三坐标测量机及其应用范文第1篇
xxxxxxx公司标准
Q/SC×××-××××
三坐标测量机操作规范
200— —发布200— —实施 ————————————————————————————————
发布
前言
本标准适合工厂各型三坐标测量机
本标准由xxxxxx公司理化计量中心测定组起草并技术归口。
本标准起草人：
标准审查：
批准：
三坐标测量机操作规范
1 范围
本规范适用于工厂各型号的三坐标标测量机，包括xxxxxxx三坐标。
2 测量的技术保障条件
2.1：熟悉产品零件图、工艺要求和相关的技术文件以及产品的精度验收标准，分析产品结构，了解零件装配关系和技术要求，为测量做好必要的技术准备。
2.2：测量环境的要求：
测量室内环境的温度、湿度、防尘等必须符合相应的规定，保证测量温度在20°±2°、湿度在40%～70%之间。
2.3：测量零件的要求：
零件在测量前必须用汽油清洗干净，无毛刺、外观无明显缺陷、无锈蚀情况。
2.4：测量前按照图纸工艺要求，明确测量的项目，做相应的一些技术准备。 3测量原理
将被测零件放入它允许的测量空间，精确地测出被测零件表面的点在空间三个坐标位置的数据，将这些点的坐标数值经过计算机数据处理，拟合形成测量元素，如圆、球、圆拄、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。
4 测量仪器装置
4.1:xxxxxx型三坐标测量机，精度：U1=2.5+L/350U3=3.5+L/250
重复性：0.002㎜
测量范围：1000*1200*2000㎜
xxxx三坐标测量机：精度：U1=3.5+6L/1000U3=6+6L/1000
重复性：0.004㎜
测量范围：2650*970*970㎜
xxxx三坐标测量机，精度：U3=2.9+L/250
重复性：0.003㎜
测量范围：1200*900*800㎜
4.3：稳压电源：均为：5KVA
4.4：压力表：用于控制仪器气浮导轨的压力
4.5：测量仪器必须在鉴定证书发放的有效合格期内方能使用
4.6：电路、气路均正常情况下方可使用
5测量步骤
5.1：测量前的准备
5.1.1： 未经培训取得合格证的人员禁止使用测量机。
5.1.2： 确保操作间内温度和湿度在测量机的正常工作范围内。(温度：20°±2°、湿度：40%～70%
之间)
5.1.3：仪器使用压力应大于5Pa，检查看有无漏气现象
5.1.4开机前，用酒精脱脂棉清洁机器导轨，保证导轨的洁净。
5.1.5： 按仪器操作说明书的开机步骤进行：打开总电源→打开压缩空气→打开三坐标测量机的控
制箱→打开计算机显示屏→接通打印机、绘图仪等→进入QUINDOWS或PCDMIS操作系统→进入应用软件→机器回零
5.1.6：机器回原点时，先检查机器测头是否停留在安全位置(在回机器原点的路线上有无障碍物)
确认无误后方可进行回零操作。。
5.1.7：安装工件时，先将龙门架移动到安全位置，避免重物落下损伤导轨。
5.1.8：两人以上同时使用测量机时，禁止在手动运行机器的同时进行软件操作。
5.1.9：在调试程序时要将机器运行速度降低到50㎜/s,在验证好程序后再将速度恢复到正常。 6零件测量
6.1：组装前连杆身和连杆盖的测量(以连杆身为例，连杆盖测量方法与之相同)
6.1.1： 用USEPRB命令， 调用PRB(0，0)方向的测针，用MEPLA命令，测量连杆的大端面并定
其为基准面，取名为MA-PLA1
6.1.2： 用PRB(0，0)方向的测针，用MECIR命令，测量大头孔(此时孔为半圆孔)取名为C1
6.1.3： 用USEPRB命令， 调用PRB(90，180)方向的测针， 用MEPLA命令，测量齿形结合面并定其为投影面，取名为MA-PLA2
6.1.4： 用BLDCSY命令，建立手动坐标系：用MA-PLA1面建立零件坐标系的Z轴，用MA-PLA2面定X轴，用大头孔C1定坐标系的X、Y的原点(即X=0，Y=0)，MA-PLA1定Z的原点(即Z=0)
6.1.5： 手动坐标系建好后，用自动的方法重新测量运行一次，以提高测量的精度
6.1.6： 用PRB(90，180)方向的测针，用MECIR命令，分别测量定位销孔和四个螺栓孔，并将之投影于投影面 MA-PLA2上
