便攜式三坐標測量儀功能用途介紹

三坐標測量技術及現代制造技術的迅猛發展，使得三坐標測量機得到廣泛應用，由于它的通用性強，精度高，效率高，與CAD結合緊密，因此在幾何量測量中，特別是汽車，航空，航天，機床和模具工業測量中發揮了重要的作用。

傳統物模擬直角坐標的框架式三坐標測量機具有精度高，功能完善等優勢，因而在中小尺寸工業零件的幾何量檢測中至今占有絕對統治地位。但是由于不便于攜帶和框架尺寸的限制，對于大尺寸的測量，現場的零件測量，較隱蔽部位的測量，以及大型飛機，航天飛機，火箭的測量，建筑和山川的測量等，它的應用受到了限制。因此在坐標測量概念的基礎上，人們力爭有所突破，便攜式測量系統的出現，就迎合了這種需求。它有如下特點：

1） 在結構上突破直角框架的形式。

2） 在坐標系地建立上更多的應用矢量坐標系或球坐標系。

3） 在探測系統方面除了傳統的接觸式探測系統，更多的采用非接觸式探測系統——光學或激光甚至雷達系統。

4） 由于計時系統的精確性大大提高，現在常常把距離的測量轉化為時間間隔的測量。

5） 重量輕且便于攜帶

一、便攜式三坐標測量機的定義及分類

便攜式三坐標是指在一個六面體的空間范圍內，能夠表現幾何形狀、長度及圓周分度等測量能力的、并方便攜式帶移動測量儀器，又稱為便攜式三坐標測量儀或便攜式式三次元。

二、便攜式三坐標測量機的分類

按工作原理分，便攜式三坐標一般分為CCD、關節臂2種。

三、下面主要介紹一下關節臂測量機的工作原理及應用

1.關節臂測量機的工作特點

在檢測空間一固定點坐標時，關節臂測量機與直角坐標系測量機完全不同，在測頭確定情況下直角坐標量機各軸的位置X Y z對固定空間點是唯一的，完全確定的，而關節臂測量機各臂對測頭測量一個固定空間點時卻有無窮的組合，即各臂在空間的角度和位置是無窮多，不是唯一的，因而各關節在不同角度位置的誤差極大影響了對同一點的位置檢測誤差。

由于關節臂測量機的各臂長度固定，引起誤差的主要因素在于各轉角的誤差，因此轉角誤差的測量和補償對提高關節臂測量機的精度至關重要。

探測系統距各關節的距離不同，根據實驗和理論推導，不同級的轉角誤差對測量結果的影響是不同的，越靠近基座處關節的轉角誤差對測量結果影響越大。

由于關節臂測量機是固定于基座上，基座的固定方式及剛性對測量精度及重復性的影響亦不能忽略。

關節臂測量機可能有測量死角或精度特別差的區域，供應商應加以說明。

一般來說關節臂測量機的精度比傳統的框架式三坐標測量機精度要低，精度一般為10um級以上，加上只能手動，所以選用時要注意應用場合。

2.關節臂測量機性能評價方法

1）檢測的項目

對測量機本身有三項檢測，即：

等效直徑性能檢測：測標準球得到與校準值的最大偏差，此項檢測用于判斷機器是否超差，測頭的回差大小及不合適的測頭校準。

關節性能的單點檢測：通過檢測空間一固定被測點到參考點的距離誤差，檢測對同一點提供相同值的能力，表示關節臂各部分組合后的性能，利用統計的方法可以得到標準偏差及百分之九十五置信度進行距離測量。

空間檢測：用已校準的標準器在量程內多個位置進行距離測量。

2）檢測的方法

用戶在檢測開始前要按供應商要求提供合適的工作環境，按供應商推薦的安裝程序安裝測量機及指[定的測頭并按供應商推薦的程序校準測頭。

1.等效直徑性能檢測。在關節臂的行程中間處，對已校準的標準球測3次直徑，每次測9點，然后計算與校準的最大偏差作出報告，檢測球直徑為10-15MM，剛性安裝。

2.關節性能的單點檢測。由于關節臂測量同一點時有無窮多的組合，為了最充分的檢測所有臂的解碼器在所測范圍內的測量近似性能和重現的能力（重復性和重現性），設計了此項檢測。

此測試是在關節臂測量機三個不同臂展的位置進行檢測，第一個是在全臂展的20%處，第二個是在全臂展的20%-80%區域處，第三個是在全臂展的80%以外處。實驗表明人工操作的測力隨接觸時間的延長而增加，所以在測量踩點后，側頭與被測物立即分開。

