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CMM坐标测量 zhiqiang.wang,一 CMM简介 二 PTPC CMM简述 三 测量机对环境有什么要求？（使用维护） 四 坐标测量机的原理 五 坐标测量机的特点及主要用途,六 坐标测量机的主要结构的几种形式 七 测头系统 八 测头系统保养 九 PC-DMIS软件 十 运行PC-DMIS软件,十一 运用软件进行测量 十二 几何测量要素 十三 要素构造 十四 拓展培训 世界上有那些主要的测量机生产厂商，近年测量机市场呈现什么变迁,一 坐标测量机器基础知识,1.1 CMM英文全称 Coordinate Measurement Machine 坐标 测量 机器,1.2 什么是坐标测量机？ 由三个运动导轨，按笛卡儿坐标系组成的具有测量功能的测量仪器，称为坐标测量机，并且由计算机来分析处理数据（也可由计算机控制，实现全自动测量），是一种复杂程度很高的计量设备。,二 PTPC CMM 简述,2.1 我们公司所使用的坐标测量机器是在2006年 7月份引进于上海宜昌机电科技有限公司。其生产厂家是美国谢菲尔德（Sheffield）测量公司。谢菲尔德测量公司（Sheffield）属于海克斯康集团（HEXAGON)，是世界性的著名品牌。 2.2 我们现在所使用的Endeavor122010型三坐标测量机是2006年最新科技的结晶。 2.3 测量范围 X1219Xy2032xZ1016mm 2.4 测量分辨率 0.0001mm（0.1um） 2.5 全机尺寸 （w）1923×(D)3201×(H)3775mm,2.6 工作台承重 1800KG 2.7 机器重量 5100KG 2.8 最快移动速度 575mm/sec,三 测量机对环境有什么要求,由于坐标测量机是一种高精度的检测设备，环境条件的好坏，对于测量机的影响致关重要。这其中包括检测工件状态及环境、温度条件、振动、湿度、供电电源、压缩空气等因素。 3.1测量前注意什么？ 3.1.1 查看供气系统（最小供气压力：0.523MPa，耗气量：31.5NL/min），气压表指针在65-75位置。 3.1.2 CMM室内的环境要求（工作温度：20±2，工作湿度：30%-60%） 3.1.2.1 为什么温度要控制在20±2，湿度要控制在30%-60%范围内？ 因为测量机组装，调试系统都是在这个温度、湿度范围内进行的。,3.1.3查看待检测工件的状态及环境 3.1.3.1检测工件的物理形态对测量结果有一定的影响。最普遍的是工件表面粗糙度和加工留下的切屑。冷却液和机油对测量误差也有影响。通常，灰尘和脏东西可集中在测球上影响测量机的性能和精度。 3.1.4 用无尘抹布擦XZ导轨,标准球,每周一次擦Y轴导轨 3.1.5以上情况符合要求后方可开动该设备并记录CMM测试屋环境条件记录 ,3.2 CMM在测量中注意什么？ 3.2.1 选择正确的测头进行测头校验。 3.2.2 CMM导轨上无其他物件，防止对仪器磕碰。 3.2.3 测试手柄轻拿轻放。 3.3 CMM测量结束后注意事项 3.3.1 将设备操作到归零状态 3.4 注意 无论是在测量前，测量中，测量后，如果发现温度，湿度，压缩空气不符合要求，立即关机停止工作。,四 坐标测量机的原理是什么,几何量测量是以点的坐标位置为基础的，它分为一维、二维和三维测量。坐标测量机是一种几何量测量仪器，它的基本原理是将被测零件放入它容许的测量空间，精密地测出被测零件在X、Y、Z三个坐标位置的数值，根据这些点的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，经过数学计算得出形状、位置公差及其他几何量数据。,五 坐标测量机的特点及主要用途是什么,5.1从理论上讲，坐标测量机的特点是高精度（达到um级）、高效率（数十、数百倍于传统测量手段）、万能性（可代替多种长度计量仪器）。因而多用于产品测绘，复杂型面检测，工夹具测量。 5.2 一台坐标测量机综合应用了电子技术、计算机技术、数控技术、光栅测量技术（激光技术）、精密机械（包括新工艺、新材料和气浮技术）以及各种类型的测头系统等,能完成多种复杂零件的测量，还可以与计算机辅助设计连用，与加工设备连用等，用于产品的检验（形位测量、复杂型面的测量、工夹具模具测量、与CNC机床或柔性生产线在线测量），因此坐标测量技术已经在工业质量保证中找到了自己的特定地位。使用坐标测量机可以解决困难的测量问题，提高工作效率。