三坐标测量机基础知识讲解

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1、三坐标测量机基础知识,上海仪昌机电科技有限公司 技术服务工程师 任可来 2019/11/13,Yeton company,Discovery CMM 操作培训,目录,1、Sheffield 公司介绍； 2、三坐标的种类及结构形式； 3、Discovery 三坐标测量机结构介绍； 4、Discovery 三坐标工作环境、保养知识； 5、Discovery 三坐标开、关机步骤。,上海仪昌机电科技有限公司,Sheffield公司成立于1906年，由Oscar Polk 创建 。1933年 公司更名为Sheffield Gage Corporation。目前， 公司隶属于Hexagon 计量集团。 1

2、965年公司生产出第一台Cordax CMM.是世界上第一台实际意义上的三轴CMM。四十多年来公司一直从事坐标测量机的生产，并成为该行业革新者和领导者。 Sheffield拥有自己的坐标测量机设计和制造中心，在Fond DU Lac,Wisconsin拥有9500平方米的厂房。,美国Sheffield（谢菲尔德）公司简介,上海仪昌机电科技有限公司,Sheffield 公司于1997年10月新开发上市了全世界第一台车间型即插即用的三座标Discovery系列，市场占有率一路领先。 Sheffield 拥有 Endeavor 和Discovery 两大主产品 Sheffield 拥有全球范围的服务

3、机构,美国Sheffield公司简介,上海仪昌机电科技有限公司,坐标测量机的定义,坐标测量机的定义：通过测头系统与工件的相对移动，探测工件表面点三维坐标的测量系统 将被测物体置于三坐标测量机的测量空间，可获得被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，由软件进行数学运算，求出待测的几何尺寸和形状、位置,上海仪昌机电科技有限公司,三坐标测量机的种类和结构形式,测量机的组成,测量机主机 控制系统 测头、测座系统 计算机系统,上海仪昌机电科技有限公司,测量机主机,这是测量机的基本硬件，有多种结构形式： 活动桥式； 固定桥式； 高架桥式； 水平臂式； 关节臂式。,上海仪昌机电科技有限公司,活动

4、桥式,上海仪昌机电科技有限公司,活动桥式,活动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，承载能力大，视野开阔，上下零件方便。运动速度快，精度比较高。有小型、中型、大型几种形式。,上海仪昌机电科技有限公司,固定桥式,上海仪昌机电科技有限公司,固定桥式,固定桥式测量机由于桥架固定，刚性好，动台中心驱动、中心光栅阿贝误差小，以上特点使这种结构的测量机精度非常高，是高精度和超高精度的测量机的首选结构。,上海仪昌机电科技有限公司,龙门式 (高架桥式),上海仪昌机电科技有限公司,高架桥式,高架桥式测量机适合于大型和超大型测量机，适合于航空、航天、造船行业的大型零件或大型模具的测量。一般

5、都采用双光栅、双驱动等技术，提高精度。 高架桥式测量机最长可到数十米，由于其刚性要比水平臂好，因而对大尺寸工件而言可保证足够的精度。,上海仪昌机电科技有限公司,水平臂式,上海仪昌机电科技有限公司,水平臂式,水平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，尤其适合汽车工业钣金件的测量。,上海仪昌机电科技有限公司,满足现代化汽车生产实时监控的需要,水平臂式测量机,上海仪昌机电科技有限公司,关节臂式,关节臂式测量机具有非常好的灵活性，适合携带到现场进行测量，对环境条件要求比较低。,上海仪昌机电科技有限公司,机器人的出现给坐标测量以新的启发，人们认识到坐标测量可以用矢量的方式来定

6、义计算和实现。 多自由度的关节臂测量机以轻便、灵活、低价使它在一定领域内得到欢迎。,R=r1+r2+r3+r4,便携式硬件(载体),检具测量,上海仪昌机电科技有限公司,Discovery 专为生产现场设计的三坐标,上海仪昌机电科技有限公司,Discovery 三坐标测量机介绍,上海仪昌机电科技有限公司,美国Sheffield三坐标测量机 Discovery 专为生产现场设计的三坐标,Discovery CMM （小型龙门式） - 专为生产现场设计的三坐标 - 无需气源供应，随插即用 - 先进的材料与设计的结合 - 自动实时温度补偿为标准置 - 更高的空间精度和重复性 - 更完整的软件功能 -

