三坐标测量仪组成流程维护.docx

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三坐标测量仪组成流程维护

三坐标测量仪

设备组成：

1.主机：

框架，是指测量机的主体机械结构架子。

它是工作台、立柱、桥框、壳体等机械结构的集合体；

a.框架结构：

框架，是指测量机的主体机械结构架子。

它是工作台、立柱、桥框、壳体等机械结构的集合体

b.标尺系统：

是测量机的重要组成部分，是决定仪器精度的一个重要环节。

三坐标测量机所用的标尺有线纹尺、精密丝杆、感应同步器、光栅尺、磁尺及光波波长等。

该系统还应包括数显电气装置

2.导轨：

是测量机实现三维运动的重要部件。

测量机多采用滑动导轨、滚动轴承导轨和气浮导轨，而以气浮静压导轨为主要形式。

气浮导轨由导轨体和气垫组成，有的导轨体和工作台合二为一。

气浮导轨还应包括气源、稳压器、过滤器、气管、分流器等一套气体装置。

3.驱动结构：

是测量机的重要运动机构，可实现机动和程序控制伺服运动的功能。

在测量机上一般采用的驱动装置有丝杆丝母、滚动轮、钢丝、齿形带、齿轮齿条、光轴滚动轮等传动，并配以伺服马达驱动。

直线马达驱动正在增多。

4.平衡部件，主要用于Z轴框架结构中。

它的功能是平衡Z轴的重量，以使Z轴上下运动时无偏得干扰，使检测时Z向测力稳定。

如更换Z轴上所装的测头时，应重新调节平衡力的大小，以达到新的平衡。

Z轴平衡装置有重锤、发条或弹簧、气缸活塞杆等类型。

6.附件：

转台是测量机的重要元件，它使测量机增加一个转动运动的自由度，便于某些种类零件的测量。

转台包括分度台、单轴回转台、万能转台（二轴或三轴）和数控转台等。

用于坐标测量机的附件很多，视需要而定。

一般指基准平尺、角尺、步距规、标准球体（或立方体）、测微仪及用于自检的精度检测样板等。

7.测头：

三坐标测量机是用测头来拾取信号的，因而测头的性能直接影响测量精度和测量效率，没有先进的测头就无法充分发挥测量机的功能。

在三坐标测量机上使用的测头，按结构原理可分为机械式、光学式和电气式等；而按测量方法又可分为接触式和非接触式两类

操作流程：

一、开机步骤

二、装验侧头

三、建立零件坐标系

四、手动测量特征元素

五、形位公差评价

六﹑如何生成﹑编辑数据报告和图形报告

七﹑自动测量特征素

八﹑构造特征元素

九﹑对CAD图形的工件进行自动测量

十﹑迭代法建立坐标系

一.开机步骤

1.开气：

使气压稳定在0.4-0.5MPa

2.开控制柜:

测量机自检，这时控制器灯全亮，当部分灯灭，自检结束。

3.加电：

按控制器Mathstar键

4.打开PC-DIMS软件

5.工作台“回家”

作台“回家”：

每次开启控制柜，系统自检完毕，机器加电后进入PC-DIMS,软件会提示您“回家”，点击“确定”后，CMM三轴（Ｘ．Ｙ．Ｚ轴）会依次回到机械的零点，这个过程称之为“回家”

二.校验测头

1.目的

2.测杆校验的步骤

3.查看结果

1）：

目的

在进行工件测量时，在程序中出现的数值是软件记录测杆红宝石球心的位置，但实际是红宝石球表面接触工件，这就需要对实际的接触点与软件记录的位置沿着测点矢量方向进行测头半径.位置的补偿。

