坐標測量機（CMM）簡介

三坐標測量機（CMM）是一種三維空間測量的長度測量儀器，其基本原理是將被測物體固定于測量空間內(nèi)，測量出被測零件的若干基本點（或特征點）的坐標值（x，y，z），通過測量軟件的計算處理，得出被測零件的幾何尺寸、形位公差或其它所需要的數(shù)據(jù)。
　　 目前，測量機已發(fā)展為集機電、材料、光學、控制技術和計算機軟硬件、CAD/CAM為一體的高精度、多用途、高效率的自動化計量儀器，是現(xiàn)代制造業(yè)不可缺少的檢測和質(zhì)量控制設備。
　　 用途
　　 CMM主要特點是：精度高（分辨率可達0.1um或更高，測量精度um級或更高），效率高（從采點、計算處理、結果報告等均可編程自動完成），用途廣（可取代多種長度和專用計量儀器），因此，CMM主要用于幾何形位公差檢測，曲線曲面等復雜形狀零件檢測，工裝夾具、檢具、模具檢測，產(chǎn)品研制過程測量，逆向工程應用，生產(chǎn)線上在線測量等。目前，CMM被廣泛應用于汽車、摩托車、輪船、航空、航天等幾乎所有制造業(yè)。
　　 分類
　　 按照機械結構分類，常見可分為：龍門式、橋式、懸臂式：
龍門式： 最常見的CMM類型，一般測量范圍300mm~3000mm，廣泛用于零部件質(zhì)量檢測、產(chǎn)品開發(fā)等，其剛性結構好，精度高，通常為氣浮道軌式。
　　 １. 橋式： 通常也采用氣浮道軌，一般測量范圍在2000mm以上，主要適用于大型機械零部件或產(chǎn)品測量，如 　　　大型模具、檢具、汽車車體、飛機、輪船等零部件的檢測。
　　 ２.懸臂式： 有氣浮和軸承兩種，氣浮式比軸承道軌性能更穩(wěn)定。主要用于車間劃線、測量。由于運動過程　中立柱、橫梁等受力形變，測量精度比上述兩種低。主要用于汽車、飛機、輪船、機車等大型零件的車間檢測。
　　 按照驅(qū)動和測量方式可分為：手動型、機動型、自動型：
　　 １.手動型： 由操作員手工使其三軸運動來實現(xiàn)采點，其結構簡單，無電機驅(qū)動，價格低廉。缺點是測量精　　　度在一定程度上受人的操作影響，多用于小尺寸或測量精度不很高的零件檢測。
　　 2.機動型： 與手動型相似，只是運動采點通過電機驅(qū)動來實現(xiàn)，這種測量機不能實現(xiàn)編程自動測量。
　　 ３.自動型： 也稱CNC型或DCC型，由計算機控制測量機自動采點（當然也可象上述兩種一樣操作），通過編 　　　程實現(xiàn)零件自動測量。
　　按照測量精度可分為計量型、生產(chǎn)形、車間型：
　　 １．計量型： 測量范圍一般在2000mm以內(nèi)，測量精度在全程范圍內(nèi)一般不超過2um，對測量環(huán)境要求較高，　　　一般用于實驗室。生產(chǎn)型：是最常見的CMM，主要用于工業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量控制，新產(chǎn)品研制等，測量范圍由　　　300mm~數(shù)米，精度一般根據(jù)實際需要而定。
　　 ２. 車間型： 一般用于生產(chǎn)車間或生產(chǎn)線上，對環(huán)境無特殊要求，測量范圍和測量精度根據(jù)實際需要而定．
　　 精度CMM測量精度主要由四個方面的因素：CMM本身精度，采點設備（測頭）精度，測量誤差，測量環(huán)境影響
　　 CMM本身精度： CMM均由可獨立運動的三個機械軸構成，機床的結構和各軸運動道軌的加工精度是有限的，加　　上機械安裝也會有一定的誤差，CMM的這些誤差綜合起來統(tǒng)稱為幾何誤差，一般有21項，即通常所說的21項幾何誤差（懸臂式測量機還有幾項運動過程中的形變誤差，這里不加考慮）。早期的CMM測量軟件沒有21項幾何誤差補償功能，測量精度完全依賴機械加工和安裝調(diào)試，因而成本很高。目前，幾乎所有CMM測量軟件均有誤差補償功能，安裝調(diào)試后，通過檢測各項幾何誤差并補償，對提高CMM精度非常有效，這項工作也是CMM售后服務的核心工作。采點設備（測頭）也有一定的精度誤差，即測頭的不確定度（或重復精度），測頭的不確定度分為一維、二維、三維，可分別用不同的方法來測定。測量機均使用三維不確定度，其精度一般應比CMM精度高一個數(shù)量級。測量誤差：該誤差是由不同測量方法導致的。一般在測量過程中，測量設備使用不當或測量方法不合理，會帶來一定的誤差，這是CMM在使用中最常見的問題，這里不一一介紹，歡迎來函討論。測量環(huán)境：由于材料的伸縮性與環(huán)境有關，測量環(huán)境會影響測量精度，CMM的測量精度均有環(huán)境條件要求。目前一些廠商的CMM增加了溫度補償功能，對環(huán)境條件有所放寬，但其有效性和完備性有待實踐。一般應在要求的環(huán)境下測量。

