三次元

三次元

機械
三次元(The three dimensional)一指三坐标測量機,它是指在一個六面體的空間範圍内,能夠表現幾何形狀、長度及圓周分度等測量能力的儀器,又稱為三坐标測量儀或三坐标量床。三坐标測量儀可定義為“一種具有可作三個方向移動的探測器,可在三個相互垂直的導軌上移動,此探測器以接觸或非接觸等方式傳送訊号,三個軸的位移測量系統(如光學尺)經數據處理器或計算機等計算出工件的各點坐标(X、Y、Z)及各項功能測量的儀器”。三坐标測量儀的測量功能應包括尺寸精度、定位精度、幾何精度及輪廓精度等。三次元亦指三維空間,若需詳情請浏覽三維空間或3D詞條。廣泛的應用于汽車、電子、機械、汽車、航空、軍工、模具等行業中的箱體、機架、齒輪、凸輪、蝸輪、蝸杆、葉片、曲線、曲面等的測量、五金、塑膠等行業中。
  • 中文名:三次元
  • 外文名:The three dimensional
  • 用途:
  • 别名:三維空間
  • 其他含義:三坐标測量機
  • 起源:19世紀60年代
  • 分類:直角坐标系、關節坐标系
  • 必備工具:影像式三次元、cnc三次元等
  • 簡稱:CMM

曆史介紹

幾十年以前,三坐标測量儀在工業界僅是極少人知道的。自從60年代起,由于電子、計算機及傳感器等技術的發展,三坐标測量儀的功能及應用,也改善了許多,使制造工業可以達到高質量、高效率及多功能等測量需求。

1921—1930年代間,由于萬能測量顯微鏡及工具顯微鏡無法做Z軸方向的測量。

1940年首先推出以肉眼來讀标準尺及顯微鏡的比較測量方式的三坐标測長儀。

1950至1960年間才真正制造出三坐标測量機,但仍沿用肉眼讀出方式,因此需用熟練的技術人員來操作方能達成。

1960年後,英國國家工程實驗所及國家物理實驗所共同研究出使用線性光栅式及莫瑞條紋來編碼,這就是今日所用三坐标測量儀數值讀出方式,各軸移動最小讀數可達0.001mm,然後再配合計算機應用。由于計算機軟件的設計為交談式,故在使用上十分方便,因而三坐标測量儀的使用,已為現代工業測量不可或缺的利器。

進入20世紀80年代後,以ZEISS、LEITZ、DEA、LK、三豐、SIP、FERRANTI、MOORE等為代表的衆多公司不斷推出新産品,使得CMM(三坐标測量儀)的發展速度加快。現代CMM不僅能在計算機控制下完成各種複雜測量,而且可以通過與數控機床交換信息,實現對加工的控制,并且還可以根據測量數據,實現反求工程

操作

步驟

1.建立三坐标(系統會默認一個三坐标)

2.用标準件對坐标進行校驗。

3.在量測工件上選取幾何元素。

4.對幾何元素進行量測。

5.收集數據信息。

6.數據轉換成圖像。

注意事項

1、以探針去碰觸工件時應盡可能與工件的被測量面保持垂直的方向。

在實際碰觸取點時,至少需保持與垂直面角度在±30°以内。以防止探針打滑而造成量測的重複精度不佳的情況産生。再借助系統的探針補償來實現數據的準确性。

2、注意探針的有效長度,以避免因長度不夠而造成測量上的很大的誤差。

選擇方法

選擇三次元三坐标的大小

首先我們應該從測量的産品大小來選擇三次元(三坐标)的型号大小,如一般的使用型号大小有:NC654、NC765、NC865、NC1077、NCL1297、NCL15107、NCL20107、NCL15108等等。型号大小名稱的解釋:如NC654前面的字母表示型号,後面的654表示XYZ三個軸的有效行程為:X=600mm、Y=500mm、Z=400mm。

