三坐标测量机测量原理（2020年8月整理）.pdf

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1、一 寸 光 阴 不 可 轻 1 三坐标测量机测量原理三坐标测量机测量原理 三坐标测量机测量原理三坐标测量机是测量和获得尺寸数据的最有效的方 法之一，因为它可以代替多种表面测量工具及昂贵的组合量规，并把复杂的测量 任务所需时间从小时减到分钟。三坐标测量机的功能是快速准确地评价尺寸数 据， 为操作者提供关于生产过程状况的有用信息，这与所有的手动测量设备有很 大的区别。将被测物体置于三坐标测量空间，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，经计算求出被测物体的几何尺寸，形状和位置。 三坐标测量机的组成：三坐标测量机的组成： 1，主机机械系统(X、Y、Z 三轴或其它); 2， 测头系

2、统; 3， 电气控制硬件系统; 4， 数据处理软件系统(测量软件); 三坐标测量机在现代设计制造流程中的应用逆向工程定义：将实物转变为 C AD 模型相关的数字化技术，几何模型重建技术和产品制造技术的总称。广义逆 向工程： 包括几何逆向， 工艺逆向， 材料逆向， 管理逆向等诸多方面的系统工程。 正向工程： 产品设计-制造-检验(三坐标测量机) 逆向工程：早期：美工设计-手工模型(1：1)-3 轴靠模铣床当今：工件(模型)-3 维测量(三坐标测量机)-设计制造逆 向工程设备： 1，测量机：获得产品三维数字化数据(点云/特征); 2，曲面/实体反求软件：对测量数据进行处理，实现曲面重构，甚至实体重

3、 构; 3， CAD/CAE/CAM 软件; 4， 数控机床;逆向工程中的技术难点： 1，获得产品的数字化点云(测量扫描系统); 一 寸 光 阴 不 可 轻 2 2， 将点云数据构建成曲面及边界，甚至是实体(逆向工程软件); 3， 与 CAD/CAE/CAM 系统的集成;(通用 CAD/CAM/CAE 软件) 4，为快速准确地完成以上工作，需要经验丰富的专业工程师(人员); 三坐标测量机测量原理三坐标测量机是测量和获得尺寸数据的最有效的方 法之一，因为它可以代替多种表面测量工具及昂贵的组合量规，并把复杂的测量 任务所需时间从小时减到分钟。 三坐标测量机的功能是快速准确地评价尺寸数据， 为操作者

4、提供关于生产过 程状况的有用信息，这与所有的手动测量设备有很大的区别。将被测物体置于三 坐标测量空间， 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， 经计算求出被测物体的几何尺寸，形状和位置。 三坐标测量机的组成：1，主机机械系统(X、Y、Z 三轴或其它); 2， 测头 系统; 3， 电气控制硬件系统; 4， 数据处理软件系统(测量软件);三坐标测量 机在现代设计制造流程中的应 用逆向工程定义：将实物转变为 CAD 模型相关的数字化技术，几何模型重建 技术和产品制造技术的总称。 广义逆向工程：包括几何逆向，工艺逆向，材料逆向，管理逆向等诸多方面 的系统工程。 正向工程： 产品设

5、计-制造-检验(三坐标测量机) 逆向工程：早期：美工设计-手工模型(1：1)-3 轴靠模铣床当今：工件(模型)-3 维测量(三坐标测量机)- 设计制造逆向工程设备：设计制造逆向工程设备： 1，测量机：获得产品三维数字化数据(点云/特征); 2，曲面/实体反求软件：对测量数据进行处理，实现曲面重构，甚至实体重 构; 3， CAD/CAE/CAM 软件; 4， 数控机床; 一 寸 光 阴 不 可 轻 3 逆向工程中的技术难点：逆向工程中的技术难点： 1，获得产品的数字化点云(测量扫描系统); 2， 将点云数据构建成曲面及边界，甚至是实体(逆向工程软件); 3， 与 CAD/CAE/CAM 系统的集

