法兰盘的三坐标测量
法兰盘的三坐标测量[20200123183018]
【摘要】
通过对企业中的“法兰盘”零件进行测量手段的分析、PC-DMIS软件程序的编制以及如何使用三坐标测量仪，使自己对产品整个测量过程有进一步的了解，并且也使自己的动手能力有了很大的提高。文章论述了“法兰盘零件”特征尺寸的测量方法并编制了该零件的测量程序。
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关键字:】法兰盘零件、三坐标测量、PC-DMIS软件程序的编制
引言 1
一、简要概述三坐标测量机 2
（一）三坐标测量机测量原理概述 2
（二）测量机的组成及其主要结构形式 2
（三）控制系统 3
（四）三坐标测量软件 4
（五）探测系统 4
二、零件的测量项目分析 4
(一)零件的技术分析 4
(二)确定测量对象 5
三、论述零件的测量过程 5
（一）测头的定义、校验 5
（二）对于法兰盘零件评价软件坐标系建立 10
（三）测量几何元素 11
四、特征元素的自动测量 15
（一）设置安全平面 15
（二）手动模式改成自动模式 15
（三）自动运行轨迹 16
五、特征元素测量的评论报告 16
总结 17
参考文献 18
谢辞 19
引言
苏州思瑞测量技术有限公司是专门从事精密坐标测量机，影像测量仪，测高仪等专业计量设备与仪器生产与服务的高新技术企业。从2012年5月份进入思瑞进行零件的三坐标测量培训已经两个月了，在思瑞学到了许多关于测量方面的知识，并且有幸接触企业中的一些法兰盘零件，它的尺寸、形状和位置都有很高的要求。在老师的耐心细心指导下，解决了此类零件的基本测量问题。下面针对该零件的测量设备以及测量方案作简单的介绍。
一、简要概述三坐标测量机
（一）三坐标测量机测量原理概述
我们知道，任何形状都是由空间点组成，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。
世界上第一台现代意义上的三坐标测量机：于1956年由英国Ferranti开发。
世界上第一台龙门式测量机：于1963年10月出现在米兰的欧洲机床展览会上，其由DEA公司开发制造，行程为2500×1600×600㎜。
世界上第一台触发式三坐标：于1972年问世。
（二）测量机的组成及其主要结构形式
测量机一般由主机(包括光栅尺),电气系统、软件系统及侧头所组成，如图1-1所示：
图1-1 测量机的组成
测量机的分类如图1-2所示：
图1-2 测量机的分类
（三）控制系统
控制系统是三坐标测量机的三大部分之一。其主要功能是：读取空间坐标值，对测头信号进行实时响应与处理，控制机械系统实现测量所必须的运动，实时监控坐标测量机的状态以保证整个系统的安全性与可靠性，有的还包括对坐标测量机进行几何误差与温度误差补偿以提高测量机的测量精度。
三坐标测量机可分为手动型、机动性及CNC数控型三种模式。数控型系统是由控制器、驱动器、细分器、光栅、测头、电机几部分组成。
控制器：是数控的核心部分。
光栅尺：主要有金属和玻璃两种。
细分器：是将移相电阻链与数字逻辑电路相结合，得到细分脉冲信号。
（四）三坐标测量软件
准确、稳定、可靠、精度高、速度快、功能强、操作方便，是对测量机总体性能的要求。测量机本体包括测头只是提取零件表面空间坐标点的工具，实际上，由于误差补偿技术的发展，算法及控制软件的改进，测量机的精度在很大程度上依赖于软件，测量机软件决定测量机性能的主要因素。目前PC-DMIS软件是测量机运用最广泛的软件之一，广泛应用于测量汽车、模具、机床、加工制造等零件和产品，满足不同用户特定检测要求。
（五）探测系统
探测系统是由测头及其附件组成的系统，测头精度的高低很大程度决定了测量机的测量重复性及精度。
测头的分类：触发测头和扫描测头，接触式测头与非接触式测头。
二、零件的测量项目分析
(一)零件的技术分析
零件结构如图2-1如示：
图2-1 零件三维模型
法兰盘上的主要生产任务包括圆柱和孔，它们必须在形状、位置、表面光洁度和孔径方面满足设计上的生产要求。图2-2为所要测量的元素，包括圆柱的的大小，两面的平行度，孔位大小距离等。
