三坐標測量機在精密加工中的應用

三坐標測量機是近50年發展起來的一種高效率的新型精密測量儀器。它的出現，一方面是由于自動機床、數控機床高效率加工以及越來越多復雜形狀零件加工需要有快速可靠的測量設備與之配套；另一方面是由于電子技術、計算機技術、數字控制技術以及精密加工技術的發展為三坐標測量機的產生提供了技術基礎。

現代 CMM 不僅能在計算機控制下完成各種復雜測量，而且還可以通過與數控機床交換信息，實現對加工的控制，并且還能夠根據測量數據，實現逆向工程。目前，CMM 已廣泛用于機械制造業、汽車工業、電子工業、航空航天工業和國防工業等各部門，成為現代工業檢測和質量控制不可缺少的萬能測量設備。

由于它通用性強，測量范圍大，精度高，效率高，性能好，能與柔性制造系統相連接，已成為一類大型精密儀器，故有"測量中心”之稱。

在高精度測量領域，著名的廠商德國卡爾•蔡司(Carl Zeiss)公司的CONTURA G2 產品（如圖所示）以其在硬件和軟件配置上具有的優勢，使得連續掃描測量和逆向工程測量完全滿足精密測量的要求。三坐標測量機的基本工作原理

幾何量測量是以點的坐標位置為基礎的，它分為一維、二維和三維測量。三坐標測量機的基本原理是將被測零件放入它容許的測量空間，精密地測出被測零件在 X、Y、Z 三個坐標位置的數值，根據這些點的數值經過計算機數據處理，擬合形成測量元素，如圓、球、圓柱、圓錐、曲面等，經過數學計算得出形狀、位置公差及其他幾何量數據。

CONTURA G2 RDS三坐標測量機的組成和特性

1）測頭系統：

測頭系統包括探頭、吸盤、探針、讀數頭、光柵尺。

2）硬件控制系統：

C99 控制柜，具備計算機輔助誤差修正功能，可對 CMM 和傳感器做實時的動態修正，確保得到精確的結果。

電氣驅動系統，包括電機、摩擦滾、鋼帶、皮帶、氣墊（氣浮軸承）、氣管、過濾器、氣壓表、調壓閥。

3) 其它機械部件

包括花崗巖臺面、三軸導軌、減震墊、支撐基架、Z 軸平衡氣缸、電磁閥等。

數據處理軟件系統（CALYPSO 測量軟件），利用該軟件，可把 CAD 數據轉變成測量程序，從而獲得準確無誤的檢測方案。

三坐標測量機在精密檢測中的應用

目前利用 CONTURA G2 RDS 三坐標測量機，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，這種編程方法的好處一是只要將設計人員設計的CAD圖紙文件直接輸入到測量軟件中，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，可大大提高工作效率。第二是在程序編制完成之后，可以在CAD環境中直接調用程序進行模擬測量，對程序進行驗證，找出運行過程中出現的錯誤測量路徑和采點，同時對程序進行修正，將實際測量中可能出現的問題降到最低，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設置為脫機工作模式。首先將預先在CAD環境下建立的模型直接導入測量軟件中（如下圖）。該測量軟件采用了圖形化可視界面，簡明易用，包含了基本的CAD功能，如放大、縮小、平移、旋轉、著色（陰影）等功能，軟件的直接的CAD接口，適用于所有重要的CAD格式，不會導致公差問題及精度的損失。