6、成;(通用 CAD/CAM/CAE 软件) 4，为快速准确地完成以上工作，需要经验丰富的专业工程师(人员); 三坐标的工作原理及常用功能 任何形状都是由空间点组成的，所有的几何量测量都可以归结为空间点的测量，因此 精确进行空间点坐标的采集，是评定任何几何形状的基础。 坐标测量机的基本原理是将被测零件放入它允许的测量空间， 精确的测出被测零件表面的点 在空间三个坐标位置的数值， 将这些点的坐标数值经过计算机数据处理， 拟合形成测量元素， 如圆、球、圆柱、圆锥、曲面等，经过数学计算的方法得出其形状、位置公差及其他几何量 数据。 在测量技术上，光栅尺及以后的容栅、磁栅、激光干涉仪的出现，革命性的把尺

7、寸信 息数字化，不但可以进行数字显示，而且为几何量测量的计算机处理，进而用于控制打下基 础。 三坐标测量仪可定义为“一种具有可作三个方向移动的探测器，可在三个相互垂直的 导轨上移动，此探测器以接触或非接触等方式传送讯号，三个轴的位移测量系统 ( 如光学 尺 ) 经数据处理器或计算机等计算出工件的各点坐标(X、Y、Z)及各项功能测量的仪器”。 三坐标测量仪的测量功能应包括尺寸精度、定位精度、几何精度及轮廓精度等。 三坐标的应用领域 测量高精度的几何零件和曲面； 测量复杂形状的机械零部件； 一 寸 光 阴 不 可 轻 4 检测自由曲面； 可选用接触式或非接触式测头进行连续扫描。 三坐标的功能 手动

8、三坐标几何元素的测量，包括点、线、面、圆、球、圆柱、圆锥等等； 曲线、 曲面扫描， 支持点位扫描功能， IGES 文件的数据输出， CAD 名义数据定义、 ASCII 文本数据输入、名义曲线扫描、符合公差定义的轮廓分析。 形位公差的计算，包括直线度、平面度、圆度、圆柱度、垂直度、倾斜度、平行度、 位置度、对称度、同心度等等； 支持传统的数据输出报告、图形化检测报告、图形数据附注、数据标签输出等多种输 出方式。 基础技术参数： 产品的主要配件：校正球、校正块、光栅尺尺、探针、控制器、测量软件等等。 大半径小圆弧中心坐标和直径的测量大半径小圆弧中心坐标和直径的测量 大半径小圆弧（以下简称小圆弧）中

9、心坐标和直径的测量，一直视为三坐标测量机检测的一 项技术难题。不少用户对此都曾作过研究，其结论基本上都归结到一点，这就是直接影响小 圆弧测量结果准确性的原因是采样范围受到了限定， 造成采样信息量明显减少， 而且弧长越 短信息量损失越大，测量的数据当然也就难以让人接受了。 这里介绍两种测量方法， 尽管该方法还不能从根本上解决小圆弧坐标和直径的测量问题， 但 作为多年来实践探索的总结，其基本原理和操作方法想必还是有借鉴和参考之处的。 从实践中我们发现，在进行小圆弧坐标和直径的测量过程中，无论圆心坐标还是圆的直径， 当其中一个参数为已知条件时， 则另一个参数就能够比较满意地通过测量而获得。 也就是说

10、， 已知圆心坐标求直径，或者已知直径求圆心坐标。然而，现实工件的检测中并非如此，占多 数情况的却是圆心坐标和圆的直径都是未知的， 只不过我们根据图样要求和实际情况将其中 一个加工精度较高的参数当作了已知条件，这就是下面方法之所以能够提出的必要前提条 件。 一 寸 光 阴 不 可 轻 5 方法一：预置理论圆心坐标测圆弧直径(该方法用于圆心坐标加工精度较高时)： 具体操作过程如下： 在测量圆弧时， 先将圆弧所在平面的参考原点平移到圆弧理论中心上， 使之成为新建零件参 考系的原点，然后在圆弧上进行若干 2D 极向量(带测头半径补偿)的采点，测量完毕后将各 测得 R 值计算平均值后乘以 2，其结果即视

11、为圆弧实际直径，随后恢复原参考系。 若没有 2D 极向量测点功能，则可采用 PICK(不带测头半径补偿)的测点方式，其 R 值为原点 到测头中心的距离。 计算方法与上面相同， 只不过结果运算时根据内外圆弧测量还需加上或 减去一个测头直径补偿。 方法二：预置理论圆弧直径测圆心坐标(该方法用于圆弧直径加工精度较高时)： 具体操作过程如下： 在进行内外圆弧测量时，调用测圆功能后须先给定一个理论圆弧直径，然后进行若干采点， 系统便自动计算出圆弧的中心坐标。 若没有该测量功能，则可采用下列方法做近似测量，为简化操作和计算，亦可自行编制一个 小程序。其操作方法是，在进行该测量时须先以 PICK（不带测头半