6.1.7： 用MCDCICI命令，评价定位销孔和螺栓孔间的距离以及螺栓孔相互间的距离
6.2：组装后连杆整体的测量
6.2.1： 用USEPRB命令， 调用PRB(0，0)方向的测针
6.2.2： 用MECYL命令，分别测量大小头孔为两个圆柱
6.2.3： 用MEAXI命令，分别在大小头相同的位置各测一条侧母线
6.2.4： 用MEPLA命令，测量小头孔上端的面
6.2.5： 用MCDCICI命令，评价两个圆柱之间的距离
6.2.6： 用PARALL命令，评价两个圆柱之间的平行度
6.2.7： 用PAPAXAX命令，评价两条侧母线间的平行度
6.2.8： 用SQRCYPL命令，分别评价两圆柱对小端面的垂直度
6.3： 测量完成后，将零件吊下，把大理石工作台擦干净
6.4： 最后做好测量记录及台帐
7测量时要注意的事项
7.1： 在测量连杆销子孔和螺栓孔时，投影面的放置方向一定要与工作台的X 方向一致
7.2： 在测量圆柱时，在软件中选哪种方法，测量时就用对应的方法去测，否则就得不到准确的数据
7.3： 在评价大小头控制加的距离时，只有测量两个圆柱或两条中心线才可直接进行计算评价，若分别测量两个圆就必须通过建立直角坐标系来评价
7.4： 测量软件上的各种数据不得随意更改。
8测量机的维护与保养
8.1： 严格控制好房间的温、湿度，并做好记录
8.2： 每天使用测量机前应检查管道和过滤器，放出过滤器内的水、油、杂质等
8.3： 每隔三个月要清洗随机过滤器和前置过滤器的滤芯
8.4： 每天都要擦拭导轨油污和灰尘保持气浮导轨处于正常工作状态
8.5： 保持标准球和测杆的清洁，保证测座、测头、测杆、标准球固定牢靠
三坐标测量机及其应用范文第2篇
(一)三坐标测量机的分类与构成 三坐标测量机按其工作方式可分为点位测量方式和连续扫描测量方式。点位测量方式是由测量机采集零件表面上一系列有意义的空间点，通过数学处理，求出这些点所组成的特定几何元素的形状和位置。连续扫描测量方式是对曲线、曲面轮廓进行连续测量，多为大、中型测量机。 根据三坐标测量机的结构形式及三个方向测量轴的相互配置位置的不同，三坐标测量机可分为悬臂式、桥式、龙门式、立柱式、坐标镗床式等，如图1—48所示。它们各有特点及相应的适用范围如下： (1)悬臂式的特点是结构紧凑、数控机床厂工作面开阔、装卸工件方便、便于测量，但悬臂易于变形，且变形量随测量轴丁轴的位置变化，因此丁轴测量范围受限。 (2)桥式测量机结构刚性好，x、y、z方向的行程大，一般为大型机。 (3)龙门式的特点是龙门架刚度大，结构稳定性好，精度较高。由于龙门或工作台可以移动，使装卸工件方便，但考虑龙门移动或工作台移动的惯性，龙门式测量机一般为小型机。 (4)立柱式适合于大型工件的测量。 (5)坐标镗床式的结构与镗床基本相同，结构刚性好，测量精度高，但结构复杂，适用于小型工件。 三坐标测量机按测量范围可分为大型、中型和小型。按其精度可分两类：①精密型，一般放在有恒温条件的计量室，用于精密测量，分辨率一般为0.5～21lm;②生产型，数控机床厂一般放在生产车间，用于生产过程检测，并可进行末道工序的精加工，分辨率为5Flm或10怜m。 三坐标测量机的规格品种很多，但基本组成大致一样，主要由测量机主体、测量系统、控制系统和数据处理系统组成。 1.三坐标测量机的主体 三坐标测量机的主体的运动部件包括沿x轴移动的主滑架、沿丁向移动的副滑架、沿z向移动的z轴，以及底座、测量工作台。测量机的工作台多为花岗岩制造，具有稳定、抗弯曲、抗振动、不易变形等优点。
2.三坐标测量机的测量系统 三坐标测量机的测量系统包括测头和标准器。三坐标测量机的测头用来实现对工件的测量，是直接影响测量机测量精度、操作的自动化程度和检测效率的重要部件。 三坐标测量机的测头可分接触式和非接触式两类。数控机床厂在接触式测量头中又分机械式测头和电气式测头。此外，生产型测量机还可配有专用测头式切削工具，如专用铣削头和气动钻头等。 机械接触式测头为具有各种形状(如锥形、球形)的刚性测头、带千分表的测头以及划针式工具。机械接触式测头主要用于手动测量，由于手动测量的测量力不易控制，测量力的变化会降低瞄准精度，因此只适用于一般精度的测量。 电气接触式测头的触端与被测件接触后可作偏移，传感器输出模拟位移量信号。这种测头既可以用于瞄准(过零发信)，也可以用于测微(测给定坐标值的偏差)，因此电气接触式测头主要分为电触式开关测头和三向测微电感测头，其中电触式开关测头应用较广泛。 非接触式测头主要由光学系统构成，如投影屏式显微镜、电视扫描头，适用于软、薄、脆的工件测量。
