三坐標概述
三坐標測量機 (Coordinate Measuring Machine, CMM) 是指在一個六面體的空間范圍內(nèi)，能夠表現(xiàn)幾何形狀、長度及圓周分度等測量能力的儀器，又稱為三坐標測量儀或三次元。
三坐標測量儀的分類
三坐標測量儀有不同的操作需求、測量范圍和測量精度，這些對選用三坐標測量儀是很重要的。
根據(jù)中國儀器超市資料，按三坐標測量儀結構可分為如下幾類：
1. 移動橋架型 (Moving bridge type)
移動橋架型，為最常用的三坐標測量儀的結構， 軸為主軸在垂直方向移動，廂形架導引主軸沿水平梁在 方向移動，此水平梁垂直 軸且被兩支柱支撐于兩端，梁與支柱形成“橋架”，橋架沿著兩個在水平面上垂直 和 軸的導槽在 軸方向移動。因為梁的兩端被支柱支撐，所以可得到最小的撓度，且比懸臂型有較高的精度。
2. 床式橋架型 (Bridge bed type)
床式橋架型， 軸為主軸在垂直方向移動，廂形架導引主軸沿著垂直 軸的梁而移動，而梁沿著兩水平導軌在 軸方向移動，導軌位于支柱的上表面，而支柱固定在機械本體上。此型與移動橋架型一樣，梁的兩端被支撐，因此梁的撓度為最少。此型比懸臂型的精度好，因為只有梁在 軸方向移動，所以慣性比全部橋架移動時為小，手動操作時比移動橋架型較容易。
3. 柱式橋架型 (Gantry type)
柱式橋架型，與床式橋架型式比較時，柱式橋架型其架是直接固定在地板上又稱為門型，比床式橋架型有較大且更好的剛性，大部分用在較大
型的三坐標測量儀上。各軸都以馬達驅動，測量范圍很大，操作者可以在橋架內(nèi)工作。
4. 固定橋架型 (Fixed bridge type)
固定橋架型，軸為主軸在垂直方向移動，廂形架導引主軸沿著垂直 軸的水平橫梁上做 方向移動。橋架 ( 支柱 ) 被固定在機器本體上，測量臺沿著水平平面的導軌作 軸方向的移動，且垂直于 和 軸。每軸皆由馬達來驅動，可確保位置精度，此機型不適合手動操作。
5. L 形橋架型 (L-Shpaed bridge type)
L 形橋架型，這個設計乃是為了使橋架在 軸移動時有最小的慣性而作的改變。它與移動橋架型相比較，移動組件的慣性較少，因此操作較容易，但剛性較差。
6. 軸移動懸臂型 (Fixed table cantilever arm type)
軸移動懸臂型， 軸為主軸在垂直方向移動，廂形架導引主軸沿著垂直 軸的水平懸臂梁在 軸方向移動，懸臂梁沿著在水平面的導槽在 軸方向移動，且垂直于 軸和 軸。此型為三邊開放，容易裝拆工件，且工件可以伸出臺面即可容納較大工件，但因懸臂會造成精度不高。此型早期很盛行，現(xiàn)在已不普遍。
7. 單支柱移動型 (Moving table cantilever arm type)
單支柱移動型， 軸為主軸在垂直方向移動，支柱整體沿著水平面的導槽在 軸上移動，且垂直 軸，而 軸連接于支柱上。測量臺沿著水平面的導槽在 軸上移動，且垂直 軸和 軸。此型測量臺面、支柱等具很好的剛性，因此變形少，且各軸的線性刻度尺與測量軸較接近，以符合阿貝定理。
8. 單支柱 測量臺移動型 (Single column xy table type)
單支柱 測量臺移動型， 軸為主軸在垂直方向移動，支柱上附有 軸導槽，支柱被固定在測量儀本體上。測量時，測量臺在水平面上沿著軸和軸方向作移動。
9. 水平臂測量臺移動型 (Moving table horizontal arm type)
水平臂測量臺移動型，廂形架支撐水平臂沿著垂直的支柱在垂直 ( 軸 ) 的方向移動。探頭裝在水平方向的懸臂上，支柱沿著水平面的導槽在軸方向移動，且垂直 軸，測量臺沿著水平面的導槽在 軸方向移動，且垂直于 軸和 軸。這是水平懸臂型的改良設計，為了消除水平臂在 軸方向，因伸出或縮回所產(chǎn)生的撓度。
10. 水平臂測量臺固定型 (Fixed table horizontal arm type)
