无水乙醇擦拭。3.1.3. 切记在保养过程中不能给任何导轨上任何性质的油脂；3.1.4. 在长时间没有使用三坐标测量机时， 在开机前应做好准备工作：控制室内 的温度和湿度（24小时以上），然后检查气源、电源是否正常；3.1.5. 开机前检查电源，如有条件应配置稳压电源，定期检查接地，接地电阻小 于4欧姆。3.2、 工作过程中：3.2.1. 被测零件在放到工作台上检测之前， 应先清洗去毛刺，防止在加工完成后 零件表

6、面残留的冷却液及加工残留物影响测量机的测量精度及测针使用寿命；被测零件在测量之前应在室内恒温，如果温度相差过大就会影响测量精度；3.2.2. 大型及重型零件在放置到工作台上的过程中应轻放，以避免造成剧烈碰 撞，致使工作台或零件损伤。必要时可以在工作台上放置一块厚橡胶以防止碰撞； 3.2.3.小型及轻型零件放到工作台后，应紧固后再进行测量，否则会影响测量精 度；3.2.4. 在工作过程中，测座在转动时（特别是带有加长杆的情况下）一定要远离零 件，以避免碰撞；3.2.5. 在工作过程中如果发生异常响声，切勿自行拆卸及维修，请及时与厂家联 系，厂家会安排经过严格培训的人员前往， 并承诺以最快的速度帮

7、助客户解决问 题。3.3、 操作结束后3.3.1. 请将z轴移动到上方，但应避免测针撞到工作台；3.3.2. 工作完成后要清洁工作台面；3.3.3. 检查导轨，如有水印请及时检查过滤器。如有划伤或碰伤也请及时与厂家联系，避免造成更大损失；3.3.4. 工作结束后将机器总气源关闭。11第四章轴套零件的检测操作4.1、 目的了解和掌握测量内孔尺寸与轴尺寸误差的方法和特点。通过轴套测量操作, 初步掌握三坐标测量软件的基本功能和使用方法。4.2、 设备与器材1）三坐标测量机（测量软件）2）测头系统：mh20i或ph10t 3）测针：20 x?3mm4.3、 实验原理与方法三坐标测量基本原理就是通过探测

8、传感器（测头）与测量空间轴线运动的配 合，对被测几何元素进行离散的空间点位置的获取（如图 4-1 ）,然后通过一定 的数学计算，完成对所测得点的分析拟合，最终还原出被测的几何元素，并在此 基础上计算其与理论值（名义值）之间的偏差（如图 4-2 ）,从而完成对被测零件的检验工作。图4-1测量点位置图4.4、操作步骤、方法与注意事项图4-2实测零件拟合图4.4.1、 载入机器模型1）双击图标2）点击软件界面左上角“选项”中的“载入机器模型”，选择路径“ 三坐标测量技术基础”下的机器模型“bqc.gm吊，（如图4.3）,即可载入机器模型。 此后的测量都在这个机器模型的三维空间中进行，图4.3载入机器

9、模型4.4.2、 构建测头及校准1）点击操作工具条中的“测头”工具菜单（如图 4.4）,选择“构建测头”选项。选择mh20i或ph10t测头，选择长度20x球直径？3测针，（如图4.4）勾选 “tp20 se7 ps16r即可；点击“添加激活”，激活构建的测头，在后面的测量中，使用这个激活的测头；若神；长度径口 ph9白ph10t. el 7p20se7sa2 506sk2 sc2 5e4sk3ps20rse5se6口一-e /)2.00)4.50j6.00 ni5,007 go7.508u0d8,0010,0012,0015.000.00jo.do图4.4 构建测头2）点选“校准测头”选择“

10、校验规定义”，（如图 4.5）输入参数，点击“定 义”完成校验规的定义；5diameter校验规定义sf下yf20000000offset distance-stem diameter19.0000100.0000o.dood平移距离 杆百径o.owoi.ijooo1-k 再一，.2 moo3 5加0|图4.5定义校验规3）在双数据区中点选“测头”，就可以看到定义完成的测头 rootsn1球形规;在数据区将测头rootsn1放到球形规上（如图4.6）,软件自动对测头进行校验；注意：只有经过校验的测头得到测头的实际尺寸才能进行精确测量。恻头名称a : b角度日球形规 yf.国环规卜roots回自

11、动索引amrootsn2自动索引n!图4.6测头校准4.4.3、 导入ca限型1）导入被测件cadb字卞k型yuanhuan.iges ,选择“文件” “导入cad iges, 选择路径“ 三坐标测量技术基础 三座标测量试件”下的yuanhuan.igs模型 文件（如图4.7）；图4.7导入cad真型2）在双数据区中，点选“元素”工具，可以看到cad真型的数据；右击鼠标，出现快捷菜单（如图4.8）,勾选“可选取”确保在图形区中的 cad真型可以被选中;荷曲线曲面s cad cads型cadm噪姒器 模型对齐 居中cad模型 显示模型 可选取 删除 测量点栅格-cm cad模型操板器 h机器空间

