三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x

　　儀器簡(jiǎn)介

　　三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x是指在一個(gè)六面體的空間范圍內(nèi)，能夠表現(xiàn)幾何形狀、長(zhǎng)度及圓周分度等測(cè)量能力的儀器，又稱為三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)或三坐標(biāo)量床。三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x又可定義“一種具有可作三個(gè)方向移動(dòng)的探測(cè)器，可在三個(gè)相互垂直的導(dǎo)軌上移動(dòng)，此探測(cè)器以接觸或非接觸等方式傳遞訊號(hào)，三個(gè)軸的位移測(cè)量系統(tǒng)（如光柵尺）經(jīng)數(shù)據(jù)處理器或計(jì)算機(jī)等計(jì)算出工件的各點(diǎn)（x，y，z）及各項(xiàng)功能測(cè)量的儀器”。三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x的測(cè)量功能應(yīng)包括尺寸精度、定位精度、幾何精度及輪廓精度等。

　　機(jī)型介紹

　　結(jié)構(gòu)型式：三軸花崗巖、四面全環(huán)抱的德式活動(dòng)橋式結(jié)構(gòu)

　　傳動(dòng)方式：直流伺服系統(tǒng) + 預(yù)載荷高精度空氣軸承

　　長(zhǎng)度測(cè)量系統(tǒng)：RENISHAW開(kāi)放式光柵尺，分辨率為0.1μm

　　測(cè)頭系統(tǒng)：雷尼紹控制器、雷尼紹測(cè)頭、雷尼紹測(cè)針

　　機(jī) 臺(tái)：高精度（00級(jí)）花崗巖平臺(tái)

　　使用環(huán)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(zhǎng)度精度MPEe： ≤2.1+L/350 (μm)

　　探測(cè)球精度MPEp： ≤2.1μm

　　主要特征

　　三軸采用天然高精密花崗巖導(dǎo)軌，保證了整體具有相同的熱力學(xué)性能，避免由于三軸材質(zhì)不同熱膨脹系數(shù)不同所造成的機(jī)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(shù)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(biāo)的測(cè)量基準(zhǔn)——光柵尺就會(huì)受損，精度改變。

　　2.由于三坐標(biāo)的平臺(tái)是花崗巖結(jié)構(gòu)，這樣三坐標(biāo)的主軸也是花崗巖材質(zhì)。主軸采用花崗巖而橫梁和Z軸采用鋁合金等其他材質(zhì)，在溫度變化時(shí)會(huì)因?yàn)槿S的熱膨脹系數(shù)不均同而引起測(cè)量精度的失真和穩(wěn)定。

　　三軸導(dǎo)軌采用全天然花崗巖四面全環(huán)抱式矩形結(jié)構(gòu)，配上高精度自潔式預(yù)應(yīng)力氣浮軸承，是確保機(jī)器精度長(zhǎng)期穩(wěn)定的基礎(chǔ)，同時(shí)軸承受力沿軸向方向，受力穩(wěn)定均衡，有利于保證機(jī)器硬件壽命。

　　3. 采用小孔出氣專利技術(shù)，耗氣量為30L/Min，在軸承間隙形成冷凝區(qū)域，抵消軸承運(yùn)動(dòng)摩擦帶來(lái)的熱量，增加設(shè)備整體熱穩(wěn)定性。仔細(xì)研究各廠家的技術(shù)指標(biāo)，會(huì)發(fā)現(xiàn)： 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(xué)理論，當(dāng)氣體以一定的壓力通過(guò)圓孔的時(shí)候，會(huì)因?yàn)闅怏w摩擦產(chǎn)生熱量，在高精密測(cè)量中，微小的熱量也會(huì)影響精度的穩(wěn)定性，而當(dāng)出氣孔的孔徑小于一定的直徑的時(shí)候，卻會(huì)相反的會(huì)在出氣孔的周圍形成冷凝效應(yīng)! 正是利用這一物理學(xué)原理，采用歐潼小孔出氣的技術(shù)，使得冷凝效應(yīng)恰恰抵消測(cè)量中因?yàn)榭諝饽Σ廉a(chǎn)生的微弱熱量，使得設(shè)備保持長(zhǎng)時(shí)間的溫度穩(wěn)定性，從而保證精度穩(wěn)定性！

　　各大供應(yīng)商CMM軸承對(duì)比

　　4. 三軸均采用英國(guó)RENISHAW原裝鍍金光柵尺，分辨率為0.1um；同時(shí)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(dòng)系統(tǒng)采用國(guó)際先進(jìn)的設(shè)計(jì)，無(wú)任何導(dǎo)軌受力變形，最大程度保證機(jī)器精度和穩(wěn)定性。采用鋼絲增強(qiáng)同步帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，有效減少高速運(yùn)動(dòng)（增加）時(shí)的震動(dòng)，具有高強(qiáng)度，高速度及無(wú)磨損特點(diǎn)。

　　6. 軟件為PTB全面認(rèn)證的業(yè)界標(biāo)桿RATIONAL-DMIS，功能強(qiáng)大，簡(jiǎn)單易學(xué)，讓你更專注于產(chǎn)品測(cè)量而不是學(xué)習(xí)軟件。

　　★ 有大型，不宜搬動(dòng)的零件和裝配件（如航空器部件、運(yùn)輸工具、工程機(jī)械零件、大型焊接沖壓件、大型鍛件、大型鑄件等）

　　★ 需要三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)

　　★ 對(duì)于沒(méi)有三坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備，但需要測(cè)量，公司可以提供三坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備租借（租用）