水平臂測量臺固定型，其構造與測量臺移動型相似。此型測量臺固定，軸均在導槽內(nèi)移動，測量時支柱在 軸的導槽移動，而軸滑動臺面在垂直軸方向移動。
11. 水平臂移動型 (Moving ram horizotal arm type)
水平臂移動型， 軸懸臂在水平方向移動，支撐水平臂的廂形架沿著支柱在 軸方向移動，而支柱垂直 軸。支柱沿著水平面的導槽在 軸方向移動，且垂直 軸和 軸，故不適合高精度的測量。除非水平臂在伸出或回收時，對因重量而造成的誤差有所補償。目前應用在車輛檢驗工作。
12. 閉環(huán)橋架型 (Ring bridge type)
閉環(huán)橋架型，由于它的驅動方式在工作臺中心，可減少因橋架移動所造成沖擊，為所有三坐標測量儀中最穩(wěn)定的一種。
三坐標測量機的配件
一般包含探針、控制器、加密鎖、測頭、測量軟件、校正球、計算機等
三坐標測量機的選定標準
制造業(yè)中的質(zhì)量目標在于將零件的生產(chǎn)與設計要求保持一致。但是，保持生產(chǎn)過程的一致性要求對制造流程進行控制。建立和保持制造流程一致性最為有效的方法是準確地測量工件尺寸，獲得尺寸信息后，分析和反饋數(shù)據(jù)到生產(chǎn)過程中，使之成為持續(xù)提高產(chǎn)品質(zhì)量的有效工具。
三坐標測量機是測量和獲得尺寸數(shù)據(jù)的最有效的方法之一，因為它可以代替多種表面測量工具及昂貴的組合量規(guī)，并把復雜的測量任務所需時間從小時減到分鐘，并快速準確地評價尺寸數(shù)據(jù)，為操作者提供關于生產(chǎn)過程狀況的有用信息。
如果一臺坐標測量機正是你的工作所需，如何選擇最好的？首先要確定的是要購買那一種型號的三坐標測量機。根據(jù)測量機上測頭安置的方位，有三種基本類型：垂直式、水平式和便攜式。
垂直式坐標測量機在垂直臂上安裝測頭。這種測量機的精度比水平式測量機要高，因為橋式結構比較穩(wěn)固而且移動部件較少，使得它們具有更好的剛性和穩(wěn)定性。垂直式三坐標測量機包含各種尺寸，可以測量從小齒輪到發(fā)動機箱體，甚至是商業(yè)飛機的機身。
水平式測量機把測頭安裝在水平軸上。它們一般應用于檢測大工件，如汽車的車身，以中等水平的精度檢測。
便攜式測量機簡化了那些不能移到測量機上的工件和裝配件的測量，便攜式測量機可以安裝在工件或裝配件上面甚至是里面，這便允許了對于內(nèi)部空間的測量，允許用戶在裝配現(xiàn)場測量，從而節(jié)省了了移動、運輸和測量單個工件的時間。
為使三坐標測量機保持穩(wěn)固，在設計過程中，一般通過提高結構部件的橫截面、加大空氣軸承的距離、提高電機的驅動力量、基于重量和溫度性能優(yōu)化選擇結構的材料來增加質(zhì)量和剛性，提高測量精度、重復性及測量速度、加速度。這些原理也應用到一些水平式車間型坐標測量機上，這種系統(tǒng)把水平式測量機的靈活性和垂直式設計的高精度結合在一起。
水平測量的方向使得測量機在于水平式機床加工設備的搭配更為合理。它們尤其適合測量那些需要測量高精度測量的大的齒輪箱和發(fā)動機殼體。
轉臺的加入使四個軸成為可能，雙臂配置也可實現(xiàn)，都可以測量到工件的各個方向。水平臂配置比較容易地裝卸工件，小型的、車間型的水平臂測量機適于高速生產(chǎn)應用過程中。
選擇一臺適當?shù)臋C器
坐標測量機可根據(jù)應用選擇有兩種方式：手動和自動。如果您只需要檢測幾何量和公差都比較簡單的工件，或測量各種小批量的不盡相同的工件，手動機器是最佳選擇。手動測量機的軟件也可儲存和調(diào)用測量程序，從而加快了重復性測量。如果需要檢測大批量相同的工件，或要求較高的精度，要選擇直接用計算機控制的測量機。數(shù)控測量機可自動檢測并消除操作者對測量結果的影響。程序驅動意味著可實現(xiàn)無誤差的高檢測速度。