图2-2 零件尺寸要求图
(二)确定测量对象
所要测量的是圆3的大小以及平面1、2的平行度和圆2、圆4间的距离等。
三、论述零件的测量过程
（一）测头的定义、校验
我所选用的是型号为Croma10218的活动桥式三座标测量机测量工件，因为所测元素比较小，所以我选择直径为2mm的测针，由于该零件的结构问题，若是不选用加长杆，有些尺寸无法检测到，因此加长杆选择30mm。
在测量新零件时，进入测量软件后，软件会自动弹出“测头功能”的窗口，也可以在“插入/硬件定义/测头”菜单中选择测头功能。
定义测头文件名每进行一次测头配置都要用一个测头文件名来区别，文件名在测头功能窗口的测头文件名窗口输入，也可以选择以前用过的测头进行校验。图3-1所示：
图3-1 定义测头文件
定义测座：将光标点击“未定义测头”的提示语句，在测头说明的下拉菜单中选择使用的测座型号，在右侧窗口中会显示这种测座。
定义加长杆：如果在转接件后有加长杆，则要在下拉菜单中选择相应的长度和型号后，在选择相应的测头。
定义测针：在下拉菜单中按照测针的宝石球直径和测针长度选择相应的测针。如果在测头和测尖中间有加长杆，要先定义加长杆后定义测针。
下图为我所定义的测头，如图3-2所示：
图3-2 定义完整测头
测座：PROBEPH10T,为自动旋转测座
加长杆：EXTEN30MM
测针：TIP2BY30MM
添加测头角度如图3-3所示：
图3-3 定义测头角度
测头校验：首先我们要知道，校验测头是为了消除误差，这个误差由三方面组成。一，理论测针半径与实际测针半径之间的误差；二，理论测杆长度与实际测杆长度的误差；三，测头旋转角度误差。
点击测头功能/测量，弹出测头校验窗口，输入测头校验的点数和速度。
测头点数：校验时测量标准球的采点数，缺省设置5点，推荐使用9-13点。
逼近/回退距离:测头触测或回退时速度转换点的位置，可以根据情况设置，一般为2-5㎜。
移动速度：测量时位置间的移动速度，一般采用默认。
【摘要】
通过对企业中的“法兰盘”零件进行测量手段的分析、PC-DMIS软件程序的编制以及如何使用三坐标测量仪，使自己对产品整个测量过程有进一步的了解，并且也使自己的动手能力有了很大的提高。文章论述了“法兰盘零件”特征尺寸的测量方法并编制了该零件的测量程序。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】法兰盘零件、三坐标测量、PC-DMIS软件程序的编制
引言 1
一、简要概述三坐标测量机 2
（一）三坐标测量机测量原理概述 2
（二）测量机的组成及其主要结构形式 2
（三）控制系统 3
（四）三坐标测量软件 4
（五）探测系统 4
二、零件的测量项目分析 4
(一)零件的技术分析 4
(二)确定测量对象 5
三、论述零件的测量过程 5
（一）测头的定义、校验 5
（二）对于法兰盘零件评价软件坐标系建立 10
（三）测量几何元素 11
四、特征元素的自动测量 15
（一）设置安全平面 15
（二）手动模式改成自动模式 15
（三）自动运行轨迹 16
五、特征元素测量的评论报告 16
总结 17
参考文献 18
谢辞 19
引言
苏州思瑞测量技术有限公司是专门从事精密坐标测量机，影像测量仪，测高仪等专业计量设备与仪器生产与服务的高新技术企业。从2012年5月份进入思瑞进行零件的三坐标测量培训已经两个月了，在思瑞学到了许多关于测量方面的知识，并且有幸接触企业中的一些法兰盘零件，它的尺寸、形状和位置都有很高的要求。在老师的耐心细心指导下，解决了此类零件的基本测量问题。下面针对该零件的测量设备以及测量方案作简单的介绍。
一、简要概述三坐标测量机
（一）三坐标测量机测量原理概述
我们知道，任何形状都是由空间点组成，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。
世界上第一台现代意义上的三坐标测量机：于1956年由英国Ferranti开发。
