三坐标培训教材

1、三坐标测量机三坐标测量机- 机械结构坐标测量机的基本组成坐标测量机的基本组成 主机 控制柜 测头测座系统 计算机 (软件)一、坐标测量机的结构一、坐标测量机的结构形式形式活动桥式活动桥式Global测量机测量机移动桥式坐标测量机是目前中小型测移动桥式坐标测量机是目前中小型测量机的主要机型。量机的主要机型。优点优点：结构简单、紧凑，刚度好，开：结构简单、紧凑，刚度好，开敞性好，承载能力较强，工件质量对敞性好，承载能力较强，工件质量对测量机的动态性能没有影响。测量机的动态性能没有影响。缺点缺点：桥架单边驱动，：桥架单边驱动，Y向光栅尺在向光栅尺在工作台一侧，在工作台一侧，在Y方向有较大的阿贝方向有

2、较大的阿贝臂，会引起较大的阿贝误差。臂，会引起较大的阿贝误差。固定桥式固定桥式精度最高的测量机往往采用这种结构形精度最高的测量机往往采用这种结构形式。式。优点优点：结构稳定，刚性很好。：结构稳定，刚性很好。Y向的光向的光栅尺和驱动机构可以设置在工作台下方栅尺和驱动机构可以设置在工作台下方中部，中部，X向阿贝臂小。向阿贝臂小。缺点：缺点：因为被测工件放置在运动工作台因为被测工件放置在运动工作台上，降低了机器的运动速度，承载能力上，降低了机器的运动速度，承载能力相对小一些。相对小一些。水平臂式水平臂式TORO测量机测量机LAMBDA测量测量机机龙门式（高架桥式）龙门式（高架桥式）龙门式坐标测量机一

3、般为中龙门式坐标测量机一般为中大型测量机。大型测量机。优点优点：减少了移动部分质量：减少了移动部分质量，有利于精度及动态性能的，有利于精度及动态性能的提高。龙门式测量机最长可提高。龙门式测量机最长可到数十米，由于其刚性要比到数十米，由于其刚性要比水平臂式好，因而对大尺寸水平臂式好，因而对大尺寸而言可具有足够的精度。而言可具有足够的精度。缺点：缺点：结构复杂，要求较好结构复杂，要求较好的地基；立柱影响操作的开的地基；立柱影响操作的开阔性；单边驱动，阔性；单边驱动，Y向光栅尺向光栅尺在立柱一侧，在在立柱一侧，在Y方向有较大方向有较大的阿贝臂，会引起较大的阿的阿贝臂，会引起较大的阿贝误差，所以大型龙

4、门式坐贝误差，所以大型龙门式坐标测量机采用双光栅标测量机采用双光栅/双驱动双驱动模式。模式。关节臂式GLOBAL Advantage Performance Classic Inspector Explorer机器具体的规格请参阅机器具体的规格请参阅综合样本综合样本二、测量机的结构材料二、测量机的结构材料对测量机材料的总体要求对测量机材料的总体要求 测量机要能够在环境变化的情况下、在运动状态下、在长期工作情况测量机要能够在环境变化的情况下、在运动状态下、在长期工作情况下保持稳定的精度和性能，这就要求构成测量机各部件的材料具有良下保持稳定的精度和性能，这就要求构成测量机各部件的材料具有良好的性能

5、。由于没有一种材料能全部满足这些要求，就需要进行合理好的性能。由于没有一种材料能全部满足这些要求，就需要进行合理的结构设计。这些要求主要包括：的结构设计。这些要求主要包括：z导热性好，以免外界有温度变化（随时间及随空间变化）时形成构件导热性好，以免外界有温度变化（随时间及随空间变化）时形成构件内部的温度梯度，引起变形（主要是扭曲和弯曲）；内部的温度梯度，引起变形（主要是扭曲和弯曲）；z热膨胀系数小，以免温度变化引起过大的伸长缩短；热膨胀系数小，以免温度变化引起过大的伸长缩短；z比较大的弹性模量比较大的弹性模量(刚性刚性)，以免受力后有较大的变形；，以免受力后有较大的变形；z高的硬度及耐磨性，保

6、证不易划伤、磨损；高的硬度及耐磨性，保证不易划伤、磨损；z较高的强度，不易断裂；较高的强度，不易断裂；z运动部分的材料要求比重小，以减小由于测量机的高速、高加速运动运动部分的材料要求比重小，以减小由于测量机的高速、高加速运动而产生的测量机惯性力，它对精度的影响日显重要；而产生的测量机惯性力，它对精度的影响日显重要；z材料吸水率小，以免受潮变形（较差的花岗石的吸水性能，足以引起材料吸水率小，以免受潮变形（较差的花岗石的吸水性能，足以引起微米级的变形）；微米级的变形）；z工艺性好，易于加工；工艺性好，易于加工；1.成本要低。成本要低。测量机固定部分的材料测量机固定部分的材料对测量机的固定部分要求：

