三坐标测量机测量回转体零件分析
目录
引言 1
一、三坐标测量机测量原理、测量系统及测头介绍 2
（一） 三坐标测量机测量原理 2
（二） 测量系统介绍 2
（三） 1.机械式测量系统。典型的机械式测量系统是传统的精密丝杠和微分鼓读数系统，也可以把微分鼓的示值通过机电转换，用数字方式显示。示值一般为1～5μm。 2
（四） 测头介绍 2
二、 三坐标测量机的应用 2
（一） 主要技术指标 2
（二） 三坐标测量机的主要技术指标包括测量范围、测量精度、运动速度、分辨率和测量力等五项。 2
（一） 零件的选取 5
（二） 下图是我所选取的零件worm gear： 5
（三） 准备工作 5
（四） 零件的装夹 6
三、 测量内容的分析 6
（一） 尺寸的测量 6
（二） 齿形齿向的测量 7
四、 程序的编写 7
（一） 编写程序注意事项 7
五、报告分析与输出 11
（一） 报告的输出 11
（二） 齿形、齿向分析 13
总结 14
辞谢 15
引言
?三坐标测量机有许多种类和不同的功能，主要可分为：主机、测头、电气系统三大部分。主机包括框架结构、标尺系统、导轨、驱动装置、平衡部件和转台与附件。测头主要实现感受三个方向上瞄准和微小位移，测量机的测头具体有硬测头、电气测头、光学测头等。电器系统包括电器控制系统、计算机硬件系统、测量机软件和打印与绘图装置。 三坐标测量机有很多结构形式。如图1-1所示为一种固定桥式三坐标测量机的外观结构
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
图1-1三坐标结构图
随着机械行业的发展，三坐标测量机在测量行业和品质保证方面得到极大的应用，而零件的特征是各个不同的。本篇论文是对于盘形零件的测量做一个解剖。讲述从识图、准备工作、选择测头文件的校准、是否建立坐标、zx获取工件表面特征、对获取的特征做出评价、根据需要保存出图纸或文本报告、数据分析（缺陷分析，统计不良情况）的测量过程以及注意事项。对拓展知识面和提高学生在品质方面的认识有着深远的影响。
一、三坐标测量机测量原理、测量系统及测头介绍
三坐标测量机测量原理
三坐标测量机是有三个相互垂直的运动轴X,Y,Z建立起来的一个直角坐标系，侧头的一切运动都在这个坐标系中进行，测头的运动轨迹由测球中心表示
测量时，把被测零件放在工作台上，测头与零件表面接触，三坐标测量机的检测系统可以随时给出测球中心点在坐标系中的精确位置。当测球沿着工件的几何型面移动时，就可以得出被测几何面上各点的坐标值。将这些数据送入计算机，通过相应的软件进行处理，就可以精确地计算出被测工件的几何尺寸，现状和位置公差等。
测量系统介绍
1.机械式测量系统。典型的机械式测量系统是传统的精密丝杠和微分鼓读数系统，也可以把微分鼓的示值通过机电转换，用数字方式显示。示值一般为1～5μm。
2.光学式测量系统。最常用的是光栅测量系统，利用光栅的莫尔条纹来检测坐标的移动值。由于光栅体积小，精度高，信号容易细分，因此是目前三坐标测量机特别是计量型测量机使用最普遍的测量系统，但使用光栅测量系统需要清洁的工作环境。除光栅测量系统外，其他的光学测量系统还有光学读数刻度尺、光电显微镜和金属刻度尺、光学编码器、激光干涉仪等测量系统。
3.电学式测量系统。最常见的是感应同步器测量系统和磁尺测量系统两种。前者的特点是成本低，对环境的适应性强，不怕灰尘和油污，精度在1m内可以达到10μm，因而常应用于生产型三坐标测量机。后者也有容易生产、成本低、易安装得优点，其精度略低于感应同步器，在600mm长度以内约为±10μm，在三坐标测量机上应用较少。
测头介绍
非接触式测量头。分为光学测量头和激光测量头，主要用于软材料表面、难于接触到的表面以及窄小的棱面等的非接触测量。
2.接触式测量头。分为硬测量头与软测量头两种。硬测量头多为机械测量头，主要用于手动测量与精度要求不高的场合。现代的三坐标测量机较少采用这种测量头。而软测量头是目前三坐标测量机普遍使用的测量头。软测量头主要有触发式测量头和电感式三维模拟测量头两种，前者多用于生产型三坐标测量机，后者多用于计量型三坐标测量机。
三坐标测量机的应用
主要技术指标
三坐标测量机的主要技术指标包括测量范围、测量精度、运动速度、分辨率和测量力等五项。
(二）三坐标测量机的功能
现代的三坐标测量机都配有不同的计算机。因此三坐标测量机的功能很大程度上取决于所配计算机软件的功能。计量型和生产型三坐标测量机的基本测量功能相仿，但计量型三坐标测量机往往有许多特殊的测量功能。
