講解三坐(zuò)标測量儀發展的(de)曆史、意義與作用(yòng)

三坐(zuò)标測量儀發展的(de)曆史、意義與作用(yòng)

世界上第一台測量機是英國FERRANTI公司于1956年研制成功，當時(shí)的(de)測量方式是三坐(zuò)标測量儀測頭接觸工件後，靠腳踏闆來(lái)記錄當前坐(zuò)标值，然後使用(yòng)計算(suàn)器來(lái)計算(suàn)元素間的(de)位置關系。1962年菲亞特汽車公司一位質量工程師在意大(dà)利都靈創建了(le)世界上第一家專業制造坐(zuò)标測量設備的(de)公司，即先在仍然知名的(de)DEA（Digital Electronic Automation）公司。随後，DEA公司先後推出了(le)手動、機動并首先使用(yòng)氣浮導軌技術的(de)三坐(zuò)标測量儀，也(yě)相應配備了(le)各種測頭和(hé)軟件，使之成爲世界上最大(dà)的(de)測量機供應商之一。1964年，瑞士SIP公司開始使用(yòng)軟件來(lái)計算(suàn)兩點間的(de)距離，開始了(le)利用(yòng)軟件進行測量數據計算(suàn)的(de)時(shí)代。随後的(de)國ZEISS公司使用(yòng)計算(suàn)機輔助工件坐(zuò)标系代替機械對(duì)準，從此三坐(zuò)标測量儀具備了(le)對(duì)工件基本幾何元素尺寸、形位公差的(de)檢測功能。随著(zhe)計算(suàn)機的(de)飛(fēi)速發展，測量機技術進入了(le)CNC控制機時(shí)代，完成了(le)複雜(zá)機械零件的(de)測量和(hé)空間自由曲線曲面的(de)測量，測量模式增加和(hé)完善了(le)自學習(xí)功能，改善了(le)人(rén)機界面，使用(yòng)專門測量語言，提高(gāo)了(le)測量程序的(de)開發效率。從90年代開始，随著(zhe)工業制造行業向集成化(huà)、柔性化(huà)和(hé)信息化(huà)發展，産品的(de)設計、制造和(hé)檢測趨向一體化(huà)，這(zhè)就對(duì)作爲檢測設備的(de)三坐(zuò)标測量儀提出了(le)更高(gāo)的(de)要求，從而提出了(le)新一代測量機的(de)概念。其特點是：

1、具有與外界設備通(tōng)訊的(de)功能；

2、具有與CAD系統直接對(duì)話(huà)的(de)标準數據協議(yì)格式；

3、硬件電路趨于集成化(huà),并以計算(suàn)機擴展卡的(de)形式,成爲計算(suàn)機的(de)大(dà)型外部設備。

到1992年全球就擁有三坐(zuò)标測量儀46100台，工業發達的(de)歐美(měi)、日韓每6-7台機床配備一台三坐(zuò)标測量儀，我國三坐(zuò)标測量儀生産始于20世紀70年代，現在已被廣泛應用(yòng)在機械制造、汽車、家電、電子、模具和(hé)航空航天等制造領域，并保持快(kuài)速增長(cháng)。這(zhè)就是三坐(zuò)标測量儀的(de)發展史。

随著(zhe)人(rén)們生活水(shuǐ)平的(de)提高(gāo)和(hé)制造業的(de)快(kuài)速發展，特别是機床、機械、汽車、航空航天和(hé)電子工業，各種複雜(zá)零件的(de)研制和(hé)生産需要先進的(de)檢測技術；同時(shí)爲應對(duì)全球競争，生産現場(chǎng)非常重視提高(gāo)加工效率和(hé)降低生産成本，其中，最重要的(de)便是生産出高(gāo)質量的(de)産品。爲此，必須實行嚴格的(de)質量管理(lǐ)，隻有在保證高(gāo)質量生産的(de)前提下(xià)，制造業才能生存和(hé)發展。因此，爲确保零件的(de)尺寸和(hé)技術性能符合要求，必須進行精确的(de)測量，因而體現三維測量技術的(de)三坐(zuò)标測量儀應運而生，并迅速發展和(hé)日趨完善。三維測量是基于以下(xià)的(de)客觀要求發展起來(lái)的(de)。

1、越來(lái)越多(duō)的(de)工件需要進行空間三維測量，而傳統的(de)測量方法不能滿足生産的(de)需要。傳統測量方

法是指用(yòng)傳統測量工具（如千分(fēn)表、量塊、卡尺等）進行的(de)測量，屬相對(duì)測量，因其測量基準爲被加工面，而不是直接的(de)主軸基準，是一種過度基準，再加上傳統測量工具本身精度不高(gāo)，同時(shí)人(rén)爲測量操作随機性誤差也(yě)較大(dà)，這(zhè)些因素導緻測量結果不準；另一方面傳統測量工具量程小、被測工件尺寸、形狀受到限制，許多(duō)測量任務（如尺寸大(dà)、形狀較複雜(zá)）用(yòng)傳統測量工具完成不了(le)，且占用(yòng)機時(shí)較長(cháng)。

2、 由于機械加工、數控機床加工及自動加工線的(de)發展，生産節拍(pāi)的(de)加快(kuài)，加工一個(gè)零件僅有幾十分(fēn)