　　★ 需要到外協(xié)單位檢測(cè)產(chǎn)品，而外協(xié)單位沒(méi)有三坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備

　　★ 在線檢測(cè)、測(cè)量

　　★ 檢具、夾具標(biāo)定、檢測(cè)

　　★ 汽車焊裝夾具，檢具標(biāo)定、檢測(cè)

　　★ 管件檢測(cè)、測(cè)量

　　★ 整車逆向掃描

　　基本構(gòu)成

　　全封閉框架移動(dòng)橋式測(cè)量機(jī)是一種精度高、測(cè)量速度快、性能穩(wěn)定的測(cè)量系統(tǒng)。具有兼容多測(cè)頭系統(tǒng)功能：光學(xué)CCD影像測(cè)頭、激光測(cè)頭，具備極佳的性價(jià)比；能夠滿足車間檢測(cè)需要，廣泛應(yīng)用于各種零件、工裝夾具尺寸檢測(cè)及模具制造中的尺寸測(cè)量和復(fù)雜形面的快速掃描檢測(cè)。

　　性能特點(diǎn)

　　1、 X向橫梁：采用精密斜梁技術(shù)

　　2、Y向?qū)к墸翰捎锚?dú)特的直接加工在工作臺(tái)上的整體下燕尾槽定位結(jié)構(gòu)

　　3、導(dǎo)軌方式：采用自潔式預(yù)載荷高精度空氣軸承組成的四面環(huán)抱式靜壓氣浮導(dǎo)軌

　　4、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：采用本產(chǎn)高性能DC直流伺服電機(jī)、柔性同步齒形帶傳動(dòng)裝置，各軸均有限位和電子控制，傳動(dòng)更快捷、運(yùn)動(dòng)性能更佳

　　5、Z向主軸：可調(diào)節(jié)的氣動(dòng)平衡裝置，提高了Z軸的定位精度

　　6、控制系統(tǒng)：采用進(jìn)口的雙計(jì)算機(jī)三座標(biāo)專用控制系統(tǒng)

　　7、機(jī)器系統(tǒng)：采用計(jì)算機(jī)輔助3D誤差修正技術(shù)（CAA），保證系統(tǒng)的長(zhǎng)期的穩(wěn)定性和高精度。

　　8、測(cè)量軟件：采用功能強(qiáng)大的3D-DMIS測(cè)量軟件包，具有完善的測(cè)量功能和聯(lián)機(jī)功能。

　　功能原理

　　簡(jiǎn)單地說(shuō),三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)就是在三個(gè)相互垂直的方向上有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、測(cè)長(zhǎng)元件、數(shù)顯裝置，有一個(gè)能夠放置工件的工作臺(tái)(大型和巨型不一定有)，測(cè)頭可以以手動(dòng)或機(jī)動(dòng)方式輕快地移動(dòng)到被測(cè)點(diǎn)上，由讀數(shù)設(shè)備和數(shù)顯裝置把被測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)值顯示出來(lái)的一種測(cè)量設(shè)備。顯然這是最簡(jiǎn)單、最原始的測(cè)量機(jī)。有了這種測(cè)量機(jī)后，在測(cè)量容積里任意一點(diǎn)的坐標(biāo)值都可通過(guò)讀數(shù)裝置和數(shù)顯裝置顯示出來(lái)。測(cè)量機(jī)的采點(diǎn)發(fā)訊裝置是測(cè)頭，在沿X，Y，Z三個(gè)軸的方向裝有光柵尺和讀數(shù)頭。其測(cè)量過(guò)程就是當(dāng)測(cè)頭接觸工件并發(fā)出采點(diǎn)信號(hào)時(shí)，由控制系統(tǒng)去采集當(dāng)前機(jī)床三軸坐標(biāo)相對(duì)于機(jī)床原點(diǎn)的坐標(biāo)值，再由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

　　分類

　　按三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x結(jié)構(gòu)可分為如下幾類：

　　1.移動(dòng)橋架型(Movingbridgetype)

　　移動(dòng)橋架型，為最常用的三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x的結(jié)構(gòu)，軸為主軸在垂直方向移動(dòng)，廂形架導(dǎo)引主軸沿水平梁在方向移動(dòng)，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(gè)在水平面上垂直和軸的導(dǎo)槽在軸方向移動(dòng)。因?yàn)榱旱膬啥吮恢е?，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(dòng)，廂形架導(dǎo)引主軸沿著垂直軸的梁而移動(dòng)，而梁沿著兩水平導(dǎo)軌在軸方向移動(dòng)，導(dǎo)軌位于支柱的上表面，而支柱固定在機(jī)械本體上。此型與移動(dòng)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?yàn)橹挥辛涸谳S方向移動(dòng)，所以慣性比全部橋架移動(dòng)時(shí)為小，手動(dòng)操作時(shí)比移動(dòng)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(shí)，柱式橋架型其架是直接固定在地板上又稱為門(mén)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(biāo)測(cè)量?jī)x上。各軸都以馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，測(cè)量范圍很大，操作者可以在橋架內(nèi)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(dòng)，廂形架導(dǎo)引主軸沿著垂直軸的水平橫梁上做方向移動(dòng)。橋架(支柱)被固定在機(jī)器本體上，測(cè)量臺(tái)沿著水平平面的導(dǎo)軌作軸方向的移動(dòng)，且垂直于和軸。每軸皆由馬達(dá)來(lái)驅(qū)動(dòng)，可確保位置精度，此機(jī)型不適合手動(dòng)操作。

