三坐标测量仪测量方式及工作原理

 　　三坐标测量机CMM的测量方式根据所需测量产品特性通常可分为接触式测量、非接触式测量和接触与非接触复合式测量，目前蔡司三坐标测量机已经广泛应用于汽车、航天工业、模具及机加工领域并在学校科研单位也得到了广泛使用对提升国内产品总体竞争力取到不不可忽视的作用。三坐标测量仪的测量方法分：

　　接触式探针测量三坐标测量仪(最常用使用最普遍);

　　影像复合式三坐标测量仪;

　　激光复合式三坐标测量仪(主要应用于产品测量与逆向抄数扫描);

　　接触式探针采样方式

　　(1)点位测量

　　即逐点对被测形状进行探测，还可分为手动点位测量和自动点位测量。点位测量多用于孔的中心位置、孔心距、加工面的位置以及曲线、曲面轮廓上基准点的坐标测量。

　　(2)连续扫描测量

　　三坐标测头在工件表面沿某一方向连续移动，工作台和测量头的相对运动轨迹由预先编好的程序控制，便于实现自动测量，主要用于测量曲线或曲面。

　　接触式测量过程

　　(1)在坐标空间中，可以用坐标来描述每一个点的位置。

　　(2)多个点可以用数学的方法拟合成几何元素，如：面、线、圆、圆柱、圆锥等。

　　(3)利用几何元素的特征，如：圆的直径、圆心点、面的法矢、圆柱的轴线、圆锥顶点等可将复杂的数学公式编写成程序软件，利用软件可以进行特殊零件的检测。齿轮、叶片、曲线曲面、数据统计等。

　　(4)以计算这些几何元素之间的距离和位置关系、进行形位公差的评价。

　　(5)主要算法是最小二乘法。

　　接触式测量计算过程

　　接触测量方式常用于机加工产品、压制成型产品、金属膜等的测量。为了分析工件加工数据，或为逆向工程提供工件原始信息，经常需要用三坐标测量机对被测工件表面进行数据点扫描。三坐标测量机的扫描操作是应用DMIS程序在被测物体表面的特定区域内进行数据点采集，该区域可以是一条线、一个面片、零件的一个截面、零件的曲线或距边缘一定距离的周线等。将被测物体置于三坐标测量空间，可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，经计算求出被测物体的几何尺寸，形状和位置。基本原理就是通过探测传感器(探头)与测量空间轴线运动的配合，对被测几何元素进行离散的空间点位置的获取，然后通过一定的数学计算，完成对所测得点(点群)的分析拟合，最终还原出被测的几何元素，并在此基础上计算其与理论值(名义值)之间的偏差，从而完成对被测零件的检验工作。

　　激光测头工作原理

　　激光测头的分类方法有很多，种类更是繁复。从测量原理上通常可以分为共轴测量和三角测量;从光源属性上可以分为主动光源和被动光源;从光源维度上可以分为点光源、线光源和面光源;从光源色谱上又可以单色光源和白光源。共轴测量中常见的方法有两种。其一是干涉法，它利用了光的波长特性，将一束光通过平面分光镜(半透半反)分成两束。一束由镜面反射至参考平面，另一束则透射至被测物体表面。两束光经叠加后产生干涉条纹，干涉条纹的形式取决于物体的距离与物体表面的几何特征。另一种是共焦法，从一个点光源发射的探测光通过透镜聚焦到被测物体上，如果物体恰在焦点上，那么反射光通过原透镜应当汇聚回到光源，这就是所谓的共焦。在反射光的光路上加上了一块半反半透镜，将反射光折向带有小孔的挡板，小孔位置相当于光源。光度计测量小孔处的反射光强度，强度最大时物体即位于透镜焦点平面，这样即可测得物点的位置。三角测量则是利用了光源、像点和物点之间的三角关系来求得物点的距离。

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