三坐标测量方法与实际应用探讨

三坐标测量方法与实际应用探讨

姚允

安徽江淮汽车集团股份有限公司重型车分公司质量管理部安徽合肥230601

摘要：随着现代加工业的不断发展，测量工作的质量和效率也在不断提高，各种现代测量方法得到了广泛的应用。三坐标测量是一种较为重要的坐标测量方法。本文就针对三坐标测量方法与实际应用进行了探讨。

关键词：三坐标测量方法；作用；实际应用

前言

三坐标测量仪器作为较为先进的测量系统，在一些结构较为复杂的精密工件测量中应用有着较为重要的作用，可以对各种不同形状的机械零件进行系统的测量分析，也可以在空间性的结构测量中应用，其测量也更为精准。

1三坐标测量方法分析

1.1坐标系转换

通过三坐标测量机的测量过程中，主要应用的转换方式就是平移式坐标系以及旋转式坐标系系统。在实际工作过程中，对于其存在的斜孔测量分析的时候，斜孔就会与坐标轴形成角度，可以通过坐标系进行旋转以及转换。在对其进行旋转作业过程中，在达到特定角度的时候，其产生的斜孔的方向就会在一个坐标轴中产生同向性的情况，这样就会给后期数据处理提供帮助。在旋转坐标系就可以获得相关信息数据，可以通过原来的坐标系统对其进行计算分析，这样就会提升测量的精准性以及便捷性。

1.2构造被测量素法

在一般状况中，产品的生产过程中台阶孔的大小具有较为重要的作用，而不同台阶面自身构型的差异性，在进行测量过程中就会给侧头监测带来一定的影响。在通过三坐标检测机测量过程中，要通过垫块的方式对其进行延伸，增加被测物，其获得的最终数据要在减去延伸的数据内容，而剩下的就是其需要的信息数据。在实践中，多数的检测物体都是不规则的形状，这样就直接的影响了监测的质量与效果。对此，必须要通过三坐标测量机辅助作业，对其进行系统的数据分析，这样才可以提升数据分析的精准性以及快速性。

1.3转换测量基准法

在测量一些相对复杂的模型过程中，其经常会存在基准与被测量要素不相同的问题，其具有较为特殊的性质特征。对此，在测量过程中无法有效的控制精准度。在传统的测量过程中，其监测方式与手段均无法满足检测要求。在这种状况之下，必须要通过转换基准法对其进行控制，将被测量的要素的基准进行对比计算分析，通过换算获得其要检测的元素、及基准信息，了解其内在的关联性特征。在对其进行操作过程中，就可以有效的降低操作的复杂程度，进而在对加工件进行正面加工，进而造成了工艺基准以及被测量的要素没有保持在相同的平面之中。在实践中，必须要保障在相同的平面中的两点对其进行定位，进而获得基准信息，在构建完善的坐标系统，测量其具体的坐标数值，在翻转工件，通过两个通孔角对坐标信息反置处理，进而获得精准的坐标系统。

1.4其他尺寸测量应用

在实际的机械制造领域中，机械产品的尺寸数据较为繁多，通过信息尺寸数据的收集整理，就会获得不同的信息数据。同时，必须要对具体的角度、球以及同心度等尺寸信息进行测量，而多数的零件均会涉及到一定的几何问题，这样就会导致零件的空间信息测量相对较为困难。对此，在实践中，可以通过三坐标测量机对其进行测量，进行信息数据的处理，进而在根本上合理的控制形状公差。

2三坐标测量机的常见应用

2.1基本误差测量中的应用

基本误差测量是三坐标测量机的主要应用范围，可以准确测定出几何量的误差，包括平面度、直线度、垂直度、圆度、同轴度、面轮廓度、位置度、对称度等14项误差。鉴于这一优势，三坐标测量机在三维空间精密度测量领域中得到了广泛的应用，该种测量手段操作简单、价格低廉，也有效缩短了测量时间。以平面度误差测量为例，这是几何量评价的重点内容，根据最小条件要求，两平面之间至少有3点到4点接触，一般我们遵循交叉准则、三角形准则与及相间准则进行测量。目前，常用的平面度测量法包括光学平晶测量法、反射镜测量法、指示器法、水平仪测量法三种，在得出平面度测值并进行计算后，即可得出结果。三坐标测量机的实现过程与传统测量方法也有一定的差异：