　　5.L形橋架型(L-Shpaedbridgetype)

　　L形橋架型，這個(gè)設(shè)計(jì)乃是為了使橋架在軸移動(dòng)時(shí)有最小的慣性而作的改變。它與移動(dòng)橋架型相比較，移動(dòng)組件的慣性較少，因此操作較容易，但剛性較差。

　　6.軸移動(dòng)懸臂型(Fixedtablecantileverarmtype)

　　軸移動(dòng)懸臂型，軸為主軸在垂直方向移動(dòng)，廂形架導(dǎo)引主軸沿著垂直軸的水平懸臂梁在軸方向移動(dòng)，懸臂梁沿著在水平面的導(dǎo)槽在軸方向移動(dòng)，且垂直于軸和軸。此型為三邊開(kāi)放，容易裝拆工件，且工件可以伸出臺(tái)面即可容納較大工件，但因懸臂會(huì)造成精度不高。

　　7.單支柱移動(dòng)型(Movingtablecantileverarmtype)

　　單支柱移動(dòng)型，軸為主軸在垂直方向移動(dòng)，支柱整體沿著水平面的導(dǎo)槽在軸上移動(dòng)，且垂直軸，而軸連接于支柱上。測(cè)量臺(tái)沿著水平面的導(dǎo)槽在軸上移動(dòng)，且垂直軸和軸。此型測(cè)量臺(tái)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(cè)量軸較接近，以符合阿貝定理。

　　8.單支柱測(cè)量臺(tái)移動(dòng)型(Singlecolumnxytabletype)

　　單支柱測(cè)量臺(tái)移動(dòng)型，軸為主軸在垂直方向移動(dòng)，支柱上附有軸導(dǎo)槽，支柱被固定在測(cè)量?jī)x本體上。測(cè)量時(shí)，測(cè)量臺(tái)在水平面上沿著軸和軸方向作移動(dòng)。

　　9.水平臂測(cè)量臺(tái)移動(dòng)型(Movingtablehorizontalarmtype)

　　水平臂測(cè)量臺(tái)移動(dòng)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(dòng)。探頭裝在水平方向的懸臂上，支柱沿著水平面的導(dǎo)槽在軸方向移動(dòng)，且垂直軸，測(cè)量臺(tái)沿著水平面的導(dǎo)槽在軸方向移動(dòng)，且垂直于軸和軸。這是水平懸臂型的改良設(shè)計(jì)，為了消除水平臂在軸方向，因伸出或縮回所產(chǎn)生的撓度。

　　10.水平臂測(cè)量臺(tái)固定型(Fixedtablehorizontalarmtype)

　　水平臂測(cè)量臺(tái)固定型，其構(gòu)造與測(cè)量臺(tái)移動(dòng)型相似。此型測(cè)量臺(tái)固定，、軸均在導(dǎo)槽內(nèi)移動(dòng)，測(cè)量時(shí)支柱在軸的導(dǎo)槽移動(dòng)，而軸滑動(dòng)臺(tái)面在垂直軸方向移動(dòng)。

　　11.水平臂移動(dòng)型(Movingramhorizotalarmtype)

　　水平臂移動(dòng)型，軸懸臂在水平方向移動(dòng)，支撐水平臂的廂形架沿著支柱在軸方向移動(dòng)，而支柱垂直軸。支柱沿著水平面的導(dǎo)槽在軸方向移動(dòng)，且垂直軸和軸，故不適合高精度的測(cè)量。除非水平臂在伸出或回收時(shí)，對(duì)因重量而造成的誤差有所補(bǔ)償。大多數(shù)情況應(yīng)用在車輛檢驗(yàn)工作。

　　12.閉環(huán)橋架型(Ringbridgetype)

　　閉環(huán)橋架型，由于它的驅(qū)動(dòng)方式在工作臺(tái)中心，可減少因橋架移動(dòng)所造成沖擊，為所有三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x中最穩(wěn)定的一種。

　　主要優(yōu)點(diǎn)

　　表面陽(yáng)極化航空鋁合金

　　高精度自潔式空氣軸承

　　高精度歐洲進(jìn)口光柵尺

　　精密三角梁專利技術(shù)

　　應(yīng)用領(lǐng)域

　　廣泛的應(yīng)用于汽車、電子、機(jī)械、汽車、航空、軍工、模具等行業(yè)中的箱體、機(jī)架、齒輪、凸輪、蝸輪、蝸桿、葉片、曲線、曲面等的測(cè)量、五金、塑膠等行業(yè)中。

　　使用方法

　　三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM)的測(cè)量方式通?？煞譃榻佑|式測(cè)量、非接觸式測(cè)量和接觸與非接觸并用式測(cè)量。

　　其中，接觸測(cè)量方式常用于機(jī)加工產(chǎn)品、壓制成型產(chǎn)品、金屬膜等的測(cè)量。為了分析工件加工數(shù)據(jù)，或?yàn)槟嫦蚬こ烫峁┕ぜ夹畔ⅲ?jīng)常需要用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)被測(cè)工件表面進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)掃描。本文以三坐標(biāo)的FOUNCTION-PRO型三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)為例，介紹三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的幾種常用掃描方法及其操作步驟。

