《CMM坐标测量》PPT课件.ppt

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1、CMM坐标测量坐标测量n n一 CMM简介n n二 PTPC CMM简述n n三 测量机对环境有什么要求？（使用维测量机对环境有什么要求？（使用维护）护）n n四 坐标测量机的原理 n n五 坐标测量机的特点及主要用途 n n六 坐标测量机的主要结构的几种形式n n七 测头系统 n n八 测头系统保养n n九 PC-DMIS软件n n十 运行PC-DMIS软件n n十一 运用软件进行测量n n十二 几何测量要素n n十三 要素构造n n十四 拓展培训 世界上有那些主要的测量世界上有那些主要的测量机生产厂商，近年测量机市场呈现什么变机生产厂商，近年测量机市场呈现什么变迁迁一一 坐标测量机器基础知

2、识坐标测量机器基础知识n n1.1 CMM英文全称n nCoordinate Measurement Machinen n 坐标 测量 机器n n1.2 什么是坐标测量机？n n由三个运动导轨，按笛卡儿坐标系组成的具有测量功能的测量仪器，称为坐标测量机，并且由计算机来分析处理数据（也可由计算机控制，实现全自动测量），是一种复杂程度很高的计量设备。二 PTPC CMM 简述 n n2.1 2.1 我们公司所使用的坐标测量机器是在我们公司所使用的坐标测量机器是在20062006年年 7 7月份引月份引进于上海宜昌机电科技有限公司。其生产厂家是美国谢菲进于上海宜昌机电科技有限公司。其生产厂家是美国谢

3、菲尔德（尔德（SheffieldSheffield）测量公司。谢菲尔德测量公司）测量公司。谢菲尔德测量公司（SheffieldSheffield）属于海克斯康集团（）属于海克斯康集团（HEXAGON)HEXAGON)，是世界性，是世界性的著名品牌。的著名品牌。n n2.2 2.2 我们现在所使用的我们现在所使用的Endeavor122010Endeavor122010型三坐标测量机是型三坐标测量机是20062006年最新科技的结晶。年最新科技的结晶。n n2.3 2.3 测量范围测量范围 X1219Xy2032xZ1016mm X1219Xy2032xZ1016mmn n2.4 2.4 测量分

4、辨率测量分辨率 （）（）n n2.5 2.5 全机尺寸全机尺寸 （w w）1923(D)3201(H)3775mm1923(D)3201(H)3775mmn n2.6 2.6 工作台承重工作台承重 1800KG 1800KGn n2.7 2.7 机器重量机器重量 5100KG 5100KGn n2.8 2.8 最快移动速度最快移动速度 575mm/sec 575mm/sec 三三 测量机对环境有什么要求测量机对环境有什么要求n n由于坐标测量机是一种高精度的检测设备，环境条件的好坏，由于坐标测量机是一种高精度的检测设备，环境条件的好坏，由于坐标测量机是一种高精度的检测设备，环境条件的好坏，由于

5、坐标测量机是一种高精度的检测设备，环境条件的好坏，对于测量机的影响致关重要。这其中包括检测工件状态及环境、对于测量机的影响致关重要。这其中包括检测工件状态及环境、对于测量机的影响致关重要。这其中包括检测工件状态及环境、对于测量机的影响致关重要。这其中包括检测工件状态及环境、温度条件、振动、湿度、供电电源、压缩空气等因素。温度条件、振动、湿度、供电电源、压缩空气等因素。温度条件、振动、湿度、供电电源、压缩空气等因素。温度条件、振动、湿度、供电电源、压缩空气等因素。n n测量前注意什么？测量前注意什么？测量前注意什么？测量前注意什么？n n3.1.1 3.1.1 查看供气系统（最小供气压力：，耗气

6、量：），气压查看供气系统（最小供气压力：，耗气量：），气压查看供气系统（最小供气压力：，耗气量：），气压查看供气系统（最小供气压力：，耗气量：），气压表指针在表指针在表指针在表指针在65-7565-75位置。位置。位置。位置。n n3.1.2 CMM3.1.2 CMM室内的环境要求（工作温度：室内的环境要求（工作温度：室内的环境要求（工作温度：室内的环境要求（工作温度：2 20 022，工作，工作，工作，工作湿度：湿度：湿度：湿度：30%-60%30%-60%）n n3.1.2.1 3.1.2.1 为什么温度要控制在为什么温度要控制在为什么温度要控制在为什么温度要控制在2 20 022，湿度要

