坐標(biāo)測量機(jī)（CMM）簡介

三坐標(biāo)測量機(jī)（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(diǎn)（或特征點(diǎn)）的坐標(biāo)值（x，y，z），通過測量軟件的計(jì)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(jī)已發(fā)展為集機(jī)電、材料、光學(xué)、控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)軟硬件、CAD/CAM為一體的高精度、多用途、高效率的自動(dòng)化計(jì)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(shè)備。
　　 用途
　　 CMM主要特點(diǎn)是：精度高（分辨率可達(dá)0.1um或更高，測量精度um級(jí)或更高），效率高（從采點(diǎn)、計(jì)算處理、結(jié)果報(bào)告等均可編程自動(dòng)完成），用途廣（可取代多種長度和專用計(jì)量儀器），因此，CMM主要用于幾何形位公差檢測，曲線曲面等復(fù)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(yīng)用，生產(chǎn)線上在線測量等。目前，CMM被廣泛應(yīng)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(jī)械結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jī)械零部件或產(chǎn)品測量，如 　　　大型模具、檢具、汽車車體、飛機(jī)、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(yùn)動(dòng)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(jī)、輪船、機(jī)車等大型零件的車間檢測。
　　 按照驅(qū)動(dòng)和測量方式可分為：手動(dòng)型、機(jī)動(dòng)型、自動(dòng)型：
　　 １.手動(dòng)型： 由操作員手工使其三軸運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)采點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)簡單，無電機(jī)驅(qū)動(dòng)，價(jià)格低廉。缺點(diǎn)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(jī)動(dòng)型： 與手動(dòng)型相似，只是運(yùn)動(dòng)采點(diǎn)通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，這種測量機(jī)不能實(shí)現(xiàn)編程自動(dòng)測量。
　　 ３.自動(dòng)型： 也稱CNC型或DCC型，由計(jì)算機(jī)控制測量機(jī)自動(dòng)采點(diǎn)（當(dāng)然也可象上述兩種一樣操作），通過編 　　　程實(shí)現(xiàn)零件自動(dòng)測量。
　　按照測量精度可分為計(jì)量型、生產(chǎn)形、車間型：
　　 １．計(jì)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(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí)際需要而定．
　　 精度CMM測量精度主要由四個(gè)方面的因素：CMM本身精度，采點(diǎn)設(shè)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(dú)立運(yùn)動(dòng)的三個(gè)機(jī)械軸構(gòu)成，機(jī)床的結(jié)構(gòu)和各軸運(yùn)動(dòng)道軌的加工精度是有限的，加　　上機(jī)械安裝也會(huì)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(xiàng)，即通常所說的21項(xiàng)幾何誤差（懸臂式測量機(jī)還有幾項(xiàng)運(yùn)動(dòng)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(xiàng)幾何誤差補(bǔ)償功能，測量精度完全依賴機(jī)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(bǔ)償功能，安裝調(diào)試后，通過檢測各項(xiàng)幾何誤差并補(bǔ)償，對提高CMM精度非常有效，這項(xiàng)工作也是CMM售后服務(wù)的核心工作。采點(diǎn)設(shè)備（測頭）也有一定的精度誤差，即測頭的不確定度（或重復(fù)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(jī)均使用三維不確定度，其精度一般應(yīng)比CMM精度高一個(gè)數(shù)量級(jí)。測量誤差：該誤差是由不同測量方法導(dǎo)致的。一般在測量過程中，測量設(shè)備使用不當(dāng)或測量方法不合理，會(huì)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(guān)，測量環(huán)境會(huì)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(bǔ)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(shí)踐。一般應(yīng)在要求的環(huán)境下測量。

精度檢測標(biāo)準(zhǔn)
　　隨著CMM的發(fā)展和廣泛使用，CMM的精度檢測標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)主要有：CMMA標(biāo)準(zhǔn)、VDI/VDE標(biāo)準(zhǔn)、B89標(biāo)準(zhǔn)、ISO10360-2標(biāo)準(zhǔn)。各標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)則可查找具體標(biāo)準(zhǔn)或與我們聯(lián)系。

測量及處理軟件
　　測量軟件是測量機(jī)的主要組成部分，它將機(jī)床部分、控制系統(tǒng)等連接起來實(shí)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(jī)的運(yùn)動(dòng)控制和計(jì)算，實(shí)現(xiàn)采點(diǎn)并獲得采點(diǎn)結(jié)果；
對采點(diǎn)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算處理，提交所需要的測量結(jié)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(shù)的發(fā)展，測量軟件日新月異，在測量機(jī)中的作用越來越重要。特別是與CAD/CAM接合，實(shí)現(xiàn)無圖紙制造，已成為測量軟件發(fā)展的方向。實(shí)際上，測量軟件決定了測量機(jī)的測量功能：能測什么？怎樣測量？怎樣提交測量報(bào)告？……其實(shí),判斷測量機(jī)的新舊，就看測量軟件。

測頭
CMM最主要的附件就是采樣（點(diǎn)）設(shè)備----測頭，選擇合適測頭設(shè)備是實(shí)現(xiàn)測量的必要條件。
　　 按工作方式可分為結(jié)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(hù)保養(yǎng)
　　 CMM在日常使用維護(hù)方面要做到：干凈、干燥、常開機(jī)、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(zhǔn)確。
　　干凈： 經(jīng)常保持測量房間干凈，機(jī)床工作臺(tái)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(yīng)使用除濕設(shè)備來保證；
　　 常開機(jī)： CMM與其它設(shè)備一樣，均應(yīng)經(jīng)常加電開機(jī)，使之處于運(yùn)行狀態(tài)，即使沒有檢測任務(wù)，也應(yīng)每天開機(jī)一段時(shí)間。常期不開機(jī)，系統(tǒng)很容易發(fā)生故障；
　　 定期校正： 與其它計(jì)量儀器一樣，CMM測量精度應(yīng)定期檢測、校正，這樣才能保證測量精度準(zhǔn)確、有效。

坐標(biāo)測量機(jī)（CMM）簡介