　　三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的掃描操作是應(yīng)用PC DMIS程序在被測(cè)物體表面的特定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)采集，該區(qū)域可以是一條線、一個(gè)面片、零件的一個(gè)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(cè)量模式、測(cè)頭類型以及是否有CAD文件等有關(guān)，控制屏幕上的“掃描”(Scan)選項(xiàng)由狀態(tài)按鈕(手動(dòng)/DCC)決定。若采用DCC方式測(cè)量，又有CAD文件，則可供選用的掃描方式有“開(kāi)線”(Open Linear)、“閉線”(Closed Linear)、“面片”(Patch)、“截面”(Section)和“周線”(Perimeter)掃描；若采用DCC方式測(cè)量，而只有線框型CAD文件，則可選用“開(kāi)線”(Open Linear)、“閉線”(Closed Linear)和“面片”(Patch)掃描方式；若采用手動(dòng)測(cè)量模式，則只能使用基本的“手動(dòng)觸發(fā)掃描”(Manul TTP Scan)方式；若采用手動(dòng)測(cè)量方式并使用剛性測(cè)頭，則可用選項(xiàng)為“固定間隔”(Fixed Delta)、“變化間隔”(Variable Delta)、“時(shí)間間隔”(Time Delta)和“主體軸向掃描”(Body Axis Scan)方式。

　　下面詳細(xì)介紹在DCC狀態(tài)下，進(jìn)入“功能”(Utility)菜單選取“掃描”(Scan)選項(xiàng)后可供選擇的五種掃描方式。

　　1.開(kāi)線掃描(Open Linear Scan)

　　開(kāi)線掃描是最基本的掃描方式。測(cè)頭從起始點(diǎn)開(kāi)始，沿一定方向并按預(yù)定步長(zhǎng)進(jìn)行掃描，直至終止點(diǎn)。開(kāi)線掃描可分為有、無(wú)CAD模型兩種情況。

　　(1)無(wú)CAD模型

　　如被測(cè)工件無(wú)CAD模型，首先輸入邊界點(diǎn)(Boundary Points)的名義值。打開(kāi)對(duì)話框中的“邊界點(diǎn)”選項(xiàng)后，先點(diǎn)擊“1”，輸入掃描起始點(diǎn)數(shù)據(jù)；然后雙擊“D”，輸入方向點(diǎn)(表示掃描方向的坐標(biāo)點(diǎn))的新的X、Y、Z坐標(biāo)值；最后雙擊“2”，輸入掃描終點(diǎn)數(shù)據(jù)。

　　第二項(xiàng)輸入步長(zhǎng)。在“掃描”對(duì)話框(Scan Dialog)中“方向1技術(shù)”(Direction 1 Tech)欄中的“最大”(Max Inc)欄中輸入一個(gè)新步長(zhǎng)值。

　　最后檢查設(shè)定的方向矢量是否正確，該矢量定義了掃描開(kāi)始后第一測(cè)量點(diǎn)表面的法矢、截面以及掃描結(jié)束前最后一點(diǎn)的表面法矢。當(dāng)所有數(shù)據(jù)輸入完成后點(diǎn)擊“創(chuàng)建”。

　　(2)有CAD模型

　　如被測(cè)工件有CAD模型，開(kāi)始掃描時(shí)用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊CAD模型的相應(yīng)表面，PC DMIS程序?qū)⒃贑AD模型上生成一點(diǎn)并加標(biāo)志“1”表示為掃描起始點(diǎn)；然后點(diǎn)擊下一點(diǎn)定義掃描方向；最后點(diǎn)擊終點(diǎn)(或邊界點(diǎn))并標(biāo)志為“2”。在“1”和“2”之間連線。對(duì)于每一所選點(diǎn)，PC DMIS已在對(duì)話框中輸入相應(yīng)坐標(biāo)值及矢量。確定步長(zhǎng)及其它選項(xiàng)(如安全平面、單點(diǎn)等)后，點(diǎn)擊“測(cè)量”，然后點(diǎn)擊“創(chuàng)建”。

　　2.閉線掃描(Closed Linear Scan)

　　閉線掃描方式允許掃描內(nèi)表面或外表面，它只需“起點(diǎn)”和“方向點(diǎn)”兩個(gè)值(PC DMIS程序?qū)⑵瘘c(diǎn)也作為終點(diǎn))。

　　(1)數(shù)據(jù)輸入操作

　　雙擊邊界點(diǎn)“1”，在編輯對(duì)話框中輸入位置；雙擊方向點(diǎn)“D”，輸入坐標(biāo)值；選擇掃描類型(“線性”或“變量”)，輸入步長(zhǎng)，定義觸測(cè)類型(“矢量”、“表面”或“邊緣”)；雙擊“初始矢量”，輸入第“1”點(diǎn)的矢量，檢查截面矢量；鍵入其它選項(xiàng)后，點(diǎn)擊“創(chuàng)建”。

　　也可使用坐標(biāo)測(cè)量機(jī)操作盤(pán)觸測(cè)被測(cè)工件表面的第一測(cè)點(diǎn)，然后觸測(cè)方向點(diǎn)，PC DMIS程序?qū)褱y(cè)量值自動(dòng)放入對(duì)話框，并自動(dòng)計(jì)算初始矢量。選擇掃描控制方式、測(cè)點(diǎn)類型及其它選項(xiàng)后，點(diǎn)擊“創(chuàng)建”。

　　(2)有CAD模型的閉線掃描

　　如被測(cè)工件有CAD模型，測(cè)量前確認(rèn)“閉線掃描”；首先點(diǎn)擊表面起始點(diǎn)，在CAD模型上生成符號(hào)“1”(點(diǎn)擊時(shí)表面和邊界點(diǎn)被加亮，以便選擇正確的表面)；然后點(diǎn)擊掃描方向點(diǎn)；PC DMIS將在對(duì)話框中給出所選位置點(diǎn)相應(yīng)的坐標(biāo)及矢量；選擇掃描控制方式、步長(zhǎng)及其它選項(xiàng)后，點(diǎn)擊“創(chuàng)建”。