7、控制在，湿度要控制在，湿度要控制在，湿度要控制在30%-30%-60%60%范围内？范围内？范围内？范围内？n n因为测量机组装，调试系统都是在这个温度、湿度范围内因为测量机组装，调试系统都是在这个温度、湿度范围内因为测量机组装，调试系统都是在这个温度、湿度范围内因为测量机组装，调试系统都是在这个温度、湿度范围内进行的。进行的。进行的。进行的。n n查看待检测工件的状态及环境查看待检测工件的状态及环境查看待检测工件的状态及环境查看待检测工件的状态及环境n n检测工件的物理形态对测量结果有一定的影响。最普检测工件的物理形态对测量结果有一定的影响。最普检测工件的物理形态对测量结果有一定的影响。最普

8、检测工件的物理形态对测量结果有一定的影响。最普遍的是工件表面粗糙度和加工留下的切屑。冷却液和遍的是工件表面粗糙度和加工留下的切屑。冷却液和遍的是工件表面粗糙度和加工留下的切屑。冷却液和遍的是工件表面粗糙度和加工留下的切屑。冷却液和机油对测量误差也有影响。通常，灰尘和脏东西可集机油对测量误差也有影响。通常，灰尘和脏东西可集机油对测量误差也有影响。通常，灰尘和脏东西可集机油对测量误差也有影响。通常，灰尘和脏东西可集中在测球上影响测量机的性能和精度。中在测球上影响测量机的性能和精度。中在测球上影响测量机的性能和精度。中在测球上影响测量机的性能和精度。n n3.1.4 3.1.4 用无尘抹布擦用无尘抹

9、布擦用无尘抹布擦用无尘抹布擦XZXZ导轨导轨导轨导轨,标准球标准球标准球标准球,每周一次擦每周一次擦每周一次擦每周一次擦Y Y轴导轴导轴导轴导轨轨轨轨n n以上情况符合要求后方可开动该设备并记录以上情况符合要求后方可开动该设备并记录以上情况符合要求后方可开动该设备并记录以上情况符合要求后方可开动该设备并记录CMMCMM测试屋环境条件记录测试屋环境条件记录测试屋环境条件记录测试屋环境条件记录 n n3.2 CMM在测量中注意什么？在测量中注意什么？n n3.2.1 3.2.1 选择正确的测头进行测头校验。选择正确的测头进行测头校验。选择正确的测头进行测头校验。选择正确的测头进行测头校验。n n3

10、.2.2 CMM3.2.2 CMM导轨上无其他物件，防止对仪器磕碰。导轨上无其他物件，防止对仪器磕碰。导轨上无其他物件，防止对仪器磕碰。导轨上无其他物件，防止对仪器磕碰。n n3.2.3 3.2.3 测试手柄轻拿轻放。测试手柄轻拿轻放。测试手柄轻拿轻放。测试手柄轻拿轻放。n n 3.3 CMM测量结束后注意事项测量结束后注意事项n n3.3.1 3.3.1 将设备操作到归零状态将设备操作到归零状态将设备操作到归零状态将设备操作到归零状态 n n3.4 注意 无论是在测量前，测量中，测量后，如果发现温度，湿度，压缩空气不符合要求，立即关机停止工作。四四 坐标测量机的原理是什么坐标测量机的原理是什

11、么n n几何量测量是以点的坐标位置为基础的，它分为一维、二维和三维测量。坐标测量机是一种几何量测量仪器，它的基本原理是将被测零件放入它容许的测量空间，精密地测出被测零件在X、Y、Z三个坐标位置的数值，根据这些点的数值经过计算机数据处理，拟合形成测量元素，如圆、球、圆柱、圆锥、曲面等，经过数学计算得出形状、位置公差及其他几何量数据。五五 坐标测量机的特点及主要用途是什么坐标测量机的特点及主要用途是什么n n从理论上讲，坐标测量机的特点是高精度（达到从理论上讲，坐标测量机的特点是高精度（达到u umm级）、高效级）、高效率（数十、数百倍于传统测量手段）、万能性（可代替多种长率（数十、数百倍于传统测