1.基本测量功能。包括对一般几何元素的确定（如直线、圆、椭圆、平面、圆柱、球、圆锥等），对一般几何元素的几何误差测量以及对曲线的点到点的测量和对一般几何元素的联接、坐标转换、相应误差的统计分析，必要的打印输出和绘图输出等。
2.特殊测量处理功能。包括对曲线的连续扫描，圆柱与圆锥齿轮的齿形、齿向和齿距测量，各种凸轮和凸轮轴的测定以及各种螺纹参数的测量等。
3.计量型三坐标测量机还可以用于机械产品计算机的辅助设计与辅助制造。如汽车车身设计从泥模的测量到主模型的测量；冲模从数控加工到加工后的检验，直至投产使用后的定期磨损检验等，都可以用三坐标测量机完成。
图3-1三坐标测量机
库位架(如图3-2所示)就是用来放置测量探针的地方，放置探针需注意的是：复杂探针摆放于下层。
图3-2库位架
操纵盒(如下图3-3所示)是在手动模式下用来控制XYZ方向的。
图3-3 操纵盒
转台(如下图所示)作为三次元的第四轴，有着可以对于齿轮与回转体零件进行精确测量的功能。Calypso 容许你在转台上测量工件，当旋转测量对称工件（杆，大齿轮）和棱镜形状工件时就会体现出优势：更加简单测头系统；用相同的测头就可以测量工件所有的边；当校准测头时很省力；更加缩短了移动路径；扩展了CMM 机的测量范围；既然使用者可以编程则编程变得更加简单。
注意：对CMM 来说转台是第四个轴，因此有考虑测量的不确定度。在使用转台测量元素精度估计要考虑到CMM 容许第四轴的偏差，转台轴的校准精度会强烈影响到所获精度，因此有特别注意转台轴的校准。
图3-4转台
零件的选取
下图是我所选取的零件worm gear：
图3-5PSA WORM GEAR
准备工作
1.开机，完成5S工作；
2.根据检测方提供的尺寸要求，我选取相应的测针进行校验；
3.由于它是回转体类零件，所以为了方便我分析它各个部分结构与加工情况，我会选取它的一个点作为主要判断点。
如图5-6评价列表所示红色框内为经过评价所得的内容，但在元素、评价都完成之后，为了确保程序能够正常运行，我们需对重要的五项进行修改
引言 1
一、三坐标测量机测量原理、测量系统及测头介绍 2
（一） 三坐标测量机测量原理 2
（二） 测量系统介绍 2
（三） 1.机械式测量系统。典型的机械式测量系统是传统的精密丝杠和微分鼓读数系统，也可以把微分鼓的示值通过机电转换，用数字方式显示。示值一般为1～5μm。 2
（四） 测头介绍 2
二、 三坐标测量机的应用 2
（一） 主要技术指标 2
（二） 三坐标测量机的主要技术指标包括测量范围、测量精度、运动速度、分辨率和测量力等五项。 2
（一） 零件的选取 5
（二） 下图是我所选取的零件worm gear： 5
（三） 准备工作 5
（四） 零件的装夹 6
三、 测量内容的分析 6
（一） 尺寸的测量 6
（二） 齿形齿向的测量 7
四、 程序的编写 7
（一） 编写程序注意事项 7
五、报告分析与输出 11
（一） 报告的输出 11
（二） 齿形、齿向分析 13
总结 14
辞谢 15
引言
?三坐标测量机有许多种类和不同的功能，主要可分为：主机、测头、电气系统三大部分。主机包括框架结构、标尺系统、导轨、驱动装置、平衡部件和转台与附件。测头主要实现感受三个方向上瞄准和微小位移，测量机的测头具体有硬测头、电气测头、光学测头等。电器系统包括电器控制系统、计算机硬件系统、测量机软件和打印与绘图装置。 三坐标测量机有很多结构形式。如图1-1所示为一种固定桥式三坐标测量机的外观结构
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
图1-1三坐标结构图
随着机械行业的发展，三坐标测量机在测量行业和品质保证方面得到极大的应用，而零件的特征是各个不同的。本篇论文是对于盘形零件的测量做一个解剖。讲述从识图、准备工作、选择测头文件的校准、是否建立坐标、zx获取工件表面特征、对获取的特征做出评价、根据需要保存出图纸或文本报告、数据分析（缺陷分析，统计不良情况）的测量过程以及注意事项。对拓展知识面和提高学生在品质方面的认识有着深远的影响。
一、三坐标测量机测量原理、测量系统及测头介绍
三坐标测量机测量原理
三坐标测量机是有三个相互垂直的运动轴X,Y,Z建立起来的一个直角坐标系，侧头的一切运动都在这个坐标系中进行，测头的运动轨迹由测球中心表示