(二)三坐标测量机的测量方法 一般点位测量有三种测量方法：直接测量、数控机床厂程序测量和自学习测量。 (1)直接测量方法(即手动测量)。操作员将决定的顺序利用键盘输入指
令，系统逐步执行的操作方式，测量时根据被测零件的形状调用相应的测量指令，以手动或数控方式采样，其中数控方式是把测头拉到接近测量部位，系统根据给定的点数自动采点。测量机通过接口将测量点坐标值送入计算机进行处理，并将结果输出显示或打印。 (2)程序测量方法。将测量一个零件所需要的全部操作按照其执行顺序编程，以文件形式存入磁盘，测量时按运行程序控制测量机自动测量。该方法适用于成批零件的重复测量。 零件测量程序的结构一般包括以下内容： 1)程序初始化。如指定文件名、存储器置零、对不同于缺省条件的某些条件给出有关选择指令。 2)测头管理和零件管理。如测头定义或再校正、数控机床厂临时零点定义、数学找正、建立永久原点等。 3)测量的循环。①定位，使测头在进入下一采样点前，先进入定位点(使测头接近采样点时可避免碰撞工件的位置);②采样处理，包括预备指令和操作指令，如测孔指令前先给出采样点数、孔的轴线理论坐标及直径等参数的指令;③测量值的处理;④关闭文件结束整个测量过程。 (3)自学习测量方法。操作者对第一个零件执行直接测量方式的正常测量循环中，借助适当命令使系统自动产生相应的零件测量程序，对其余零件测量时重复调用。该方法与手I编程相比，省时且不易出错。但要求操作员熟练掌握直接测量技巧，注意操作的目的是获得零件测量程序，严格掌握操作的正确性。 自学习测量过程中，系统可以两种方式进行自学习：对于系统不需要对其进行任何计算的指令，如测头定义、参考坐标系的选择等指令，系统采用直接记录方式。数控机床厂许可记录方式用于测量计算的有关指令，只有在操作者确认无误时才记录，如测头校正、零件校正等指令。当测量循环完成或在执行程序的过程中发现操作错误时，可中断零件程序的生成，进入编辑状态修改，然后再从断点启动。 (三)三坐标测量机的应用 (1)多种几何量的测量。测量前必须根据被测件的形状特点选择测头并进行测头的定义和校验，并对被测件的安装位置进行找正。 1)触头的定义和校验。在测量过程中，当触头接触零件时，计算机将存人测头中心坐标，而不是零件接触点的实际坐标，因而触头的定义包括触头半径和测杆的长度造成的中心偏置，以及多触头测量时各个触头定义代码。测量触头的校验还包括使计算机记录各触头沿测量机不同方向测同一测点时的长度差别，以便实际测量时系统能自动补偿。触头的定义和校验可直接调用测头管理程序、参考点标定和测头校正程序来进行，将各触头分别测量固定在工作台上已标定的标准球或杯准块，计算机即将各测头测量时的坐标值计算出各触头的实际球径和相互位置尺寸，并将这些数据存储于寄存器作为以后测量时的补偿值。经过校验的不同触头测同一点，数控机床厂可得到同样的测量结果。 2)零件的找正。指在测量机上用数学方法为工件的测量建立新的坐标基准。测量时，工件任意放置在工作台上，其基准线或基准面与测量机的坐标轴(x、y、z轴的移动方向)不需要精确找正，为了消除这种基准不重合对测量精度的影响，用计算机对其进行坐标转换，根据新基准计算校正测量结果。因此，这种零件找正的方法称为数学找正。零件找正的主要步骤有：①根据采用的三维找正或二维找正方法，确定初始参考坐标系;②运行找正程序;③选定第一坐标轴;④调用相应子程序进行测量并存储结果;⑤选第二坐标轴;⑥调用相应子程序进行测量并存储结果。对于三维找正中的第三轴，系统自动根据右手坐标准则确定。 工件测量坐标系设定后，即可调用测量指令进行测量。三坐标测量机测量被测工件的形状、位置、中心和尺寸等方面的应用举例。 (2)实物程序编制。对于在数控机床上加工的形状复杂的零件，当其形状难于建立数学模型使程序编制困难时，常常