12、量手段）、万能性（可代替多种长度计量仪器）。因而多用于产品测绘，复杂型面检测，工夹具度计量仪器）。因而多用于产品测绘，复杂型面检测，工夹具测量。测量。n n5.2 5.2 一台坐标测量机综合应用了电子技术、计算机技术、数控技一台坐标测量机综合应用了电子技术、计算机技术、数控技术、光栅测量技术（激光技术）、精密机械（包括新工艺、新术、光栅测量技术（激光技术）、精密机械（包括新工艺、新材料和气浮技术）以及各种类型的测头系统等材料和气浮技术）以及各种类型的测头系统等,能完成多种复杂能完成多种复杂零件的测量，还可以与计算机辅助设计连用，与加工设备连用零件的测量，还可以与计算机辅助设计连用，与加工设备连

13、用等，用于产品的检验（形位测量、复杂型面的测量、工夹具模等，用于产品的检验（形位测量、复杂型面的测量、工夹具模具测量、与具测量、与CNCCNC机床或柔性生产线在线测量），因此坐标测量机床或柔性生产线在线测量），因此坐标测量技术已经在工业质量保证中找到了自己的特定地位。使用坐标技术已经在工业质量保证中找到了自己的特定地位。使用坐标测量机可以解决困难的测量问题，提高工作效率。测量机可以解决困难的测量问题，提高工作效率。n n5.3 我们公司所使用的Endeavor三坐标驱动方式是世界上第一家运用磁浮技术，这种驱动方式消除了所有移动部件，使机器运行平顺精确，无摩擦损耗，无热膨胀变形，没有传动偏心，没

14、有机械振动影响精度，避免了机器加/减速运行时的惯量冲击，保证了机器长期运行的稳定性，故障率极低，维护保养简便 气动磁浮相关气动磁浮相关气路系统部件气路系统部件5.4.2 气浮块气浮块5.4.3 测量机气路布置图测量机气路布置图六六 坐标测量机的主要结构有哪几种形式坐标测量机的主要结构有哪几种形式 n n从结构形式上分，主要分为桥式、悬臂式、水平臂和龙门式（也称门架式）。固定桥式坐标测量机活动桥式坐标测量机门架式坐标测量机悬臂式坐标测量机七七 测头系统测头系统n n7.1 7.1 测头系统是坐标测量机的关键部件之一。它是向测量测头系统是坐标测量机的关键部件之一。它是向测量机提供检测工件表面位置的

15、传感器。通常测头顶端的测球机提供检测工件表面位置的传感器。通常测头顶端的测球由红宝石作成。红宝石是一种低密度的材料，整个红宝石由红宝石作成。红宝石是一种低密度的材料，整个红宝石球具备非常轻的质量，从而保证了在测量机运动过程中最球具备非常轻的质量，从而保证了在测量机运动过程中最小的触发误差。小的触发误差。n n测头在测量机中起什么作用测头在测量机中起什么作用？测头是测量机触测被测零件的发讯开关，它是坐标测测头是测量机触测被测零件的发讯开关，它是坐标测量机的关键部件，测头精度的高低决定了测量机的测量重量机的关键部件，测头精度的高低决定了测量机的测量重复性。此外，不同零件需要选择不同功能的测头进行测

16、量。复性。此外，不同零件需要选择不同功能的测头进行测量。在测量机上使用最多的是触发式测头，它实际上是一在测量机上使用最多的是触发式测头，它实际上是一个五维或六维的开关，当测头触测工件的一瞬间，开关断个五维或六维的开关，当测头触测工件的一瞬间，开关断开，发出触测信号，这个信号作为控制器的中断信号，锁开，发出触测信号，这个信号作为控制器的中断信号，锁存三路光栅计数器的数值，记录下当前三个坐标的位置。存三路光栅计数器的数值，记录下当前三个坐标的位置。n n7.3 校验测头可以消除那些方面的误差？n n 7.3.1 理论测针半径与实际测针半径之间的误差n n7.3.2 理论测杆长度与实际测杆长度的误差

17、n n7.3.3 测头旋转角度之误差n n测头在坐标测量机中通常通过测头座进行固定。测头信号通过测座同坐标测量机控制系统的测头接口相连。测座有多种，主要分为固定测座、手动可旋转测座、自动旋转测座三种。手动测座MH8、MH20i、MIH自动测座PH10T、PH10M、PH10MQ测座控制器 PHC10、PHC10-2n n测头可分为接触式和非接触式（激光等类型）目前主要用接触式测头，接触式测头又可分为开关式（触发式或动态发讯式）与扫描式（比例式或静态发讯式）两大类。触发测头 TP20、TP200、TP6、TP2 扫描测头 SP600、SP25 7.6 测杆和加长杆PELx、PSxx、7.7 7.

