三次元测量机
三次元测量机
目录
- 1科学名词定义
- 2三坐标测量机发展历程
- 3测量原理
- 4三坐标测量机在中国
- 5产品介绍
1科学名词定义
中文名称：三坐标测量机
英文名称：coordinatemeasuringmachine（简称CMM）
定义：在三维直角坐标系统内测量长度的仪器。配有计算机进行数据处理和控制操作。
应用学科：机械工程（一级学科）；光学仪器（二级学科）；光学计量仪器（三级学科）
2三坐标测量机发展历程
测量机的发展可划分为三代:
代：世界上台测量机是英国的FERRANTI公司于1959年研制成功，当时的测量方式是测头接触工件后，靠脚踏板来记录当前坐标值，然后使用计算器来计算元素间的位置关系。1964年，瑞士SIP公司开始使用软件来计算两点间的距离，开始了利用软件进行测量数据计算的时代。70年代初，德国ZEISS公司使用计算机辅助工件坐标系代替机械对准，从此测量机具备了对工件基本几何元素尺寸、形位公差的检测功能。
第二代：随着计算机的飞速发展，测量机技术进入了CNC控制机时代，完成了复杂机械零件的测量和空间自由曲线曲面的测量，测量模式增加和完善了自学习功能，改善了人机界面，使用专门测量语言，提高了测量程序的开发效率。
第三代：从90年代开始，随着工业制造行业向集成化、柔性化和信息化发展，产品的设计、制造和检测趋向一体化，这就对作为检测设备的三坐标测量机提出了更高的要求，从而提出了第三代测量机的概念。其特点是：1、具有与外界设备通讯的功能；2、具有与CAD系统直接对话的标准数据协议格式；3、硬件电路趋于集成化,并以计算机扩展卡的形式,成为计算机的大型外部设备。
现阶段，三坐标测量机的发展也进入了一个非常好的阶段。高水准的精度测量技术带来了很多新的变化，在很多方面起着非常好的效果。
●1956年，英国Ferranti公司开发了台三坐标测量机。
●1992年，全球拥有三坐标测量机46100台，年销售增长率在7%-25%左右。
●发达国家拥有量高，在欧美、日韩每6-7台机床配备一台三坐标测量机。
●我国三坐标测量机生产始于20世纪70年代，年增长率在20%以上。
●目前三坐标测量机被广泛应用于汽车、家电、电子、模具等制造领域。
3测量原理
1、在坐标空间中，可以用坐标来描述每一个点的位置。
2、多个点可以用数学的方法拟合成几何元素，如：面、线、圆、圆柱、圆锥等。
3、利用几何元素的特征，如：圆的直径、圆心点、面的法矢、圆柱的轴线、圆锥顶点等
可以计算这些几何元素之间的距离和位置关系、进行形位公差的评价。
4、将复杂的数学公式编写成程序软件，利用软件可以进行特殊零件的检测。齿轮、叶片、
曲线曲面、数据统计等。
5、主要算法是小二乘法。
4三坐标测量机在中国
三坐标测量机的生产厂家有很多，不过多数为贴牌的低端机（低精度、低稳定性）或者是主要厂家的代理商。这类产品的主要特点是：
a.测量精度MPEe<2.5+L/300umMPEp<2.5um
b.Y轴为类三角形，光栅尺裸露
c.外表精美，但内部花岗岩用的是建筑花岗岩，直接表现是花色较白、纹路粗糙、甚至部分材质异样。
d.推荐自家研发的尚未成熟的测头、控制系统或软件，直接把用户当作小白鼠做实验。
根据以上特点，不难发现，能真正具有三坐标测量机的技术能力的企业就很有限了。海克斯康当然是市场占有率的老大，但是由于自身收购了众多杂牌厂家，机器也就有高端和低端了，用户需谨慎辨别。蔡司是业内公认的技术老大，德国测量技术的典型代表，但是服务傲慢，用户非议颇多。
生产高端机器的厂家有：德国蔡司、海克斯康、EUROTONE（上海欧潼）
生产中端机器的厂家有：海克斯康、EUROTONE（上海欧潼）、爱德华、温泽、三丰
生产低端机器的厂家有：青岛雷顿、济南德仁、海克斯康、深圳思瑞
5产品介绍
EUROTONE（上海欧潼）
（1）主要特征
a.三轴采用天然高精密花岗岩导轨，保证了整体具有相同的热力学性能，避免由于三轴材质不同热膨胀系数不同所造成的机器精度误差。
b.三轴导轨上海欧潼采用全天然花岗岩四面全环抱式矩形结构，配上高精度自洁式预应力气浮轴承，是确保机器精度长期稳定的基础，同时轴承受力沿轴向方向，受力稳定均衡，有利于保证机器硬件寿命。
c.采用上海欧潼小孔出气专利技术，耗气量为30L/Min，在轴承间隙形成冷凝区域，抵消轴承运动摩擦带来的热量，增加设备整体热稳定性。仔细研究各厂家的技术指标，会发现：欧潼精密的耗气量为30L/Min，而其他的厂家在50-150L/MIN之间.按照物理学理论，当气体以一定的压力通过圆孔的时候，会因为气体摩擦产生热量，在高精密测量中，微小的热量也会影响精度的稳定性，而当出气孔的孔径小于一定的直径的时候，却会相反的会在出气孔的周围形成冷凝效应！正是利用这一物理学原理，采用欧潼小孔出气的技术，使得冷凝效应恰恰抵消测量中因为空气摩擦产生的微弱热量，使得设备保持长时间的温度稳定性，从而保证精度稳定性！
d.三轴均采用英国RENISHAW原装镀金光栅尺，分辨率为0.1um；同时采用一端固定，一端自由伸缩的方式安装，减少了光栅尺的变形。
e.传动系统采用国际先进的设计，无任何导轨受力变形，大程度保证机器精度和稳定性。采用钢丝增强同步带传动结构，有效减少高速运动（增加）时的震动，具有高强度，高速度及无磨损特点。
f.软件为PTB全面认证的业界标杆RATIONAL-DMIS，功能强大，简单易学，让你更专注于产品测量而不是学习软件。
（2）机型案例
A系列三坐标测量机
产品编号：2100118
产品名称：A系列三坐标
产品规格：8.7.6至20.12.10
产品类别：三坐标测量机
产品说明：超高精度三坐标
主要特性
·整体花岗岩工作台，专利减震结构
·抬高的X轴导轨提供了超快动态性
·光栅分辨率0.1μmX轴设计为双光栅结构
·摩擦式自纠偏传动系统，可配多种测头
主要优点
·提高了扫描能力，实现了高精度和高工作效率
·提高了测量机的刚度和稳定性
·可安放在较好的车间或测量实验室
·模拟或数字光学扫描
应用
·汽车发动机和变速箱零部件
·航空叶片、发动机和飞机零部件
·一般精密工程
·医药制造
技术指标
·测量体积范围：800x700x600mm～2000x1200x1000mm
·体积精度： 高可达0.7+L/600
·重复定位精度：高可达0.5μm
·速度： 高可达50m/min
·加速度： 高可达8000m/min2