三 坐 標(biāo) 測 量 機 （ Coordinate Measuring Machining，簡稱 CMM）是近50年發(fā)展起來的一種高效率的新型精密測量儀器摹芙。它的出現(xiàn)灼狰，一方面是由于自動機床、數(shù)控機床高效率加工以及越來越多復(fù)雜形狀零件加工需要有快速可靠的測量設(shè)備與之配套浮禾；另一方面是由于電子技術(shù)交胚、計算機技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)以及精密加工技術(shù)的發(fā)展為三坐標(biāo)測量機的產(chǎn)生提供了技術(shù)基礎(chǔ)盈电。

現(xiàn)代 CMM 不僅能在計算機控制下完成各種復(fù)雜測量蝴簇，而且還可以通過與數(shù)控機床交換信息伤刑，實現(xiàn)對加工的控制，并且還能夠根據(jù)測量數(shù)據(jù)伸危，實現(xiàn)逆向工程殊馋。目前，CMM 已廣泛用于機械制造業(yè)欺邻、汽車工業(yè)嗤舀、電子工業(yè)、

在高精度測量領(lǐng)域工杀，著名的廠商德國卡爾?蔡司(Carl Zeiss)公司的CONTURA G2 產(chǎn)品（如圖所示）以其在硬件和軟件配置上具有的優(yōu)勢，使得連續(xù)掃描測量和逆向工程測量完全滿足精密測量的要求甲脚。

德國ZEISS蔡司CONTURA系列三坐標(biāo)測量機

三坐標(biāo)測量機的基本工作原理

幾何量測量是以點的坐標(biāo)位置為基礎(chǔ)的估裁，它分為一維、二維和三維測量帽拘。三坐標(biāo)測量機的基本原理是將被測零件放入它容許的測量空間吠谐，精密地測出被測零件在 X、Y坡疼、Z 三個坐標(biāo)位置的數(shù)值彬呻，根據(jù)這些點的數(shù)值經(jīng)過計算機數(shù)據(jù)處理，擬合形成測量元素柄瑰，如圓闸氮、球、圓柱教沾、圓錐蒲跨、曲面等，經(jīng)過數(shù)學(xué)計算得出形狀授翻、位置公差及其他幾何量數(shù)據(jù)或悲。

CONTURA G2 RDS三坐標(biāo)測量機的組成和特性

1）測頭系統(tǒng)：

測頭系統(tǒng)包括探頭、吸盤藏姐、探針隆箩、讀數(shù)頭、光柵尺羔杨。

2）硬件控制系統(tǒng)：

C99 控制柜，具備計算機輔助誤差修正功能杨蛋，可對 CMM 和傳感器做實時的動態(tài)修正兜材，確保得到精確的結(jié)果。

電氣驅(qū)動系統(tǒng)蛹段，包括電機猖生、摩擦滾、鋼帶、皮帶妥尘、氣墊（氣浮軸承）毁设、氣管、過濾器郊蹈、氣壓表厢卖、調(diào)壓閥。

3) 其它機械部件

包括花崗巖臺面房肿、三軸導(dǎo)軌啊嘁、減震墊、支撐基架暗环、Z 軸平衡氣缸干际、電磁閥等。

數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)（CALYPSO 測量軟件）副瀑，利用該軟件弓熏，可把 CAD 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成測量程序，從而獲得準(zhǔn)確無誤的檢測方案糠睡。

三坐標(biāo)測量機在精密檢測中的應(yīng)用

目前利用 CONTURA G2 RDS 三坐標(biāo)測量機挽鞠，對下圖所示工件的開有多條狹縫的表面進行了平面度的幾何測量。

測量程序的編制利用了Calypso測量軟件強大的開放式脫機編程功能铜幽，這種編程方法的好處一是只要將設(shè)計人員設(shè)計的CAD圖紙文件直接輸入到測量軟件中滞谢，就可以進行編程。不必等工件加工完成后才可以進行程序測量除抛，可大大提高工作效率狮杨。第二是在程序編制完成之后，可以在CAD環(huán)境中直接調(diào)用程序進行模擬測量到忽，對程序進行驗證橄教，找出運行過程中出現(xiàn)的錯誤測量路徑和采點，同時對程序進行修正喘漏，將實際測量中可能出現(xiàn)的問題降到最低护蝶，最大程度的保證了測量過程中的安全性。