7、刚性好、受温度影响的变形对测量机的固定部分要求：刚性好、受温度影响的变形小（希望结构的变形只是线性，以易于软件补偿）、结小（希望结构的变形只是线性，以易于软件补偿）、结构简单、成本低。构简单、成本低。 中小型桥式测量机的固定部分，特别是工作台大部件中小型桥式测量机的固定部分，特别是工作台大部件一般采用花岗石，较小的部件采用铝合金材料一般采用花岗石，较小的部件采用铝合金材料(电机支电机支架，传动支架架，传动支架)；有时为了增加刚性采用整体结构（例；有时为了增加刚性采用整体结构（例如花岗石台面与导轨）如花岗石台面与导轨）大型龙门式测量机、水平臂测量机的固定部分，大部分大型龙门式测量机、水平臂测量机

8、的固定部分，大部分采用用钢、铸铁。采用用钢、铸铁。测量机运动部分的材料主要有：测量机运动部分的材料主要有：1，铝合金，铝合金2，陶瓷及其复合材料，陶瓷及其复合材料3，钢、铸铁，钢、铸铁4，花岗石，花岗石测量机运动部分的材料测量机运动部分的材料铝材料应用铝材料应用 良好的传导性能的铝合金，结合了对称结构和涂良好的传导性能的铝合金，结合了对称结构和涂层技术，消除了由于不统一的温度温度分布所产层技术，消除了由于不统一的温度温度分布所产生的大部分误差；生的大部分误差； 较钢、花岗石或陶瓷，热平衡能力提高较钢、花岗石或陶瓷，热平衡能力提高 了了5180倍；倍； 铝合金线性的膨胀和收缩，保证了机器的垂直度

9、。铝合金线性的膨胀和收缩，保证了机器的垂直度。在高速情况下不产生歪斜在高速情况下不产生歪斜 铝合金较钢、花岗石或陶瓷达到热稳定的时间要快铝合金较钢、花岗石或陶瓷达到热稳定的时间要快10到到100倍倍 铝合金的线性膨胀与收缩保证了测量机的直线度和铝合金的线性膨胀与收缩保证了测量机的直线度和垂直度垂直度 铝合金在温度方面的铝合金在温度方面的优势优势 研究数据，铝导轨对受热弯曲有最佳的抵抗力，研究数据，铝导轨对受热弯曲有最佳的抵抗力，比花岗石好比花岗石好10倍，比陶瓷好倍，比陶瓷好5倍，比钢好倍，比钢好18倍倍铝合金在温度方面的铝合金在温度方面的优势优势GLOBAL测量机的主要材料：测量机的主要材料

10、：X横梁、横梁、Z轴、滑架等为铝合金轴、滑架等为铝合金Y向工作台与导轨为花岗石向工作台与导轨为花岗石GLOBAL/GLOBAL/InspectorInspector测量机的材料测量机的材料PMM-C测量机的主要材料：测量机的主要材料：X横梁、横梁、Y向工作台为花岗石向工作台为花岗石Z轴为陶瓷轴为陶瓷1.滑架等铸铁滑架等铸铁PMM-CPMM-C测量机的材料测量机的材料TOROTORO测量机的材料测量机的材料TORO测量机的主要材料：测量机的主要材料：X向主导轨、向主导轨、Z轴、水平臂为轴、水平臂为刚刚1.滑架等铸铝滑架等铸铝三、光三、光 栅栅光栅是三坐标测量机的光栅是三坐标测量机的长度长度基准。

11、基准。光栅光栅由由光栅光栅尺及读数头两部分组成，尺及读数头两部分组成，光栅光栅尺上有尺上有着均匀排列的刻线，读数头上有读数光栅以及着均匀排列的刻线，读数头上有读数光栅以及发发光二极管和硅光电池光二极管和硅光电池。 读数头与读数头与光栅光栅尺分别装在两个相对运动的载体上尺分别装在两个相对运动的载体上，利用，利用光栅光栅尺与读数头间的相对运动来得到两个尺与读数头间的相对运动来得到两个载体间相对的位移。载体间相对的位移。 光栅光栅闭式光栅闭式光栅：为了防尘，把光栅及读数头组合并封闭在：为了防尘，把光栅及读数头组合并封闭在铝长盒内；铝长盒内；优点：可以整体安装，不需要进行读数头和光栅尺优点：可以整体安