7、更长的使用寿命 - 更低的整体成本,美国Sheffield三坐标测量机 Discovery 专为生产现场设计的三坐标,上海仪昌机电科技有限公司,Sheffield三坐标的扩展功能,Sheffield第三代Discovery 三坐标支持影像、镭射测头。,上海仪昌机电科技有限公司,3D CMM Equipment,INTRODUCTION,probe,Data processor,Joystick box,Machine stand,工作台（一般采用花岗石），用于摆放、固定零件支撑桥架；,上海仪昌机电科技有限公司,X轴横梁，支撑Z滑架， 形成互相垂直的三轴；,上海仪昌机电科技有限公司,滑架，使横梁

8、与平衡装置 的Z轴连接；,导轨，具有精度要求的 运动导向轨道，是基准；,导轨是滑块运动的轨道，是测量机的基准之一。空气中的油和水及灰尘会污染导轨，造成导轨道直线度误差变大，使测量机的系统误差增大，影响测量精度。要保持导轨道完好，避免对导轨磕碰，定期清洁导轨。,上海仪昌机电科技有限公司,Discovery II特点 先进的材料与设计 床身为聚脂混凝复合材料，铸塑工艺成形，具有优秀的抗振性能（是花岗岩的8倍、铝合金的30倍、钢的45倍）和优秀的长度稳定性 龙门式设计在整体成本最低条件下，具有最好的抗振和重复性能，较悬臂式和桥式扭矩更小，质量更轻,技术特色,上海仪昌机电科技有限公司,Discover

9、y II特点 可靠的轴承和导轨轴承- 精密机床用内循环滚珠轴承 专用保持圈使其运转平稳无声 - 无须空气意味着稳定循环工作而极少维护导轨 - 线性滑轨，无须维护 轴承及导轨系统仅使用了额定载 荷的1-5%，从而延长使用寿命,美国Sheffield三坐标测量机 Discovery II 专为生产现场设计的三坐标,上海仪昌机电科技有限公司,Discovery II特点 专为生产现场设计的三坐标 - 无须压缩空气，可在生产现场移 动,随插即用 - 自动实时温度补偿作为标准配置 - 光栅尺、轴承、导轨抗灰尘和油 污，X、Y、Z三轴完全封闭 - 空间精度5+5L/1000m - 重复性精度2.5m -

10、电器集中，部件数量减少了90% - Renishaw 读数头红绿指示灯使安装和维护更容易,美国Sheffield三坐标测量机 Discovery II 专为生产现场设计的三坐标,上海仪昌机电科技有限公司,光栅系统（光栅、读数头、 零位片），是基准；,光栅系统是测量机的测长基准。光栅是刻有细密等距离刻线的金属或玻璃，读数头使用光学的方法读取这些刻线计算长度。在光栅尺座预置有温度传感器，便于有温度补偿功能的系统进行自动温度补偿。 零位片的作用是使测量机找到机器零点。机器零点是机器坐标系的原点，是测量机误差补偿和测量机行程终控制的基准。,上海仪昌机电科技有限公司,驱动系统（直流伺服电机、传动带）,上

11、海仪昌机电科技有限公司,传动：z轴配重系统，X、Y轴高精度丝杆传动；,支承（架）可在车间任意位置移动,上海仪昌机电科技有限公司,控制系统 这是测量机的控制中枢，主要功能：,控制、驱动测量机的运动，三轴同步、速度、加速度控制； 对光栅读数进行处理； 在有触发信号时采集数据； 采集温度数据，进行温度补偿； 根据补偿文件，对测量机进行21项误差补偿； 对测量机工作状态进行监测（行程控制、气压、速度、读数、测头等），采取保护措施； （对扫描测头的数据进行处理，并控制扫描）； 与计算机进行各种信息交流。,上海仪昌机电科技有限公司,测座、测头系统 测座、测头系统是数据采集的传感器系统，主要功能：,测座连接

