CMM(4)

合金桥架、气浮导轨及伺服电机驱动，重量轻，惯性小，运行轻便；采用的标尺为高分辨率的光栅尺。

测量机主要性能参数如下： 行程范围： 710×660×460mm 测量精度： 3.5＋4×L／1000μm 分辨率： 0.5μm

4 3 2 5

1 6

图9-12 MISTRAL070705型三坐标测量机

1—花岗岩工作台 2—移动桥架 3—Z轴 4—中央滑架 5—横梁 6—底座

二、测量机主要功能

1．几何尺寸测量：可完成点、线、面、孔、球、圆柱、圆锥、槽、抛物面、环的几何尺寸测量，同时可测出相关的形状误差。

2．几何元素构造：通过测量相关尺寸，可构造出未知的点、线、面、孔、球、圆柱、圆锥、槽、抛物面、环等，并计算出它们的几何尺寸和形状误差。

3．计算元素间的关系：通过测量一些相关尺寸，可计算出元素间的距离、相交、对称、投影、角度等关系。

4．位置误差检测：可完成平行度、垂直度、同轴度、位置度等位置误差的测量。

5．几何形状扫描：用DEA公司提供的SCAN3D软件包可对工件进行扫描测量。

三、测量机所具有的测量方式

1．手动测量：在TUTOR测量环境下，利用手控盒手动控制测头进行测量。 2．自动测量：在CNC测量模式下，用DEAPPL语言脱机编制测量程序，经WTCOMP编译器编译生成TEC执行文件，用其控制测量机自动检测。

3．自学习测量：在TUTOR测量环境下，可采用自学习测量方式。

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四、测量机控制系统

该测量机的控制系统安装在测量机后面的金属盒内，是测量机与计算机的接口电路，它通过RS-232串行口与计算机连接。它由电源板、逻辑运算板（LOG186卡）、电机驱动器卡（PWZ4卡）、故障检测板（PILZ卡）等组成，如图9-13所示。

（1）电源板：为伺服驱动电机和逻辑电路供电。

（2）LOG186卡：用于调整和控制三坐标测量机的三个坐标轴，接收测头信号及采集光栅数据，并处理系统的紧急情况。

（3）PWM24卡：为伺服驱动卡，用于驱动坐标测量机的三个坐标轴。 （4）PILZ卡：用于系统的故障诊断。

手控盒 计算机

LOG186卡

电源板

测头

PWM24卡

PILZ卡

光栅

X Y Z

驱动电机

应急按钮

~220V

测量机电缆

XYZ驱动电机状态

图9-13 MISTRAL070705三坐标测量机的控制系统

控制系统的工作过程为：①计算机分析零件程序指令或操作者的命令，定义将要执行的基本操作，并把它传输到数控装置的逻辑卡；②逻辑卡计算运动的路径，传送参考值到伺服控制卡并检查运动的精度，再把这些值与各轴输出值进行比较；③当测头与工件接触时，逻辑卡读出测量点的位置坐标并传送到计算机，计算机按照测量程序发出的指令来进行处理；④测量结果以选定的格式输出，也可存储起来供以后处理。

五、测头

MISTRAL070705三坐标测量机采用英国RENISHAW公司生产的测头及其附件。常用

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的有PH9、PH10M等二维测头回转体和TP2、TP6等触发式测头。PH10M是功能强大的可分度机动测头回转体，能够携带加长杆和各种测头，具备高度可重复性的动态连接，允许快速的测头或加长杆更换而不需要重新校正，它可在垂直方向（A向）旋转0o～105o，在水平方向（B向）旋转-180o～+180o，步进角为7.5o。PH10M测座采用RENISHAW的专利技术“自动铰接”可直接连接TP6等测头，加长杆可达300mm。其重复定位精度高，转位后不需重新标定测头。

六、测量软件

MISTRAL070705三坐标测量机使用的主要软件为DEA公司的TUTOR通用测量软件，它是采用基于特征测量方法的数据处理及控制软件，为用户提供了一个非常容易学习的图形界面（图9-14为测量操作页面），并有100多种已编好的程序来加速工件的检测。它具有如下一些特点：

（1）操作简便，通过简单的鼠标点击完成所有操作。

（2）具有标准操作员界面（如图9-14）。在该环境下，测量机可完成：一些不需要测量机的辅助操作，如激活在线帮助、显示WINDOWS文件管理窗；启动一些不需要测量机的应用软件；接通或断开测量机；执行零件程序；调用数据文件；启动测量功能。

图9-14 TUTOR的标准操作员界面

（3）具备基于结果和基于过程的测量模式，通过选择按钮或调用存储程序，快速完成测量过程。

（4）具有完善的数据输出功能。

（5）在单页测量屏幕菜单上，包括了完成各几何元素测量所须的信息和命令（如图9- 15所示)。且测量指令图形化显示，可利用鼠标激活。

（6）可以自学习方式创建零件程序，用于批量工件的检测。

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（7）软件中嵌入了一个称之为MAESTRO的专用教师软件包，操作者可利用它自学控制功能的使用方法。

图9-15 TUTOR的测量操作界面

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思考题

1 为什么说三坐标测量机是万能测量设备？

2 三坐标测量机的机械结构有哪些形式，各有何优缺点？ 3 在三坐标测量机上使用的导轨有哪些种类，各有何特点？

4 三坐标测量机的标尺系统的种类有哪些，最常用的是哪种，它有什么优点？ 5 静态测头和动态测头各有什么特点，分别应用于什么场合？ 6 三坐标测量机有哪些测量软件？

参 考 文 献

[1] 张国雄．三坐标测量机．天津：天津大学出版社，1999

[2]《航空制造工程手册》总编委会．航空制造工程手册——工艺检测．北京：航空工业出版社，1993

[3] 花国梁．精密测量技术．北京：中国计量出版社，1990 [4] 花国梁．精密测量技术．北京：清华大学出版社，1986

[5] 杨桂珍．三维测量技术实验指导书．南京：南航机电学院中心实验室，2002

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