通过校验，消除以下三方面的误差：

a.理论测针半径与实际测针半径之间的误差；

b.理论测杆长度与实际测杆长度的误差；

c.测头旋转角度之误差；

通过检验消除以上三个误差得到正确的补偿值。

因此校验结果的准确度，直接影响工作的检测结果。

2）.测杆校验的步骤

（1）.新建测量程序

输入图号

（2）.定义测头文件

在文本框“侧头文件”一栏中填入文件名

（3）.定义测头系统

在“测头说明”下拉菜单中选中当前测量机上所使用的测头系统。

测头系统分五大部分：

a.测座（PROBE）

b.转接器（CONTER）

c.测头（PROBE）

d.加长杆（EXTENT）

e.测针（TIP）

4）.添加角度

工件测量过程中使用的每个角度都是由A角B角构成的绕机器坐标系x轴旋转的角度为A角范围为0~105度；绕z轴旋转的叫定义为B角，范围0~360度。

B角角度的正负判定，根据右手法则：

拇指指向z轴正方向，顺四指旋转角度为正，反之为负角。

5）.配置校验参数

点击“测头功能”对话框选中“激活测件列表”中既有的角度，如这个角度前都带“*”号这表示此表未进行校验，需点击“测量”。

点击“测量”，PC-DMIS软件会提示你在标准球的正上方采集一点，按下控制器中的“ＤＯＮＥ”键，机器开始自动校验。

三.建立零件坐标系

1.目的

在未建立零件坐标系前，所采集的每一个特征元素的坐标值都是在机器坐标系下。

通过器坐

标系下的数值转化为相对于工件检测基准。

2.“3-2-1”法建立坐标系

（1）“3-2-1”法

主要应用于零件坐标系的原点在工件本身、机器的行程范围内能找到的工件，是一种通用的方法。

又称之为“面、线、点”法。

工作原理：

“3”----不在同一直线上的三个点能确定一个平面，利用此平面的法线矢量确定Z坐标轴方向。

2”----两个点可确定一条直线，此直线可以围绕已确定的第一个轴向进行旋转，已此确定x轴向。

“1”----一个点，用于确立坐标系某一轴向的原点。

（2）.步骤:

a.采集特征元素

分别采取3点确定一个平面、2点确定一条直线和1点。

按下控制器中的“ＤＯＮＥ”键即采点完成。

b.新建坐标系

选择“插入”◊“坐标系”◊新建坐标系

在“坐标系功能”菜单中选中平面，点击“找正”。

选中

线，点击“旋转”。

先后选中平面、线、点，点击“原点”。

也可以选中面线﹑点，点击“自动建立坐标系”

3.验证坐标系

原点---将测头移动到工件坐标系原点附近,查看PC-DMIS界面右下角“X.Y.Z”三轴坐标值,若三轴坐标值近似为零,则证明原点正确;轴向---将其中两个坐标轴锁定,只移动未锁定的坐标轴,查看坐标值的变化,验证轴向是否正确.

四.手动测量特征元素

1.什么叫特征元素

点、直线、圆、圆柱、圆锥、球、圆槽等这些都称之为特征元素。

不是所有的特征元素都可动测量的特征元素类型：

点、直线、平面、圆、圆柱、圆锥、球。

这些特征元素的最少测点数为：

直线：

2点平面：

不在同一直线的三点

圆：

不在同一直线的三点圆柱：

6个点分两层

圆锥：

6点分两层球：

4点（三点一层；一点一层）

2.如何测量一个平面

在工件上平面采三个测点。

这三个测点尽量大范围的分布在所测平面上。

在采第三个测点后按“DONE”键。

3.如何测量一条线

要测量直线，首先有选择合适的工作平面。

在工件的前端面上采两个测点，测量是的顺序非常重要。

第一点确定起始点，第二点确定方向。

在采完第二个测点后按“DONE”键。

五.形位公差评价

1.如何评价圆的位置和直径值

步骤:

（1）.测量如图所示的圆１;

（2）.在PC-DMIS中选“插入---尺寸---位置”,选择所要

评价元素的标号“圆１”,在坐标系选项中选“X”.“Y”直径;

（3）.在“公差”中输入每一项的公差;

（4）.点击“创建”.

2.如何评价平面度

步骤:

（1）.在工件上测量一个平面1;

（2）.选择“插入---尺寸---平面度”,打开“平面度”对话框,

在元素列表中选择所要评价的元素标号---“平面1”;

（3）.在“公差”框中输入平面度的公差带0.01;

（4）.点击“创建”.

3.如何评价直线度

步骤:

（1）.在工件上测量一个平面1;

（2）.选择“插入---尺寸---平面度”,打开“平面度”对话框,

在元素列表中选择所要评价的元素标号---“平面1”;

（3）.在“公差”框中输入平面度的公差带0.01;

（4）.点击“创建”.

4.如何评价圆度

步骤:

（1）.在工件上测量一个圆1;

（2）.选择“插入---尺寸---圆度”,打开“圆度”对话框,在元素

列表中选择所要评价的元素标号“圆1”;

（3）.在“公差”框中输入直线度的公差带0.01;

（4）点击“创建”.

