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三坐标测量方法 2 目录 I 三坐标设备介绍： 1.1常见的三坐标测量设备； 1.2如何选择测量设备； 1.3测量前的准备； II 三坐标测量： 2.1常见元素的测量； 2.2坐标系的建立方法及风险； 2.3特殊元素测量方法及风险； 2.4形位公差评价与常见错误； 2.5自动测量的实现及优点； 2.6测头校准原理与实际意义； 2.7拟合原理及常见问题； 2.8测量需求应避免的问题； 2.9如何分析测量报告； 3 1.1常见的三坐标测量设备 按测量方式分类（测头） 分接触式测量和非接触式测量 本文仅讨论接触式测头 按测量机的结构分类（机械坐标系统） 可以概括为悬臂式、台式、桥式、龙门式、关节臂式 4 1.1常见的三坐标测量设备 悬臂式、台式、桥式、龙门式均采用直线光栅进行测量，结构上均有3个明显的轴向运动部件。可手动也可自动进行测量。 关节臂式（便携式）采用圆形光栅进行测量。结构上类似人类的手臂，具有3个（或更多）“关节”。因其结构小巧，只能手动测量。 5 1.2如何选择测量设备 选用测量设备按照以下顺序挑选： 1、精度达到要求： 通常测量设备的测量不确定度应是零件公差指标的三至十分之一。 2、测量范围 设备各方向的最大测量长度应大于被测距离，且不能有测量死角。 3、测量环境 温度、湿度、粉尘、震动等环境因素应能保证设备达到其标称测量不确定度。 4、测量速度和效率 前三个要求均能保证的前提下，采用速度和效率最高的设备。对于需要大量监控的零部件，尽量采用编程自动测量，同时对测量的重复性要进行检查（CMC）。 DPCA部分测量调研设备资源： 激光跟踪仪： 武汉工厂质检分部计量室(总装) 99285 武汉工厂焊装分厂MMG 99167 手动悬臂测量机： 武汉工厂质检分部计量室(焊装) 99262 台式测量机： 武汉工厂质检分部计量室(焊装) 99262 8 1.3.2被测零件的数字定义或图纸 数字定义： 不同的测量软件能够使用的数字定义格式不同。目前比较通用的是IGES格式。神龙公司使用的Metrolog测量软件能够直接使用CATIA V4的数字定义格式（.model），新版本的Metrolog XG能够使用V5的格式(.CATPart)。 图纸： 提供给3D测量用的图纸最好是坐标化的。若是传统机械图纸的话，则需要明确给出基准点的理论坐标。 9 1.3.3基准元素列表 基准元素： 基准是一个使被测要素与之相关的几何组件。 简单来说，基准元素就是用于建立测量坐标系的元素。这些元素与被测元素有固定的空间位置关系。 在测量开始之前，提出的测量需求里就要明确基准元素及坐标系建立的方式。 10 2.1常见元素的测量 常见元素的测量包括了：球、平面、圆、长圆、方槽、线、圆柱、几何点、曲面点等元素的测量。 从回避测量风险的角度考虑，建立参考系的基准元素优先使用球、平面、圆、长圆、方槽、平面上的点等。 元素测量的风险主要有以下几方面： 1、测头补偿（投影）方向的偏差 右图是测量平面上的几何点。 2、测量点位置不好 如：测量薄板件边缘时 3、料厚补偿不对 11 2.1.1球的测量 球通常作为基准元素、或者附件引出元素，实际零件上使用较少。测量一个球最少需要在球上测量4个点。形状公差至少5点才能计算。 球的测量可以完全回避3种主要的测量风险（测头补偿、测点位置、料厚）。 F.F 12 2.1.2平面的测量 平面通常作为也被用作基准元素，实际零件上很常见。测量一个平面最少需要在平面上测量3个点。形状公差（平面度）至少4点才能计算。 平面的测量可以回避2种主要的测量风险：测头补偿、测点位置。 如用平面做基准元素，尽量选择不须料厚补偿的那面。 矢量方向 F.F 13 2.1.3圆的测量 圆也可用作基准元素，实际零件上很常见。测量一个圆最少需要在圆上测量3个点。形状公差（圆跳动度）至少4点才能计算。 圆需要投影平面，投影平面可以测量，也可以选择理论平面。 圆的测量可以回避1种主要的测量风险：测头补偿。 如用圆做基准元素，请测量投影平面，避免料厚补偿，至少测4点。 矢量方向 投影平面 矢量方向视图 14 2.1.4长圆、方槽的测量 长圆、方槽也可用作基准元素，实际零件上比较常见。测量一个长圆或方槽最少需要测量5个点。形状公差至少6点才能计算。 长圆、方槽需要投影平面，投影平面可以测量，也可以选择理论平面。 长圆、方槽的测量可以回避1种主要的测量风险：测头补偿。 如用做基准元素，请测量投影平面，避免料厚补偿。 1