三坐標(biāo)測量機(jī)及其應(yīng)用
目前，機(jī)械制造業(yè),、汽車工業(yè),、電子工業(yè)、航空航天工業(yè)和國防工業(yè)等都廣泛使用三坐標(biāo)測量機(jī),。三坐標(biāo)測量機(jī)已成為現(xiàn)代工業(yè)檢測和質(zhì)量控制*的測量設(shè)備,。
1.多種幾何量的測量
測量前，必須建立坐標(biāo)系,，根據(jù)被測件的形狀特點選擇測頭,，進(jìn)行測頭的定義和校驗，并對被測件的安裝位置進(jìn)行找正,。
?。?）坐標(biāo)系的概念
1）機(jī)床坐標(biāo)系，也稱作絕對坐標(biāo)系,。
機(jī)床坐標(biāo)系是測量機(jī)出廠時設(shè)定的,，它的原點一般是在Ｘ,、Ｙ、Ｚ（Ｕ,、Ｖ,、Ｗ）標(biāo)尺的初始端。一般在測量機(jī)初始啟動時,，都要“回零”,，就是初始化回原點。如果不能正?；亓?，則在測量機(jī)軟件或硬件上存在某種錯誤。
一般在較低端的測量機(jī)（如較一般的劃線機(jī)）上,，會用到機(jī)床坐標(biāo)系,，它需要操作者將工件的某軸線擺放到機(jī)床坐標(biāo)系的相應(yīng)軸線平行，然后建立相對坐標(biāo)系再測量,。
2）工件坐標(biāo)系
測量時一般都用工件坐標(biāo)系,，該坐標(biāo)系是操作者在制件檢測前生成的坐標(biāo)系。
對于某些大型測量機(jī),，在需要承載能力較大的情況下,，床身和工作臺分開安裝，也就是說,，工作臺的變形,、破壞不會影響到測量機(jī)本身的精度，此時必須用到工件坐標(biāo)系,。
工件測量坐標(biāo)系設(shè)定后,，即可調(diào)用測量指令進(jìn)行測量。
?。?）角度的校驗和觸頭的定義
在觸頭更換后,，系統(tǒng)啟動需要把觸頭的定義輸入到的地方。由于一般系統(tǒng)采用的是自動補(bǔ)償接觸檢測,、測量,，也就是說，實際上檢測,、測量的是接觸頭的球心,，得到的結(jié)果是系統(tǒng)自動“加了一個半徑”。
觸頭或加長桿更換后,，或在初次進(jìn)行零件檢測,、測量時，必須要對側(cè)頭的各個擺角進(jìn)行校驗，否者會在不同的角度測量（檢測）同一點值時出現(xiàn)偏差,，這個偏差跟加長桿、探針長度,、接觸頭的大小都有關(guān)系,。
一般，大部分測量機(jī)廠家都是用標(biāo)準(zhǔn)球（也叫基準(zhǔn)球）進(jìn)行校驗,。
?。?）工件找正
零件的找正，是指在測量機(jī)上用數(shù)學(xué)方法為工件的測量建立新的坐標(biāo)基準(zhǔn),。測量時,，工件任意地放在工作臺上，其基準(zhǔn)線或基準(zhǔn)面與測量機(jī)的坐標(biāo)軸（x,、y,、z軸的移動方向）不需要精確找正，為了消除這種基準(zhǔn)不重合對測量精度的影響,，用計算機(jī)對其進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,，根據(jù)新基準(zhǔn)計算校正測量結(jié)果。
零件找正的主要步驟有：
?、俅_定初始參考坐標(biāo)系,。
②運(yùn)行找正程序,。
?、圻x定第一坐標(biāo)軸。
?、苷{(diào)用相應(yīng)子程序進(jìn)行測量并存儲結(jié)果,。
⑤選第二坐標(biāo)軸,。
?、拚{(diào)用相應(yīng)子程序進(jìn)行測量并存儲結(jié)果。
對于三維找正中的第三軸,，系統(tǒng)自動根據(jù)右手坐標(biāo)準(zhǔn)則確定,。
（4）觸頭選用
對于測量工件的材質(zhì),、形狀,、測量部位，在測量前都是觸頭選擇的因素,。如下圖左所示是柱形接觸頭,，一般用于測量零件的輪廓邊界；下圖中所示是盤形接觸頭,，一般用于測量寬的溝槽,、有閉角的區(qū)域,；下圖右所示是球頭接觸頭，它在生產(chǎn)實際中使用最多,，孔,、面、壁的檢測,、測量都可以使用,。
測量不同的形狀選用的觸頭
（5）觸頭運(yùn)動方式
觸頭在測量時,，在運(yùn)動方向的選擇上,，必須要在理論上保證測量數(shù)據(jù)的可靠性及準(zhǔn)確度。如下圖左,，在測量一簡單的型面時,，從p的進(jìn)給方向和從q的進(jìn)給方向測量的結(jié)果是不同的。這是由于軟件對球頭半徑補(bǔ)償所致,。當(dāng)判斷出運(yùn)動方向為p向進(jìn)給時,，球頭半徑補(bǔ)償在p向，同理,，如判斷為q向進(jìn)給時,，補(bǔ)償方向在q向，二者的差值由此產(chǎn)生
測量進(jìn)給方向示意圖
2.實物程序編制
對于在數(shù)控機(jī)床上加工的,、形狀復(fù)雜的零件,，當(dāng)其形狀難于建立數(shù)學(xué)模型使程序編制困難時，常?？梢越柚跍y量機(jī),。
通過對木質(zhì)、塑料,、粘土或石膏制的模型或?qū)嵨锏臏y量,，得到加工面幾何形狀的各項參數(shù)，經(jīng)過實物程序軟件系統(tǒng)的處理,，輸出所需結(jié)果,。例如，高速數(shù)字化掃描機(jī),，實際上是一臺連續(xù)掃描測量方式的坐標(biāo)測量機(jī),，主要用于對模具未知曲面進(jìn)行掃描測量，可將測得的數(shù)據(jù)存入計算機(jī),，根據(jù)模具制造需要,，實現(xiàn)：
（1）對掃描模型進(jìn)行陰、陽模轉(zhuǎn)換,，生成需要的CNC加工程序,；
（2）借助繪圖設(shè)備和繪圖軟件,，得到復(fù)雜零件的設(shè)計圖樣,，即生成各種CAD數(shù)據(jù)。
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