摘要：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，称为三坐标测量机，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。从三坐标测量机的概述、发展趋势、应用、测量时的问题做了大概的介绍。
关键词：三坐标；概述；趋势；应用；问题
防身报警器
三坐标测量机是近40年发展起来的一种高效率的新型精密
测量仪器。它广泛地应用于机械制造、电子、汽车和航空航天等工业领域中。它可以进行零件和部件的尺寸、形状及相
光刻工艺互位置的检测。如箱体、导轨、涡轮和叶片、缸体、凸轮、形体等空间型面的测量。此外，还可以用于划线、定中心孔、光刻集成电路等，并可对连续曲面进行扫描及制备数控机床的
加工程序等。由于它的通用性强、测量范围大、精度高、效率好、能与柔性制造系统相连接，已成为一类大型精密仪器，故有“测量中心”之称。三坐标测量机在模具行业中的应用相当广泛，它是一种设计开发、检测、统计分析的现代化的智能工具，更是模具产品无与伦比的质量技术保障的有效工具。当今主要使用的三坐标测量机有桥式测量机、龙门式测量机、水平臂式测量机和便携式测量机。测量方式大致 可分为接触式与非接触式两种，目前M e t r i s L K的测量机在两项技术上位居世界前列。
一、三坐标测量机概述
1.什么是三坐标测量机：
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，称为三坐标测量机，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。
2.三坐标测量机测量原理：
坐标测量机是通过测头系统与工件的相对移动，探测工件表面点三维坐标的测量系统，通过将被测物体置于三坐标测量机的测量空间，利用接触或非接触探测系统获得被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，由软件进行数学运算，求出待测的几何尺寸和形状、位置及其他几何量数据。因此，坐标测量机具备高精度、高效率和万能性的特点，是完成各种零部件几何量测量与品质控制的理想解决方案。一般地，经过计算，可以拟合形成测量元素，如空间点、直线、圆、球、圆
柱、圆锥、圆环、曲面等。
3.三坐标测量机的主要组成：
1，主机机械系统（X、Y、Z三轴或其它）；
2，测头系统；
3，电气控制硬件系统；
4，数据处理软件系统（测量软件）；
1—工作台 2—移动桥架 3—中央滑架 4—Z 轴 5—测头 6—电子系统 7—辅助气源折叠耳机
三坐标测量机的组成
安全审计系统4.三坐标测量机的特点及主要用途：
从理论上讲，坐标测量机的特点是高精度（达到μm 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，研制过程中间测量，CNC 机床或柔性生产线在线测量等方面。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CNC 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，并且节省专用夹具的制造，贮存，维修等工作。尤其在现代工业向高度自动化发展的今天，将CAD/CAM 技术应用于测量机一一加工中心联机系统，测量机一－计算机工作站一一数控机床（生产线）的联机系统将得到进一步的推广，在新产品开发和计算机管理的自动生产线上，测量机的使用将越来越多越来越广。
5.三坐标测量机在现代设计制造流程中的应用
如下图所示：
三坐标测量机在现代设计制造流程中的应用
二、三坐标测量及的发展趋势
从目前国内外三坐标测量机发展情况和科技、生产对三坐标测量机提出的要求看，在今后一段时期内，它的主要发展趋势可以概括为以下几方面（1）普及高速测量
质量与效率一直是衡量各种机器性能、生产过程优劣的两项主要指标。传统的概念是为了保证测量精度，测量速度不宜过高。随着生产节奏不断加快，用户在要求测量机保证测量精度的同时，会对CMM的测量速度提出越来越高的要求。DEA 开发出了DCC GAGE 等CNC三坐标测量机，并已正式投放市场。这种测量机采用独立的二段减速系统，可进行高速测量，移动速度305mm/s，加速度为290mm/s2。
（2）新材料和新技术的应用
在传统的铸铁、铸钢基础上，增加了合金、石材、陶瓷等新材料。Zeiss、Sheffield、Leitz、Ferranti（英国）、DEA等世界上的主要三坐标测量机制造厂商，大都采用了重量轻、刚性好、导热性强的合金材料，来制造测量机上的运动机构部件。铝合金、陶瓷材料以及各种合成材料在三坐标测量机中得到了越来越广泛的应用。
坐便轮椅（３）控制系统的改进
在现代制造系统中，测量的目的越来越不能仅仅局限于成品验收检验，而是向整个制造系统提供有关制造过程的信息，为控制提供依据。从这一要求出发，必须要求测量机具有开放式控制系统，具有更大的柔性。为此，要尽可能利用发展迅速的新的电子工业技术。
（4）测量机测头的发展
三坐标测量机除了机械本体外，测头是测量机达到高精度的关键，也是坐标测量机的核心。从整体上考察，近年来无论哪类精密测头主要向着精度更高、尺寸更小、互换性更好、综合功能更强、数字化的方向发展。由于触发式测头成本低、结构简单，并能满足常用的测量要求，在一定时期内仍是市场上应用最多的测头，其发展方向是尺寸小、集成度高、精度高、各向异性小。目前的扫描式测头，因结构复杂、体积大、价格昂贵，影响了其普及应用。.与其他各项技术指标相比，提高测头的性能指标难度最大。理想测头最主要的性能指标是测
头接近零件能力的参数。此外，测量机测头的另一个重要趋势是，非接触测头将得到广泛的应用。
（5）软件技术的革新
测量机的功能主要由软件决定。三坐标测量机的操作、使用的方便性，也首先取决于软件，测量机每
一项新技术的发展，都必须有相应配套的软件技术跟上。发展探测技术，完善测量机配置，成为制造系统的组成部分，发展非正交坐标系测量系统，加强环境问题的研究，加强量值传递、误差检定与补偿研究同样是三坐标测量机的发展趋势。以后越来越多的三坐标测量机将进入车间、服务于生产现场。例如美国Brown &； Sharp公司的Bravo-NT测量机可在汽车生产线上对车身尺寸实施在线测量并充分满足汽车生产线对测量节拍、测量精度和测量可靠性的要求。
三、三坐标测量技术的应用
三坐标测量机在模具中的应用
三坐标测量机在模具行业中的应用相当广泛，它是一种设计开发、检测、统计分析的现代化的智能工具，更是模具产品无与伦比的质量技术保障的有效工具。当今主要使用的三坐标测量机有桥式测量机、龙门式测量机、水平臂式测量机和便携式测量机。测量方式大致可分为接触式与非接触式两种，目前Metris LK 的测量机在两项技术上位居世界前列。
模具的型芯型腔与导柱导套的匹配如果出现偏差，可以通过三坐标测量机出偏差值以便纠正。在模具的型芯型腔轮廓加工成型后，很多镶件和局部的曲面要通过电极在电脉冲上加工成形，从而电极加工的质量和非标准的曲面质量成为模具质量的关键。因此，用三坐标测量机测量电极的形状必不可少。三坐标测量机可以应用3D数模的输入，将成品模具与数模上的定位、尺寸、相关的形位公差、曲
瓦斯抽放系统
线、曲面进行测量比较，输出图形化报告，直观清晰的反映模具质量，从而形成完整的模具成品检测报告。在某些模具使用了一段时间出现磨损要进行修正，但又无原始设计数据（即数模）的情况下，可以用截面法采集点云，用规定格式输出，探针半径补偿后造型，从而达到完好如初的修复效果。当一些曲面轮廓既非圆弧，又非抛物线，而是一些不规则的曲面时，可用油泥或石膏手工做出曲面
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