12、装，不需要进行读数头和光栅尺身相对位置的调整；身相对位置的调整；缺点：密封条及轴承的摩擦影响光栅精度及寿命，缺点：密封条及轴承的摩擦影响光栅精度及寿命，不适于在高速状态下运行不适于在高速状态下运行, ,很少测量机应用此类光很少测量机应用此类光栅。栅。开式光栅开式光栅：光栅及读数头均暴露在空气中。：光栅及读数头均暴露在空气中。优点：光栅尺及读数头互不接触，因而也没有摩擦优点：光栅尺及读数头互不接触，因而也没有摩擦。测量机上主要应用此类光栅尺。测量机上主要应用此类光栅尺。 缺点：缺点：光栅尺及读数头分别安装于相对运动的不同光栅尺及读数头分别安装于相对运动的不同物体上，需要安装调整相对位置。物体上，

13、需要安装调整相对位置。光栅的分类光栅的分类绝对光栅绝对光栅：读数头在光栅的任一位置，其读数均是固：读数头在光栅的任一位置，其读数均是固定的；定的；相对光栅相对光栅（增量式光栅）：读数头在任一位置的读数（增量式光栅）：读数头在任一位置的读数并不一定，和所设的零点位置或预置点的读数有关，并不一定，和所设的零点位置或预置点的读数有关，任一位置的读数皆是从所设点（零点或预置数）按增任一位置的读数皆是从所设点（零点或预置数）按增减脉冲的计数来显示位置。减脉冲的计数来显示位置。测量机大多用增量式光栅测量机大多用增量式光栅，所以测量机开机后要，所以测量机开机后要回家，来设置光栅零点（亦就是机器坐标零点）。回

14、家，来设置光栅零点（亦就是机器坐标零点）。光栅的分类光栅的分类 光栅装配在钢的导轨光栅装配在钢的导轨上上 光栅一头固定，另外光栅一头固定，另外一端自由膨胀一端自由膨胀我们的方案我们的方案其他公司的方案 光栅胶在机器本体上光栅胶在机器本体上 对于温度效应，几乎对于温度效应，几乎无法预测无法预测我们集团光栅的技术特色及优势我们集团光栅的技术特色及优势我公司以INSPECTOR为主 源自美国Brown&Sharp品牌的Inspector测量机测量机 优点 测头系统、光栅、气动元件、软件、控制器都是依赖进口 全铝框架：全铝框架：表面硬质处理，具有超强刚性，同时从铝所固有的质量轻、导热性好、对温

15、度的变化敏感以及便于加工等特性上，为通用型的测量系统提供了最佳材料。全铝材料，使得在温度变化情况下整机的结构一致性更好。 精密三角梁：精密三角梁：结构紧凑、刚性好，三角形的结构稳固，受力情况下不容易发生变形，使机器运行速度更快、占地更小、热稳定性更好。 光栅技术：光栅技术：高分辨率 METALLUR光栅，热膨胀系数经过官方认证，与绝大多数被测工件材料相当，并具有超强抗干扰能力和抗磨损功能。获得专利的弹性安装方式，一端刚性连接，一端弹性连接，保证了在环境温度发生变化时的线性变化（分辨0.039m ）。 传动带设计：传动带设计：精密加工的钢丝增强同步带，兼顾柔性啮合和刚性轴向传动特性为一体，确保到

16、位准确，并减少了在高速扫描情况下的抖动 整体燕尾导轨：整体燕尾导轨：获得专利的、经过精密加工的整体燕尾导轨，三面闭环，提供了业内最稳固的结构，并避免了胶结，提高了机器的精度、重复性以及长期稳定性。 空气轴承的使用：空气轴承的使用：空气轴承闭环分布在精密加工的燕尾形导轨上，提供最佳的重复性，并保证其稳定性。预载荷空气轴承可在测量机的整个行程之内确保精密的引导。 气动平衡：气动平衡：获得专利的气动平衡设计，采用柔性悬挂系统，避免了轴向运动和传动系统之间的干涉问题，提高了测量机的精度和长期稳定性。 传动带设计：传动带设计：精密加工的钢丝增强同步带，兼顾柔性啮合和刚性轴向传动特性为一体，确保到位准确

