第八章 现代测量优秀课件.ppt

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1、第八章 现代测量第1页，本讲稿共20页8-1 三维测量实验一 实验目的1初步学会使用“QM353多功能（三坐标）测量机”，了解接触式测量原理2了解测量几何基本元素、距离、角度、形状误差、位置误差等方法。二 实验内容与要1.了解接触式测量原理测量几何基本元素、距离、角度、形状误差、位 置误差等方法；2.了解零件坐标体系建立的方法；3.掌握圆、点到线距离、点到面距离、圆心到圆心距离等简单测量方 法。第2页，本讲稿共20页三 实验设备与测量原理 本实验采用QM353型多功能（三坐标）测量机。如图8-1所示，它由空压机、空气过滤器、QM353型主机、传感器、温度补偿仪、COSMOS测量软件、计算机、打

2、印机等组成。QM353型多功能测量机采用箱型悬臂结构，X轴横梁、Y轴横梁及Z轴纵梁移动导向方式均采用空气轴承，因此，箱型悬臂结构在X、Y、Z三轴横梁与纵梁移动时，为非接触状态 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 151-Y轴横梁；2-Y轴微调装置；3-X轴横梁；4-Z轴纵梁；5-Z轴微调装置；6-X轴微调装置；7-传感器；8-被测工件；9-温度补偿仪；10-测量平台；11-空气过滤器；12-主机开关；13-主机底座；14-显示器；15-打印机 图8-1 QM353型多功能测量机 Z Y X第3页，本讲稿共20页 QM353型多功能测量机采用传感器直接探测被测零件表

3、面，即接触式测量原 理。它的系统构成图见图8-2。COSMOS测量软件QM353多功能测量机温度补偿仪传感器空压机空气过滤器图8-2 QM353型多功能测量机系统构成图第4页，本讲稿共20页四 QM353型多功能测量仪操作规程1.上机操作前需接受相关培训，2.阅读本机使用说明书，3.开机顺序：(1)每次开机前应用无水酒精清洗导轨四侧及工作台（纱布或棉布），(2)打开空压机电源开关，使空压机启动，并同时打开空压机的出气阀门（注意:气源需无 水、无油、无尘）气压在0.5 MPa，(3)打开QM353主机的进气阀门，气压需达到0.35 MPa,(4)打开QM353主机的电源开关，(5)打开电脑显示器

4、，(6)开启电脑主机电源，(7)进入Windows XP 状态，双击SPOSWIN(快捷键)，(8)选择对话框 OK键，用手分别轻移X、Y、Z轴到机械零位(X=46，Y=454，Z=254)，当绿 色变黄色后，关闭SPOSWIN（复位）软件，(9)双击“COSMOS”快捷键，进入QM353测量软件主界面如图8-3所示，可以进行正常测量工作4.关机顺序：(1)测量完成后，首先退出 COSMOS 测量软件，(2)关闭电脑主机，电脑显示器，(3)关闭QM353主机，(4)关闭QM353主机进汽阀门，(5)关闭空压机阀门，(6)关闭空压机电源，(7)放空空压机下部积水。5.工作环境：工作间温度201，

5、湿度55%65%，温度补偿1626，用气量50L/min，工作台承重量 30 kg，分辨率0.0005 mm，精度 E=3.0+4L/1000，探针直径：1、3第5页，本讲稿共20页五COSMOS测量软件简介(一)COSMOS软件主窗口 1.菜单：工件，新建、更改、复制、删除工件；设置，目录管理器、标记、标题数据、CMM驱动系统等；视图；用户，注册、用户编辑器；CMM，子程序管理器；工具；窗口；帮助。2.程序启动的相关工具栏:退出、注册、工件程序的编辑、教学模式、重复模式。3.进行工件相关处理的工具栏：它以快捷键的方式显示的菜单上的功能。4.工件的选择：它是以前编辑的工件程序，鼠标双击即可进入

