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三坐標測量機及其應用
目前，機械制造業(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測量機。三坐標測量機已成為現(xiàn)代工業(yè)檢測和質(zhì)量控制*的測量設備。
1.多種幾何量的測量
測量前，必須建立坐標系，根據(jù)被測件的形狀特點選擇測頭，進行測頭的定義和校驗，并對被測件的安裝位置進行找正。
（1）坐標系的概念
1）機床坐標系，也稱作絕對坐標系。
機床坐標系是測量機出廠時設定的，它的原點一般是在Ｘ、Ｙ、Ｚ（Ｕ、Ｖ、Ｗ）標尺的初始端。一般在測量機初始啟動時，都要“回零”，就是初始化回原點。如果不能正常回零，則在測量機軟件或硬件上存在某種錯誤。
一般在較低端的測量機（如較一般的劃線機）上，會用到機床坐標系，它需要操作者將工件的某軸線擺放到機床坐標系的相應軸線平行，然后建立相對坐標系再測量。
2）工件坐標系
測量時一般都用工件坐標系，該坐標系是操作者在制件檢測前生成的坐標系。
對于某些大型測量機，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本身的精度，此時必須用到工件坐標系。
工件測量坐標系設定后，即可調(diào)用測量指令進行測量。
（2）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，或在初次進行零件檢測、測量時，必須要對側(cè)頭的各個擺角進行校驗，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，大部分測量機廠家都是用標準球（也叫基準球）進行校驗。
?。?）工件找正
零件的找正，是指在測量機上用數(shù)學方法為工件的測量建立新的坐標基準。測量時，工件任意地放在工作臺上，其基準線或基準面與測量機的坐標軸（x、y、z軸的移動方向）不需要精確找正，為了消除這種基準不重合對測量精度的影響，用計算機對其進行坐標轉(zhuǎn)換，根據(jù)新基準計算校正測量結(jié)果。
零件找正的主要步驟有：
?、俅_定初始參考坐標系。
?、谶\行找正程序。
?、圻x定第一坐標軸。
④調(diào)用相應子程序進行測量并存儲結(jié)果。
⑤選第二坐標軸。
?、拚{(diào)用相應子程序進行測量并存儲結(jié)果。
對于三維找正中的第三軸，系統(tǒng)自動根據(jù)右手坐標準則確定。
?。?）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
?。?）觸頭運動方式
觸頭在測量時，在運動方向的選擇上，必須要在理論上保證測量數(shù)據(jù)的可靠性及準確度。如下圖左，在測量一簡單的型面時，從p的進給方向和從q的進給方向測量的結(jié)果是不同的。這是由于軟件對球頭半徑補償所致。當判斷出運動方向為p向進給時，球頭半徑補償在p向，同理，如判斷為q向進給時，補償方向在q向，二者的差值由此產(chǎn)生
測量進給方向示意圖
2.實物程序編制
對于在數(shù)控機床上加工的、形狀復雜的零件，當其形狀難于建立數(shù)學模型使程序編制困難時，常常可以借助于測量機。
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，實際上是一臺連續(xù)掃描測量方式的坐標測量機，主要用于對模具未知曲面進行掃描測量，可將測得的數(shù)據(jù)存入計算機，根據(jù)模具制造需要，實現(xiàn)：
?。?）對掃描模型進行陰、陽模轉(zhuǎn)換，生成需要的CNC加工程序；
?。?）借助繪圖設備和繪圖軟件，得到復雜零件的設計圖樣，即生成各種CAD數(shù)據(jù)。
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