18、7 手动测座系统配置手动测座系统配置7.8 7.8 自动测座系统配置图自动测座系统配置图7.8 7.8 各种应用测头图片（拓展）各种应用测头图片（拓展）各种应用测头图片（拓展）各种应用测头图片（拓展）手动旋转测头MIP可旋转测座与自动更换测头系统扫描测头SP600进行车身模型的检测RENISHAW最新推出的可更换测杆的触发测头系统TP20光学扫描测头进行摩托车座椅的检测视频测头八八 测头系统的保养测头系统的保养n n8.1 拆装测头测座时注意位置准确，用专用扳手操作；n n8.2 调整机器Z轴向运动时注意将测头旋转到A角90度位置；n n8.3 注意使用测杆、加长杆的长度不超出标称长度；n n

19、8.4 在编程、初次测量等没有绝对把握的情况下，注意控制机器运动速度，防止测头碰撞；n n8.5 搬运装夹工件时请注意不要碰撞测头；n n8.6 测座找正n n8.7 尽量使用短杆测量n n8.8 正确输入测杆长度n n8.9 测头的定期更换n n8.10 测头测杆的定期采购n n8.11 正确判断测头回退失败的原因九九 PC-DMIS软件软件n n9.1 DMIS9.1 DMIS（Dimension Measuring Interface StandardDimension Measuring Interface Standard）是尺寸测量）是尺寸测量接口标准的简称。接口标准的简称。DMI

20、SDMIS的目标是在计算机系统与坐标测量机之的目标是在计算机系统与坐标测量机之间建立检测数据的双向通讯。间建立检测数据的双向通讯。DMISDMIS标准最初制定于标准最初制定于19821982年，目年，目前由前由CAM-ICAM-I（国际先进制造技术联合会）组织进行管理。（国际先进制造技术联合会）组织进行管理。19941994年，该组织制定颁布了版本。年，该组织制定颁布了版本。n n9.2 9.2 版本版本 PC-DMIS PC-DMIS PRO PC-DMIS CAD PC-DMIS PC-DMIS PRO PC-DMIS CAD PC-DMIS PC-DMIS CAD+CAD+n n9.3

21、9.3 软件功能软件功能n n它的主要功能有两个：一是对测量结果进行数据处理，测头触它的主要功能有两个：一是对测量结果进行数据处理，测头触测测量工件所得的测量结果是一系列测量点的坐标数据组，而测测量工件所得的测量结果是一系列测量点的坐标数据组，而不是操作者需要的测量尺寸、几何形状误差的结果，更没有是不是操作者需要的测量尺寸、几何形状误差的结果，更没有是否合格的测量结论，必须经过按规定的数学模型和公式进行计否合格的测量结论，必须经过按规定的数学模型和公式进行计算的程序数据处理，才能得到真正所需要的测量结果；二是对算的程序数据处理，才能得到真正所需要的测量结果；二是对测量机的主轴运行进行控制，特别

22、是数控测量机，离开了测量测量机的主轴运行进行控制，特别是数控测量机，离开了测量软件的控制就无法进行数控形式的测量。软件的控制就无法进行数控形式的测量。十十 PC-DMIS软件应用软件应用运行运行 PcDmisPcDmis 文件管理器界面文件管理器界面选择这一图选择这一图标可以产生标可以产生一个新文件一个新文件夹夹这个新文件夹这个新文件夹可以改名为用可以改名为用户名或操作员户名或操作员姓名或者是工姓名或者是工件四班号，图件四班号，图纸号。纸号。打开一个打开一个已生成的已生成的文件。文件。建立一个新建立一个新文件。文件。输入你要输入你要建立的文建立的文件名（如件名（如四班号，四班号，图纸号）图纸号