,5.3 我们公司所使用的Endeavor三坐标驱动方式是世界上第一家运用磁浮技术，这种驱动方式消除了所有移动部件，使机器运行平顺精确，无摩擦损耗，无热膨胀变形，没有传动偏心，没有机械振动影响精度，避免了机器加/减速运行时的惯量冲击，保证了机器长期运行的稳定性，故障率极低，维护保养简便,5.4气动磁浮相关 5.4.1气路系统部件,5.4.2 气浮块,5.4.3 测量机气路布置图,六 坐标测量机的主要结构有哪几种形式,从结构形式上分，主要分为桥式、悬臂式、水平臂和龙门式（也称门架式）。,固定桥式坐标测量机,活动桥式坐标测量机,门架式坐标测量机,悬臂式坐标测量机,七 测头系统,7.1 测头系统是坐标测量机的关键部件之一。它是向测量机提供检测工件表面位置的传感器。通常测头顶端的测球由红宝石作成。红宝石是一种低密度的材料，整个红宝石球具备非常轻的质量，从而保证了在测量机运动过程中最小的触发误差。 7.2测头在测量机中起什么作用 ？ 测头是测量机触测被测零件的发讯开关，它是坐标测量机的关键部件，测头精度的高低决定了测量机的测量重复性。此外，不同零件需要选择不同功能的测头进行测量。 在测量机上使用最多的是触发式测头，它实际上是一个五维或六维的开关，当测头触测工件的一瞬间，开关断开，发出触测信号，这个信号作为控制器的中断信号，锁存三路光栅计数器的数值，记录下当前三个坐标的位置。,7.3 校验测头可以消除那些方面的误差？ 7.3.1 理论测针半径与实际测针半径之间的误差 7.3.2 理论测杆长度与实际测杆长度的误差 7.3.3 测头旋转角度之误差,7.4测头在坐标测量机中通常通过测头座进行固定。测头信号通过测座同坐标测量机控制系统的测头接口相连。测座有多种，主要分为固定测座、手动可旋转测座、自动旋转测座三种。 手动测座 MH8、MH20i、MIH 自动测座 PH10T、PH10M、PH10MQ 测座控制器 PHC10、PHC10-2,7.5测头可分为接触式和非接触式（激光等类型）目前主要用接触式测头，接触式测头又可分为开关式（触发式或动态发讯式）与扫描式（比例式或静态发讯式）两大类。 触发测头 TP20、TP200、TP6、TP2 扫描测头 SP600、SP25 7.6 测杆和加长杆 PELx、PSxx、,7.7 手动测座系统配置,7.8 自动测座系统配置图,7.8 各种应用测头图片（拓展）,手动旋转测头MIP,可旋转测座与自动更换测头系统,扫描测头SP600进行车身模型的检测,RENISHAW最新推出的可更换测杆的触发测头系统TP20,光学扫描测头进行摩托车座椅的检测,视频测头,八 测头系统的保养,8.1 拆装测头测座时注意位置准确，用专用扳手操作； 8.2 调整机器Z轴向运动时注意将测头旋转到A角90度位置； 8.3 注意使用测杆、加长杆的长度不超出标称长度； 8.4 在编程、初次测量等没有绝对把握的情况下，注意控制机器运动速度，防止测头碰撞； 8.5 搬运装夹工件时请注意不要碰撞测头；,8.6 测座找正 8.7 尽量使用短杆测量 8.8 正确输入测杆长度 8.9 测头的定期更换 8.10 测头测杆的定期采购 8.11 正确判断测头回退失败的原因,九 PC-DMIS软件,9.1 DMIS（Dimension Measuring Interface Standard）是尺寸测量接口标准的简称。DMIS的目标是在计算机系统与坐标测量机之间建立检测数据的双向通讯。DMIS标准最初制定于1982年，目前由CAM-I（国际先进制造技术联合会）组织进行管理。1994年，该组织制定颁布了DMIS 3.0版本。 9.2 版本 PC-DMIS PC-DMIS PRO PC-DMIS CAD PC-DMIS CAD+ 9.3 软件功能 它的主要功能有两个：一是对测量结果进行数据处理，测头触测测量工件所得的测量结果是一系列测量点的坐标数据组，而不是操作者需要的测量尺寸、几何形状误差的结果，更没有是否合格的测量结论，必须经过按规定的数学模型和公式进行计算的程序数据处理，才能得到真正所需要的测量结果；二是对测量机的主轴运行进行控制，特别是数控测量机，离开了测量软件的控制就无法进行数控形式的测量。,十 PC-DMIS软件应用,运行 PcDmis,PcDmis 文件管理器界面,选择这一图标可以产生一个新文件夹,这个新文件夹可以改名为用户名或操作员姓名或者是工件四班号，图纸号。,产生测头文件,输入测头文件名，然后按回车键确定,校验测头,输入测量标准球的点数。,单击“测量”按钮进行测头校验。,选择手动或自动校验测头。,十一 运用软件进行测量,11.1 工件找正,步骤 1 :找正Z轴并将Z的原点平移到此平面上。,步骤2 : 将X轴旋转到平行于线的方向。,步骤3 : 将X、Y的原点平移到圆上。,Y,Z,X,Y,Z,11.2 建立零件坐标系,测量3点确立一个平面。,测量2点确定一条直线。,在侧平面测量一点。,11.2.1 几种要素建立零件坐标系？ *一个面，两条线 *一个面，一条线，一个圆 *一个面，两个圆 *一个面，一条线，一个点,11.2.2确定要素后建立坐标系,十二 几何要素的测量,要素: POINT 最少点数: 1 位置: XYZ 位置 矢量: 无 形状误差: 无 2维/3维: 3维,Y,5,5,5,X,Z,要素: 直线 最少点数: 2 位置: 重心 矢量 第一点到最后一点。 形状误差: 直线度 2维/3维: 2维/3维,2,1,5,5,Y,5,X,圆,要素: 圆 最少点数: 3 位置: 中心 矢量*: 相应的截平面矢量 形状误差: 圆度 2维/3维: 2维,实例,Y,5,5,5,Z,X,* 圆的矢量只是为了测量。不单独描述要素的几何特征。,平面,要素: 平面 最少点数: 3 位置: 重心 矢量: 垂直于平面 形状误差: 平面度 2维/3维: 3维,实例,Y,5,5,5,Z,X,圆柱,要素: 圆柱 最少点数: 5 位置: 重心 矢量: 从起始层指向终止层 形状误差: 圆柱度 2维/3维: 3维,Y,5,5,5,Z,X,圆锥,要素: 圆锥 最少点数: 6 位置: 顶点 矢量: 从大端指向小端 形状误差: 锥度 2维/3维: 3维,实例,5,5,Y,5,Z,球,要素： 球 最少点数: 4 位置: 中心 矢量*: 如右图向上 形状误差: 球度 2维/3维: 3维,实例,5,Y,5,5,Z,X,*球的矢量只是为了测量。并不描述要素的几何特征。,十三 要素构造 13.1 点,13.11点: 原点,X,Z,Y,在当前坐标系的原点构造一个点。坐标值为0，0，0。,13.12 中点,在所选要素的中心产生一个点。它的坐标与所选的要素的拾取点的坐标值相等（X、Y、Z）。,输入 : 圆1,13.13 交点,点: 拐角点,这个点是三个平面的交点。,输入: 平面1 平面2 平面3,平面1,平面2,平面3,13.14 刺穿,点: 刺穿,通过第一要素刺穿第二要素创立的点。元素的选择顺序非常重要。,输入: 圆柱1 平面1,平面1,圆柱1,点: 偏置,从选择要素设置指定的偏置值创建一个点。,13.15 偏置,输入: 点1 X 偏置 = 0 Y 偏置 = 4 Z偏置 = 1,13.16 相交,点: 相交,在两个要素相交处产生一个交点。,输入: 线1 线2,线1,线2,13.17 映射,点: 映射,将第一点的重心投影到第二个要素上（直线、圆锥、圆柱或槽）,输入: 圆1 线1,线1,圆,13.18 中分,点: 中分,产生两个所选要素的中分点。,输入: 圆1 圆2,圆1,圆2,13.19 投影,点: 投影,输入: 点1 平面1,将一个元素投影所选平面上。,点1,平面1,13.2 要素构造 圆 13.21 最佳拟合,圆: 最佳拟和,输入: 圆1 圆2 圆3 圆4,通过所选的几个要素通过最佳拟和产生的圆。,圆1,圆4,圆3,圆2,13.22 相交,圆: 相交,输入: 圆锥1 平面1,平面和圆锥、圆柱或球相交产生的圆。,圆锥1,平面1,13.3 要素构造 直线 13.31 最佳拟合直线,直线: 最佳拟和,通过所选元素建立一条最佳拟和直线。,输入: 圆1 圆2,圆2,圆1,13.32 相交直线,直线: 相交,输入: 平面1 平面2,两个平面相交产生一条交线。,平面2,平面1,13.33 垂直直线,直线: 垂直,通过第二要素做第一要素的垂直直线。,输入: 线1 圆1,线1,圆1,13.34 平行直线,直线: 平行,通过第二要素做第一要素的平行线。,输入: 线1 圆1,线1,圆1,十四 拓展培训世界上有那些主要的测量机生产厂商，近年测量机市场呈现什么变迁,国际上测量机生产厂商主要有三个较大的集团或公司，它们是德国的ZEISS集团（包括瑞士的MAUSER、原东德的OPTON和美国的NUMEREX公司）、美国的BROWN & SHARPE集团（包括德国的LEITZ和意大利的DEA公司）和日本的三丰公司（MITUTOYO），其中德国ZEISS集团是在80年代由ZEISS兼并组建成的，美国BROWN & SHARPE集团是在90年代由BROWN & SHARPE兼并组建成的。其他如英国的LK公司、德国的WENZEL公司以及美国的GIDDINGS & LEWIS公司等在国际测量机市场也占有一定的定位 近年来，随着测量机技术的发展尤其是控制系统和软件的发展，社会分工趋向细化，测量机生产制造趋向联合，一些中小型的测量机制造厂商、软件开发商、控制系统制造商以及从事测量机服务改造的公司相继出现，所有这些变化，使得测量机技术趋向统一，技术更新的步伐加快、制造和设计成本降低，当然竞争也更为激烈，从某种程度上推动了测量机事业的发展。 从98年4月在美国举办的QUALITY展览会上，占据突出位置的，显示实力最强的就是测量机厂商，从中我们不难看出，测量机作为一种通用、全面的质量检测手段，正发挥着越来越大的作用。,