　　3.面片掃描(Patch Scan)

　　面片掃描方式允許掃描一個(gè)區(qū)域而不再是掃描線。應(yīng)用該掃描方式至少需要四個(gè)邊界點(diǎn)信息，即開(kāi)始點(diǎn)、方向點(diǎn)、掃描長(zhǎng)度和掃描寬度。PC DMIS可根據(jù)基本(或缺省)信息給出的邊界點(diǎn)1、2、3確定三角形面片，掃描方向則由D的坐標(biāo)值決定；若增加了第四或第五個(gè)邊界點(diǎn)，則面片可以為四方形或五邊形。

　　采用面片掃描方式時(shí)，在復(fù)選框中選擇“閉線掃描”，表示掃描一個(gè)封閉元素(如圓柱、圓錐、槽等)，然后輸入起始點(diǎn)、終止點(diǎn)和方向點(diǎn)。終止點(diǎn)位置表示掃描被測(cè)元素時(shí)向上或向下移動(dòng)的距離；用起始點(diǎn)、方向點(diǎn)和起始矢量可定義截平面矢量(通常該矢量平行于被測(cè)元素)?，F(xiàn)以創(chuàng)建四邊形面片為例，介紹面片掃描的幾種定義方式：

　　(1)鍵入坐標(biāo)值方式

　　雙擊邊界點(diǎn)“1”，輸入起始點(diǎn)坐標(biāo)值X、Y、Z；雙擊邊界方向點(diǎn)“D”，輸入掃描方向點(diǎn)坐標(biāo)值；雙擊邊界點(diǎn)“2”，輸入確定第一方向的掃描寬度；雙擊邊界點(diǎn)“3”，輸入確定第二方向的掃描寬度；點(diǎn)擊“3”，然后按“添加”按鈕，對(duì)話框給出第四個(gè)邊界點(diǎn)；雙擊邊界點(diǎn)“4”，輸入終止點(diǎn)坐標(biāo)值；選擇掃描所需的步長(zhǎng)(各點(diǎn)間的步距)和最大步長(zhǎng)(1、2兩點(diǎn)間的步長(zhǎng))值后，點(diǎn)擊“創(chuàng)建”。(2)觸測(cè)方式

　　選定“面片掃描”方式，用坐標(biāo)測(cè)量機(jī)草作盤(pán)在所需起始點(diǎn)位置觸測(cè)第一點(diǎn)，該點(diǎn)坐標(biāo)值將顯示在“邊界點(diǎn)”對(duì)話框的“#1”項(xiàng)內(nèi)；然后觸測(cè)第二點(diǎn)，該點(diǎn)代表掃描第一方向的終止點(diǎn)，其坐標(biāo)值將顯示在對(duì)話框的“D”項(xiàng)內(nèi)；然后觸測(cè)第三點(diǎn)，該點(diǎn)代表掃描面片寬度，其坐標(biāo)值將顯示在對(duì)話框的“#3”項(xiàng)內(nèi)；點(diǎn)擊“3”，選擇“添加”，可在清單上添加第四點(diǎn)；觸測(cè)終止點(diǎn)，將關(guān)閉對(duì)話框。最后定義掃描行距和步長(zhǎng)兩個(gè)方向數(shù)據(jù)；選擇掃描觸測(cè)類型及所需選項(xiàng)后，點(diǎn)擊“創(chuàng)建”。

　　(3)CAD曲面模型方式

　　該掃描方式只適用于有CAD曲面模型的工件。首先選定“面片掃描”方式，左鍵點(diǎn)擊CAD工作表面；加亮“邊界點(diǎn)”對(duì)話框中的“1”，左鍵點(diǎn)擊曲面上的掃描起始點(diǎn)；然后加亮“D”，點(diǎn)擊曲面定義方向點(diǎn)；點(diǎn)擊曲面定義掃描寬度(#2)；點(diǎn)擊曲面定義掃描上寬度(#3)；點(diǎn)擊“3”，選擇“添加”，添加附加點(diǎn)“4”，加亮“4”，點(diǎn)擊定義掃描終止點(diǎn)，關(guān)閉對(duì)話框。定義兩個(gè)方向的步長(zhǎng)及選擇所需選項(xiàng)后，點(diǎn)擊“創(chuàng)建”。

　　4.截面掃描(Section Scan)

　　截面掃描方式僅適用于有CAD曲面模型的工件，它允許對(duì)工件的某一截面進(jìn)行掃描，掃描截面既可沿X、Y、Z軸方向，也可與坐標(biāo)軸成一定角度。通過(guò)定義步長(zhǎng)可進(jìn)行多個(gè)截面掃描。可在對(duì)話框中設(shè)置截面掃描的邊界點(diǎn)。按“剖切CAD”轉(zhuǎn)換按鈕，可在CAD曲面模型內(nèi)尋找任何孔，并可采用與開(kāi)線掃描類似方式定義其邊界線，PCDMIS程序?qū)⑹箳呙杪窂阶詣?dòng)避開(kāi)CAD曲面模型中的孔。按用戶定義表面剖切CAD的方法為：進(jìn)入“邊界點(diǎn)”選項(xiàng)；進(jìn)入“CAD元素選擇”框；選擇表面；在不清除“CAD元素選擇”框的情況下，選擇“剖切CAD”選項(xiàng)。此時(shí)PC DMIS程序?qū)⑶懈钏x表面尋找孔。若CAD曲面模型中無(wú)定義孔，就沒(méi)有必要選“剖切CAD”選項(xiàng)，此時(shí)PC DMIS將按定義的起始、終止邊界點(diǎn)進(jìn)行掃描。對(duì)于有多個(gè)曲面的復(fù)雜CAD圖形，可對(duì)不同曲面分組剖切，*#將剖切限制在局部CAD曲面模型上。