選擇三次元三坐标的型号

不同型号的三次元(三坐标)它們的精度等級又是不一樣的。

NC系列-全自動三次元

NCL系列一大型全自動三次元

NCF系列-高精密全自動三次元

NC帶激光掃描複合試全自動三次元

NCG系列-針對超大型工件的全自動三次元

選擇三次元三坐标的測頭系統

測頭是三坐标與工具的接觸探測部分,是用它來測量産品。

MCP簡易測頭

MH20I多角度手動調整測頭

PH10T多角度自動調整測頭。

MCP簡易測頭功能有限價格便宜多用在手動機上。MH20I多角度手動調整測頭滿足自動三坐标的測量要求,而價格小于PH10T測頭,用在小行程自動三次元上。PH10T多角度自動調整測頭能自動調整角度,效率高,一般用于一米以上大行程三次元上。

三次元三坐标還可以加其它的測量模塊

如:加激光掃描模塊,可以實現逆向設計裡的激光抄數。加影像模塊,可以實現2D影像測量。總體來說,把這三種功能都加上去就可以實現複雜的逆向測量設計。

分類

直角坐标系

包括畫線機、懸臂式、橋架式;

關節坐标系

關節坐标測量機采用差節坐标系,此型測量同測頭沿工件表面移動,會導至關節角度的變化,由解碼器測知各軸的角位移,由關節坐标的齊次轉換式,可以經由各軸移量。

(市場上的叫法一般有:影像式三次元,cnc三次元,影像三次元,經濟型三次元,光學影像測量儀,龍門型三次元,cnc全自動大行程三次元,非接觸三次元,光學三坐标測量機,三坐标測量儀,三維坐标,光學三次元,探針型三次元,經濟型手動三次元測量機,高精度全自動三次元測量機,計量型三次元測量機,三次元測量機,二次元測量儀,三次元測量儀,三次元,活動橋式三次元測量機,固定橋式三次元測量儀)

其他分類

其實三次元按是否接觸工件表面即可分為:接觸式坐标測量機與非接觸式坐标測量機。接觸式坐标測量機也就以上介紹帶氣浮軸承和測頭的,非接觸式坐标測量機是指我們市場稱為影像式精密測繪三次元。

優點

從機械上講,坐标測量機(三次元)的優點有:

1、科技進步的關鍵--坐标測量機因為科學技術的進步,使得坐标測量機實用化,并具備多種測量功能。

氣浮軸承,各坐标軸移動面使用氣浮軸承,使得測頭移動順暢,可以很精确得移動測頭;

光學線性尺,配合安裝于機器坐标系上的三線光學線性尺,可以很精确得獲得坐标測量值;

電腦設備,坐标測量機采用計算法獲得測量結果,數據處理機及所具備的測量軟體,增加了坐标測量機功能。

2、坐标測量機的優點如下:

A、探測頭可以在空間沿X、Y、Z三個軸向移動,其們置以直角标或極坐标表示。

B、工件立方體的五個面皆可測量,無需變換工件位置,若加裝适當夾具及特殊測頭,第六面亦可測量。

C、坐标測量機的操作和測量工作,不需要特殊的技術即可勝任

D、可以在任何的位置,設定工作坐标系原點,并且以間接主算法計算出測量結果,增加測量的功能與使用彈性。

E、以電腦數據處理機,快速準确的計算出測量值,配合教導程式使坐标測量機的測理工作自動化。

F、取代傳統測量方式,提高檢驗準确度,并且對于高精度産品,可以百分之百檢驗。

G、複雜的工件與測量困難度高的工件,皆可以作精确的測量。

H、大幅減小檢驗時間、檢驗費用、檢驗人力,增加測量效率。

功能

1、CNC電動桌面:(以軟件功能控制工作台面,增加操作人員使用及操作上的方便性)

2、CNC自動測量:可按客戶自行設定的程序自動測量出産品尺寸,測量值可自動轉到Excel生成統計報表。

3、SPC數據轉換(制程能力分析):能将測量之數據輸出至Excel進行分析。

4、AutoCAD中标準工程制圖輸入:可把AutoCAD中的标準工程制圖直接輸入到測繪儀軟件的影像中,令AutoCAD工程圖興實際工件外形重疊進行對比,從而找出工件和工程制圖的區别。