23、）输入相输入相应的测应的测量信息量信息设置所需设置所需的测量单的测量单位（公、位（公、英制）英制）产生测头文件输入测头输入测头文件名，文件名，然后按回然后按回车键确定车键确定校验测头校验测头输入测量标准输入测量标准球的点数。球的点数。单击单击“测量测量”按按钮进行测头校验。钮进行测头校验。选择手动或自选择手动或自动校验测头。动校验测头。十一十一 运用软件进行测量运用软件进行测量n n11.1 工件找正步骤 1:找正Z轴并将Z的原点平移到此平面上。步骤2:将X轴旋转到平行于线的方向。步骤3:将X、Y的原点平移到圆上。YZXYZn n11.2 建立零件坐标系测量测量3点确立一个平面。点确立一个平面

24、。测量测量2点确定一条直线。点确定一条直线。在侧平面测量一点。在侧平面测量一点。n n11.2.1 几种要素建立零件坐标系？n n *一个面，两条线n n *一个面，一条线，一个圆n n *一个面，两个圆n n *一个面，一条线，一个点确定要素后建立坐标系确定要素后建立坐标系确定要素后建立坐标系确定要素后建立坐标系十二十二 几何要素的测量几何要素的测量n n要素要素要素要素:POINT:POINTn n最少点数最少点数最少点数最少点数:1:1n n位置位置位置位置:XYZ:XYZ 位置位置位置位置n n矢量矢量矢量矢量:无无无无n n形状误差形状误差形状误差形状误差:无无无无n n2 2维维维

25、维/3/3维维维维:3:3维维维维Y555XZn n要素要素要素要素:直线直线直线直线n n最少点数最少点数最少点数最少点数:2:2n n位置位置位置位置:重心重心重心重心n n矢量矢量矢量矢量 第一点到最后一点。第一点到最后一点。第一点到最后一点。第一点到最后一点。n n形状误差形状误差形状误差形状误差:直线度直线度直线度直线度n n2 2维维维维/3/3维维维维:2 2维维维维/3/3维维维维2155Y5Xn n圆要素要素:圆圆最少点数最少点数:3位置位置:中心中心矢量矢量*:相应的截平面矢相应的截平面矢量量形状误差形状误差:圆度圆度2维维/3维维:2维维实例实例Y555ZX*圆的矢量只是

26、为了测量。不单独描述要素的几何特征。213n n平面要素要素:平面平面最少点数最少点数:3位置位置:重心重心矢量矢量:垂直于平面垂直于平面形状误差形状误差:平面度平面度2维维/3维维:3维维实例实例Y555ZX123n n圆柱要素要素:圆柱圆柱最少点数最少点数:5位置位置:重心重心矢量矢量:从起始层指向终止层从起始层指向终止层 形状误差形状误差:圆柱度圆柱度2维维/3维维:3维维Y555ZX541623n n圆锥要素要素:圆锥圆锥最少点数最少点数:6位置位置:顶点顶点矢量矢量:从大端指向小端从大端指向小端形状误差形状误差:锥度锥度2维维/3维维:3维维实例实例55Y5Z254136n n球要素

27、：要素：球球最少点数最少点数:4位置位置:中心中心矢量矢量*:如右图向上如右图向上形状误差形状误差:球度球度2维维/3维维:3维维实例实例5Y55ZX*球的矢量只是为了测量。并不描述要素的几何特征。3421n n十三 要素构造n n13.1 点点点:原点原点XZY点在当前坐标系的原点构造一个点。坐标值为0，0，0。n n13.12 中点在所选要素的中心产生一个点。它的坐标与所选的要素的拾取点的坐标值相等（X、Y、Z）。输入:圆1n n13.13 交点点点:拐角点拐角点这个点是三个平面的交点。输入:平面1 平面2 平面3平面1平面2平面3n n13.14 刺穿点点:刺穿刺穿通过第一要素刺穿第二要

28、素创立的点。元素的选择顺序非常重要。输入:圆柱1 平面1 平面1圆柱1点点:偏置偏置点从选择要素设置指定的偏置值创建一个点。XZY点1555n n13.15 偏置 输入:点1X 偏置=0 Y 偏置=4 Z偏置=1 n n13.16 相交点点:相交相交在两个要素相交处产生一个交点。点输入:线1 线2线1线2n n13.17 映射点点:映射映射将第一点的重心投影到第二个要素上（直线、圆锥、圆柱或槽）点输入:圆1 线1线1圆n n13.18 中分点点:中分中分产生两个所选要素的中分点。点输入:圆1 圆2圆1圆2n n13.19 投影点点:投影投影输入:点1 平面1 将一个元素投影所选平面上。点1平面

