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1、三坐标测量技术 l三坐标测量基本概况 l三坐标测量的研究现状与发 展 l三坐标应用与实践 l三坐标测量的关键技术 演讲人：林珍 学号：20116128 三坐标测量基本概况 v三坐标测量机(Coordinate Measuring Machine, CMM) 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 ，又称为三坐标测量仪或三次元。 v三坐标测量仪简称CMM，自六十年代中期第一台 三坐标测量仪问世以来，随着计算机技术的进步 以及电子控制系统、检测技术的发展，为测量机 向高精度、高速度方向发展提供了强有力的技术 支持。 v三次元 v建立三坐标（系统会默认一个三
2、坐标） v用标准件对坐标进行校验。 v在量测工件上选取几何元素。 v对几何元素进行量测。 v收集数据信息。 v三坐标测量主要有三种测量方式 CMM按测量方式可分为接触测量和非接触测 量以及接触和非接触并用式测量，接触测量常于测 量机械加工产品以及压制成型品、金属膜等。 在进行高精度的测量时，三坐标测量技术能 够保证测量的精度要求。三坐标测量机在模具行业 中的应用相当广泛，它是一种设计开发、检测、统 计分析的现代化的智能工具，更是模具产品无与伦 比的质量技术保障的有效工具。当今主要使用的三 坐标测量机有桥式测量机、龙门式测量机、水平臂 式测量机和便携式测量机。 非接触式测量一般用于质地较软的材料
3、，若 是采用接触式的测量，将大大降低了测量精度，而 且将有可能损坏被测零件。 三坐标测量的研究现状与发展 v世界上第一台三坐标测量机是在1959年由英国制 造的。现在，国内外的应用已相当普遍。根据国 际专业咨询公司统计，三坐标测量机的销售增长 率在7%25%左右。发达国家拥有量较高，但增 长率逐年下降，大约为7%10%；发展中国家拥 有量较低，但增长率不断提高，大约为15% 25%。目前，国内外三坐标测量机正迅速发展， 世界上生产测量机的厂商已超过300家，品种规格 也已达50种以上。 v国外概况：国外三坐标测量机生产厂家较多 ，系列品种很多，大多数都有划线功能。著 名的国外生产厂家有德国的蔡
4、司和莱茨意大 利的DEA美国的布郎-夏普以及日本的三丰等 公司。 v总的来说，国外的三坐标测量机绝大多数为 悬臂式，敞开空间性好，便于安装大型的零 件，控制系统的精度高，稳定性好，使用寿 命长。 v国内概况：我国自20世纪70年代开始引进、 研制三坐标测量机以来，也有了很大发展。 国内引进较多的是德国产品。 v而国内的生产单位也已经有了很大的发展，主要 的生产厂家有中国航空精密机械研究所、青岛前 哨英柯发测量设备有限公司、上海机床厂、北京 机床研究所、哈尔滨量具刃具厂、昆明机床厂和 新天光仪器厂等。现在，我国具有年产几百台各 种型号三坐标测量机的能力。但在测量精度上， 相比国外产品还有很大的距
5、离。 v国内三坐标测量机近十年来发展也较快，但同国 外相比还有一定差距，主要有以下几方面：系列 品种较少，“三化”程度低；新产品开发周期长，主 要原因是元件和材料配套难；机加工周期长等； 产品的稳定性较差，特别是电控系统，可靠性较 差，故障率较高，寿命相对低，此外软件功能相 对少些，特别是专用软件更少，与计算机工作站 和数控机床联网问题，仅有极少数测量机刚刚起 步，多数机器还没开始这项工作，有待进一步开 发研究。 三坐标测量技术的应用于实践 v三坐标测量技术在制造行业（如汽车行业）的应用 v 坐标测量机是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。通过将被测物体置于三坐
6、标测量机的测量空间，利用接触或非接触探测系统获得被 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 。因此，坐标测量机具备高精度、高效率和万能性的特点 ，是完成各种汽车零部件几何量测量与品质控制的理想解 决方案。 v 汽车零部件具有品质要求高、批量大、形状各异的特 点。根据不同的零部件测量类型，主要分为箱体、复杂形 状和曲线曲面三类，每一类相对测量系统的配置是不尽相 同的，需要从测量系统的主机、探测系统和软件方面进行 相互的配套与选择。 v 发动机是由许多各种形状的零部件组成，这些 零部件的制造质量直接关系到发动机的性能和寿命 。因此，需
7、要在这些零部件生产中进行非常精密的 检测，以保证产品的精度及公差配合。在现代制造 业中，高精度的综合测量机越来越多的应用于生产 过程中，使产品质量的目标和关键渐渐由最终检验 转化为对制造流程进行控制，通过信息反馈对加工 设备的参数进行及时的调整，从而保证产品质量和 稳定生产过程，提高生产效率。 v 在传统测量方法选择上，人们主要依靠两种测量手 段完成对箱体类工件和复杂几何形状工件的测量， 即：通过三坐标测量机执行箱体类工件的检测；通 过专用测量设备，例如专用齿轮检测仪、专用凸轮 检测设备等完成具有复杂几何形状工件的测量。 2.三坐标测量技术在医学领域的应用 在现代医学领域的研究当中，通过对人体
8、 骨骼的扫描，应用反求工程，从而不需要动 手术，就能得到人体内部发病组织的结构， 根据组织结构，商讨手术方案，这将大大减 少了手术的风险以及对病人身体的损伤。 例如CT，通过对人体的扫描，得到人 体组织结构。但就目前的研究水平来看，该 技术使用的费用相当昂贵。 v 现在也有人正在研究通过扫描得到的组织 结构，在CAD模型中进行修补，最终实现手 术。但该技术仍然处于不成熟阶段。 3.三坐标测量技术在文物保护中的作用 v大多时候，文物在发现或是在运输的过程当 中，总是会有损坏。在文物的保护当中，三 坐标扫描技术以及反求工程将能起到很大的 作用。通过对文物的三维扫描，在CAD软件 上得到CAD模型，
9、对CAD模型进行修补，使 其光顺。由修补后的CAD模型将能生产出文 物原本形状，这就爱那个有利于文物的保护 。 三坐标测量的关键技术 v微纳米测量技术 科学技术向微小领域发展，由毫米级，微米 级，继而涉足到纳米级，即纳米技术。使得 测量的精度得到不断提高。 v图像识别技术 随着近代科学技术的发展，几何尺寸的测 量由简单的一维，二维，不断地发展到复杂 形状物体的三维测量，从宏观物体发展到微 观物体，因此对测量技术的要求不断提高。 v为此，进行正确地图像识别测量成为了极为 重要的测量技术。随着机器视觉的产生与发 展，利用机器视觉来代替人眼来进行观测被 测物体，能够获得更高的精度。由CCD传感 技术采集到的图像信息，通过计算机的处理 ，获得被测物体的更为精确的尺寸。 3.计算机软件技术 在三坐标测量当中，计算机软件技术的发展 为其提供了必要的条件。扫描测头对被测物 体进行扫描，在计算机上得到扫描的CAD形 状，再对扫描得到的CAD模型进行修正复原 ，这都得需要强大的计算机软件技术作为支 持。 v因此，微纳米测量技术，图像识别技术以及 计算机软件技术是三坐标测量技术发展的关 键技术。