用硬的球測頭檢測：被測對象做成帶倒角或錐體或三點分布的非過定位的標準器，對標準器在同一位置以不同方向測10次，其中5次的肘關節分別為左下、左上、中下、右上、右下的位置，然后肩關節改變180度在測5次，這10個方向的測試在三個臂展范圍內都要進行。

用觸發測頭檢測：前述的硬測頭檢測頭是缺省的方法。用開關測頭檢測時其標準器為直徑10-50mm的檢測球，在臂展的每個范圍測三個位置，每個位置用不同軸的方向測10次球心坐標，每個球心坐標由5個測點來擬合（1個在極點，4在赤道），測此5點時保持各臂的方向不變。

數據分析：對同一位置的十次測量分別計算中心的坐標然后求平均值，再求各中心對平均中心的標準偏差，用2σ原則來求得中心坐標的擴展不確定度。

3）空間檢測。由于關節臂測量機沒有固定的X,Y,z軸，所以在此把位移測量和空間性能測量綜合為空間性能測量，其中心為用已校準的標準器在量程內許多位置進行距離測量。具體來說是棒球在2個垂直方向，10個水平方向和8個45度方向，每個位置測球棒5個數據，球棒長度為臂展的120%d到150%，以便臂能一次測到兩球。

檢測的環境要求

 1.溫度和濕度。

 2.振動。

 3.電氣。

 4.安裝剛性和方向。

在驗收方法中隊以上提到的環境條件，廠家要做說明，并說明在非標準條件下對性能的影響，如果使用的環境條件與標準時的條件差別很大，那么要作補充實驗，特別是等效直徑試驗和空間性能試驗。

對于安裝處各個方向允許的受力和力矩應有規定。

 5.合格判定準則

等效直徑性能檢測：若第一次不合格可以重作，總共可作3次，若3次均不合格則判測量機此項指標不合格。

四、如何選擇合適你的便攜式三坐標測量機

根據客戶不同的操作需求、測量范圍、測量精度、測量環境和設備的穩定性、售后服務的質量等，做出綜合考慮。

一旦你確定了如何以及在何處使用測量機，有一些關鍵的性能需要進行考察，這包括了測量不確定度和工作效率。根據現行的國際標準，對于測量機的不確定度和檢測程序在ISO10360中進行了描述。

ISO10360主要確定了以下三項誤差：

A．長度測量最大允許示值誤差MPEE (ISO10360-2 )

在測量空間的任意7種不同的方位，測量一組5種尺寸的量塊，每種量塊長度分別測量3次。所有測量結果必須在規定的MPEE值范圍內。

B.最大允許探測誤差MPEP (ISO10360-2)

C．點測量精密標準球，探測點分布均勻。最大允許探測誤差MPEP值為所有測量半徑的最大差值。

D.最大允許掃描探測誤差MPETHP (ISO10360-4)。

沿標準球上4條確定的路徑進行掃描。最大允許掃描探測誤差MPETHP值為所有測量半徑的最大差值。

在可接受不確定度水平上采集點的數量，確定了測量機的工作效率。一些測量機能夠在一分鐘內采集超過100個數據點，而可以達到非常接近計量型的精度。

測量機能夠為現代制造業提供保證，因為它可取代平面的測量工具、固定的或定制的量規，以及精密的手工測量工具。他們在處理不同工作方面的靈活性使其成為一個主仲裁者。在為過程控制提供尺寸數據的同時，測量機還可提供入廠產品檢驗、機床的校驗、客戶質量認證、量規檢驗、加工試驗以及優化機床設置等附加性能。對于固定資產的投入有許多要考慮的因素，但一但考慮到提高了生產效率、降低了成本并將生產納入了控制，測量機就是測量和檢測的最好的選擇。優質的技術服務，將會協助您最大限度地發揮測量機的應用作用。

在選購了適用、可靠性能測量機的基礎上，您還需要充分考慮到便攜式式三坐標測量機供應商的技術實力和應用、技術服務能力，是否具有本地化的技術和長久綜合發展實力，并擁有眾多的客戶群和廣泛的認知。通過及時可靠的技術服務支持和備件保障，對于測量機的長期高效率運行提供保障。同時，擁有著專業的培訓和應用支持隊伍，使得客戶能夠從容應對紛繁復雜的各種測量任務。

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