三坐标测量机及其应用范文第3篇
摘 要：随着现代测量技术的发展，三坐标测量机在加工制造业中的应用越来越广泛，职业院校在实践教学上要紧跟工种行业发展。该文是学生在企业实践中应用三坐标测量机检测加工零件的教学过程总结，采用三坐标实训项目为研究对象，通过对三坐标检测的基本理论知识、三坐标测量机的操作步骤、注意事项以及典型加工零件检测细则进行分析，采用一体化教学方法，探讨专业教学中相关学科理论知识与三坐标测量机应用的结合点，使学生能更好更快地掌握三坐标测量机的使用以及相关理论知识。证明在实践教学中使用三坐标测量机更能提高学生的学习兴趣，巩固枯燥的理论知识，同时培养了学生的职业能力。
关键词：三坐标测量 任务驱动 学习兴趣 一体化教学
1 问题提出
三坐标测量机是一新型高效的精密测量仪器，与现代精密加工制造密切关联，适用于各种几何元素和形位公差等方面的三维测量，是该校数控技术应用专业《测量技术应用》课程中重点内容。该内容涉及机械基础理论课“公差配合与测量技术”的主要内容，而且相关规定原则多、知识概念比较抽象，学生不易理解。只有理论紧密结合实践，采用有效的教学方法，才能取得良好的学习效果。
由于三坐标测量机价格昂贵，多数学校较少配备甚至没有。平常老师在教学上以课堂讲授为主，然后简单地进行演示。教学理论和三坐标检测实践脱节，学生难能真正理解三坐标检测的相关理论知识，更无法掌握三坐标测量机检测的操作技术。
这次教学利用14机电预师班在企业工作站研修期间，结合课程标准，采用工学结合一体化教学，教学和实际生产相结合，“学中做，做中学”的教学模式，注重学生能力的培养，较好实现理论与实践的联系。有效释放了学生学习的主动性，激发学生的学习兴趣，教学效果十分理想。
2 教学设计
2.1 设计学习任务
以行动导向教学来引导学生自己学习探究，达到培养学生的职业能力目标。根据课程内容标准，设计学生的学习内容：三坐标测量机的安全操作注意事项；三坐标测量机的基本操作步骤；三坐标测量机的测头校正；被测零件的安装及建立检测零件坐标系；三坐标编程及常用基本元素的测量；对测量结果进行质量分析。
结合企业实际生产，以传动轴零件（该传动轴零件是某公司委托生产的汽车零件订单）检测为载体，设计该学习内容来驱动学习任务的实施。以培养学生职业能力为主来设计学习目标：能清楚描述三坐标测量机工作中注意事项；能描述三坐标测量机检测零件（传动轴）的步骤；能正确操作三坐标测量机对零件（传动轴）进行检测；能正确分析零件（传动轴）的质量问题；能对该次学习任务中出现的问题，提出改进措施；能够和别人开展良好的合作，有效地进行沟通；能撰写学习总结，对工作和学习进行反思。（如图1）
2.2 教学过程设计
以企业生产零件检测为任务目标，按项目教学六步骤法，以学生自主探究、自主学习的流程为主线进行设计，突出过程与方法，师生共同合作完成学习任务。把学生分成3个小组，每小组推选小组长，由组长协调分配工作任务。根据学习任务，策划学习过程：（1）明确学习任务：通过对传动轴检测技术要求的分析，明确学习目标、工作内容。（2）收集信息：学生对三坐标检测现场进行调研，同时收集、整理测量技术相关知识。内容包含：公差配合与测量技术、被测零件安装方案、三坐标检测基本要求及注意事项、三坐标检测操作步骤等。（3）制定检测方案：小组制定工作计划，讨论并制定检测方案。（4）任务实施：按照制定方案，在企业教师的指导下操作三坐标测量机、自动编程，完成零件（传动轴）检测任务。（5）零件质量分析：对检测结果进行分析，填写质量分析报告。（6）撰写学习报告、评价反馈、书写个人学习过程报告、学习心得。评价：个人自评、小组互评、教师评价（企业教师、在校教师）。
2.3 实际工作情景，引发学生学习兴趣
利用学生到企业学习的机会，结合企业现有的条件和实际工作的需要，把学习任务和企业生产紧密联系到一起，使学习任务和工作岗位对象相一致，真实的工作场景很容易引发学生学习的新鲜感和求知兴趣。该次学习任务是利用三坐标测量机对零件（传动轴）的某些要素进行检测，掌握三坐标测量机操作的相关知识。通过学习，就能胜任该岗位的工作，对学生从事专业工作有很大帮助。
3 任务实施