5.如何评价如图所示圆２与圆３的距离

步骤：

（１）．选择当前的工作平面是“Ｚ正”；

（２）．测量如图所示的圆２、圆３；

（３）．在主菜单中选择“插入---尺寸---距离”，打开“距

离”对话框

（４）．在元素列表中选择“圆２”、“圆３”；

（５）．在“距离类型”选“２维”，在“关系”中选按“Ｘ轴”，方

位选“平行于”；

（６）．在公差框中输入正负公差“0.1”“-0.1”;

（7）.点击“创建”。

注意：

2维距离是先把元素投影到当前工作平面上再计算元素之间的距离。

3维用于计算两个特征之间的三维距离。

六.如何生成、编辑数据报告和图报告

1．如何生成检测的数据报告并存盘?

测量特征元素制出数步骤：

..

（1）建立如图坐标系

（2）点击“编辑---参数选择---参数”，打开参数设置对话框据报告并存盘。

（3）选择如下图所示选项，设置完成后按“确定”关闭对话框；

（4）分别在尺寸评价中评价圆的距离和位置及直径；

（5）点击“编辑---参数选择---编辑窗口局部”，打开编辑窗口布局设置对话框

（6）选择如下图所示选项，设置完成后按“确定”关闭对话框

（7）在工具栏中选“报告模式”，将编辑窗口切换到报告模式，你可以

看到如下图所示的检测报告

（8）在主菜单中选“文件---打印---编辑窗口设置”,可按下图设置,

设置完成后按“确定”。

9）选“文件---打印---编辑打印窗口”,你的报告就会存储到指定的

位置。

（如果在以上设置中你选中了打印机,那么此时报告即被打

印出来）

七.自动测量特征元素

1.PC-DMIS软件的模式及条件

PC-DMIS对于特征元素的测量有两种模式：

手动模式、DCC模式（单击键可切换到`DCC模式”即”自动模式”）

使用自动测量的前提条件：

a.在建立完零件坐标系后，需将模式切换为“DCC”

b.必须要有被测元素的理论值。

八．构造特征元素

1.如何构造两个圆的中分点

1.在构造方案中选择“中点”；

2.在元素列表中选

3.点击“创建”。

2.如何构造两条直线的相交点

步骤：

（1）.选“插入---特征---构造---点”，打开构造点模式对话框

（２）.在构造方法中选择“相交”；

（３）.在元素列表中选择“直线１”“支线２”；

（４）.点击“创建”。

注意：

构造交点功能用于构造两个线性元素

之间的相交点。

九.对CAD图形的工件进行自动测量

1.导入CAD模型,并对其作具体操作

（1）如何导入CAD模型的数据文件

PCDMIS对于CAD模型的数据文件替

换器.Pro-e转换器.CAD等.本例采用CAD格式a.选“文件---导入”,打开导入数据对话框;

首先,在“数据类型”选项中选择您所要导入cad模型的数据类型

其次,选择文件所在的文件夹和文件名

最后,点击“确定”,此窗口自动关闭.

b.在所后出现的对话框中,选“处理”,点击“确定

d.CAD数据已经导入你的程序只能感，你可以到图形窗口中看到导入的cad模型

（2）对CAD模型进行处理,并进行平移.旋转等操作

注意:

CAD模型导入后,需对其进行实体化.

步骤:

a.打开“编辑---图形显示窗口---视图设置”,或在工具栏中选“视图设置”按钮,打开视图设置栏中选“视图设置”按钮,打开视图设置对话框.

b.选中CAD模型的所有层,击活¡°实色¡±,点击¡°应用¡±确定¡±

c.如图CAD模型被实体化了

d.在工具栏中选“平移模式”

此时你可以按住鼠标有右

键拖动图形窗口中的CAD模型.

e.在工具栏中选“2D旋转模式”

此时你可以按住鼠标右

键2维转动图形框中的CAD模型.

f.在工具栏中选“3D旋转模式”

此时你可以按住鼠标右

键3维转动图形框中的CAD模型.

2.对有CAD模型的工件运用“3-2-1”法建立零件坐标系

对于有CAD模型的工件,要求建立的工件坐标系必须与

CAD的坐标系相同.

3对有CAD模型的工件进行自动测量

1）.自动测量矢量点

步骤:

a.导入CAD模型的CAD数据;

b.建立零件坐标系后,将软件模式切换为DCC模式

c.点击菜单“插入---特征---自动---矢量点”打开自动测

量矢量点对话框;

d.在工具栏选“曲面模式”

e.用鼠标在CAD模型的表面所要采集点的位置上点击一下,模型会出现一个蓝色箭头,表示该点的矢量方向,同时该点的数据立即更新了自动特征对话框中的相关参数.

f.激活“移动”.“测量”,并设置“移动距离”,点击“创建”,这时测量机会

自动测量这个点,并生成相关的程序.

