三坐標測(ce)量(liang)(liang)機(ji)(ji)(ji) （ Coordinate Measuring Machining，簡稱(cheng) CMM）是(shi)近(jin)50年(nian)發展起來的(de)(de)(de)一(yi)(yi)種高效率的(de)(de)(de)新型精密(mi)測(ce)量(liang)(liang)儀器。它的(de)(de)(de)出現，一(yi)(yi)方(fang)面(mian)是(shi)由于(yu)自(zi)動機(ji)(ji)(ji)床(chuang)、數控(kong)機(ji)(ji)(ji)床(chuang)高效率加(jia)工以及越來越多復(fu)雜形狀零(ling)件加(jia)工需要有快速(su)可靠(kao)的(de)(de)(de)測(ce)量(liang)(liang)設備與之配套；另一(yi)(yi)方(fang)面(mian)是(shi)由于(yu)電子技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)、計算機(ji)(ji)(ji)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)、數字控(kong)制技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)以及精密(mi)加(jia)工技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)的(de)(de)(de)發展為三坐標測(ce)量(liang)(liang)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)產生提供(gong)了技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)基礎。

現(xian)(xian)代 CMM 不僅能(neng)在(zai)計算機控(kong)制(zhi)下完(wan)成(cheng)各(ge)種復雜測(ce)量，而且(qie)(qie)還(huan)可以通過與數控(kong)機床交換信息，實現(xian)(xian)對(dui)加工的控(kong)制(zhi)，并且(qie)(qie)還(huan)能(neng)夠根(gen)據測(ce)量數據，實現(xian)(xian)逆向工程。目前(qian)，CMM 已廣(guang)泛用于機械制(zhi)造(zao)業(ye)、汽車工業(ye)、電子工業(ye)、航(hang)(hang)空航(hang)(hang)天工業(ye)和(he)(he)國防工業(ye)等各(ge)部門，成(cheng)為現(xian)(xian)代工業(ye)檢測(ce)和(he)(he)質量控(kong)制(zhi)不可缺少的萬能(neng)測(ce)量設備(bei)。 

由于它通用性(xing)強(qiang)，測(ce)量(liang)范(fan)圍大(da)，精(jing)度(du)高(gao)，效(xiao)率高(gao)，性(xing)能(neng)(neng)好，能(neng)(neng)與(yu)柔性(xing)制造(zao)系(xi)統相連接，已成為一類大(da)型精(jing)密儀(yi)器，故有"測(ce)量(liang)中心”之稱。

在高精(jing)度測量領域(yu)，著名(ming)的(de)廠商(shang)德國卡爾?蔡司(Carl Zeiss)公(gong)司的(de)CONTURA G2 產品（如圖所示）以其在硬件和(he)軟件配置上(shang)具有的(de)優勢，使(shi)得連續掃描測量和(he)逆(ni)向工程測量完(wan)全(quan)滿足精(jing)密測量的(de)要求。

三坐(zuo)標(biao)測量機的基本工作原理 

幾何(he)量(liang)(liang)(liang)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)是以(yi)點(dian)的(de)(de)坐標位置為(wei)基礎(chu)的(de)(de)，它分為(wei)一維、二維和三維測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)。三坐標測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)機(ji)的(de)(de)基本原理是將被(bei)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)零件(jian)放入它容許的(de)(de)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)空間，精密地測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)出被(bei)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)零件(jian)在 X、Y、Z 三個坐標位置的(de)(de)數(shu)值(zhi)(zhi)，根據這些(xie)點(dian)的(de)(de)數(shu)值(zhi)(zhi)經過計算機(ji)數(shu)據處理，擬合(he)形成測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)元素(su)，如(ru)圓(yuan)、球、圓(yuan)柱(zhu)、圓(yuan)錐、曲面等，經過數(shu)學計算得出形狀、位置公差(cha)及其他幾何(he)量(liang)(liang)(liang)數(shu)據。

CONTURA G2 RDS三(san)坐標測量機(ji)的組(zu)成(cheng)和(he)特性

1）測頭(tou)系(xi)統(tong)：

測(ce)頭系統包括探頭、吸盤(pan)、探針、讀數頭、光柵尺。 

2）硬件(jian)控制系統： 

C99 控制(zhi)柜，具備計算機輔助誤差修正功(gong)能，可對 CMM 和傳(chuan)感器(qi)做實時(shi)的(de)(de)動態(tai)修正，確保得到精確的(de)(de)結果(guo)。 