12、测头，可以根据命令（或手动）转换角度。 测头传感器在探针接触被测点时发出触发信号； 控制器根据命令控制测座旋转到指定角度，并控制测头工作方式转换（TP200）；,上海仪昌机电科技有限公司,接触式触发测头,机械触发式测头包括三个电气触点。在探针偏移后，至少一个触点断开。这瞬间，测量机将立即读取X、Y和Z坐标。这些坐标值代表了这一瞬间的探针测球中心坐标。,接触断开,上海仪昌机电科技有限公司,测头 适合不同偏转力的四个测头型号,测头加长杆 全套加长杆适合不同的应用,探针 包含直探针、星型探针的探针组件,更换支架 模块化的配置。适用于所有 Renishaw 测头。 非常紧凑的控制单元。,测头系统的组成

13、,计算机（测量软件） 计算机是数据处理中心，主要功能：,对控制系统进行参数设置； 进行测头定义和测头校正，及测头半径补偿； 建立坐标系（零件找正）； 对测量数据进行计算和统计、处理； 编程并将运动位置和触测控制通知控制系统； 输出测量报告； 保存、传输测量数据到指定网路或计算机。,上海仪昌机电科技有限公司,MeasureMax 测量软件 几何元素测量功能 几何元素组合计算功能 形位公差分析功坐标转换功能 坐标补正功能 测针校正功能,Windows-xp/NT操作平台 简单易用的CMM测量软件 非常快捷、简便易用的工件编程工具 使用VB6.0语言，实现真正的窗口式程序 首次运行时较少的编程错误

14、解决应用需求的能力 中英文图画式界面 可进行离线编辑,测量点的过程,操作员通过操纵盒或通过控制器使测量机运动,测针接触零件，传感器（测头）发出触发信号,控制系统将处理好的数据发送计算机,控制系统锁存光栅信号，并进行误差计算,计算机软件根据选择的功能进行拟合运算,YES,NO,上海仪昌机电科技有限公司,测量数据计算（处理）,在坐标空间中，可以用坐标来描述每一个点的位置。 多个点可以用数学的方法拟合成需要的几何元素，如：面、线、圆、圆柱、圆锥等。 利用几何元素的特征，如：圆的直径、圆心点、面的法矢、圆柱的轴线、圆锥顶点等可以计算这些几何元素之间的距离和位置关系、进行形位公差的评价。 将复杂的数学公

15、式编写成程序软件，利用软件可以进行特殊零件的检测。齿轮、叶片、曲线曲面、数据统计等。 主要算法是最小二乘法。,上海仪昌机电科技有限公司,最简单的测量,校正测头 测量基本元素 计算所需结果 输出测量结果,上海仪昌机电科技有限公司,Discovery 三坐标测量机的工作环境条件及保养知识,测量机的工作环境条件,温度,环境温度 15-40 梯度要求 空间 1 /m3 时间 2 /h,湿度 2090（不会结露） 最好 4060,不需要压缩空气,电力需求 额定电压：+10%，-15% 额定电压为：100V，120V，230V，240V交流峰值1500瓦 100V（90 -110）交流峰值15安培 120

16、V（103-127）交流峰值13安培 230V（180-220）交流峰值7安培 240V（207-253）交流峰值7安培 频率：50-60Hz 无干扰,地线 单独接地 5,湿度,压缩空气,电源,地线,震动,震动 频率5HZ50HZ 振幅 峰值到峰值0.002mm,上海仪昌机电科技有限公司,温度对测量的影响,温度是影响测量机精度的最大因素,空调风向对测量机精度的影响,空调的开关对测量机房温度的影响,机房结构对机房温度的影响,上海仪昌机电科技有限公司,机器保养,每日： 工作开始前用干净无尘布擦拭标准球及测针红宝石球。 工作结束后清理花岗岩工作台。 清洁机器压缩防护罩上灰尘。禁止用压缩空气去吹，以免把波纹管的污物吹到滚珠导轨上。,上海仪昌机电科技有限公司,机器保养,每月： 检查X轴和Y轴后面的压缩防护罩的接头。清理上面的灰尘。禁止用压缩空气去吹，以免把波纹管的污物吹到滚珠导轨上。 使用水基清洁剂擦拭机器油漆的表面（漆面可用中性洗涤剂或油漆抛光剂去污）。 将电气柜内及电流放大器上的