以小组为学习单位，按不同层次的学生分组组合，尊重学生个性，每个小组合理组合。根据公司的岗位安排，灵活安排，分别在机床操作加工、零件检测轮换，先集中安排工作任务，学生分组协作，由企业教师专业指导，保证学习任务的有序进行。
（1）任务分析。小组分析传动轴的加工精度，了解该零件的使用功能。每个小组分别说明传动轴的检测内容及要求。
（2）收集信息、学习测量技术相关知识。通过小组互助，学习教材、互联网搜集、整理三坐标测量信息；到车间检测现场调研，请教企业技术人员，了解三坐标测量工艺制定要求。
（3）制定检测方案。这也是该学习任务的重点和难点。按照传动轴的加工精度、使用性能要求，需保证两方、孔的平行度，检测工艺方案主要就是如何装夹以及如何建立检测零件坐标系。在讨论中同学们对同类零件的收集对比，请教企业教师，3个小组制定的方案有两种。教师引导学生对两种方案相互评价，并按照这两种方案实施。
（4）方案实施操作。小组按自己制定的方案，操作对零件（传动轴）进行检测。要求按照三坐标测量机的操作规程、严格遵守安全生产的前提下，完成对零件的检测。通过3个微视频学习，在企业教师的指导下，保证检测任务的顺利实施。
（5）过程把控。学生的自主学习并非忽略老师的作用。教师对整个实施过程的控制是保证学生是否顺利完成学习任务的关键。在方案制定中，其实有一个小组的检测方案不完整，其中被测零件（传动轴）的装夹错误是具有代表性的。教师不是当场否决，而是继续引导学生实施，对实施过程加于监控、指导，最后让学生在实施过程中认识到问题所在，自我修改方案，继而完成任务。
（6）教学评价。每个环节均有小结，学生积极发言、评价，在与教师的交流评价中产生浓厚兴趣。以人为本，科学客观评价，引导学生自己探究为主，教师指导为辅，在整个实施过程中，教师尊重、理解、关心、信任学生，给予表扬和鼓励，使学生始终保持乐观好学的心态。
4 教学效果
达到教学目标。在该课题学习中，通过项目的驱动和教师的引导，学生认为学有所用，积极性较高，能够独立思考而且能够按要求做出工作实施方案，学习内容设计也十分细化，掌握起来不是十分困难，在学习过程中主动与教师沟通，呈现出积极向上的一面。通过真实学习任务的驱动，学生对零件（传动轴）的检测报告和结果基本一致，反映出学生的掌握程度。
学生能够整理学习资料，写出学习总结及个人自我评价，敢于表达自己的思想。这些环节在整个课堂设计中有重要的作用，学生的探究学习有了成果，增加了同学们的信心和存在感。
在学习过程中，学生思想活跃，教学反而变得轻松。由于改变重教轻学，重提问轻思维，重结果轻过程，重知识传授轻能力课堂教学。有利于培养学生的自主学习能力、自主分析解决问题的能力，有利于学生之间的交流合作，有利于学生养成良好的学习习惯，可以为学生的终身发展奠定基础。
由于在企业岗位中真正工作，学生自觉遵守纪律、安全生产守则，严格按照生产操作规程，树立了个人良好的职业素养。
5 教学反思
这次教学有几个收获：（1）突出了学生学的主体地位。在以前的教学中，教师教条的教学方式，过于强调学生的技能学习，理论上只是以完成工作页为主，学生渐渐失去学习动力。这次任务主要以学生探究学习为主，教师引导为辅，激发了学生学习兴趣。（2）以真实的企业工作项目作为学习任务来驱动，让学生认为学有所用，自然而然就有强烈的求知兴趣。（3）合理的学习内容设计。把要学习的内容细化，预先交给学生交流讨论，得到不同的答案，更好地掌握学生想法，引导学生学习。（4）学习过程把控。注重每个学习环节的反馈与反思，及时调整教学策略，在教案上及时修正，以更好地实施学习任务。
有些需要探索的问题：（1）这次教学利用学生在工作站学习时间来安排实施学习任务，如果在校内教学，环境有所不同教学效果也许不同。（2）老师为了准备这次教学付出很大精力，平常的教学不可能做到这么细致。
在企业进行工作任务教学这种机会不是经常性的，希望这次教学活动能积累经验，能够对以后的教学工作有所帮助。
参考文献
[1] 李木杰.技工院校一体化课程体系构建与实施[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2012.
[2] 赵志群.职业教育工学结合一体化课程开发指南[M].北京：清华大学出版社，2009.
