三坐标培训教材

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1、三 坐 标 测 量 机- 机 械 结 构 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、坐标测量机的结构形式 活 动 桥 式G lobal测 量 机 移 动 桥 式 坐 标 测 量 机 是 目 前 中 小 型 测量 机 的 主 要 机 型 。优 点 ： 结 构 简 单 、 紧 凑 ， 刚 度 好 ， 开敞 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 。缺 点 ： 桥 架 单 边 驱 动 ， Y向 光 栅 尺 在工 作 台 一 侧 ， 在 Y方 向 有 较 大 的 阿

2、 贝臂 ， 会 引 起 较 大 的 阿 贝 误 差 。 固 定 桥 式精 度 最 高 的 测 量 机 往 往 采 用 这 种 结 构 形式 。优 点 ： 结 构 稳 定 ， 刚 性 很 好 。 Y向 的 光栅 尺 和 驱 动 机 构 可 以 设 置 在 工 作 台 下 方中 部 ， X向 阿 贝 臂 小 。缺 点 ： 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 力相 对 小 一 些 。 水 平 臂 式TORO测 量 机 LAMBDA测 量机 龙 门 式 （ 高 架 桥 式 ）龙 门 式 坐 标 测 量 机 一 般 为 中

3、大 型 测 量 机 。优 点 ： 减 少 了 移 动 部 分 质 量， 有 利 于 精 度 及 动 态 性 能 的提 高 。 龙 门 式 测 量 机 最 长 可到 数 十 米 ， 由 于 其 刚 性 要 比水 平 臂 式 好 ， 因 而 对 大 尺 寸而 言 可 具 有 足 够 的 精 度 。缺 点 ： 结 构 复 杂 ， 要 求 较 好的 地 基 ； 立 柱 影 响 操 作 的 开阔 性 ； 单 边 驱 动 ， Y向 光 栅 尺在 立 柱 一 侧 ， 在 Y方 向 有 较 大的 阿 贝 臂 ， 会 引 起 较 大 的 阿贝 误 差 ， 所 以 大 型 龙 门 式 坐标 测 量 机 采 用 双

4、 光 栅 /双 驱 动 模 式 。 关 节 臂 式 GLOBAL Advantage Performance Classic Inspector Explorer 机 器 具 体 的 规 格 请 参 阅综 合 样 本 二、测量机的结构材料 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 。 由 于 没 有 一 种 材 料 能 全 部 满 足 这 些

5、要 求 ， 就 需 要 进 行 合 理的 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 ；z 比 较 大 的 弹 性 模 量 (刚 性 )， 以 免 受 力 后 有 较 大 的 变 形 ；z 高 的 硬 度 及 耐 磨 性 ， 保 证 不 易 划 伤 、 磨 损 ；z 较 高 的 强 度

6、 ， 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 微 米 级 的 变 形 ） ；z 工 艺 性 好 ， 易 于 加 工 ；1. 成 本 要 低 。 测 量 机 固 定 部 分 的 材 料 对 测 量 机 的 固 定 部 分 要 求 ： 刚 性 好 、 受 温 度 影 响 的 变 形小 （

7、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 。 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 (电 机 支架 ， 传 动 支 架 )； 有 时 为 了 增 加 刚 性 采 用 整 体 结 构 （ 例如 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 分采 用 用 钢 、 铸 铁 。 测 量 机 运 动 部 分 的 材 料 主

8、 要 有 ：1， 铝 合 金2， 陶 瓷 及 其 复 合 材 料3， 钢 、 铸 铁4， 花 岗 石测 量 机 运 动 部 分 的 材 料 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 ； 较 钢 、 花 岗 石 或 陶 瓷 ， 热 平 衡 能 力 提 高 了 5 180倍 ； 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 铝 合 金 较 钢 、

9、花 岗 石 或 陶 瓷 达 到 热 稳 定 的 时 间 要 快10到 100倍 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 铝 合 金 在 温 度 方 面 的 优 势 研 究 数 据 ， 铝 导 轨 对 受 热 弯 曲 有 最 佳 的 抵 抗 力 ，比 花 岗 石 好 10倍 ， 比 陶 瓷 好 5倍 ， 比 钢 好 18倍铝 合 金 在 温 度 方 面 的 优 势 G LOBAL测 量 机 的 主 要 材 料 ： X横 梁 、 Z轴 、 滑 架 等 为 铝 合 金 Y向 工 作 台 与 导 轨 为 花 岗 石GLOBAL/Inspecto

10、r测 量 机 的 材 料 PMM-C测 量 机 的 主 要 材 料 ： X横 梁 、 Y向 工 作 台 为 花 岗 石 Z轴 为 陶 瓷1. 滑 架 等 铸 铁PMM-C测 量 机 的 材 料 TORO测 量 机 的 材 料TORO测 量 机 的 主 要 材 料 ： X向 主 导 轨 、 Z轴 、 水 平 臂 为刚1. 滑 架 等 铸 铝 三 、 光 栅 光 栅 是 三 坐 标 测 量 机 的 长 度 基 准 。光 栅 由 光 栅 尺 及 读 数 头 两 部 分 组 成 ， 光 栅 尺 上 有着 均 匀 排 列 的 刻 线 ， 读 数 头 上 有 读 数 光 栅 以 及 发光 二 极 管 和