测量时，把被测零件放在工作台上，测头与零件表面接触，三坐标测量机的检测系统可以随时给出测球中心点在坐标系中的精确位置。当测球沿着工件的几何型面移动时，就可以得出被测几何面上各点的坐标值。将这些数据送入计算机，通过相应的软件进行处理，就可以精确地计算出被测工件的几何尺寸，现状和位置公差等。
测量系统介绍
1.机械式测量系统。典型的机械式测量系统是传统的精密丝杠和微分鼓读数系统，也可以把微分鼓的示值通过机电转换，用数字方式显示。示值一般为1～5μm。
2.光学式测量系统。最常用的是光栅测量系统，利用光栅的莫尔条纹来检测坐标的移动值。由于光栅体积小，精度高，信号容易细分，因此是目前三坐标测量机特别是计量型测量机使用最普遍的测量系统，但使用光栅测量系统需要清洁的工作环境。除光栅测量系统外，其他的光学测量系统还有光学读数刻度尺、光电显微镜和金属刻度尺、光学编码器、激光干涉仪等测量系统。
3.电学式测量系统。最常见的是感应同步器测量系统和磁尺测量系统两种。前者的特点是成本低，对环境的适应性强，不怕灰尘和油污，精度在1m内可以达到10μm，因而常应用于生产型三坐标测量机。后者也有容易生产、成本低、易安装得优点，其精度略低于感应同步器，在600mm长度以内约为±10μm，在三坐标测量机上应用较少。
测头介绍
非接触式测量头。分为光学测量头和激光测量头，主要用于软材料表面、难于接触到的表面以及窄小的棱面等的非接触测量。
2.接触式测量头。分为硬测量头与软测量头两种。硬测量头多为机械测量头，主要用于手动测量与精度要求不高的场合。现代的三坐标测量机较少采用这种测量头。而软测量头是目前三坐标测量机普遍使用的测量头。软测量头主要有触发式测量头和电感式三维模拟测量头两种，前者多用于生产型三坐标测量机，后者多用于计量型三坐标测量机。
三坐标测量机的应用
主要技术指标
三坐标测量机的主要技术指标包括测量范围、测量精度、运动速度、分辨率和测量力等五项。
(二）三坐标测量机的功能
现代的三坐标测量机都配有不同的计算机。因此三坐标测量机的功能很大程度上取决于所配计算机软件的功能。计量型和生产型三坐标测量机的基本测量功能相仿，但计量型三坐标测量机往往有许多特殊的测量功能。
1.基本测量功能。包括对一般几何元素的确定（如直线、圆、椭圆、平面、圆柱、球、圆锥等），对一般几何元素的几何误差测量以及对曲线的点到点的测量和对一般几何元素的联接、坐标转换、相应误差的统计分析，必要的打印输出和绘图输出等。
2.特殊测量处理功能。包括对曲线的连续扫描，圆柱与圆锥齿轮的齿形、齿向和齿距测量，各种凸轮和凸轮轴的测定以及各种螺纹参数的测量等。
3.计量型三坐标测量机还可以用于机械产品计算机的辅助设计与辅助制造。如汽车车身设计从泥模的测量到主模型的测量；冲模从数控加工到加工后的检验，直至投产使用后的定期磨损检验等，都可以用三坐标测量机完成。
图3-1三坐标测量机
库位架(如图3-2所示)就是用来放置测量探针的地方，放置探针需注意的是：复杂探针摆放于下层。
图3-2库位架
操纵盒(如下图3-3所示)是在手动模式下用来控制XYZ方向的。
图3-3 操纵盒
转台(如下图所示)作为三次元的第四轴，有着可以对于齿轮与回转体零件进行精确测量的功能。Calypso 容许你在转台上测量工件，当旋转测量对称工件（杆，大齿轮）和棱镜形状工件时就会体现出优势：更加简单测头系统；用相同的测头就可以测量工件所有的边；当校准测头时很省力；更加缩短了移动路径；扩展了CMM 机的测量范围；既然使用者可以编程则编程变得更加简单。
注意：对CMM 来说转台是第四个轴，因此有考虑测量的不确定度。在使用转台测量元素精度估计要考虑到CMM 容许第四轴的偏差，转台轴的校准精度会强烈影响到所获精度，因此有特别注意转台轴的校准。
图3-4转台
零件的选取
下图是我所选取的零件worm gear：
图3-5PSA WORM GEAR
准备工作
1.开机，完成5S工作；
2.根据检测方提供的尺寸要求，我选取相应的测针进行校验；
3.由于它是回转体类零件，所以为了方便我分析它各个部分结构与加工情况，我会选取它的一个点作为主要判断点。
如图5-6评价列表所示红色框内为经过评价所得的内容，但在元素、评价都完成之后，为了确保程序能够正常运行，我们需对重要的五项进行修改
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