29、1n n13.2 要素构造 圆n n13.21 最佳拟合圆圆:最佳拟和最佳拟和输入:圆1 圆2 圆3 圆4 通过所选的几个要素通过最佳拟和产生的圆。圆1圆4圆3圆2圆n n13.22 相交圆圆:相交相交输入:圆锥1 平面1平面和圆锥、圆柱或球相交产生的圆。圆锥1圆平面1n n13.3 要素构造 直线n n13.31 最佳拟合直线直线直线:最佳拟和最佳拟和通过所选元素建立一条最佳拟和直线。输入:圆1 圆2圆2圆1n n13.32 相交直线直线直线:相交相交输入:平面1 平面2两个平面相交产生一条交线。平面2平面1直线n n13.33 垂直直线直线直线:垂直垂直通过第二要素做第一要素的垂直直线。输

30、入:线1 圆1线1圆1n n13.34 平行直线直线直线:平行平行通过第二要素做第一要素的平行线。输入:线1 圆1线1圆1直线十四十四十四十四 拓展培训世界上有那些主要的测量机生产厂商，拓展培训世界上有那些主要的测量机生产厂商，拓展培训世界上有那些主要的测量机生产厂商，拓展培训世界上有那些主要的测量机生产厂商，近年测量机市场呈现什么变迁近年测量机市场呈现什么变迁近年测量机市场呈现什么变迁近年测量机市场呈现什么变迁n n国际上测量机生产厂商主要有三个较大的集团或公司，它们是德国的国际上测量机生产厂商主要有三个较大的集团或公司，它们是德国的ZEISSZEISS集团（包括瑞士的集团（包括瑞士的MAU

31、SERMAUSER、原东德的、原东德的OPTONOPTON和美国的和美国的NUMEREXNUMEREX公司）、美国的公司）、美国的BROWN&SHARPEBROWN&SHARPE集团（包括德国的集团（包括德国的LEITZLEITZ和意大利的和意大利的DEADEA公司）和日本的三丰公司（公司）和日本的三丰公司（MITUTOYOMITUTOYO），其），其中德国中德国ZEISSZEISS集团是在集团是在8080年代由年代由ZEISSZEISS兼并组建成的，美国兼并组建成的，美国BROWN&BROWN&SHARPESHARPE集团是在集团是在9090年代由年代由BROWN&SHARPEBROWN&S

32、HARPE兼并组建成的。其他如兼并组建成的。其他如英国的英国的LKLK公司、德国的公司、德国的WENZELWENZEL公司以及美国的公司以及美国的GIDDINGS&GIDDINGS&LEWISLEWIS公司等在国际测量机市场也占有一定的定位公司等在国际测量机市场也占有一定的定位n n近年来，随着测量机技术的发展尤其是控制系统和软件的发展，社会近年来，随着测量机技术的发展尤其是控制系统和软件的发展，社会分工趋向细化，测量机生产制造趋向联合，一些中小型的测量机制造分工趋向细化，测量机生产制造趋向联合，一些中小型的测量机制造厂商、软件开发商、控制系统制造商以及从事测量机服务改造的公司厂商、软件开发商

33、、控制系统制造商以及从事测量机服务改造的公司相继出现，所有这些变化，使得测量机技术趋向统一，技术更新的步相继出现，所有这些变化，使得测量机技术趋向统一，技术更新的步伐加快、制造和设计成本降低，当然竞争也更为激烈，从某种程度上伐加快、制造和设计成本降低，当然竞争也更为激烈，从某种程度上推动了测量机事业的发展。推动了测量机事业的发展。n n从从9898年年4 4月在美国举办的月在美国举办的QUALITYQUALITY展览会上，占据突出位置的，显示展览会上，占据突出位置的，显示实力最强的就是测量机厂商，从中我们不难看出，测量机作为一种通实力最强的就是测量机厂商，从中我们不难看出，测量机作为一种通用、全面的质量检测手段，正发挥着越来越大的作用。用、全面的质量检测手段，正发挥着越来越大的作用。