三坐标测量机及其应用范文第4篇
1.1 三坐标测量系统的发展及简介
三坐标测量机是将各种几何元素的测量转化为这些几何元素上一些特征点坐标位置的测量。在测得这些特征点的坐标位置后, 再由相应的测量软件按国家标准的评定准则计算出这些几何元素的尺寸、形状、相对位置等。三坐标测量机对空间复杂曲面的测量尤其具备优势, 它的强大测量性能主要表现在: (1) 高精度测量能力; (2) 高速度测量能力; (3) 测量数据的高置信度; (4) 高数据处理能力; (5) 低成本的测量系统。
1.2 三坐标测量机测量原理
三坐标测量机的工作原理是坐标测量。三维测量可以测量空间任何几何尺寸, 通过测量头探测, 获得被测物体上各测点的坐标位置, 根据这些点的空间坐标值, 经计算机按照最小二乘法等数学法则计算求出被测物体的几何尺寸, 形状和相对位置。
1.3 三坐标测量机的数据采集
测量机的采点信号接收装置是探头系统, 沿X, Y, Z三个轴的方向装有高精度玻璃光栅尺和读数头。其测量过程就是当探头系统中的测针接触工件并产生采点信号时, 由计算机控制系统去采集当前机器X, Y, Z三个轴的坐标值以及相对于机器原点的坐标值, 再由计算机数据处理系统对坐标值数据进行处理和输出。
2 三坐标测量机在发动机制造中的应用
2.1 三坐标完成测量任务过程
首先, 根据图纸、工艺以及其他必要信息结合零件或数模确定工件定位方法并准备探针, 然后阅读图纸找基准元素和测量元素进行编程, 调试, 最后测量并输出报告。
2.2 如何编写三坐标测量程序
2.3 三坐标测量在发动机零部件检测中应用实例
三坐标测量机的应用近年来在发动机及零部件制造系统中的应用越来越广。我们公司所使用的三坐标都为德国ZEISS的ACCURAⅡ9157, 并配备了其自主研发的CALYPSO 4.6.06英文版编程软件系统。
2.3.1 连杆检测应用实例
在测量过程中, 我们尽量采用基准一致的原则, 下面以发动机连杆检测为例, 简要说明编程步骤。根据连杆图纸可知, 发动机连杆有大小孔径、圆度、圆柱度、中心距及平行度扭曲度的测量需求。
2.3.1. 1 找基准。
第一基准A—右侧大端面, 第二基准B—连杆大孔, 第三基准C—连杆小孔。恰好符合我们建立坐标系的“一面两销”原则。
2.3.1. 2 建立坐标系。
可以通过有两种方式:一是脱机编程;二是探测实际零件得到所需元素。我们常用第一种方式建立坐标系:1.按照图纸, 创建一个平面X=-25, Y=-25, Z=0的长宽分别为50mm平面即Plane1第一基准。2.创建一个X=0, Y=0, Z=-22的φ43mm高22mm圆柱, 即大孔圆柱Cylinder B第二基准。3.创建一个X=0, Y=-127, Z=-22的φ18mm高22mm圆柱Cylinder S, 将Cylinder B与Cylinder S之间创建一条3D线, 以第一、第二基准建立坐标系, 并用Cylinder B和3-D Line1控制空间方向, 如图2.3。
2.3.1. 3 建立安全平面, 且大小要适中, 避免CNC运行时发生撞针。
当探头行走时会自动避让防撞墙, 只有到探测方向时, 再穿越防撞墙对特征元素进行探测。安全平面更深入的功能, 在测量复杂零件时再涉及。
2.3.1. 4 固定连杆到测量平台, 探测加工元素, 为测量特性输出做准备。
由测量需求可知, 所需探测的连杆实际元素包涵:大小孔的圆及圆柱;需创建的元素包涵:理论平面plane_YZ、plane_XZ及小孔圆柱分别到两个理论平面的投影。如图2.5。然后对所探测元素进行数据采集处理, 将原来的默认的打点采集更改为扫描采集, 以便输出更为准确的测量结果, 以大孔圆柱为例, 如图2.6。
2.3.1. 5 输出元素特性。
根据测量需求大小孔径、圆度、圆柱度、中心距及平行度扭曲度, 将其在元素特性输出界面实现。
调整报告模板并设置自动输出报告, 调试程序, 以便CNC运行。
2.3.1. 6 查看报告, 利用Q-das软件对测量数据进行分析并对不合格零件采取措施, 完成测量任务。
2.4 三坐标测量机在发动机制造中的其他应用
2.4.1 在机加生产中控制大量的生产线测量检具的精度状态;
2.4.2 作为各个机加工工序机床的眼睛, 在日常加工生产中, 对加工的工序产品及完成品进行质量检验及设备调整中的精度确认;