　　5.邊界掃描(Perimeter Scan)

　　邊界掃描方式僅適用于有CAD曲面模型的工件。該掃描方式采用CAD數(shù)學(xué)模型計(jì)算掃描路徑，該路徑與邊界或外輪廓偏置一定距離(由用戶選定)。創(chuàng)建邊界掃描時(shí)，首先選定“邊界掃描”選項(xiàng)；若為內(nèi)邊界掃描，則在對(duì)話框中選擇“內(nèi)邊界掃描”；選擇工作曲面時(shí)，啟動(dòng)“選擇”復(fù)選框，每選一個(gè)曲面則加亮一個(gè)，選定所有期望曲面后，退出復(fù)選框；點(diǎn)擊表面確定掃描起始點(diǎn)；在同一表面上點(diǎn)擊確定掃描方向點(diǎn)；點(diǎn)擊表面確定掃描終止點(diǎn)，若不給出終止點(diǎn)，則起始點(diǎn)即為終止點(diǎn)；在“掃描構(gòu)造”編輯框內(nèi)輸入相應(yīng)值(包括“增值”、“CAD公差”等)；選擇“計(jì)算邊界”選項(xiàng)，計(jì)算掃描邊界；確認(rèn)偏差值正確后，按“產(chǎn)生測(cè)點(diǎn)”按鈕，PC DMIS程序?qū)⒆詣?dòng)計(jì)算執(zhí)行掃描的理論值；點(diǎn)擊“創(chuàng)建”。

　　6.應(yīng)用要點(diǎn)

　　(1)應(yīng)根據(jù)被測(cè)工件的具體特點(diǎn)及建模要求合理選用適當(dāng)?shù)膾呙铚y(cè)量方式，以達(dá)到提高數(shù)據(jù)采集精度和測(cè)量效率的目的。

　　(2)為便于測(cè)量草作和測(cè)頭移動(dòng)，應(yīng)合理規(guī)劃被測(cè)工件裝夾位置；為保證造型精度，裝夾工件時(shí)應(yīng)盡量使測(cè)頭能一次完成全部被測(cè)對(duì)象的掃描測(cè)量。

　　(3)掃描測(cè)量點(diǎn)的選取應(yīng)包括工件輪廓幾何信息的關(guān)鍵點(diǎn)，在曲率變化較明顯的部位應(yīng)適當(dāng)增加測(cè)量點(diǎn)。

　　數(shù)據(jù)管理

　　一、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

　　數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的任務(wù)和要求：

　　（1）將測(cè)量數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化為CAD軟件可識(shí)別的IGES格式，合并后以產(chǎn)品名稱或用戶指定的名稱分類保存。

　?。?）不同產(chǎn)品、不同屬性、不同定位、易于混淆的數(shù)據(jù)應(yīng)存放在不同的文件中，并在IGES文件中分層分色。

　　數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換使用《三坐標(biāo)測(cè)量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)》完成，草作方法見(jiàn)軟件用戶手冊(cè)。

　　二、重定位整合

　　1 、應(yīng)用背景

　　在產(chǎn)品的測(cè)繪過(guò)程中，往往不能在同一坐標(biāo)系將產(chǎn)品的幾何數(shù)據(jù)一次測(cè)出。其原因一是產(chǎn)品尺寸超出測(cè)量機(jī)的行程，二是測(cè)量探頭不能觸及產(chǎn)品的反面，三是在工件拆下后發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)缺失，需要補(bǔ)測(cè)。這時(shí)就需要在不同的定位狀態(tài)（即不同的坐標(biāo)系）下測(cè)量產(chǎn)品的各個(gè)部分，稱為產(chǎn)品的重定位測(cè)量。而在造型時(shí)則應(yīng)將這些不同坐標(biāo)系下的重定位數(shù)據(jù)變換到同一坐標(biāo)系中，這個(gè)過(guò)程稱為重定位數(shù)據(jù)的整合。

　　對(duì)于復(fù)雜或較大的模型，測(cè)量過(guò)程中常需要多次定位測(cè)量，最終的測(cè)量數(shù)據(jù)就必需依據(jù)一定的轉(zhuǎn)換路徑進(jìn)行多次重定位整合，把各次定位中測(cè)得的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一個(gè)公共定位基準(zhǔn)下的測(cè)量數(shù)據(jù)。

　　2 、重定位整合原理

　　工件移動(dòng)（重定位）后的測(cè)量數(shù)據(jù)與移動(dòng)前的測(cè)量數(shù)據(jù)存在著移動(dòng)錯(cuò)位，如果我們?cè)诠ぜ洗_定一個(gè)在重定位前后都能測(cè)到的形體（稱為重定位基準(zhǔn)），那么只要在測(cè)量結(jié)束后，通過(guò)一系列變換使重定位后對(duì)該形體的測(cè)量結(jié)果與重定位前的測(cè)量結(jié)果重合，即可將重定位后的測(cè)量數(shù)據(jù)整合到重合前的數(shù)據(jù)中。重定位基準(zhǔn)在重定位整合中起到了紐帶的作用.