12、径补偿）的方式在圆弧 两端点处各采一点，程序用其连线建立新的零件参考系第 2 轴，并平移原点至两点中点上。 随之程序便以 CNC 方式过中点进行法向采样， 带测头半径补偿的圆弧点坐标便获得了， 由于 这个点正处在坐标轴线上， 所以， 通过给定理论圆弧半径便可方便地求出当前坐标系圆弧中 心坐标，而圆弧的实际中心坐标只要转换到原坐标系就行了。 测量数据的再处理: 上述两种测量方法对加工精度越高的零件测量效果越好。 而需要指出的是， 当给定的理论参 数与实际偏离较大时， 测量效果就显著下降， 此时测量结果的置信度必须根据图样给定公差 的大小而定。反之，就要对已测量的数据进行再处理。其方法是在图样给定

13、公差范围内适当 调整理论圆弧中心位置，看其原测量 R 值的变化，若两者均在公差范围内就视为合格；另一 种方法是在图样给定公差范围内适当调整理论圆弧半径，看其原测量圆弧中心坐标的变化， 若两者均在公差范围内就视为合格 本文关键词：三坐标 三坐标测量 测量方法 测量原理 三坐标测量机测量原理 三次 元检测原理 三次元测量机 应用广泛的三坐标测量机测量软件 ACDMIS 功能介绍 一 寸 光 阴 不 可 轻 6 ACAC- -DMISDMIS 测量软件包测量软件包 ACDMISj是源于德国的世界领先的普遍应用在三坐标测量领域的三坐 标测量软件。 ACAC- -DMISDMIS 测量软件包测量软件包设

14、计理念及技术，功能强大的计量检测软件已通过德国物理 研究院 PTB 认证。具有国际先进水平的测量 软件包 AC-DMIS 将现代坐标测量技术 和现代工业加工技术的几何量尺寸、 公差评定等等测试要求进行了最佳结 合，不管是简单的箱体类工件还是复 杂的轮廓曲面类工件，AC-DMIS 软件都为其提供了完美的测量解决方案。 ACAC- -DMIS.EXTDMIS.EXT 的功能的功能 1.1. 测量环境参数与运动参数配置；测量环境参数与运动参数配置； 2.2. 测头系统配置与校正；测头系统配置与校正； 3.3. 测量点的获取；测量点的获取； 4.4.基本几何元素；基本几何元素； 5.5.元素的构造、转

15、换、再现、投影、存元素的构造、转换、再现、投影、存 储储/ /调用及相关计算；调用及相关计算； 6.6.坐标系统及工件坐标系的建立、 存储坐标系统及工件坐标系的建立、 存储/ / 调用与转换；调用与转换； 7.7. 尺寸公差及形位公差评定；尺寸公差及形位公差评定； 8.8.测量结果文件的保存与导入；测量结果文件的保存与导入； 9.9.CADCAD 三维模型的导入与转换；三维模型的导入与转换； 10.10. 模型坐模型坐标系与工件标系与工件坐标系的统坐标系的统一；一； 一 寸 光 阴 不 可 轻 7 11.11. 在模型上拾取特征元素及曲面点；在模型上拾取特征元素及曲面点； 12.12.截面线的创建与测量；截面线的创建与测量； 13.13.已知曲面的自动测量及偏差输出；已知曲面的自动测量及偏差输出； 14.14.基于三维模型的脱机编程；基于三维模型的脱机编程； 15.15. 测量路径的显示与模拟测量运行；测量路径的显示与模拟测量运行； 16.16. 测量结果的可视化及图形化报告的测量结果的可视化及图形化报告的 输出；输出； 17.17. IGESIGES 和和 STEPSTEP 格式的标准三维建模格式的标准三维建模 数据文件的输出；数据文件的输出； 18.18. DATDAT 格式的数据文件的输出；格式的数据文件的输出； 19.19. wordw