2.4.3 新购进机加生产线时, 对加工设备进行验收及精度确认;
2.4.4 利用三坐标强大的测量能力完成大部分采购件的抽样检测;
3 结语
通过上述应用案例, 可以看出三坐标测量机基本的坐标测量功能和编程自动化的便利。通过我们积极思考和巧妙CNC运用, 不但能够为测量需求提供了完美的解决方案, 而且可以是整个测量过程始终以高速、高效率和高精度进行。
摘要：本文对三坐标测量系统和测量原理进行了综述, 并以发动机连杆的检测为例对德国ZEISS三坐标测量机的编程做了步骤归纳和实操应用。通过介绍三坐标测量和连杆程序编辑, 说明灵活应用三坐标测量机可以达到快速、高效、准确的控制产品质量的目的。
三坐标测量机及其应用范文第5篇
1 工程建设对施工控制网边长变形的一般要求
工程测量控制网不但应作为测绘大比例尺地形图的控制基础, 还要作为城市建设和各种工程建设施工放样测设数据的依据。为了便于施工放样工作的顺利进行, 要求由控制点坐标直接反算的边长与实地量测值要在长度上相一致, 这就是说由前面所叙述的边长改化与高斯投影过程中的归化投影两项改正而带来的长度变形不得大于施工放样的精度要求。一般说来, 施工放样的方格网和建筑物的轴线的测量精度为1/5000~1/20000。因此, 由投影归算引起的控制网长度变形应小于施工放样允许误差的1/2, 我们要考虑精度余地, 即要求边长相对误差为1/40000, 也就是说, 每公里的长度变形不应大于2.5cm。这也是现行的各种施工规范对施工控制网的边长投影变形的要求。
2 工程控制网中的变形情况
在利用GPS测量时, 众所周知, 高斯投影计算的过程是将地面观测值 (基线) 首先化算到设定的参考椭球面上, 然后再将参考椭球面的值投影到高斯平面上, 在转换过程中存在两种变形。
2.1 大地高引起的长度变形
实际测量边长值归算到参考椭球面的归化变形Δs。假如基线两端已经过垂线偏差改正, 则基线平均水准面平行于椭球体面。此时由于水准面离开椭球面一定距离, 引起长度归算的改正, 这就是实际测量边长值归算到参考椭球面的归化变形Δs。
依照上面两式, R取一概略值为6370km, 分别计算每公里长度归化投影变形和不同高程面上的相对变形, 见表1。
从上可见, Δs值是一个负值, 表明将地面观测值归算到参考椭球面上, 总是缩短的;并且与Hm成正比, 随着Hm增大而绝对值更大。
2.2 参考椭球面上边长值经过高斯投影至高斯平面而产生的距离改正ΔS
将椭球面上大地线长度S描写在高斯投影面上, 变为平面长度D。由 (1—8) 式可知, 大地线上各微分弧段的长度比是不同的。但是对于工程测量中的一条边来说, 由于边长较短, 长度比的变化实际上是非常微小的, 可以说是一个常数, 因而可用来代替。因此由 (1—3) 式有:
R为边长所在地的平均曲率半径, 故距离改化公式为:
式中ym取大地线投影后始末两点横坐标平均值, 即。根据级数展开规律, 可以得到更精密的距离改化公式:
或者表达如下等价形式:
从这里可以看出, 椭球面上边长向高斯投影面上投影时其改正数为:
综合上面叙述, 我们可以得出一个结论:为了得到方便工程建设使用的高斯平面坐标, 在野外观测的边长在经过三差改正等措施后, 要归化到参考椭球面上, 其边长就会变短, 其改正大小为:Δs, 然后要把椭球面上边长按高斯投影的规则进行投影计算, 这时边长会变长。其改正大小为:ΔS。这两种变形符号相反, 可以相互抵消一部分, 但在边长中仍有一个变形改正 (为了叙述方便, 我们可简称这种组合变形为投影变形) , 这对于高精度的施工是不利的, 也是现代建筑不允许的。为此, 人们常常采用各种不同的办法来抑制投影变形, 以达到工程建设施工放样精度。
3 处理长度变形的要求和方法
在工程建设中, 由于工程的地理环境、工程规模、施工精度等因素的不同, 对施工控制网有着不同的要求, 在处理长度变形有着不同的要求和方法。目前, 工程中常用的方法有以下几种。
3.1 抵偿高程面
