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三座表測量儀的功能原理及使用方法

三坐標測量儀三軸均有氣源制動開關及微動裝置，可實現單軸的精密傳動，采用高性能數據采集系統。應用于產品設計、模具裝備、齒輪測量、葉片測量機械制造、工裝夾具、汽模配件、電子電器等精密測量。

目錄
1儀器簡介
.機型介紹
.主要特征
2基本構成
3功能原理
4分類
5主要優點
6應用領域
7使用方法
8數據管理
9日常保養

1儀器簡介
三坐標測量儀是指在一個六面體的空間范圍內，能夠表現幾何形狀、長度及圓周分度等測量能力的儀器，又稱為三坐標測量機或三坐標量床。三坐標測量儀又可定義“一種具有可作三個方向移動的探測器，可在三個相互垂直的導軌上移動，此探測器以接觸或非接觸等方式傳遞訊號，三個軸的位移測量系統（如光柵尺）經數據處理器或計算機等計算出工件的各點（x，y，z）及各項功能測量的儀器”。三坐標測量儀的測量功能應包括尺寸精度、定位精度、幾何精度及輪廓精度等 [1]  。

機型介紹
結構型式：三軸花崗巖、四面全環抱的德式活動橋式結構

傳動方式：直流伺服系統 + 預載荷高精度空氣軸承
長度測量系統：RENISHAW開放式光柵尺，分辨率為0.1μm
測頭系統：雷尼紹控制器、雷尼紹測頭、雷尼紹測針
機 臺：高精度（00級）花崗巖平臺
使用環境：溫度（20±2）℃，濕度40%-70% ，溫度梯度1℃/m，溫度變化 1℃/h
空氣壓力：0.4 MPa - 0.6 Mpa
空氣流量：25 L/min
長度精度MPEe： ≤2.1+L/350 （μm）
探測球精度MPEp： ≤2.1μm

主要特征
三軸采用天然高精密花崗巖導軌，保證了整體具有相同的熱力學性能，避免由于三軸材質不同熱膨脹系數不同所造成的機器精度誤差。
花崗巖與航空鋁合金的比較
1.鋁合金材料熱膨脹系數大。一般使用航空鋁合金材料的橫梁和Z軸在使用幾年之后，三坐標的測量基準——光柵尺就會受損，精度改變。
2.由于三坐標的平臺是花崗巖結構，這樣三坐標的主軸也是花崗巖材質。主軸采用花崗巖而橫梁和Z軸采用鋁合金等其他材質，在溫度變化時會因為三軸的熱膨脹系數不均同而引起測量精度的失真和穩定。
三軸導軌采用全天然花崗巖四面全環抱式矩形結構，配上高精度自潔式預應力氣浮軸承，是確保機器精度長期穩定的基礎，同時軸承受力沿軸向方向，受力穩定均衡，有利于保證機器硬件壽命。
3. 采用小孔出氣專利技術，耗氣量為30L/Min，在軸承間隙形成冷凝區域，抵消軸承運動摩擦帶來的熱量，增加設備整體熱穩定性。仔細研究各廠家的技術指標，會發現： 歐潼精密的耗氣量為30L/Min，而其他的廠家在50-150L/MIN之間. 按照物理學理論，當氣體以一定的壓力通過圓孔的時候，會因為氣體摩擦產生熱量，在高精密測量中，微小的熱量也會影響精度的穩定性，而當出氣孔的孔徑小于一定的直徑的時候，卻會相反的會在出氣孔的周圍形成冷凝效應! 正是利用這一物理學原理，采用歐潼小孔出氣的技術，使得冷凝效應恰恰抵消測量中因為空氣摩擦產生的微弱熱量，使得設備保持長時間的溫度穩定性，從而保證精度穩定性！
各大供應商CMM軸承對比
4. 三軸均采用英國RENISHAW原裝鍍金光柵尺，分辨率為0.1um；同時采用一端固定，一端自由伸縮的方式安裝，減少了光柵尺的變形。
5.傳動系統采用國際先進的設計，無任何導軌受力變形，最大程度保證機器精度和穩定性。采用鋼絲增強同步帶傳動結構，有效減少高速運動（增加）時的震動，具有高強度，高速度及無磨損特點。
6. 軟件為PTB全面認證的業界標桿RATIONAL-DMIS，功能強大，簡單易學，讓你更專注于產品測量而不是學習軟件。
★ 有大型，不宜搬動的零件和裝配件（如航空器部件、運輸工具、工程機械零件、大型焊接沖壓件、大型鍛件、大型鑄件等）
★ 需要三坐標測量機
★ 對于沒有三坐標測量設備，但需要測量，公司可以提供三坐標測量設備租借（租用）
★ 需要到外協單位檢測產品，而外協單位沒有三坐標測量設備
★ 在線檢測、測量
★ 檢具、夾具標定、檢測
★ 汽車焊裝夾具，檢具標定、檢測
★ 管件檢測、測量
★ 整車逆向掃描