首先要确定好适宜的测点数；利用样本试验法针对已确定测量对象来寻找测点数，保证测量精度与准确性；利用多数据统计，对比测量结果，选取准确值。在圆度误差的测量中，常用评价方式有最小区域圆法、最小外接圆法、最小二乘法、最大内切圆法集中，通过三坐标测量机的实践应用，可以得知，选取的采样点数不同，测量的结果也存在差异。测量精确度与选择点数呈正比，因此，为了保证测量结果的准确性，需要尽可能的多选择测量点。

2.2三坐标测量器在实际生产中的应用

工业的发展催生了大量复杂的机械设备，这类设备的生产、检验都离不开先进的检测仪器，尤其是汽车零部件、电子工件、数控机床、精密器械，对于精度的要求更高，三坐标测量机能够测量出空间三维尺寸的变化，能够满足在线检测与自动化检测需求，已经在工业测量领域中得到了推广。以汽车制造业为例，利用三坐标测量机的高效率、高精度检测可以实现汽车工业生产的实施监控；在航空制造业中，特型零件的加工与检测是一个难点问题，应用三坐标测量机可以轻松解决涡轮叶片检测、航空发动机检测以及导向器叶片喉道面积检测，有效保证了检测的精度与准确性。

3实例分析

本文以小铲子模具开发过程为例介绍三坐标测量技术与3D打印技术配合在逆向反求过程中的应用。逆向工程的流程如图1所示。三坐标测量仪，即基于一个六面体空间范围，能够表现几何形状、长度及圆周分度等测量能力的仪器。三坐标测量机的测量功能主要有尺寸精度测量、定位精度测量、几何精度测量及轮廓精度测量等，已广泛应用于机械、电子、模具、汽车、航空航天等制造行业。三坐标测量机技术原理：将被测零件置于测量机的测量范围内，测出该零件表面的点在空间内的三个坐标位置的数值，将这些数值输入计算机系统，通过计算机拟合形成曲面、圆锥等测量元素，再通过数学运算得到该零件的形状、位置公差等几何量数据。具体的测量过程如下：

图1逆向工程流程

3.1测头校验

第一个步骤是测头校验，这也是非常关键的一步。在该环节中，首先要基于被测零件的尺寸和形状选择适合的测头、测针，然后按照测量要求进行校准，以达到测量所要求的精度。

3.2建立坐标系

可以利用3-2-1法建立坐标系，也可以利用迭代法建立坐标系。

3.3正常测量

坐标系建好后就可以进行正常的测量了，工件测量主要涉及以下几个步骤：第一步是全面分析被测工件的形状、尺寸，掌握其点、线、面等基本的几何元素。第二步是通过基元素针对被测工件的形状的公差进行综合分析。最后，根据要求输出检测报告。

总之，三坐标测量能够为现代制造业提供保证，因为它可取代精密的手工测量工具、通用或定制的量规等常用量具。在为过程控制提供尺寸数据的同时，测量机还可提供入厂产品检验、机床的校验、客户质量认证、量规检验、加工试验以及优化机床设置等附加性能，是工厂质量控制中较好的选择。

结束语

概而言之，伴随各个行业的生产规模不断扩大及转型升级，不仅需要提高测量精准度和测量效率，同时，还需要不断扩大测量范围，加强科学化的管理模式，才能够更好的满足未来生产的实际需求，为我国仪器仪表发展打开一个全新的局面。

参考文献：

[1]刘顺起.浅谈三坐标测量机测量误差原因及预防措施[J].中国新技术新产品，2016，（03）.

[2]于文婕，沈伟钢.基于三坐标测量仪的精密测量技术研究[J].科技资讯，2017，（17）.