精度檢測標準
　　隨著CMM的發(fā)展和廣泛使用，CMM的精度檢測標準也一直在發(fā)展，但其檢測原理和方法基本相同，只是程序和檢測量的變化。國際上通用的檢測標準主要有：CMMA標準、VDI/VDE標準、B89標準、ISO10360-2標準。各標準的細則可查找具體標準或與我們聯(lián)系。

測量及處理軟件
　　測量軟件是測量機的主要組成部分，它將機床部分、控制系統(tǒng)等連接起來實現(xiàn)所有測量功能，是操作員與CMM的接口界面。

　　測量軟件的主要功能：
執(zhí)行測量機的運動控制和計算，實現(xiàn)采點并獲得采點結果；
對采點結果進行計算處理，提交所需要的測量結果；
提供用戶所需要的各種功能及操作接口界面。
隨著IT技術的發(fā)展，測量軟件日新月異，在測量機中的作用越來越重要。特別是與CAD/CAM接合，實現(xiàn)無圖紙制造，已成為測量軟件發(fā)展的方向。實際上，測量軟件決定了測量機的測量功能：能測什么？怎樣測量？怎樣提交測量報告？……其實,判斷測量機的新舊，就看測量軟件。

測頭
CMM最主要的附件就是采樣（點）設備----測頭，選擇合適測頭設備是實現(xiàn)測量的必要條件。
　　 按工作方式可分為結觸式和非接觸式（如照相、紅外、激光）。常見的是接觸式測頭。除少數(shù)公司外，大部分公司均采用RENISHAW公司生產(chǎn)的測頭。
　　 按用途可分為觸發(fā)測頭和掃描測頭，觸發(fā)測頭是最常用測頭，主要用于各種測量；掃描測頭主要用于連續(xù)形狀掃描。
環(huán)境要求
　　 不同的CMM對環(huán)境的要求不同，為了保證CMM正常工作和測量精度可靠，環(huán)境條件非常重要。一般對溫度、濕度、地基防振、壓縮空氣、電源等都有具體的要求。
維護保養(yǎng)
　　 CMM在日常使用維護方面要做到：干凈、干燥、常開機、定期校正精度，就可大大降低故障率，延長使用壽命，保證精度準確。
　　干凈： 經(jīng)常保持測量房間干凈，機床工作臺及外露的道軌干凈（一般用汽油、無水乙醇或?qū)Ｓ们鍧崉┎潦茫?
　　 干燥： 潮濕容易引起金屬物銹蝕，電氣部分老化等，應使用除濕設備來保證；
　　 常開機： CMM與其它設備一樣，均應經(jīng)常加電開機，使之處于運行狀態(tài)，即使沒有檢測任務，也應每天開機一段時間。常期不開機，系統(tǒng)很容易發(fā)生故障；
　　 定期校正： 與其它計量儀器一樣，CMM測量精度應定期檢測、校正，這樣才能保證測量精度準確、有效。

坐標測量機（CMM）簡介