鐘(zhōng)或幾分(fēn)鐘(zhōng)，要求加快(kuài)對(duì)複雜(zá)工件的(de)檢測。例如：汽車和(hé)摩托車都采用(yòng)流水(shuǐ)生産線，每輛車上有幾千甚至上萬個(gè)零件，這(zhè)些零件是由專業化(huà)廠分(fēn)散生産，最後集中部裝和(hé)總裝，每隔幾分(fēn)鐘(zhōng)就生産出一輛車。

3、 在制造業中，大(dà)多(duō)數産品都是按照(zhào)CAD數學模型在數控機床上制造完成的(de)，它與原CAD數學模型

相比，确定其在加工制造中産生的(de)誤差，就需用(yòng)三坐(zuò)标測量儀進行測量。在三坐(zuò)标測量儀的(de)軟件系統中可(kě)以用(yòng)圖形方式顯示原CAD數學模型，再按照(zhào)可(kě)視化(huà)方式從圖形上确定被測點，得(de)到被測點的(de)X、Y、Z坐(zuò)标值及法向矢量，便可(kě)生成自動測量程序。三坐(zuò)标測量儀可(kě)按法線方向對(duì)工件進行精确測量，獲得(de)準确的(de)坐(zuò)标測量結果，也(yě)可(kě)與原CAD數學模型進行比較并以圖形方式顯示，生成坐(zuò)标檢測報告（包括文本報告和(hé)圖表報告），全過程直觀快(kuài)捷，而用(yòng)傳統的(de)檢測方法則無法完成。

4、 随著(zhe)生産規模日益擴大(dà)，加工精度不斷提高(gāo)，除了(le)需要高(gāo)精度三坐(zuò)标測量儀的(de)計量室檢測外，爲

了(le)便于直接檢測工件，測量往往需要在加工車間進行，或将測量機直接串連到生産線上。檢驗的(de)零件數量加大(dà)，科學化(huà)管理(lǐ)程度加強，因而需要各種精度的(de)坐(zuò)标測量機，以滿足生産的(de)需要。

5、 實現逆向（反求）工程的(de)需要，例如随著(zhe)模具生産的(de)發展，在當前的(de)生産制造中往往會碰到這(zhè)麽

一種情況，客戶能提供給制造者的(de)隻有實物(wù)而沒有任何圖紙或CAD數據，特别是樣件中有曲線、曲面等很難通(tōng)過測量獲得(de)其準确的(de)數據的(de)複雜(zá)模型。在這(zhè)種情況下(xià)，傳統的(de)加工方法是使用(yòng)雕刻法或其他(tā)方法制作出一個(gè)一比一的(de)模具，再用(yòng)模具進行生産。這(zhè)種方法無法獲得(de)工件準确的(de)尺寸圖紙，也(yě)很難對(duì)其外型進行修改。現在采用(yòng)的(de)是三維掃描測量出工件輪廓曲線、曲面等數據。因此需要與“數控機床”或“加工中心”相配合的(de)三維檢測技術。

綜上所述，三坐(zuò)标的(de)出現是标志計量儀器從古典的(de)手動方式向現代化(huà)自動測試技術過渡的(de)一個(gè)裏程碑。三坐(zuò)标測量儀在下(xià)述方面對(duì)三維測量技術有重要作用(yòng)。

1、實現了(le)對(duì)基本的(de)幾何元素的(de)高(gāo)效率、高(gāo)精度測量與評定，解決了(le)複雜(zá)形狀表面輪廓尺寸的(de)測量，例如箱體零件的(de)孔徑與孔位、葉片與齒輪、汽車與飛(fēi)機等的(de)外廓尺寸檢測。

2、 提高(gāo)了(le)三維測量的(de)測量精度，目前高(gāo)精度的(de) 坐(zuò)标測量機的(de)單軸精度，每米長(cháng)度内可(kě)達1um以内，

三維空間精度可(kě)達1um-2um。對(duì)于車間檢測用(yòng)的(de)三坐(zuò)标測量儀，每米測量精度單軸也(yě)達3um-4um。

3、 由于三坐(zuò)标測量儀可(kě)與數控機床和(hé)加工中心配套組成生産加工線或柔性制造系統，從而促進了(le)自

動生産線的(de)發展。

4、 随著(zhe)三坐(zuò)标測量儀的(de)精度不斷提高(gāo)，自動化(huà)程序不斷發展，促進了(le)三維測量技術的(de)進步，大(dà)大(dà)地

提高(gāo)了(le)測量效率。尤其是電子計算(suàn)機的(de)引入，不但便于數據處理(lǐ)，而且可(kě)以完成CNC的(de)控制功能，可(kě)縮短測量時(shí)間達95%以上。

5、 随著(zhe)激光(guāng)掃描技術的(de)不斷成熟，同時(shí)滿足了(le)高(gāo)精度測量（質量檢測）和(hé)激光(guāng)掃描（逆向工程）多(duō)

功能複合型的(de)三坐(zuò)标測量儀的(de)發展更好地滿足了(le)用(yòng)戶需求，大(dà)大(dà)降低用(yòng)戶投入成本，提高(gāo)工作效率。