（2）.自动测量圆

步骤:

a.导入CAD模型的CAD数据;

b.建立零件坐标系后,将软件模式切换为DCC模式

c.点击菜单“插入---特征---自动---圆”,打开自

动测量圆对话框;

d.在工具栏选“曲面模式”

e.用鼠标在CAD模型的圆的表面取三点,每取一点

会在点击处出现红色的点,取完三点后会在圆的

中心出现两个箭头,同时该圆的数据立即更新了

自动特征对话框中的相关参数

f.击活“移动”.“测量”,并设置“移动距离”,点击“创建”,这时测量

机会自动测量这个圆,并生成相关测量程序.

（3）.自动测量圆柱

步骤:

a.导入CAD模型的CAD数据;

b.建立零件坐标系后,将软件模式切换为DCC模式

c.点击菜单“插入---特征---自动---柱体”,打开

自动测量柱体对话框;

d.在工具栏选“曲面模式”

e.用鼠标在CAD上一个圆柱的圆周附近点击,每点

击一下会在点击处出现红色的点,点击3点后,会

在圆柱的中心出现两个箭头,同时该圆柱的数据

立即更新了自动特征对话框中的相关参数

f.设置好参数后,击活“测量”.移动“距离”,点击“创建”,测量机自动

采点,同时创建此圆柱的程序.

十.一迭代法建立坐标系

1.应用

1.应用

迭代法是将测定元素从三维上的最佳凝合到理论元素的过程.迭代法建立零件坐标系主要应用于零件坐标系的原点不在工件本身,或无法找到相应的基准元素（如面.孔.线等）来确定轴向或原点,多为曲面类零件（汽车.飞机的配件,这类零件的坐标系多在车身或机身上）.

三坐标测量仪的维护

1．日常维护

（1）三坐标测量机对环境要求比较严格，所以每天要做好设

备的卫生清理，要做到每日一小清，每周一大清，清理时要注意

减少室内灰尘，室内清扫要采用吸尘器，对于工作台、附件柜等

用脱脂棉清扫。

（2）三坐标测量机使用的是气浮轴承，如果气源不干净，有

油、水或杂质，就会造成气浮轴承阻塞，严重时会造成气浮轴承

和气浮导轨划伤，甚至气浮块生锈，后果严重。

所以每天要检查

机床气源，放水放油。

定期清洗过滤器及油水分离器，必要时更

换滤芯。

（3）三坐标测量机的导轨加工精度很高，与气浮轴承的间隙

很小，如果导轨上面有灰尘或其他杂质，就容易造成气浮轴承和

导轨划伤。

所以必须每天清理大理石工作台及导轨，工作台和导

轨要用棉绸蘸上无水乙醇清洗。

2．正确操作

（1）三坐标测量机对温度、湿度要求比较高，开机前检查室

内温度、湿度是否正常，若不正常应查明原因才能开机。

若温度、

湿度不正常，三坐标测量机可能报警而不能工作。

（2）检查外围设备是否完好，控制系统间是否连接正常。

（3）检查电源、气源是否正常。

（4）按顺序开机，接通气源，依次打开主电源、不间断电源，打开计算机，启动程序。

启动后，检查各功能键是否正常。

（5）被测零件在放到工作台上检测之前，应先清洗去毛刺，

防止在加工完成后零件表面残留的冷却液及加工残留物，影响

测量机的测量精度及测尖使用寿命。

测量时，应把零件放在方便

检测的位置。

安装更换测杆、探头前，应先按下保护键。

测量中，

要避免被测零件与主轴、测头之间产生干涉和碰撞。

（6）在工作过程中，测座在转动时（特别是带有加长杆的情

况下）一定要远离零件，以避免碰撞。

（7）测量完毕，要注意做好清理工作，卸下被测工件，将测量

机退回原位，按开机的逆顺序关机。

将气源、过滤器放水，为下次

工作做好准备。

3．注意事项

严禁用脱脂棉清洗导轨，以防止棉绒进入气浮块中。

保养过

程中不能给任何导轨加任何性质的油脂。

为保持室内湿度，不要

用湿拖把拖地。

不要使用压缩空气来清理机器，压缩空气可能导

致污垢、金属片等影响空气轴承的正常工作。

测量工件时，如果

中间休息，要把z轴移到下面没有工件的位置。