2基本構成
全封閉框架移動橋式測量機是一種精度高、測量速度快、性能穩定的測量系統。具有兼容多測頭系統功能：光學CCD影像測頭、激光測頭，具備極佳的性價比；能夠滿足車間檢測需要，廣泛應用于各種零件、工裝夾具尺寸檢測及模具制造中的尺寸測量和復雜形面的快速掃描檢測。
性能特點
1、 X向橫梁：采用精密斜梁技術
2、Y向導軌：采用獨特的直接加工在工作臺上的整體下燕尾槽定位結構
3、導軌方式：采用自潔式預載荷高精度空氣軸承組成的四面環抱式靜壓氣浮導軌
4、驅動系統：采用本產高性能DC直流伺服電機、柔性同步齒形帶傳動裝置，各軸均有限位和電子控制，傳動更快捷、運動性能更佳
5、Z向主軸：可調節的氣動平衡裝置，提高了Z軸的定位精度
6、控制系統：采用進口的雙計算機三座標專用控制系統
7、機器系統：采用計算機輔助3D誤差修正技術（CAA），保證系統的長期的穩定性和高精度。
8、測量軟件：采用功能強大的3D-DMIS測量軟件包，具有完善的測量功能和聯機功能。

3功能原理
簡單地說,三坐標測量機就是在三個相互垂直的方向上有導向機構、測長元件、數顯裝置，有一個能夠放置工件的工作臺（大型和巨型不一定有），測頭可以以手動或機動方式輕快地移動到被測點上，由讀數設備和數顯裝置把被測點的坐標值顯示出來的一種測量設備。顯然這是最簡單、最原始的測量機。有了這種測量機后，在測量容積里任意一點的坐標值都可通過讀數裝置和數顯裝置顯示出來。測量機的采點發訊裝置是測頭，在沿X，Y，Z三個軸的方向裝有光柵尺和讀數頭。其測量過程就是當測頭接觸工件并發出采點信號時，由控制系統去采集當前機床三軸坐標相對于機床原點的坐標值，再由計算機系統對數據進行處理。