脫機編程時測量軟件應(yīng)設(shè)置為脫機工作模式塞补。首先將預(yù)先在CAD環(huán)境下建立的模型直接導(dǎo)入測量軟件中（如下圖）青烙。該測量軟件采用了圖形化可視界面，簡明易用喻丐，包含了基本的CAD功能冕店，如放大、縮小腔水、平移嘁压、旋轉(zhuǎn)邦孽、著色（陰影）等功能，軟件的直接的CAD接口爆踱，適用于所有重要的CAD格式揣喻，不會導(dǎo)致公差問題及精度的損失。

第二步建立工件坐標(biāo)系開始測量变抡。坐標(biāo)系的建立采用常用的面線點（3-2-1）方式汰畔，然后選擇平面(Plane)測量元素，雙擊該平面元素莉歼，對其中測量策略進行設(shè)置隶谒。由于待測平面比較特殊，上面并列有多條狹縫火架，而正因為如此才致使平面度超差存在可能性鉴象。為了得到全面精確可信的測量結(jié)果，根據(jù)廣度均分的原則將測量路徑選擇為多義線（Polyline）何鸡，這樣使采集到的點盡可能的覆蓋到整個平面上纺弊。使用鼠標(biāo)在工件模型上點擊所要采點的位置，此時工件模型上會顯示所采點的位置及其矢量方向骡男。根據(jù)所測量的幾何要素的需要淆游，可進行多次采點。當(dāng)采夠所需要的點數(shù)后再在采點窗口中點確定隔盛，系統(tǒng)將會驅(qū)動虛擬測頭進行采點犹菱，并擬合出要測的幾何元素及其圖形。多義線測量界面如下圖所示吮炕。

下一步應(yīng)對測量路徑多義線再進行詳細(xì)的設(shè)置腊脱，其中包括分別根據(jù)實際情況對探針?biāo)俣纫约安杉狞c的個數(shù)的設(shè)定，接著應(yīng)修改平面元素的評價方法龙亲，設(shè)置為最小二乘法并選擇去除粗大誤差陕凹，確定即可。

元素測量完成后吻讽，應(yīng)對測量幾何平面度進行評價贸薇。在菜單中選擇形狀和位置公差中的平面度，然后雙擊該平面度圖標(biāo)值资，選擇測量完的平面元素鸡犯，輸入設(shè)計公差數(shù)值確定完成。平面度評價界面如上圖所示雏仆。

在測量程序自動運行之前努辛，為了防止在實際測量中發(fā)生探針與待測工件意外碰撞應(yīng)設(shè)置安全平面，如下圖所示甚庇。

最后將編制完成的測量程序保存腿扑，通過聯(lián)機實際測量，得到如下圖的平面度測量的結(jié)果報告葵嗦。從報告中可以直觀的得到相關(guān)的測量元素和坐標(biāo)數(shù)值及所有測量數(shù)據(jù)陆拐。用戶可根據(jù)需要給出實際尺寸、公差值英品、與理論值的偏差丛楚、超差情況等詳細(xì)的信息，對報告頭自己定義憔辫，保存后可隨時調(diào)看趣些。

通過利用三坐標(biāo)測量機在對工件的測量應(yīng)用中，高效率采集到了大量精確贰您、詳細(xì)的測量數(shù)據(jù)坏平，完成了以前用其它測量工件平面度量具（如刀口尺等）無法實現(xiàn)的功能，三坐標(biāo)測量機具備了高精度高柔性以及優(yōu)異的數(shù)字化能力锦亦。在高質(zhì)量產(chǎn)品的制造中使用精密的三坐標(biāo)測量機可減少測量誤差舶替，保證產(chǎn)品的精度和質(zhì)量，滿足設(shè)計與制造的需要杠园， 加深理解并更好地掌握其工作原理和性能對完成并拓展裝備研制中精密零部件的質(zhì)量檢驗必將發(fā)揮重大的作用顾瞪。