　　PID控制是：比例，積分，微分控制的縮寫(xiě)。

　　P參數(shù)：決定系統(tǒng)對(duì)位置誤差的整個(gè)響應(yīng)過(guò)程。數(shù)值越低，系統(tǒng)越穩(wěn)定，不產(chǎn)生振蕩，但剛性差，到位誤差大；數(shù)值越高，剛性越好，到位誤差小，但系統(tǒng)可能產(chǎn)生振蕩。

　　I 參數(shù)：控制由于摩擦力和負(fù)載引起的靜態(tài)到位誤差。數(shù)值越低，到位時(shí)間越長(zhǎng)；數(shù)值越高，可能在理論位置上下振蕩。

　　D參數(shù)：此參數(shù)通過(guò)阻止誤差變化過(guò)沖給系統(tǒng)提供阻尼和穩(wěn)定性。數(shù)值越低，使系統(tǒng)對(duì)位置誤差響應(yīng)快；數(shù)值越高，系統(tǒng)響應(yīng)越慢。

　　日常保養(yǎng)

　　改變管理方式防止”假期綜合癥” 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的組成比較復(fù)雜，主要有機(jī)械部件、電氣控制部件、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成。平時(shí)我們?cè)谑褂萌鴺?biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量工件的同時(shí)，也要注意機(jī)器的保養(yǎng)，以延長(zhǎng)機(jī)器的使用壽命。下面我們從三個(gè)方面說(shuō)明三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的基本保養(yǎng)。

　　機(jī)械部件

　　三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的機(jī)械部件有多種，我們需要日常保養(yǎng)的是傳動(dòng)系統(tǒng)和氣路系統(tǒng)的部件，保養(yǎng)的頻率應(yīng)該根據(jù)測(cè)量機(jī)所處的環(huán)境決定。一般在環(huán)境比較好的精測(cè)間中的測(cè)量機(jī)，我們推薦每三個(gè)月進(jìn)行一次常規(guī)保養(yǎng)，而如果用戶的使用環(huán)境中灰塵比較多，測(cè)量間的溫度濕度不能完全滿足測(cè)量機(jī)使用環(huán)境要求，那應(yīng)該每月進(jìn)行一次常規(guī)保養(yǎng)，對(duì)測(cè)量機(jī)的常規(guī)保養(yǎng)，應(yīng)了解影響測(cè)量機(jī)的因素：

　　1．壓縮空氣對(duì)測(cè)量機(jī)的影響

　　1).要選擇合適的空壓機(jī)，最好另有儲(chǔ)氣罐，使空壓機(jī)工作壽命長(zhǎng)，壓力穩(wěn)定。

　　2).空壓機(jī)的啟動(dòng)壓力一定要大于工作壓力。

　　3).開(kāi)機(jī)時(shí)，要先打開(kāi)空壓機(jī)，然后接通電源。

　　2. 油和水對(duì)測(cè)量機(jī)的影響

　　由于壓縮空氣對(duì)測(cè)量機(jī)的正常工作起著非常重要的作用，所以對(duì)氣路的維修和保養(yǎng)非常重要。其中有以下主要項(xiàng)目：

　　l每天使用測(cè)量機(jī)前檢查管道和過(guò)濾器，放出過(guò)濾器內(nèi)及空壓機(jī)或儲(chǔ)氣罐的水和油。

　　l一般3個(gè)月要清洗隨機(jī)過(guò)濾器和前置過(guò)濾器的濾芯?？諝赓|(zhì)量較差的周期要縮短。因?yàn)檫^(guò)濾器的濾芯在過(guò)濾油和水的同時(shí)本身也被油污染堵塞，時(shí)間稍長(zhǎng)就會(huì)使測(cè)量機(jī)實(shí)際工作氣壓降低，影響測(cè)量機(jī)正常工作。一定要定期清洗過(guò)濾器濾芯。

　　每天都要擦拭導(dǎo)軌油污和灰塵，保持氣浮導(dǎo)軌的正常工作狀態(tài)。

　　3. 對(duì)測(cè)量機(jī)導(dǎo)軌的保護(hù)要養(yǎng)成良好的工作習(xí)慣

　　用布或膠皮墊在下面，保證導(dǎo)軌安全。

　　工作結(jié)束后或上零件結(jié)束后要擦拭導(dǎo)軌。

　　當(dāng)我們?cè)谑褂脺y(cè)量機(jī)時(shí)要盡量保持測(cè)量機(jī)房的環(huán)境溫度與檢定時(shí)一致。另外電氣設(shè)備、計(jì)算機(jī)、人員都是熱源。在設(shè)備安裝時(shí)要做好規(guī)劃，使電氣設(shè)備、計(jì)算機(jī)等與測(cè)量機(jī)有一定的距離。測(cè)量機(jī)房加強(qiáng)管理不要有多余人員停留。高精度的測(cè)量機(jī)使用環(huán)境的管理更應(yīng)該嚴(yán)格。

　　4. 空調(diào)的風(fēng)向?qū)y(cè)量機(jī)溫度的影響

　　測(cè)量機(jī)房的空調(diào)應(yīng)盡量選擇變頻空調(diào)。變頻空調(diào)節(jié)能性能好，最主要的是控溫能力強(qiáng)。在正常容量的情況下，控溫可在±1℃范圍內(nèi)。