世界上第一台龙门式测量机：于1963年10月出现在米兰的欧洲机床展览会上，其由DEA公司开发制造，行程为2500×1600×600㎜。
世界上第一台触发式三坐标：于1972年问世。
（二）测量机的组成及其主要结构形式
测量机一般由主机(包括光栅尺),电气系统、软件系统及侧头所组成，如图1-1所示：
图1-1 测量机的组成
测量机的分类如图1-2所示：
图1-2 测量机的分类
（三）控制系统
控制系统是三坐标测量机的三大部分之一。其主要功能是：读取空间坐标值，对测头信号进行实时响应与处理，控制机械系统实现测量所必须的运动，实时监控坐标测量机的状态以保证整个系统的安全性与可靠性，有的还包括对坐标测量机进行几何误差与温度误差补偿以提高测量机的测量精度。
三坐标测量机可分为手动型、机动性及CNC数控型三种模式。数控型系统是由控制器、驱动器、细分器、光栅、测头、电机几部分组成。
控制器：是数控的核心部分。
光栅尺：主要有金属和玻璃两种。
细分器：是将移相电阻链与数字逻辑电路相结合，得到细分脉冲信号。
（四）三坐标测量软件
准确、稳定、可靠、精度高、速度快、功能强、操作方便，是对测量机总体性能的要求。测量机本体包括测头只是提取零件表面空间坐标点的工具，实际上，由于误差补偿技术的发展，算法及控制软件的改进，测量机的精度在很大程度上依赖于软件，测量机软件决定测量机性能的主要因素。目前PC-DMIS软件是测量机运用最广泛的软件之一，广泛应用于测量汽车、模具、机床、加工制造等零件和产品，满足不同用户特定检测要求。
（五）探测系统
探测系统是由测头及其附件组成的系统，测头精度的高低很大程度决定了测量机的测量重复性及精度。
测头的分类：触发测头和扫描测头，接触式测头与非接触式测头。
二、零件的测量项目分析
(一)零件的技术分析
零件结构如图2-1如示：
图2-1 零件三维模型
法兰盘上的主要生产任务包括圆柱和孔，它们必须在形状、位置、表面光洁度和孔径方面满足设计上的生产要求。图2-2为所要测量的元素，包括圆柱的的大小，两面的平行度，孔位大小距离等。
图2-2 零件尺寸要求图
(二)确定测量对象
所要测量的是圆3的大小以及平面1、2的平行度和圆2、圆4间的距离等。
三、论述零件的测量过程
（一）测头的定义、校验
我所选用的是型号为Croma10218的活动桥式三座标测量机测量工件，因为所测元素比较小，所以我选择直径为2mm的测针，由于该零件的结构问题，若是不选用加长杆，有些尺寸无法检测到，因此加长杆选择30mm。
在测量新零件时，进入测量软件后，软件会自动弹出“测头功能”的窗口，也可以在“插入/硬件定义/测头”菜单中选择测头功能。
定义测头文件名每进行一次测头配置都要用一个测头文件名来区别，文件名在测头功能窗口的测头文件名窗口输入，也可以选择以前用过的测头进行校验。图3-1所示：
图3-1 定义测头文件
定义测座：将光标点击“未定义测头”的提示语句，在测头说明的下拉菜单中选择使用的测座型号，在右侧窗口中会显示这种测座。
定义加长杆：如果在转接件后有加长杆，则要在下拉菜单中选择相应的长度和型号后，在选择相应的测头。
定义测针：在下拉菜单中按照测针的宝石球直径和测针长度选择相应的测针。如果在测头和测尖中间有加长杆，要先定义加长杆后定义测针。
下图为我所定义的测头，如图3-2所示：
图3-2 定义完整测头
测座：PROBEPH10T,为自动旋转测座
加长杆：EXTEN30MM
测针：TIP2BY30MM
添加测头角度如图3-3所示：
图3-3 定义测头角度
测头校验：首先我们要知道，校验测头是为了消除误差，这个误差由三方面组成。一，理论测针半径与实际测针半径之间的误差；二，理论测杆长度与实际测杆长度的误差；三，测头旋转角度误差。
点击测头功能/测量，弹出测头校验窗口，输入测头校验的点数和速度。
测头点数：校验时测量标准球的采点数，缺省设置5点，推荐使用9-13点。
逼近/回退距离:测头触测或回退时速度转换点的位置，可以根据情况设置，一般为2-5㎜。
移动速度：测量时位置间的移动速度，一般采用默认。
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