國際三坐標(biāo)測量機生產(chǎn)商

海克斯康三坐標(biāo)：

号滓希克斯康三坐標(biāo)是撼滦眩克斯康集團旗下的一個子產(chǎn)業(yè)，擁有100多個分支機構(gòu)瞧甩。青島前哨國有制改革期間钉跷，將其三坐標(biāo)產(chǎn)業(yè)出售給海克斯康羽剪，也就是現(xiàn)在的青島喝桌克斯康生產(chǎn)基地。号谷迹克斯康三坐標(biāo)旗下還有DEA偷逆、Brown & Sharpe、Leitz斯荒、Romer卤索、Cimcore、Sheffield挨狡、Starret斯泥、CEJ、Leica等品牌迫赞，涵蓋了高中低端產(chǎn)品市場啼阵，在中國市場占有率最高册血。

德國蔡司ZEISS、溫澤Wenzel撤奸、東京精密吠昭、日本三豐：

均在中國設(shè)立生產(chǎn)基地，主要位于上海胧瓜、蘇州等地矢棚。主要生產(chǎn)中小尺寸的自動化三坐標(biāo)和手動式三坐標(biāo)。在中國市場占有一定的份額府喳。

其他三坐標(biāo)品牌：

意大利COORD3蒲肋，德國MORA（已被AEH并購）、英國LK等钝满，基本以代理商為主兜粘，在本國享有較高知名度，國內(nèi)市場份額較少舱沧。

國內(nèi)三坐標(biāo)生產(chǎn)商

臺灣智泰

成立于1996年的臺灣企業(yè)妹沙，在國內(nèi)有深圳、昆山兩個生產(chǎn)基地熟吏。產(chǎn)品系列較多距糖，包括分析儀器、三坐標(biāo)儀蒲龟、影像儀等系列慢杜。

西安愛德華

德國AEH測量在華投資企業(yè)，該公司是90年代中期成立的三坐標(biāo)測量機專業(yè)生產(chǎn)廠家凌宫，主要生產(chǎn)中小尺寸的生產(chǎn)型測量機（其中包括CNC全自動類型和手動類型）炫咱，其三坐標(biāo)測量機屬于中低價位系列。

青島弗爾迪

青島前哨國有制改革期間麻坯，一部分資深三坐標(biāo)測量專家自主創(chuàng)業(yè)的企業(yè)投圣，擁有十年左右的生產(chǎn)經(jīng)驗，主要生產(chǎn)中小尺寸的CNC自動式和手動式測量機毙帚，擁有三坐標(biāo)研發(fā)生產(chǎn)專利脓脸，青島地區(qū)三坐標(biāo)培訓(xùn)基地、三坐標(biāo)檢測基地熔布。

北京303所

國有研究所性質(zhì)辐椎，國內(nèi)最早研究三坐標(biāo)測量機的單位之一。主要產(chǎn)品為航空類默徘、測量機恰岳、數(shù)控機床等。

其他代理商

三坐標(biāo)測量行業(yè)算是儀器儀表行業(yè)的新興行業(yè)，經(jīng)過這幾年的發(fā)展没隘，國內(nèi)代理三坐標(biāo)測量儀的貿(mào)易類公司越來越多懂扼，其中企業(yè)資質(zhì)良莠不齊，主要是代理中低端市場產(chǎn)品升略。

行業(yè)總體局勢

1微王、國際品牌依靠其品牌優(yōu)勢、技術(shù)優(yōu)勢占據(jù)高端市場品嚣。客戶群體多是汽車行業(yè)钧大，研究機構(gòu)翰撑、航空航天等高端客戶。

2啊央、國內(nèi)生產(chǎn)廠商在中低端市場拼殺眶诈，價格戰(zhàn)爭持續(xù)不斷，代理商以及貿(mào)易公司進入瓜饥，市場價格更加混亂逝撬。

3、嚎旎欤克斯康依靠其各種品牌系列愚矗，獨特的產(chǎn)品線的長度和寬度，高端市場與溫澤穿互、蔡司共享椭药，低端市場全面覆蓋。

三坐標(biāo)測量機作為現(xiàn)代大型精密儀器峡徽，已越來越顯示出它的重要性和廣闊發(fā)展前景蓬甩。它可方便的進行空間三維尺寸的測量，可以實現(xiàn)在線檢測及自動化測量绣首。

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