6、所需工件程序操作。5.显示数据启动程序。1 2 3 4 5 1-菜单；2-程序启动的相关工具栏；3-进行工件相关处理的工具栏；4-工件的选择；5-显示数据启动程序 图8-3 COSMOS软件主窗口第6页，本讲稿共20页(二)COSMOS软件测量窗口1.命令菜单：任意点击菜单中的某一项，即会显示 该项目的命令菜单。2.工具栏：命令已被图标化了，可以直接点击图 标，如测量点、线、圆、内圆、椭圆、平面、圆 锥、球、圆柱、不同直径圆柱、距离、夹角、以 及不同坐标系统等。3.结果显示区：显示测量结果及指定的内容。4.要素绘图区：用图形来表示所测量的要素位置关 系 5.要素列表：显示被测量要素的名称。6.

7、状态显示：三坐标测量机处于使用状态的显示 灯、小工具处于使用状态的显示灯、回转测头处 于使用状态的显示灯、测头编号、坐标系、单 位、显示正在执行或即将执行的命令。7.温度显示:显示室内温度。8.计数器：最新测量坐标值。六、思考题1.如何建立坐标系？2.如何测量圆半径、圆直径、圆心坐标？3.如何测量圆到圆距离？4.如何测量点到平面距离？5.如何测量角度？6.如何测量平行度、垂直度？7.如何测量同心度、同轴度？1 2 3 4 5 6 7 81-命令菜单；2-工具栏；3-结果显示区；4-要素绘图区；5-要素列表；6-状态显示；7-温度显示；8-计数器图8-4 COSMOS软件测量窗口第7页，本讲稿共

8、20页8-2 非接触3-D图像测量实验 一 实验目的1初步学会使用“QS250Z非接触3-D图像测量机”，了解CCD成像原理与非接 触测量原理；2.了解测量薄型几何基本元素、平面距离、角度、形状误差、位置误差等 方法。二 实验内容与要求1.了解非接触测量原理测量薄型几何基本元素、平面距离、角度、形状误 差、位置误差等方法；2.了解机器坐标和零件坐标含义，了解零件坐标的方法；3.掌握圆半径、点到线距离、圆心到圆心距离等简单测量方法。第8页，本讲稿共20页三 实验设备与测量原理 本实验采用QS250Z型非接触3-D图像测量机。如图8-5所示，它由主机1、计算机2、打印机3、控制器6等组成。该机是一

9、个图像测量系统，它利用高清晰彩色CCD摄像机，通过光学放大系统得到可视图像。为了测量零件尺寸，它利用非接触测量原理，通过复杂图像转换，点击图像边缘即可得到高清晰图像。Y Z X 1 2 3 4 5 6 71-主机；2-显示器；3-打印机；4-主机开关；5-急停开关；6-控制器；7-鼠标图8-5 QS250Z型非接触3-D图像测量机第9页，本讲稿共20页 该装置的特点是通过控制器和鼠标点击，就能简单操作和准确测量被测零件的图像。如图8-6为该装置的系统构成示意图 变焦光学系统彩色CCD摄像机透射光系统反射光系统环形光系统测量平台控制器急停开关主机CPU显示器鼠标打印机键盘QSPAK软件计算机第1

10、0页，本讲稿共20页 该机拥有一套光学系统,如图8-7所示为光学与成像系统。它的观察放大倍率（物镜）由可以连续调节可移动内置式光学系统组成。它允许八级（0.5X、0.65X、0.85X、1.0X、1.5X、2.0X、2.5X、3.5X）不同放大倍率选择，实际放大倍率能精确地观察被测零件。自动变焦光学系统也能独立操作改变放大倍率。因此，自动变焦光学系统使用是不能代替物镜。1-工件表面；2-抛物面镜；3-环行镜；4-环行照明；5-半反射镜；6-变焦光学系统；7-管镜转盘；8-马达；9-投影图像生成；10-CCD图8-7光学与成像系统第11页，本讲稿共20页四 QS250Z型非接触图像测量机操作规程