公差也非常重要，手動測量機很難達到更小的公差要求，而數(shù)控測量機通過其連續(xù)的觸測使其更適合具有嚴格公差要求工件的高精度和高重復性要求。
數(shù)控測量機通過安裝一個模擬掃描測頭，用于測量要求大量的數(shù)據(jù)來定義它們的幾何量的工件，如：齒輪、圓柱體、汽車車身、擋風玻璃的測量。對于那些完全用算術方法CAD定義或是完全未知的工件來說，這些測頭能夠提供連續(xù)的數(shù)據(jù)采集，并可從部分工件和模型上進行逆向工程。
對于非常小輪廓形工件來說，掃描測頭因其小的掃描面并需要大量數(shù)據(jù)來進行定義而成為理想的選擇。
測量機安裝的場地也很重要。理想情況是，測量機應盡量靠近生產(chǎn)過程中制造工件的操作者附近安裝。這些車間型測量機一般具有友好的用戶操作接口，具有與機床類似的控制界面。
不同型號的測量機可以共同工作。一臺計量型的垂直式測量機一般使用的精密計量室，做為產(chǎn)品性能的主仲裁，工作型的測量機使用在生產(chǎn)線，對工件的質(zhì)量進行評判，并提供實時的統(tǒng)計過程控制，并平滑地與整個制造流程規(guī)劃進行過渡。
選擇三坐標測量儀需要考察的關鍵部分
一旦你確定了如何以及在何處使用測量機，有一些關鍵的性能需要進行考察，這包括了測量不確定度和工作效率。根據(jù)現(xiàn)行的國際標準，對于測量機的不確定度和檢測程序在ISO 10360中進行了描述。
ISO 10 360主要確定了以下三項誤差：
A. 長度測量最大允許示值誤差 MPEE (ISO 10 360-2 )
在測量空間的任意7種不同的方位，測量一組5種尺寸的量塊，每種量塊長度分別測量3次。
所有測量結果必須在規(guī)定的MPEE值范圍內(nèi)。
B. 最大允許探測誤差 MPEP (ISO 10 360-2)
25點測量精密標準球，探測點分布均勻。最大允許探測誤差MPEP值為所有測量半徑的最大差值。
C. 最大允許掃描探測誤差 MPETHP (ISO 10 360-4)
沿標準球上4條確定的路徑進行掃描。最大允許掃描探測誤差MPETHP值為所有測量半徑的最大差值。
在可接受不確定度水平上采集點的數(shù)量，確定了測量機的工作效率。一些測量機能夠在一分鐘內(nèi)采集超過100個數(shù)據(jù)點，而可以達到非常接近計量型的精度。
測量機能夠為現(xiàn)代制造業(yè)提供保證，因為它可取代平面的測量工具、固定的或定制的量規(guī)，以及精密的手工測量工具。他們在處理不同工作方面的靈活性使其成為一個主仲裁者。在為過程控制提供尺寸數(shù)據(jù)的同時，測量機還可提供入廠產(chǎn)品檢驗、機床的校驗、客戶質(zhì)量認證、量規(guī)檢驗、加工試驗以及優(yōu)化機床設置等附加性能。對于固定資產(chǎn)的投入有許多要考慮的因素，但一但考慮到提高了生產(chǎn)效率、降低了成本并將生產(chǎn)納入了控制，測量機就是測量和檢測的最好的選擇。
優(yōu)質(zhì)的技術服務，將會協(xié)助您最大限度地發(fā)揮測量機的應用作用在選購了適用、可靠性能測量機的基礎上，您還需要充分考慮到三坐標測量機供應商的技術實力和應用、技術服務能力，是否具有本地化的技術和長久綜合發(fā)展實力，并擁有眾多的客戶群和廣泛的認知。通過及時可靠的技術服務支持和備件保障，對于測量機的長期高效率運行提供保障。同時，擁有著專業(yè)的培訓和應用支持隊伍，使得客戶能夠從容應對紛繁復雜的各種測量任務。
三坐標測量機的應用領域
主要用于機械、汽車、航空、軍工、家具、工具原型、模具、機器等中小型配件、模具等行業(yè)中的箱體、機架、齒輪、凸輪、蝸輪、蝸桿、葉片、曲線、曲面等的測量，還可用于電子、五金、塑膠等行業(yè)中，可以對工件的尺寸、形狀和形位公差進行精密檢測，從而完成零件檢測、外形測量、過程控制等任務。
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