三坐标测量仪的基础知识是什么[三坐标测量仪的基础知识]

三坐标即三坐标测量机，英文Coordinate Measuring Machine，缩写CMM，它是指在三维可测的空间范围内，能够根据测头系统返回的点数据，通过三坐标的软件系统计算各类几何形状、尺寸等测量能力的仪器，又称为三次元、三坐标测量机、三坐标测量仪，是在20世纪中叶以后发展起来的集光学、微电子技术、机械设计和制造、计算机硬件和软件、自动控制技术等多种高科技为一体的高效精密的通用型计量设备，能够利用三轴的相互移动，  在数字控制系统的监控协调下，通过界面友好功能强大的软件的操作，准确地测量出零件的点、线、面等基本元素的特征和相互关系，以及空间位置尺寸以及相关尺寸的形状位置公差等。
    近几年来，随着计算机硬件和测量软件技术的飞速发展，用于特殊功能检测的曲线曲面测量软件、钣金件和薄壁金属 件测量软件、各种齿轮检测和评价软件以及螺纹检测等各种复杂几何型面的检测软件相继问世，加之以光学扫描、激光扫描、CCD技术的应用，逆向工程的不断发展，使得测量机的应用前景和领域不断扩大。三坐标测量机主要用于机械、汽车、航空、军工、家具、工具原型、机器等中小型配件、模具等行业中的箱体、机架、齿轮、凸轮、蜗轮、蜗杆、叶片、曲线、曲面等的测量，还可用于电子、五金、塑胶等行业中，可以对工件的尺寸、形状和形位公差进行精密检测，从而完成零件检测、外形测量、过程控制等任务。在汽车行业中，测量机不仅可完成汽车生产线上的自动在线检测、关键零部件的质量控制，同时还可应用于汽车开发、  研制、生产的全过程，加速了汽车的研发周期，优化了外形设计，并开辟了汽车领域研发制造的新纪元。
    三坐标测量机的基本原理是将被测零件放入它允许的测量空间范围内，精确地测出被测零件表面的点在空间三个坐标位置的数值，将这些点的坐标数值经过计算机处理，拟合形成测量元素，如圆、球、圆柱、圆锥、曲面等，经过数学计算的方法得出其形状、位置公差及其他几何量数据。
   三坐标测量机是基于坐标测量的通用化数字测量设备.它首先将各被测几何元素的测量转化为对这些几何元素上一些点集坐标位置的测量，在测得这些点的坐标位置后，再根据这些点的空间坐标值，经过数学运算求出其尺寸和形位误差。例如：要测量工件上一圆柱孔的直径，可以在垂直于孔轴线的截面1内，触测内孔壁上三个点(点1、2、3)，则根据这三点的坐标值就可计算出孔的直径及圆心坐标OI:如果在该截面内触测更多的点(点1,2, .n, n为测点数)，则可根据最小二乘法或最小条件法计算出该截面圆的圆度误差;如果对多个垂直于孔轴线的截面圆(I, II, ., m, m为测量的截面圆数)进行测量，则根据测得点的坐标值可计算出孔的圆柱度误差以及各截面圆的圆心坐标，再根据各圆心坐标值又可计算出孔轴线位置;如果再在孔端面A.上触测三点，则可计算出孔轴线对端面的位置度误差。由此可见，CMM的这一工作原理使得其具有很大的通用性与柔性。从原理上说，它可以测量任何工件的任何几何元素的任何参数。
三坐标测量功能：几何元素的测量，包括点、线、面、圆、球、圆柱、圆锥等等；测量高精度的几何零件和曲面；测量复杂形状的机械零部件；检测自由曲面；可选用接触式或非接触式测头进行连续扫描。

三坐标测量机的分类
　　（一）按CMM的技术水平分类
　　1．数字显示及打印型
　　这类CMM主要用于几何尺寸测量，可显示并打印出测得点的坐标数据，但要获得所需的几何尺寸形位误差，还需进行人工运算，其技术水平较低，目前已基本被陶汰。
　　2．带有计算机进行数据处理型
　　这类CMM技术水平略高，目前应用较多。其测量仍为手动或机动，但用计算机处理测量数据，可完成诸如工件安装倾斜的自动校正计算、坐标变换、孔心距计算、偏差值计算等数据处理工作。
　　3．计算机数字控制型
　　这类CMM技术水平较高，可像数控机床一样，按照编制好的程序自动测量。
　　（二）按CMM的测量范围分类
　　1．小型坐标测量机
　　这类CMM在其最长一个坐标轴方向（一般为X轴方向）上的测量范围小于500mm，主要用于小型精密模具、工具和刀具等的测量。
　　2．中型坐标测量机
　　这类CMM在其最长一个坐标轴方向上的测量范围为500～2000mm，是应用最多的机型，主要用于箱体、模具类零件的测量。
　　3．大型坐标测量机
　　这类CMM在其最长一个坐标轴方向上的测量范围大于2000mm，主要用于汽车与发动机外壳、航空发动机叶片等大型零件的测量。
　　（三）按CMM的精度分类
　　1．精密型CMM
　　其单轴最大测量不确定度小于1×10－6L（L为最大量程，单位为mm），空间最大测量不确定度小于（2～3）×10－6L，一般放在具有恒温条件的计量室内，用于精密测量。
　　2．中、低精度CMM
　　低精度CMM的单轴最大测量不确定度大体在1×10－4L左右，空间最大测量不确定度为（2～3）×10－4L，中等精度CMM的单轴最大测量不确定度约为1×10－5L，空间最大测量不确定度为（2～3）×10－5L。这类CMM一般放在生产车间内，用于生产过程检测。
　　（四）按CMM的结构形式分类
　　按照结构形式，CMM可分为移动桥式、固定桥式、龙门式、悬臂式、立柱式等。