11、1.上机操作前须接受相关培训,2.阅读本机使用说明书,3.开机顺序：(1)首先开启电脑显示器,(2)打开电脑主机开关,(3)打开QS250Z主机开关，(4)在Windows 2000 状态下，双击QSPAK Ver 5.1 测量软件快捷键,(5)单击对话框中的OK按钮，QS250Z主机的 X、Y、Z三座标原点复位,过程（约25秒 钟），(6)进入QSPAK测量软件界面见图8-8，可以 进行正常测量工作。4.关机顺序：(1)首先退出QSPAK测量软件，(2)关闭QS250Z主机，(3)关闭电脑主机，(4)关闭电脑显示器。45671 2 38 9 10 1-主菜单；2-坐标值显示窗口；3-坐标系按

12、钮；4-测量窗口；5-测量移动光标；6-工具窗口；7-功能窗口；8-光源窗口；9-测量窗口；10-图像窗口图8-8 QSPAK测量软件界面第12页，本讲稿共20页五 QSPAK测量软件简介1.主菜单：显示各种功能键；2.坐标值显示窗口：它显示测量移动光标的当前X、Y、Z坐标值；3.坐标系按钮：单击RESET键，当前X、Y、Z坐标值均暂时为零；单击PCS键，坐标值 显示窗口就显示出零件坐标下的X、Y、Z坐标值；单击MCS键，坐标值显示窗口即 显示机器坐标下的X、Y、Z坐标值；4.测量窗口：显示被测零件成像窗口，通过光源与控制器调整，使被测零件边界清 晰；5.测量移动光标：由控制器控制测量移动光标

13、左右移动；6.工具窗口：有手动找点、自动找点、单击单点自动找多点、单击单点自动找整圆 边界点等；7.功能窗口：有测量点、线、圆、椭圆、矩形、棱形、交点、圆与线交点、圆与圆 交点、点到线距离、点到圆心距离、线到圆心距离、圆心到圆心距离、点到线平 均距离、点到圆心平均距离、线到圆心平均距离、圆心到圆心平均距离、两点距 离、点到面距离、两线夹角、两平行线、垂直线、零件坐标建立、各种坐标系统 转换和旋转等；8.光源窗口：有透射光源、反射光源、环形光源三种，可以单独或联合调节使用；它的左下方有一个八挡倍率（0.5X、0.65X、0.85X、1.0X、1.5X、2.0X、2.5X、3.5X）变焦显示窗口；

14、9.测量窗口：左上方显示测量方式，右边是测量方式选择：测试中间或结束按钮，这样测量数据就能在数据显示窗口出现，测量图像就在图像窗口显示。10.图像窗口：显示测量图像。第13页，本讲稿共20页六、思考题1.什么是机器坐标？2.什么是零件坐标？如何建立零件坐标？3.机器坐标与零件坐标如何转换？4.什么是透射光、反射光、环形光？如何调整光源？5.如何用手动取点？如何采用自动取点？6.测量圆有几种方法？7.如何测量点到线的距离？8.如何测量两线夹角？9.如何测量垂直度？第14页，本讲稿共20页8-3 高精密圆度测量仪测量实验一 实验目的1初步学会使用“RA-2100DS高精密圆度测量仪”，了解其测量原

15、理；2了解测量圆度、同心度、圆柱度、垂直度、斜率等方法。二 实验内容与要求1了解“RA-2100DS高精密圆度测量仪”，测量原理与方法；2了解旋转测量方式下，圆度、同心度、圆柱度、垂直度、直径等测量方法；3了解直线测量方式下，平行度、斜率、圆柱度、垂直度、锥度等测量方法；4了解螺旋测量方式下，圆柱度、垂直度、平面度等测量方法。第15页，本讲稿共20页三 实验设备与测量原理 本实验采用“RA-2100DS精密圆度测量仪”，如图8-9所示。它由空压机、空气过滤器、RA-2100DS型主机、传感器、控制器、遥控器、ROUNDPAK测量软件、计算机、打印机等组成。测量平台是由空气轴承支撑，被测工件放在