電(dian)氣(qi)驅動系(xi)統，包(bao)括(kuo)電(dian)機、摩擦(ca)滾、鋼帶、皮(pi)帶、氣(qi)墊（氣(qi)浮軸(zhou)承）、氣(qi)管、過濾器、氣(qi)壓表、調壓閥。

3) 其它(ta)機械部件

包括花(hua)崗巖臺面、三(san)軸(zhou)導軌、減震墊、支(zhi)撐(cheng)基架(jia)、Z 軸(zhou)平衡氣缸、電磁閥(fa)等。 ;

數據處(chu)理軟(ruan)件(jian)系(xi)統（CALYPSO 測(ce)量軟(ruan)件(jian)），利用該(gai)軟(ruan)件(jian)，可把 CAD 數據轉變成測(ce)量程序，從而獲得準確無誤的檢測(ce)方案(an)。

三坐標測量機在精密檢測中的應用 

測(ce)量(liang)程(cheng)(cheng)序的(de)(de)編(bian)(bian)制利用了Calypso測(ce)量(liang)軟件強大的(de)(de)開放式(shi)脫(tuo)機編(bian)(bian)程(cheng)(cheng)功能，這種編(bian)(bian)程(cheng)(cheng)方法的(de)(de)好處(chu)一是(shi)只要(yao)將設(she)計(ji)(ji)人員設(she)計(ji)(ji)的(de)(de)CAD圖紙文(wen)件直接(jie)輸入到測(ce)量(liang)軟件中(zhong)，就可以進(jin)行(xing)(xing)編(bian)(bian)程(cheng)(cheng)。不必(bi)等工(gong)件加(jia)工(gong)完成后才可以進(jin)行(xing)(xing)程(cheng)(cheng)序測(ce)量(liang)，可大大提高(gao)工(gong)作效(xiao)率。第(di)二是(shi)在程(cheng)(cheng)序編(bian)(bian)制完成之(zhi)后，可以在CAD環境中(zhong)直接(jie)調用程(cheng)(cheng)序進(jin)行(xing)(xing)模(mo)擬測(ce)量(liang)，對程(cheng)(cheng)序進(jin)行(xing)(xing)驗證(zheng)，找出(chu)運行(xing)(xing)過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)出(chu)現(xian)(xian)的(de)(de)錯誤測(ce)量(liang)路徑和采點，同時對程(cheng)(cheng)序進(jin)行(xing)(xing)修正(zheng)，將實際測(ce)量(liang)中(zhong)可能出(chu)現(xian)(xian)的(de)(de)問(wen)題降到低，大程(cheng)(cheng)度(du)的(de)(de)保證(zheng)了測(ce)量(liang)過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)的(de)(de)安全性(xing)。 

脫(tuo)機(ji)編程時(shi)測(ce)量軟(ruan)(ruan)件應設(she)置(zhi)為脫(tuo)機(ji)工作模式。首(shou)先(xian)將預先(xian)在CAD環(huan)境下建立的(de)(de)模型直(zhi)接(jie)(jie)(jie)導入測(ce)量軟(ruan)(ruan)件中（如下圖(tu)）。該測(ce)量軟(ruan)(ruan)件采(cai)用(yong)(yong)了圖(tu)形化可視界面，簡(jian)明易用(yong)(yong)，包含了基本的(de)(de)CAD功能，如放大、縮小、平移(yi)、旋(xuan)轉、著色（陰(yin)影）等功能，軟(ruan)(ruan)件的(de)(de)直(zhi)接(jie)(jie)(jie)的(de)(de)CAD接(jie)(jie)(jie)口，適用(yong)(yong)于所有(you)重要的(de)(de)CAD格式，不會導致公差問題及精(jing)度的(de)(de)損失。 