17、开敞的测量空间：开敞的测量空间：符合人体工程设计的工作台设计，采用导轨与台面平齐的方案，使得工件的安放更加容易，同时为操作者提供了良好的视野。 外置电机：外置电机：为避免热源对测量机的影响，设计上把电机安装位置远离各轴导轨，并配备电机散热装置。 花岗石工作台：花岗石工作台：质量很大、稳固的花岗石工作台减少了振动并为活动桥的运动提供支撑。选料的过程经国际专业结构按照严格的质量标准进行认证。 享有盛誉的PC-DMIS测量软件测量软件配备 世界上最多用户专业选择的计量与检测软件PC -DMIS，是inspector测量机的最佳配置 Inspector 还提供多款测头、手动和自动测座、测头自动更换架的

18、选项配置。 机器的清单请参阅附件1PCDMIS软件 PC-DMIS是世界领先的通用测量软件，目前已经安装超过30,000套，被认为是当今功能最为强大的坐标测量机专用软件，为几何量测量的需要提供了完美的解决方案。从简单的箱体类工件一直到复杂的轮廓和曲面，PC-DMIS 软件使您的测量过程始终以高速、高效率和高精度进行。这一完善的测量软件，通过其简捷的用户界面，指导使用者进行零件编程、参数设置和工件检测。同时，利用其一体化的图形功能，能够将检测数据生成可视化的图形报告。 PC-DMIS软件不仅易于实现在Hexagon 计量产业集团生产的坐标测量机上安装，而且还可作为即插即用模块安装运行于任何一款非

19、集团生产制造的坐标测量机。 目前，该软件具备三种版本：PC-DMIS PRO、PC-DMIS CAD 和PC-DMIS CAD +，并提供了多种专业测量软件包选项以满足客户的个性化的测量要求。 PC-DMIS Pro PC-DMIS的基本版，为在测量过程中不采用CAD模型的用户设计，成为一套功能强大、便于使用的测量软件。PC-DMIS Pro，凭借其内置的快速启动(Quick Start)程序，使得用户能够在最短的时间内掌握测量系统的操作。 PC-DMIS CAD 将CAD技术引入到测量过程。PC-DMIS CAD使得用户能够充分利用其 CAD模型的强大优势进行程序编制和测量结果评价。该软件提

20、供了与CAD文件进行协同工作的工具，从简单的两维图纸到复杂的三维模型。 PC-DMIS CAD+ - 扩展PC-DMIS CAD功能，可实现高速扫描、钣金件测量、复杂工件坐标系建立等工作，PC-DMIS CAD+使得完成复杂形状的测量变得容易。四、国内主要软件对比目前国内常见软件软件软件 使用者产权归属PC-DMIS Pro海克斯康测量技术有限公司海克斯康测量技术有限公司PC-DMIS CADPC-DMIS CAD+EZ-DMIS青岛雷顿数控设备有限公司海克斯康测量技术有限公司AC-Dmis西安爱德华公司西安爱德华公司Vitual-Dmis中国航空精密机械研究所（北京303所）、西安力德测量设

21、备有限公司、深圳鑫磊同一软件的不同版本产权属英国IMS公司英国IMS目前生产经营已陷入困境，处于倒闭的边缘。Open-Dmis青岛麦克三维Rational-Dmis（X-DMIS）青岛鑫方圆软件的测量方式软件软件手动测量自动测量PC-DMIS Pro智能判断+人工判断，测完之后直接得到结果输入参数，自动测量PC-DMIS CAD输入参数或从CAD上点取PC-DMIS CAD+增强钣金件测量特征类型EZ-DMIS人工选择测量特征简单的自动测量AC-Dmis人工选择测量特征参数输入界面不友好Vitual-Dmis人工选择测量特征基本的自动测量功能Open-Dmis人工选择测量特征Rational-

22、Dmis（X-DMIS）人工选择测量特征扫描软件软件基本扫描非接触扫描PC-DMIS Pro可选项可选项PC-DMIS CAD可选项可选项PC-DMIS CAD+标配可选项EZ-DMIS不支持不支持AC-Dmis支持，但类型少支持Vitual-Dmis不支持Open-DmisRational-Dmis（X-DMIS）评价及报告软件软件评价报告PC-DMIS Pro符合国际标准的形位公差，算法经过PTB认证提供多种文本、图形标准报告模板，并运许客户自定义报告PC-DMIS CADPC-DMIS CAD+EZ-DMIS形位公差种类不全标准文本报告AC-Dmis形位公差种类不全标准报告Vitual-Dmis形位公差种类不全标准报告Open-DmisRational-Dmis（X-DMIS）CAD接口软件软件标准CAD接口DCIDCTPC-DMIS Pro仅支持输出不支持不支持PC-DMIS CAD输入、输出IGES、DES、D