4分類
按三坐標測量儀結構可分為如下幾類：
1.移動橋架型（Movingbridgetype）
移動橋架型，為最常用的三坐標測量儀的結構，軸為主軸在垂直方向移動，廂形架導引主軸沿水平梁在方向移動，此水平梁垂直軸且被兩支柱支撐于兩端，梁與支柱形成“橋架”，橋架沿著兩個在水平面上垂直和軸的導槽在軸方向移動。因為梁的兩端被支柱支撐，所以可得到最小的撓度，且比懸臂型有較高的精度。
2.床式橋架型（Bridgebedtype）
床式橋架型，軸為主軸在垂直方向移動，廂形架導引主軸沿著垂直軸的梁而移動，而梁沿著兩水平導軌在軸方向移動，導軌位于支柱的上表面，而支柱固定在機械本體上。此型與移動橋架型一樣，梁的兩端被支撐，因此梁的撓度為最少。此型比懸臂型的精度好，因為只有梁在軸方向移動，所以慣性比全部橋架移動時為小，手動操作時比移動橋架型較容易。
3.柱式橋架型（Gantrytype）
柱式橋架型，與床式橋架型式比較時，柱式橋架型其架是直接固定在地板上又稱為門型，比床式橋架型有較大且更好的剛性，大部分用在較大型的三坐標測量儀上。各軸都以馬達驅動，測量范圍很大，操作者可以在橋架內工作。
4.固定橋架型（Fixedbridgetype）
固定橋架型，軸為主軸在垂直方向移動，廂形架導引主軸沿著垂直軸的水平橫梁上做方向移動。橋架（支柱）被固定在機器本體上，測量臺沿著水平平面的導軌作軸方向的移動，且垂直于和軸。每軸皆由馬達來驅動，可確保位置精度，此機型不適合手動操作。
5.L形橋架型（L-Shpaedbridgetype）
L形橋架型，這個設計乃是為了使橋架在軸移動時有最小的慣性而作的改變。它與移動橋架型相比較，移動組件的慣性較少，因此操作較容易，但剛性較差。
6.軸移動懸臂型（Fixedtablecantileverarmtype）
軸移動懸臂型，軸為主軸在垂直方向移動，廂形架導引主軸沿著垂直軸的水平懸臂梁在軸方向移動，懸臂梁沿著在水平面的導槽在軸方向移動，且垂直于軸和軸。此型為三邊開放，容易裝拆工件，且工件可以伸出臺面即可容納較大工件，但因懸臂會造成精度不高。
7.單支柱移動型（Movingtablecantileverarmtype）
單支柱移動型，軸為主軸在垂直方向移動，支柱整體沿著水平面的導槽在軸上移動，且垂直軸，而軸連接于支柱上。測量臺沿著水平面的導槽在軸上移動，且垂直軸和軸。此型測量臺面、支柱等具很好的剛性，因此變形少，且各軸的線性刻度尺與測量軸較接近，以符合阿貝定理。
8.單支柱測量臺移動型（Singlecolumnxytabletype）
單支柱測量臺移動型，軸為主軸在垂直方向移動，支柱上附有軸導槽，支柱被固定在測量儀本體上。測量時，測量臺在水平面上沿著軸和軸方向作移動。
9.水平臂測量臺移動型（Movingtablehorizontalarmtype）
水平臂測量臺移動型，廂形架支撐水平臂沿著垂直的支柱在垂直（軸）的方向移動。探頭裝在水平方向的懸臂上，支柱沿著水平面的導槽在軸方向移動，且垂直軸，測量臺沿著水平面的導槽在軸方向移動，且垂直于軸和軸。這是水平懸臂型的改良設計，為了消除水平臂在軸方向，因伸出或縮回所產生的撓度。
10.水平臂測量臺固定型（Fixedtablehorizontalarmtype）
水平臂測量臺固定型，其構造與測量臺移動型相似。此型測量臺固定，、軸均在導槽內移動，測量時支柱在軸的導槽移動，而軸滑動臺面在垂直軸方向移動。
11.水平臂移動型（Movingramhorizotalarmtype）
水平臂移動型，軸懸臂在水平方向移動，支撐水平臂的廂形架沿著支柱在軸方向移動，而支柱垂直軸。支柱沿著水平面的導槽在軸方向移動，且垂直軸和軸，故不適合高精度的測量。除非水平臂在伸出或回收時，對因重量而造成的誤差有所補償。大多數情況應用在車輛檢驗工作。
12.閉環橋架型（Ringbridgetype）
閉環橋架型，由于它的驅動方式在工作臺中心，可減少因橋架移動所造成沖擊，為所有三坐標測量儀中最穩定的一種。

5主要優點
表面陽極化航空鋁合金
高精度自潔式空氣軸承
高精度歐洲進口光柵尺
精密三角梁專利技術

6應用領域
廣泛的應用于汽車、電子、機械、航空、汽車、軍工、模具等行業中的箱體、機架、齒輪、凸輪、蝸輪、蝸桿、葉片、曲線、曲面等的測量、五金、塑膠等行業中。

7使用方法
三坐標測量機（CMM）的測量方式通常可分為接觸式測量、非接觸式測量和接觸與非接觸并用式測量。
其中，接觸測量方式常用于機加工產品、壓制成型產品、金屬膜等的測量。為了分析工件加工數據，或為逆向工程提供工件原始信息，經常需要用三坐標測量機對被測工件表面進行數據點掃描。本文以三坐標的FOUNCTION-PRO型三坐標測量機為例，介紹三坐標測量機的幾種常用掃描方法及其操作步驟。
三坐標測量機的掃描操作是應用PC DMIS程序在被測物體表面的特定區域內進行數據點采集，該區域可以是一條線、一個面片、零件的一個截面、零件的曲線或距邊緣一定距離的周線等。掃描類型與測量模式、測頭類型以及是否有CAD文件等有關，控制屏幕上的“掃描”（Scan）選項由狀態按鈕（手動/DCC）決定。若采用DCC方式測量，又有CAD文件，則可供選用的掃描方式有“開線”（Open Linear）、“閉線”（Closed Linear<span st