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1、 三坐標測量儀培訓手冊 1 資料內(nèi)容僅供參考，如有不當或者侵權，請聯(lián)系本人改正或者刪除。 三坐標講義 第一節(jié) 課 學前知識 一．三坐標概況 1. 三坐標組成

2、 三坐標主要由以下幾部分組成 : 測量機主機 , 控制系統(tǒng) , 計算機 ( 測量軟件 ) , 測座、 測頭系統(tǒng)。 2. 測量機主機 這是測量機的基本硬件 , 有多種結構形式 : 移動橋式 : 活動橋式測量機是使用最為廣泛的一種機構形式。 特點是開敞性 比較好 , 視野開闊 , 上下零件方便。運動速度快 , 精度比 較高。有小型、 中型、 大型幾種形式。 固定橋式 : 固定橋式測量機由于橋架固定 , 剛性好 , 動臺中心驅(qū)動、 中心光柵阿 貝誤差小 , 以上特點使這種結構的測量機精度 非常高 , 是高精度和超高精度的測 量機的首選結構。

3、 高架橋式 : 高架橋式測量機適合于大型和超大型測量機 , 適合于航空、 航天、 造船行業(yè)的大型零件或大型模具的測量。一般都采用 雙光柵、 雙驅(qū)動等技術 , 提 高精度。 水平臂式 : 水平臂式測量機開敞性好 , 測量范圍大 , 能夠由兩臺機器共同組 成雙臂測量機 , 特別適合汽車工業(yè)鈑金件的測量。 關節(jié)臂式 : 關節(jié)臂式測量機具有非常好的靈活性 , 適合攜帶到現(xiàn)場進行測量 , 對環(huán)境條件要求比較低。 各種結構三坐標”圖” 以活動橋式測量機為例 , 介紹三坐標主要組成及功能 : 工作臺 ( 一般采用花崗石 ) , 用于擺放零件支撐橋架 ; 工

4、作臺放置零件時 , 一般 2 資料內(nèi)容僅供參考，如有不當或者侵權，請聯(lián)系本人改正或者刪除。 要根據(jù)零件的形狀和檢測要求 , 選擇適合的夾具或支撐。要求零件固定 要可靠 , 不使零件受外力變形或其位置發(fā)生變化。大零件可在工作臺上墊等高塊 , 小零件 能夠放 在固定在工作臺上的方箱上固定后測量。 橋架 , 支撐 Z 滑架 , 形成互相垂直的三軸 ; 橋架是測量機的重要組成部分 , 由 主、 附腿和橫梁、 滑架等組成。橋架的驅(qū)動部分和光柵基本都 在主腿一側(cè) , 附 腿主要起輔助支撐

5、的作用。由于這個原因 , 一般橋式測量機的橫梁長度不超過 2.5 米, 超過這個長度就要使用雙光柵等措施對附腿滯后的誤差進行補償 , 或采用其它 機構形式。 滑架 , 使橫梁與有平衡裝置的 Z 軸連接 ; 滑架連接橫梁和 Z 軸, 其上有兩軸的 全部氣浮塊和光柵的讀數(shù)頭、 分氣座。氣浮塊和讀數(shù)頭的調(diào) 整比較復雜 , 直接影 響測量機精度 , 不允許調(diào)整。 導軌 , 具有精度要求的運動導向軌道 , 是基準 ; 導軌是氣浮塊運動的軌道 , 是 測量機的基準之一。壓縮空氣中的油和

6、水及空氣中的灰塵會污染導軌 , 造成導軌 道直線度誤差變大 , 使測量機的系統(tǒng)誤差增大 , 影響測量精度。要保持導軌道完好 , 避免對導軌磕碰 , 定期清潔導軌。 光柵系統(tǒng) ( 光柵、 讀數(shù)頭、 零位片 ) , 是基準 ; 光柵系統(tǒng)是測量機的測長基 準。光柵是刻有細密等距離刻線的金屬或玻璃 , 讀數(shù)頭使用光學的方 法讀取這些 刻線計算長度。為了便于計算由于溫度變化造成光柵長度變化帶來的誤差 , 采用 光柵 一端固定 , 另一端放開 , 使其自由伸縮。另外在光柵尺座預置有溫度傳感器 , 便于有溫度補償功

7、 能的系統(tǒng)進行自動溫度補償。 零位片的作用是使測量機找到 機器零點。機器零點是機器坐標系的原點 , 是測量機誤差補償和測 量機行程終控 制的基準。 驅(qū)動系統(tǒng) ( 伺服電機、 傳動帶 ) ; 驅(qū)動系統(tǒng)由直流伺服電機、 減速器、 傳動 帶、 帶輪等組成。驅(qū)動系統(tǒng)的狀態(tài)會影響控制系統(tǒng)的參 數(shù) , 不能隨便調(diào)整。 空氣軸承氣路系統(tǒng) ( 過濾器、 開關、 傳感器、 氣浮塊、 氣管 ) ; 空氣軸承 3 資料內(nèi)容僅供參考，如有不當或者侵權，請聯(lián)系本人改正或者刪除。 ( 又稱氣浮塊 )