11、硅 光 电 池 。 读 数 头 与 光 栅 尺 分 别 装 在 两 个 相 对 运 动 的 载 体 上， 利 用 光 栅 尺 与 读 数 头 间 的 相 对 运 动 来 得 到 两 个载 体 间 相 对 的 位 移 。 光 栅 闭 式 光 栅 ： 为 了 防 尘 ， 把 光 栅 及 读 数 头 组 合 并 封 闭 在铝 长 盒 内 ； 优 点 ： 可 以 整 体 安 装 ， 不 需 要 进 行 读 数 头 和 光 栅 尺身 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 ，不 适 于 在 高 速 状 态 下 运 行 ,很 少

12、测 量 机 应 用 此 类 光栅 。 开 式 光 栅 ： 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。 测 量 机 上 主 要 应 用 此 类 光 栅 尺 。 缺 点 ： 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 。光 栅 的 分 类 绝 对 光 栅 ： 读 数 头 在 光 栅 的 任 一 位 置 ， 其 读 数 均 是 固定 的 ； 相 对 光 栅 （ 增 量 式 光 栅 ） ： 读 数 头 在 任 一 位

13、 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 ，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 。 测 量 机 大 多 用 增 量 式 光 栅 ， 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 ） 。光 栅 的 分 类 光 栅 装 配 在 钢 的 导 轨上 光 栅 一 头 固 定 ， 另 外一 端 自 由 膨 胀我 们 的 方 案 其 他 公 司 的 方 案 光 栅 胶 在 机 器 本

14、 体 上 对 于 温 度 效 应 ， 几 乎无 法 预 测我 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 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 ： 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 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

15、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 ： 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 ： 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

16、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 ： 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 ， 并 减 少 了 在 高 速 扫 描 情 况 下的 抖 动 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 ，

17、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 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 ： 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

18、精 度 和 长期 稳 定 性 。 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 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 ： 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

19、备 电 机 散 热装 置 。 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 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

20、 选 项 配 置 。 机 器 的 清 单 请 参 阅 附 件 1 PCDMIS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

21、 ， 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 集 团 生 产 制 造 的 坐 标 测 量 机 。 目 前 ， 该 软 件 具 备 三 种 版 本 ： PC-D

22、MIS 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-

23、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 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

24、 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 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

25、 设 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 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+

26、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-Dmis（ X-DMIS） 人 工 选 择 测 量 特 征 扫 描软 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

27、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 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

28、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 标 准 CAD接 口 DCI DCTPC-DMIS Pro 仅 支 持 输 出 不 支 持 不 支 持PC-DMIS CAD 输 入 、 输 出 IGES、DES、 DXF、 STEP、STL、 VDAFS、 XYZ CATIAPRO-EUNIGRAPHICS CATIAPRO-EUNIGRAPHICSPC-DMIS CAD+EZ-DMIS 不 支 持 不 支 持 不 支 持AC-Dmis 仅 可 导 入 IGES、 STEP 不 支

29、 持 不 支 持 Vitual-Dmis 不 支 持 不 支 持 不 支 持Open-DmisRational-Dmis（ X-DMIS） 图 形 操 作软 件 图 形 显 示 操 作PC-DMIS Pro 显 示 测 量 的 特 征 ， 评 价 ，可 更 改 特 征 颜 色 旋 转 、 平 移PC-DMIS CAD 可 显 示 特 征 、 评 价 及 CAD， 允 许更 改 特 征 、 CAD颜 色 、光 线 旋 转 、 平 移 、 修 改 CAD坐 标 系PC-DMIS CAD+EZ-DMIS 仅 可 显 示 特 征AC-Dmis 可 显 示 特 征 、 CAD， 但 图 形 粗 糙Vit

30、ual-DmisOpen-DmisRational-Dmis（ X-DMIS） 支 持 的 测 头软 件PC-DMIS Pro 支 持 可 选 项 可 选 项 可 选 项 支 持PC-DMIS CAD 支 持 支 持 支 持 支 持 支 持PC-DMIS CAD+EZ-DMIS 支 持 （ 特 定 ） 不 支 持 不 支 持 不 支 持 特 定AC-Dmis 支 持 （ 特 定 ） 不 支 持 特 定 不 支 持 特 定 Vitual-Dmis 支 持 （ 特 定 ） 不 支 持 不 支 持 不 支 持 特 定Open-DmisRational-Dmis（ X-DMIS） 支 持 的 测 量

31、机 类 型软 件PC-DMIS Pro 支 持 支 持 不 支 持 支 持PC-DMIS CAD 支 持 支 持 不 支 持 支 持PC-DMIS CAD+ 支 持 支 持 支 持 支 持EZ-DMIS 支 持 不 支 持 不 支 持 不 支 持AC-Dmis 支 持 不 支 持 不 支 持 不 支 持 Vitual-Dmis 支 持 （ 特 定 ） 不 支 持 不 支 持 不 支 持Open-DmisRational-Dmis（ X-DMIS） INSPECTOR对 比 其 他 公 司 对 比 爱 德 华 海 克 斯 康 蔡 司 -海 克 斯 康 Wenzel -海 克 斯 康优 点 正 是 他 的 缺 点 谢 谢 ！