　　由于空調(diào)器吹出風(fēng)的溫度不是20℃，因此決不能讓風(fēng)直接吹到測(cè)量機(jī)上。有時(shí)為防止風(fēng)吹到測(cè)量機(jī)上而把風(fēng)向轉(zhuǎn)向墻壁或一側(cè)，結(jié)果出現(xiàn)機(jī)房?jī)?nèi)一邊熱一邊涼，溫差非常大的情況。

　　空調(diào)器的安裝應(yīng)有規(guī)劃，應(yīng)讓風(fēng)吹到室內(nèi)的主要位置，風(fēng)向向上形成大循環(huán)（不能吹到測(cè)量機(jī)），盡量使室內(nèi)溫度均衡。

　　有條件的，應(yīng)安裝風(fēng)道將風(fēng)送到房間頂部通過(guò)雙層孔板送風(fēng)，回風(fēng)口在房間下部。這樣使氣流無(wú)規(guī)則的流動(dòng)，可以使機(jī)房溫度控制更加合理。

　　5. 空調(diào)的開(kāi)關(guān)時(shí)間對(duì)機(jī)房溫度的影響

　　許每天早晨上班時(shí)打開(kāi)空調(diào)，晚上下班再關(guān)閉空調(diào)。待機(jī)房溫度穩(wěn)定大約4小時(shí)后，測(cè)量機(jī)精度才能穩(wěn)定。

　　這種工作方式嚴(yán)重影響測(cè)量機(jī)的使用效率，在冬夏季節(jié)精度會(huì)很難保證。對(duì)測(cè)量機(jī)正常穩(wěn)定也會(huì)有很大影響。

　　6. 機(jī)房結(jié)構(gòu)對(duì)機(jī)房溫度的影響

　　由于測(cè)量機(jī)房要求恒溫，所以機(jī)房要有保溫措施。如有窗戶要采用雙層窗，并避免有陽(yáng)光照射。門(mén)口要盡量采用過(guò)渡間，減少溫度散失。機(jī)房的空調(diào)選擇要與房間相當(dāng)，機(jī)房過(guò)大或過(guò)小都會(huì)對(duì)溫度控制造成困難。

　　在南方濕度較大的地區(qū)或北方的夏天或雨季，當(dāng)正在制冷的空調(diào)突然被關(guān)閉后，空氣中的水汽會(huì)很快凝結(jié)在溫度相對(duì)比較低的測(cè)量機(jī)導(dǎo)軌和部件上，會(huì)使測(cè)量機(jī)的氣浮塊和某些部件嚴(yán)重銹蝕，影響測(cè)量機(jī)壽命。而計(jì)算機(jī)和控制系統(tǒng)的電路板會(huì)因濕度過(guò)大出現(xiàn)腐蝕或造成短路。如果濕度過(guò)小，會(huì)嚴(yán)重影響花崗石的吸水性，可能造成花崗石變形。灰塵和靜電會(huì)對(duì)控制系統(tǒng)造成危害。所以機(jī)房的濕度并不是無(wú)關(guān)緊要的，要盡量控制在60%±5%的范圍內(nèi)。

　　空氣濕度大、測(cè)量機(jī)房密封性不好是造成機(jī)房濕度大的主要原因。在濕度比較大地區(qū)機(jī)房的密封性要求好一些，必要時(shí)增加除濕機(jī)。

　　解決的辦法就是改變管理方式，將“放假前打掃衛(wèi)生”改為“上班時(shí)打掃衛(wèi)生”，而且要打開(kāi)空調(diào)和除濕機(jī)清除水份。要定期清潔計(jì)算機(jī)和控制系統(tǒng)中的灰塵，減少或避免因此而造成的故障隱患。

　　使用標(biāo)準(zhǔn)件檢查機(jī)器是非常好的，但是相對(duì)來(lái)說(shuō)比較麻煩，只能是一段時(shí)間做一次。比較方便的辦法是用一個(gè)典型零件，編好自動(dòng)測(cè)量程序后，在機(jī)器精度校驗(yàn)好的情況下進(jìn)行多次測(cè)量，將結(jié)果按照統(tǒng)計(jì)規(guī)律計(jì)算后得出一個(gè)合理的值及公差范圍記錄下來(lái)。操作員可以經(jīng)常檢查這個(gè)零件以確定機(jī)器的精度情況。

　　Z軸平衡的調(diào)整

　　測(cè)量機(jī)的Z軸平衡分為重錘和氣動(dòng)平衡，主要用來(lái)平衡Z軸的重量，使Z軸的驅(qū)動(dòng)平穩(wěn)。如果誤動(dòng)氣壓平衡開(kāi)關(guān)，會(huì)使Z軸失去平衡。處理的方法：

　　1) 將測(cè)座的角度轉(zhuǎn)到90，0，避免操作過(guò)程中碰測(cè)頭。

　　2) 按下“緊急停”開(kāi)關(guān)。

　　3) 一個(gè)人用雙手托住Z軸，向上推、向下拉，感覺(jué)平衡的效果。

　　4) 一人調(diào)整氣壓平衡閥，每次調(diào)整量小一點(diǎn)，兩人配合將Z軸平衡調(diào)整到向上和向 下的感覺(jué)一致即可。

　　行程終開(kāi)關(guān)是用于機(jī)器行程終保護(hù)和HOME時(shí)使用。行程終開(kāi)關(guān)一般使用接觸式開(kāi)關(guān)或光電式開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)式最容易在用手推動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)時(shí)改變位置，造成接觸不良?？梢赃m當(dāng)調(diào)整開(kāi)關(guān)位置保證接觸良好。光電式開(kāi)關(guān)要注意檢查插片位置正常，經(jīng)常清除灰塵，保證其工作正常。