8、 是測量機的重要部件 , 主要功能是保持測量機的各運動軸相互無摩 擦 , 由于氣浮塊的浮起高度有限而且氣孔很小 , 要求壓縮空氣壓力穩(wěn)定且其中不 能含有雜質(zhì)、 油, 也 不能有水。過濾器系統(tǒng)是氣路中的最后一道關卡 , 由于其過 濾精度高 , 非常容易被壓縮空氣中的 油污染 , 因此一定要有前置過濾裝置和管道 進行前置過濾處理。氣路中連接的空氣開關和空氣傳 感器都具有保護功能 , 不能 隨便調(diào)整。 支承 ( 架 ) 、 隨動帶。 小型測量機采用支架支撐測量機工作臺 , 中、 大型測 量機一般采用千斤頂支撐工作臺。都采用三 點支撐 , 在一個支

9、撐的一側(cè) , 有兩個 附助支撐 , 只起保險作用。每個支撐都有一個海綿墊 , 能夠 吸收振幅較小的震動 , 如果安裝測量機的附近有幅度較大的震動源 , 要另外采取減震措施。 三坐標內(nèi)部結構示意圖 3.控制系統(tǒng) 這是測量機的控制中樞 , 主要功能 : 控制、 驅(qū)動測量機的運動 , 三軸同步、 速度、 加速度控制 ; 操縱盒或計算機 指令經(jīng)過系統(tǒng)控制單元 , 按照設置好的速度、 加速度 , 驅(qū)動三軸直流伺服電機轉(zhuǎn) 動, 并經(jīng)過光柵和電機的反饋電路對運行速度和電機的轉(zhuǎn)速

10、進行控制 , 使三軸同步 平穩(wěn)的按指定 軌跡運動。運動軌跡有飛行測量、 點定位兩種方式 , 飛行方式測量 效率高 , 運動時停頓少。點定 位方式適合指定截面或指定位置的測量。能夠經(jīng)過 語句進行設置。在進入計算機指令指定的觸測 的探測距離時 , 控制單元會控制測 量機由位置運動速度轉(zhuǎn)換到探測速度 , 使測頭慢速接近被測零件。 4 資料內(nèi)容僅供參考，如有不當或者侵權，請聯(lián)系本人改正或者刪除。 在有觸發(fā)信號時采集數(shù)據(jù) , 對光柵讀數(shù)進行處理 ; 當經(jīng)過操縱盒或計算機指 令控制運動的測量機測頭傳感器與被測零件接觸時 , 測頭傳感器

11、 ( 簡稱 ”測頭” ) 就會發(fā)出被觸發(fā)的信號。信號傳送到控制單元后 , 立即令測量機停止運動 ( 測頭保護功能 ) , 同時鎖存此刻的三軸光柵讀數(shù)。這就是測量機測量的一個點的坐標。 根據(jù)補償文件 , 對測量機進行 21 項誤差補償 ; 測量機在制造組裝完成后 , 都 要使用激光干涉儀和其它檢測工具對 21 項系統(tǒng)誤差 ( 各軸的兩個 直線度、 兩個角擺誤差、 自轉(zhuǎn)誤差、 位置度誤差 , 三軸之間的兩個垂直度誤差 , 共 21 項) 進行檢測 , 生成誤差補償文件 , 將這些誤差用軟件進行補償 , 以保證測量機精度符合合 同的要求。測 頭觸發(fā)后鎖存的每一個點坐標都要

12、經(jīng)過誤差計算、 補償后再傳送 給計算機軟件。 采集溫度數(shù)據(jù) , 進行溫度補償 ; 有溫度補償功能的測量機 , 能夠根據(jù)設定的方式自動采取各軸光柵和被測零件的溫度 , 對于測量 機和零件溫度由于偏離 20℃帶來的長度誤差進行補償 , 以保持高精度。 對測量機工作狀態(tài)進行監(jiān)測 ( 行程控制、 氣壓、 速度、 讀數(shù)、 測頭等 ) , 采 取保護措施 ; 控制系統(tǒng)內(nèi)部設有故障診斷功能 , 對測量機正常工作及安全有影響 的部位進行檢測 , 當發(fā)現(xiàn)這些 有異?，F(xiàn)象時 , 系統(tǒng)就會采取保護措施 ( 停機 , 斷驅(qū) 動電源 ) , 同時發(fā)出信息通知操作人員。 對掃描測頭的數(shù)據(jù)進行處理 , 并控制掃描 : 配備有掃描功能的測量機 , 由于掃描測頭采集的數(shù)據(jù)量非常大 , 必須有專用 的掃描數(shù)據(jù)處 理單元進行處理 , 并控制測量機按照零件表面形狀 , 保持掃描接觸 的方式運動。 與計算機進行各種信息交流。 雖然控制系統(tǒng)本身就是一臺計算機 , 可是沒有 與外界交互動介面 , 其內(nèi)部的數(shù)據(jù)都要經(jīng)過 與上位計算機的通訊進行輸入和設 置?？刂菩畔⒑蜏y點的數(shù)據(jù)都經(jīng)過信息傳輸、 交流。交流方式 主要是 RS232 接 口或網(wǎng)卡。 5