16、其上面，它可以静止、一定角度内、连续旋转等条件下进行测量工作。探针可以0、15、30放置，并可以内外、上下位置测量，传感器接触工件力的大小可以调整。传感器支架可以垂直和水平放置，它支承着传感器和探针并与X轴横梁端面相连。X轴横梁在X轴驱动箱内水平往复移动，X轴驱动箱带着X轴横梁和传感器及探针沿着Z轴立柱上下移动。测量平台的上平面回转中心是主机机器坐标原点，即X=0，Z=0位置。该设备可以为被测工件设置零件坐标，机器坐标与零件坐标之间可以转换。被测工件在测量平台旋转条件下，X轴驱动箱在Z轴立柱上静止不动。因为带有精密的线性标尺，所以X轴横梁可以在旋转工件的测量中自动移动，这样探针就可以随工件表面

17、形状运动。每一次测量，探针在工件表面测得一个圆。用这种方法可以测量圆度、同心度、圆柱度、垂直度、直径等参数1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1314 15 16 17 18 19 20 21 1-空气过滤器；2-测量平台；3-水平、中心调整按钮；4-主机底座；5-Z轴微调按钮；6-遥控器；7-X轴微调按钮；8-下限位按钮；9-控制器；10-控制器电源开关；11-系统开关；12-显示器；13-打印机；14-被测工件；15-探针；16-传感器；17-传感器支架；18-Z轴立柱；19-X轴驱动箱；20-上限位按钮；21-X轴横梁图8-9 RA-2100DS型高精密圆度测量仪第16

18、页，本讲稿共20页 被测工件在测量平台静止条件下，X轴驱动箱沿着Z轴立柱自动移动，探针就可以随工件表面形状运动。若工件表面是锥面，则在自动跟踪功能下，X轴驱动箱沿着Z轴立柱自动移动，而X轴横梁同时也会自动水平移动。每一次测量，探针在工件表面测得一条线。用这种方法可以测量平行度、斜率、圆柱度、垂直度、锥度等参数。被测工件在测量平台旋转条件下，同时X轴驱动箱沿着Z轴立柱自动移动，探针就可以随工件表面形状运动。每一次测量，探针在工件表面测得一条螺旋线。用这种方法可以测量圆柱度、垂直度、平面度等参数。图8-10为遥控器面板外形图。1 2 3 4 5 6 7 8 1-急停开关；2-空气压力显示屏LED；

19、3-仪器敏感显示屏LED；4-测量速度大小调整按钮；5-零件程序相关按钮；6-传感器原始位置控制按钮；7-驱动控制按钮；8-遥杆图8-10 遥控器面板外形图第17页，本讲稿共20页四 RA-2100型高精密圆度测量仪操作规程1上机操作前需接受相关培训，2阅读本机使用说明书，3开机顺序：（1）每次开机前应用无水酒精清洗旋转测量平台（纱布或棉布），（2）打开空压机电源开关，使空压机启动，并同时打开空压机的出气阀门 （注意:气源需无水、无油、无尘）气压在0.5 MPa，（3）检查并放掉RA-2100DS主机过滤器的积水，（4）打开RA-2100DS主机的进气阀门，气压需达到0.35 MPa,（5）打

20、开RA-2100DS主机的电源开关和系统开关，（6）打开打印机开关，（7）打开电脑显示器，（8）开启电脑主机电源，（9）进入Windows 2000 状态，双击ROUNDPAK(圆度仪测量与分析软件)快捷键，（10）选择对话框 YES键，主机X、Z轴返回机器坐标原点，（11）进入ROUNDPAK测量软件主界面见图8-11，可以进行正常测量工作。4关机顺序：（1）测量完成后，首先退出 ROUNDPAK 测量软件，（2）关闭打印机,（3）关闭电脑主机，电脑显示器，（4）关闭RA-2100DS主机电源和系统开关，（5）关闭RA-2100DS主机进汽阀门，（6）关闭空压机阀门，（7）关闭空压机电源，（

