张秋艳

摘要：本文从三坐标测量机的组成与工作原理构成着手，探究三坐标测量机当中建立坐标系，并对三坐标测量方法及其实际运用进行详细的分析，分析三坐标测量在产品质量检测中的应用并给出了具体检测步骤与测量中的注意事项。对生产过程进行实时监控，有利于及时纠正生产过程中出现的偏差。三坐标测量机已广泛应用到工程车辆制造工作中。只有运用高精度的测量机，才能得到令人满意的检测结果。

关键词：三坐标测量;实际应用;发展;形位公差

引言

随着工业化发展需要，要求零件的高度互换性，对尺寸、位置、形状公差的要求，推动了几何量计量的发展。

三坐标测量技术是以空间点的位置为基础的，精确进行空间点坐标的采集，精密地测出被测零件表面的点在X、Y、Z三个坐标位置的数值，根据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、圆柱、圆锥、曲面等，经过数学计算得出形状、位置公差及其它几何量数据，以此来评定零件的几何形状。三坐标测量机它广泛地用于机械制造、汽车和航空航天等工业中。它可以进行零件和部件的尺寸、形状及相互位置的检测。

一、三坐标测量机的组成

三坐标测量机主要由主机、软件（数据分析系统）、控制系统、数据采集测头/测座四部分系统组成。其中主机又包括了平台、框架结构、光栅系统、导轨、驱动装置、平衡部件与附件。运行方式一般是通过相关的程序指令来进行零件中的位置信息的收集，在通过数据分析系统整合数据进行分析最后输出用户需要的测量结果。

二、三坐标测量的工作原理

三坐标测量的原理是：将被测物体置于三坐标测量机的平台上，移动探头回机器坐标原点，测量机接收计算机发来的指令后，通过使用三轴光栅从零点来进行计数，自动校正机器坐标原点误差在允许范围之内。探头采集被测物体上测点建立以被测零件的三个典型特征方向建立新的零件坐标系，在有图纸的情况下，对此零件各种要素进行测量可以非常方便地构造要素而且进行评价是与图纸对比非常直观。在精确测出被测零件表面点在空间中的坐标位置后，根据这些点的空间坐标值，构建平面、圆、直线、圆柱等，经过数学运算，求出被测的几何尺寸、形状和位置，拟合形成测量元素如圆球圆柱圆锥曲面等得到形状位置公差及其它几何数据，保存数据，打印报告。显然，对任何复杂的几何表面与形状，只要测量机的测头能够瞄准（或测量）到的地方，就可测出它们的几何尺寸和相互位置关系，并借助于计算机完成数据处理。

三、三坐标测量的操作步骤

三坐标测量仪的测量功能有物体的尺寸、定位、几何精度及轮廓精度等。按照测量仪对应的操作步骤，可以对物体开展测量，测量步骤大体如下。

步骤1：完成准备工作。根据项目与测量对象的要求，根据图纸中要求的测量物体的测量基准，位置尺寸，形位公差等要求，启动泵源，等待上气完成，打开电脑，启动三坐标控制系统，进入软件系统界面，完成准备工作。

步骤2：将被测零件放置与平台上，用夹具做好定位，固定工件，选择更换测头，自动校正机器坐标系，采集零件监测点建立零件坐标系，使设备坐标与零件坐标统一。

步骤3：手动操作采集检测点开展实际测量。开始对测量元素进行测量比对，经过分析并调试使之符合要求。

步骤4：检查数据是否准确。若发现测量数据有误或者有仍需要测量的地方，可以进行重复性测量，以保证测量的质量与数据的准确性。

步骤5：生成测量报告。根据测量调试结果，工作人员分析数据，整理测量数据后打印测量报告。

四、三坐标测量的应用

4.1构造被测要素法

以生产当中加工台阶孔圆柱度为例进行分析，零件的台阶孔的大小在生产过程中有着极为重要的作用。但是由于台阶面本身构型，大小不一。所以在测头进行测量就会遇到较大的難度。在三坐标检测机运用操作当中，手动采集一层3点构造圆，2层六点构造圆柱，引入三坐标测量计算机来辅助数据的分析，圆柱度是否在图纸要求范围之内，从而能够极大的提高数据分析的精准性以及快速性。

4.2转换测量基准法

在对比较复杂的模型的测量时，常常会出现基准同被测量的要素出现不一致的情况，因为这种工件具有较为特别的性质，因此对其精度的测量就极难，所以以往的检测手段或检测方法就不能够满足其检测要求。在这种情况下，需要使用到转换基准法，是把被测物要素同中间的基准进行对比以及计算，然后经过换算来确定需要检测的元素与实际基准相互间的关联。在实际操作当中，就够极大降低操作的复杂度，把工件稳定在加工正面，也就会导致工艺基准、被测要素没有保持在同一平面的情况出现。因而就需要通过实际测量来进行基准的相互变换。实际的操作当中，使用到同一个平面当中的两点来进行定位，从而获得实际的基准。进一步构建坐标系随后测量出具体的坐标值。然后通过对工件的坐标信息进行反置，从而获得实际的坐标系。

4.3其他尺寸测量应用

在实际的机械制造当中机械产品需要收集很多尺寸数据，从而得到比如零部件的直线度、圆度、平面度、平行度等的大小数据，此外还需要针对角度、球同心度、和轮廓的尺寸进行测定，是因为这些零件会牵涉到几何问题，因而对于零件的实际空间信息的测定就会比较的困难。比如在机械行业中广泛应用的球体，有时当球体圆度不足时，会严重影响使用效果，导致球体提前磨损而失效。这个时候通过使用三坐标测量机进行数据的处理就十分的重要，它能够把形状公差缩小在极小的范围当中。

结论

随着设计技术、生产制造技术和测量技术的不断发展，三坐标测量机已经应用到汽车制造的每一具体环节，为产品设计提供了越来越先进的技术检测手段，成为了汽车设计开发、生产制造、质量检测所必不可少的一种工具。三坐标测量机采用先进的传感技术数字控制技术及计算机控制技术，具有较高的数据采集和处置效率配合先进的测量方法。三坐标测量机可以高速高效地实现复杂工件的各种测量需求。三坐标测量技术已经是先进设计与制造技术必不可少的检验手段。通过利用基于三维模型的三坐标测量技术。在测量时，建立合理的工件坐标系实现工件位置、角度、长度、尺寸的评价，效果良好。将先进的三坐标测量技术应用于汽车制造业，充分发挥其检测的高精度、高效率、万能性的优点，可以促进汽车制造业生产技术的提升，进而极大地提高汽车制造业的生产效率。