5、圖形輸出到AutoCAD并自動擺正:可将按實時影像中按實際工件外形所描繪的圖形按實際需要來自行設定基準并在傳輸過程中擺正。

6、自動取線、取圓:無須以人工取線或圓,在某一範圍内軟件可自動捕捉到最精确的線或圓。

8、掃描工件外形作為行動地圖:以圖原點(外形圖)形式成為行動地圖,若以鼠标則工作台會自動将你所點擊的移動至畫面中心點。

9、JPEG圖片輸入:可輸入先前拍照儲存的JPEG圖片興實時影像中的實際工件進行重疊對比。

10、鳥瞰圖:可觀察工件的全圖形并具有類似AutoCAD的縮放功能。

11、在鳥瞰全視圖中進行标注:可以在烏瞰的全圖中進行标注尺寸。

12、自定義圓:可按客戶需要自定義标準的圖(由客戶自行定義圓的圓心坐标、直徑、半徑)。再以标準的圓和影像中的工件作重疊對比,從而找到工件與标準圖形之間的誤差。

13、自定義線段:客戶自行定義線段的起點坐标、長度、旋轉的角度,再與影像中的工件作重疊對比,從而找到工件與标準圖形之間的誤差。

14、直接畫圖:直接移動工作桌,以十字線中心點畫線、圓、弧時不僅可以在AutoCAD中直接生成圖形同時在測繪儀軟件的影像中也生成相同外形及位置的圖形。

15、自設客戶坐标:可以根據客戶本身的需要在實時影像中的實際工件上自行設定坐标原點(0,0),再以(0,0)點為基準在畫面任一點上标示該點X,Y坐标位置。

16、坐标标注:以自己所設定之坐标原點(0,0)為基準,标注圖上任意一點的坐标位置。

17、專利取R角功能:為市面上準确的平面取R角方式。

18、測量:可測量平面上的任何幾何尺寸(角度、直徑、半徑、點到線的距離、圓的偏心、兩圓間距等等)。

20、自動捕捉圖形線條的各結點:可以自動捕捉線的起點、中點、終點及兩線的交點、圓心及圓周上的三個結點,用于輔助标注繪圖等應用功能。

21、将産品外形描邊,描出圖形可轉入AutoCAD形成工程圖

應用領域

廣泛的應用于汽車、電子、機械、汽車、航空、軍工、模具等行業中的箱體、機架、齒輪、凸輪、蝸輪、蝸杆、葉片、曲線、曲面等的測量、五金、塑膠等行業中,可以對工件的尺寸、形狀和形位公差進行精密檢測,從而完成零件檢測、外形測量、過程控制等任務。

基本信息

介紹

VMC是一款研發高精密自動影像測量儀,凝聚了機械、控制、軟件等各相關領域最尖端的科研成果。它在VMP的基礎上進一步提升了測量精度,性能指标直擊國際高端品牌,是國内精度高、性能穩定的自動影像測量儀。

特點

◆高端配置,超精密全自動測量,四軸CNC控制;

◆三軸THK精密線性滑軌、精密傳動系統;

◆Renishaw開放式光栅尺,精度高、穩定性好;

◆Navitar自動變倍光學鏡頭,可實現自動變倍測量;

◆全鼠标、手柄操作,簡單易用;

◆可程控6環8區環形表面光源,LED輪廓光源,同軸光源;

◆自動對焦測高,可加裝接觸式測頭;

◆Vispec全自動影像測量軟件(高端版);

◆提供多種行程規格配置,如222、322、332、432、442、542等。

工作原理

三坐标測量機是基于坐标測量的通用化數字測量設備。它首先将各被測幾何元素的測量轉化為對這些幾何元素上一些點集坐标位置的測量,在測得這些點的坐标位置後,再根據這些點的空間坐标值,經過數學運算求出其尺寸和形位誤差。CMM的這一工作原理使得其具有很大的通用性與柔性。從原理上說,它可以測量任何工件的任何幾何元素的任何參數。

坐标類比

三次元=空間坐标系(x軸、y軸、z軸)

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