21、8）放空空压机下部积水。5工作环境：工作间温度201，湿度55%65%，用气量30L/min，工作台承重量 30 kg，旋转精度 E=0.02+6H/1000，H=280mm(测量高度)，探头：1.6mm，探针直径：5.5mm，探测最小直径7mm。第18页，本讲稿共20页五、ROUNDPAK测量软件简介 ROUNDPAK测量软件主窗口及功能1.菜单：文件建立、打开、存盘、打印文件等；编辑复制、粘贴、选中等；设置建立中心与水平校正、建立中心校正、建立水平校正、建立Z轴边缘、建立X轴边缘、建立测量条件等；执行零件程序、打开（自动计算、自动存盘、自动打印、自动显示结果）、简单计算、重新计算等；结果显

22、示插入元素、时间、任意矩形、零件程序列表栏、结果表格、测量条件表格、属性、清除结果等；工具测量列表框、工具框、结果列表框等；帮助。2.工具栏：新建、打开、存盘、剪切、复制、粘贴、打印、返回、计算、自动计算、自动显示结果等。3.测量条件框：元素、测量位置、角度位置、检测大小、退出尺寸等。4.被测工件演示区：在正式测量前，可以按显示按钮，此区域立刻仿真演示测量过程。5.探针测量显示区：实时显示探针波动范围6.当前探针坐标值：当前探针X、Z坐标值，R值及测量平台位置。7.测量项目功能区：有圆度、圆柱度、同轴度、平面度、平行度、垂直度、圆锥度、圆跳动、全跳动、直线度、斜度、锥度、旋转运动测量、直线运动

23、测量、螺旋线测量等参数功能图标。1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 151-菜单；2-工具栏；3-测量条件框；4-被测工件演示区；5-探针测量显示区；6-当前探针坐标值；7-测量项目功能区；8-建立测量条件区；9-零件程序列表栏；10-测量平台旋转速度选择框；11-测量倍率选择框；12-探针位置显示键；13-机器坐标键；14-开始测量键；15-探针角度选择键图8-11 ROUNDPAK测量软件主窗口第19页，本讲稿共20页8.建立测量条件区：中心与水平同时调整、中心调整、水平调整、静态校正、动态校正、Z 轴边缘、X轴边缘、机器坐标、X方向移动、Z方向移动、测量平台

24、等按钮。9.零件程序列表栏：列表显示实时测量零件程序项目、参数等。10.测量平台旋转速度选择框：2、4、6、10rpm四种，优选6rpm。11.测量倍率选择框：有100、200、500、1000、2000、5000、10000、20000、50000、100000倍率选择。12.探针位置显示键：显示探针里外、上下位置等。13.机器坐标键：在零件坐标下，按此键立即转变为机器坐标。14.开始测量键：按此键系统开始测量工作。15.探针角度选择键：0、15、30三种形式选择。六 注意事项1测量过程中，要设置探针退出间距，避免探针与工件相碰，2每次测量调整前，请手动控制摇杆将探针退出，离开工件，3X轴驱动箱沿着Z轴立柱上、下移动时，要设置好上、下限位开关，4在测量过程中，要时刻注意急停开关，5每三个月在X轴导轨上侧面及Z轴立柱导轨四个侧面加专用机油润滑，以防生锈。七 思考题1什么是机器坐标？2什么是零件坐标？如何建立零件坐标？3机器坐标与零件坐标如何转换？4在旋转测量条件下，能测量哪些参数？5在直线测量条件下，能测量哪些参数？6在螺旋测量条件下，能测量哪些参数？7如何设置测量条件？8如何调整被测工件中心与水平基准 第20页，本讲稿共20页