12、图4.8模型可选取3）点击选中“机器空间”（如图 4.9）,通过机器空间移动 cad模型到合适的测量位置，点击“停止操纵器”快捷菜单，将模型导入完成横型对齐模型空间居中c小模型。显示模型。可选取删除亚i量点跚格图4.9机器空间4.4.4、 建立工件坐标系1）在“测点选项”工具条上选中“ cadife性图形定义”（如图4.10）,确保选中的是线性元素；选中cad真型上表面的圆后，在软件的双数据区就出现线性元 素圆cri1;中国计量学院工程训练中心*点甘边界点直线 匚面图4.10圆的定义理论实际弧 f柱链圆槽践面回adm云 圆球yf圆圆楠建曲曲caca点yuanhua.2）在双数据区中，将圆 cr

13、i1拖入坐标系节点（如图4.11）,即可建立工件坐标系org_cr 1今后测量将以此坐标系作为测量基准坐标系;图4.11建立坐标系153）点击双数据区中“元素” cad真型，点右键出现快捷菜单（如图 4.12）,点击“模型对齐”，使数字 cad真型的坐标系与工件坐标系 org_cir对齐。垂,键槽:臭曲线,曲面-cu cad 型- cadm 1yuani点云模型对齐七 or居中cad模型 显示模型 可选取 删除 测量点栅格图4.12 数模对齐4.4.5、 圆柱面的测量（自动生成测量点）1）在“测点选项”工具条上选中“ cad图形定义”，确保选中的是面元素；选中cad模型内孔的圆柱面，软件界面双

14、数据区中出现面元素圆柱面cyl1 （如图4.13);|cad图正定义2oh3-im7型标第量技术堇对、叶聿,kiln0点 片边界点 x直竣ic.面 中行同电”。球3 口典cyl1l圆锥&桶商q键懵吨ffitt。曲面习m ca。模型cadm_1 yuanhua,.点云2）软件下方切换到“测量”界面宜，点选“圆柱”功能囹，选择“测点管理” 选项适。将cyl1拖入被测元素对话框中，在数显区滚动鼠标滚轮确定测量点 数可设置测量点数为8,点击“生成测量点” 西，整体设置可参照图4.14:373.025984373.026496373.026753373.026240571.379095571.37738

15、35,7287945,729506-543.748633-518.748633-506.249620-531.2496200.70710.70710.70710.7071图4.14自动生成测量点3）点击“测量” ” ,测量出圆柱面上各点，完成测量后，可以在双数据区看到 出现实际的圆柱面cylt4.4.6、 圆柱面的测量（手动选择测量点）1）软件下方切换到“测量”界面宜，点选“圆柱”功能刚，选择“统计图”选项（如图4.15）图4.15 圆柱测量2）在“测点选项”工具条上选中“在网络上创建/编辑测量点”（如图4.16）, 鼠标左键点选cad真型外圆柱表面上的点即可产生测量点，当测量了 5点之后，“

16、结束”选项变成可选，点击“结束”选项，在双数据区就会出现圆柱面cyl2在测量过程中，如果发现测量点不合适，可以将测量点删除；数据拟合时，如果 拟合圆柱面与理论圆柱面相差过大，可以增加测量点，确保拟合圆柱面正确。中国计量学院工程训练中心图4.16 手动生成测量点更新注意：圆柱cyl1与cyl2的理论值可能不是图纸上的尺寸，需要将他们理论尺寸 改为图纸尺寸值。双击cyl1或cyl2,更改理论值然后点击将圆柱孔cyl1的4.4.7、 公差的定义1）在软件下方切换到“公差”实际数据拖入元素名对话框，设置如下图4.17:图4.17 尺寸公差设置2）点击“定义公差”完成圆柱孔的公差评估并在右侧的“公差”数

17、据区中生成 公差标签tdiam1如下图4.18 :出用 直径 | h* ddaim工 tdiam1cyl 1图4.18 尺寸公差定义3）同样将圆柱孔cyl2的实际数据拖入元素名对话框，设置参考图4.18,得到cyl2的尺寸公差tdiam24）在软件下方切换到“公差”里，点选“圆柱度”公差叵!，将圆柱孔cyli 的实际数据拖入元素名对话框，设置如下图（4.19）, “定义公差”得到内孔cyl1的圆柱度公差tcylcty1图4.19 圆柱度公差5）在软件下方切换到“公差” 空，点选“同轴度”公差 山，将圆柱面cylicyl2的实际数据拖入元素名对话框，设置如下图（4.20）, “定义公差”得到同轴

18、度公差tconcen1图4.20 同轴度公差4.4.8、 输出测量报告1）切换至u测量报告对话框1回 i将tdiam1 tdiam2 tcylcty 1 tconcen1的公差标签拖入对话框中就完成了圆环零件的公差报告。如图4.2080.000079.8936-04054-0.04600.00000.0604tcylcty1 计算元素=cyl1mh/angdec0.00000.05250.05250.01300.0395tconcen1 计算元素=cyl2mm/angdec0x0000.1720047200.92500*14701td1an2计算元素_= cyux号展乌展里厚u q且敢q图形浏览dmis铜辑器73f4输出f53图米报告fbo图形糟溪图f7千 07：00;10后td1am1 计苴元素=cyl1mm/angdec_e_50.000049,5939-0.00610.00000.0390-0,0061mm/a.ngdec图4.20 公差报告如上图所示，公差都为超差，在趋势一栏显示尺寸的超差值。当零件