第二步(bu)建立工(gong)件(jian)坐標系(xi)開(kai)始測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)。坐標系(xi)的(de)(de)(de)建立采(cai)用(yong)常用(yong)的(de)(de)(de)面(mian)線點(dian)(dian)（3-2-1）方(fang)式，然后(hou)選擇平面(mian)(Plane)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)元(yuan)素(su)，雙擊該平面(mian)元(yuan)素(su)，對其(qi)中測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)策略(lve)進行(xing)設置(zhi)。由(you)于(yu)待測(ce)(ce)平面(mian)比較特殊，上(shang)面(mian)并列有(you)多條狹(xia)縫，而正因(yin)為如此才致使平面(mian)度(du)超(chao)差存(cun)在(zai)(zai)(zai)可能性。為了得到(dao)全(quan)面(mian)精確可信的(de)(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)結果(guo)，根據(ju)廣度(du)均分的(de)(de)(de)原則將測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)路徑選擇為多義線（Polyline），這樣使采(cai)集(ji)到(dao)的(de)(de)(de)點(dian)(dian)盡可能的(de)(de)(de)覆蓋(gai)到(dao)整個平面(mian)上(shang)。使用(yong)鼠標在(zai)(zai)(zai)工(gong)件(jian)模型上(shang)點(dian)(dian)擊所(suo)要(yao)(yao)采(cai)點(dian)(dian)的(de)(de)(de)位(wei)置(zhi)，此時工(gong)件(jian)模型上(shang)會顯示所(suo)采(cai)點(dian)(dian)的(de)(de)(de)位(wei)置(zhi)及其(qi)矢(shi)量(liang)(liang)(liang)方(fang)向。根據(ju)所(suo)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)幾何要(yao)(yao)素(su)的(de)(de)(de)需(xu)(xu)要(yao)(yao)，可進行(xing)多次(ci)采(cai)點(dian)(dian)。當采(cai)夠(gou)所(suo)需(xu)(xu)要(yao)(yao)的(de)(de)(de)點(dian)(dian)數后(hou)再在(zai)(zai)(zai)采(cai)點(dian)(dian)窗口中點(dian)(dian)確定，系(xi)統將會驅動虛擬測(ce)(ce)頭(tou)進行(xing)采(cai)點(dian)(dian)，并擬合出要(yao)(yao)測(ce)(ce)的(de)(de)(de)幾何元(yuan)素(su)及其(qi)圖形。

下一(yi)步(bu)應(ying)對(dui)測量路(lu)徑多(duo)義線再進行詳細的(de)(de)(de)設置，其中包括分別根據實際情況對(dui)探針速度以及采集的(de)(de)(de)點的(de)(de)(de)個數的(de)(de)(de)設定(ding)，接著應(ying)修改平面元素的(de)(de)(de)評價方法，設置為小二乘法并選擇去除粗大誤差，確定(ding)即(ji)可(ke)。

最后將(jiang)編制完成的(de)(de)(de)(de)(de)測量(liang)程序保存，通過聯機實際(ji)測量(liang)，得到如下圖的(de)(de)(de)(de)(de)平面度(du)測量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)結果報告。從報告中(zhong)可(ke)以(yi)直觀的(de)(de)(de)(de)(de)得到相(xiang)關(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)測量(liang)元(yuan)素和(he)坐標數(shu)(shu)值及所有測量(liang)數(shu)(shu)據(ju)。用戶可(ke)根據(ju)需要(yao)給(gei)出實際(ji)尺(chi)寸(cun)、公差(cha)值、與理論值的(de)(de)(de)(de)(de)偏(pian)差(cha)、超差(cha)情況等詳細(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)信(xin)息，對報告頭(tou)自己定(ding)義，保存后可(ke)隨時調看。

通過(guo)利用(yong)(yong)三(san)(san)坐(zuo)(zuo)標(biao)測(ce)量(liang)(liang)機(ji)在對(dui)工件(jian)的測(ce)量(liang)(liang)應用(yong)(yong)中，高效率(lv)采集到了(le)大(da)量(liang)(liang)精確、詳細的測(ce)量(liang)(liang)數據(ju)，完(wan)成(cheng)了(le)以前用(yong)(yong)其(qi)它測(ce)量(liang)(liang)工件(jian)平面度量(liang)(liang)具（如刀口尺(chi)等(deng)）無(wu)法實現的功能(neng)，三(san)(san)坐(zuo)(zuo)標(biao)測(ce)量(liang)(liang)機(ji)具備了(le)高精度高柔性(xing)(xing)以及優異的數字化(hua)能(neng)力。在高質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)產(chan)品(pin)的制(zhi)造中使用(yong)(yong)精密的三(san)(san)坐(zuo)(zuo)標(biao)測(ce)量(liang)(liang)機(ji)可減少測(ce)量(liang)(liang)誤(wu)差，保證產(chan)品(pin)的精度和(he)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)，滿足設計與制(zhi)造的需要， 加深(shen)理解并(bing)更好地掌握其(qi)工作原理和(he)性(xing)(xing)能(neng)對(dui)完(wan)成(cheng)并(bing)拓展裝備研制(zhi)中精密零部件(jian)的質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)檢驗必將發揮重(zhong)大(da)的作用(yong)(yong)。

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