由测量学知识可知, 高斯投影是角度不变的投影, 其边长除中央子午线保持不变外, 其余的均发生变化, 其变化值由真实长度向国家统一的椭球上转换引起的变形Δs和椭球面上长度投影至高斯平面引起的变形ΔS这两部分组成, 这两部分变形能在一定程度上互相抵消。又Δs、ΔS的大小由边长所在平均高程面相对于椭球面高差和边长所处位置的平均曲率半径所决定, 因此可选择合适的曲率半径, 让两变形值绝对值相等, 从而使得高斯面上长度与实地长度一致。这个适当半径的椭球面一般称为“抵偿高程面”。在确定好抵偿面后, 选择网中心部位的一个控制点作为相应坐标系的原点, 将控制网中其它控制点的在国家坐标系的坐标换算到抵偿面相对应坐标系中, 达到限制变形的目的。
(1) 作者简介:蔡少辉 (1972—) , 男, 甘肃天水人, 工程师, 主要从事矿山测量及数字化测图工作。
这种坐标系中, 仍是采用国家3°带高斯投影, 但投影的高程面不再是参考椭球面了, 而是依据补偿高斯投影长度变形而选择的高程参考面了。在这个参考高程面上, 长度变形为零。
下面给出抵偿高程面的计算方法如下。
假设工程建设地的中心位置的坐标为 (x0, y0) , 平均曲率半径为R, 平均大地高为Hm, 抵偿高程为H, 测距边长为S, 则边长变形的综合为Δs+ΔS, 现要求其为0, 即如下:
这里, S、R、ym是一定的, 要使上式成立, 就得求出一个H, 使得下式成立:
从而可得:
这样, 在这个H高程面上计算的边长在高斯平面坐标系中坐标反算边长与实地边长值就相一致了。例如:某测区平均高为Hm=2000m, 最边缘距中央子午线ym=1000km, 取平均曲率半径为R=6370000m。当S=1000m时, 则有
即投影变形约为0。
从以上推导可以看出, 高程抵偿面上坐标与真正高斯坐标是一个简单的缩放比例关系。但是GPS测量的计算均是在W G S—84椭球上进行的, 在工程测量中使用的静态相对定位模式中, 其观测值处理一般是利用仪器供应商提供随机基线解算软件包, 其计算结果——基线向量已经归化到了WGS—84参考椭球面上了, 其值为基线向量在WGS—84椭球的空间直角坐标系下的三维坐标分量, 如再利用这一种方法, 显然是不可行的。
3.2 联测国家坐标系坐标, 建立边长不进行高斯投影的独立坐标系
在控制面积小于100km 2时, 在建立联测国家坐标系且不对边长进行投影改正的独立坐标系时, 实际上是对把工程所在地一定区域内的地面近似看作一个平面, 将这个平面上的观测值归算到工程重要的建筑物所在的高程面上, 以测区内某一点为起算点, 某一边为起始方位角, 按平面直角坐标系的特性直接进行平差计算, 保证重要建筑物的变形最小。
在水利枢纽工程建设中, 往往采用这一种方法, 这样建立的控制网较好地和国家坐标系相联系, 又保证了施工的精度。这是因为水利工程从论证、勘察、规划、设计、建设到营运管理的周期长, 要经历十几年甚至几十年, 各种地理空间基础资料均是在国家坐标系下进行的, 在工程的前期, 工程的规模与位置均未能确定, 不可能用大量资源进行满足施工高精度的控制网建设, 只是布设满足勘测阶段的控制网, 测量大量的基础地形图, 进而完成工程选址, 确定工程的规模和设计出初步图纸等等。当工程运行到施工阶段, 通过这种方法建立一高精度的施工控制网, 可以保证建设物的施工安全, 又能监测工程运行安全。在黄河小浪底水利枢纽工程、万家寨水利枢纽工程建设中, 就是采用的这种方法来建立的首级施工控制网。而2005年完成的南水北调中线工程首级施工控制网也是采用的这种方法, 接合G P S技术高效率、高精度地建立的。
4 结语
通过以上方法建立的施工控制网, 对投影变形精度有很大的提高, 并且在以下几种情况下都可以适用。
(1) 控制点间坐标反算距离与实地测量值相一致, 不大于规范限差, 在重要建筑物上其两者相等。保证施工的方便与施工的安全。
(2) 所有方向值与地面方向值相同, 保持正形投影特点。
(3) 适用面积小于75km2的区域。
(4) 将这个区域视为一个平面, 满足欧氏几何的特性, 各种定理在这空间适用。
摘要：在工程建设中, 通常要建立在国家坐标系下的边长不进行投影改正的独立施工控制网。本文分析了在建立工程施工控制网中的投影变形以及为克服投影变形而采用边长投影的方法。
关键词：工程建设,投影变形,边长投影
参考文献
[1] 全球定位系统 (GPS) 测量规范, G B18314-2001[S].
[2] 徐绍铨, 等.GPS测量原理及应用[M].武汉:武汉测绘科技大学出版社, 1009.
[3] 工程测量学[M].测绘出版社, 1995.