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實驗二：三座標測量機檢測
一、實驗目的：通過觀察三座標測量機的檢測過程，分析檢測的基本原理，掌握三座標測量機的日常操作過程。
二、實驗裝置：西安愛德華mq686三座標測量儀及其輔助裝置。
裝置簡介：機械整體結構採用剛性結構好、質量輕的全封閉框架移動橋式結構。其結構簡單、緊湊、承載能力大、運動效能好。
固定優質花崗岩工作台：具有承載能力強、裝卸空間寬闊、便捷的功能。
y向導軌：採用燕尾式，定位精度高，穩定性能好。
三軸採用優質花崗岩，熱膨脹係數小，三軸具有相同的溫度特性，因而具有良好的溫度穩定性、抗實效變形能力，剛性好、動態幾何誤差變形小。
三軸均採用自潔式預載荷高精度空氣軸承組成的靜壓氣浮式導軌，軸承跨距大，抗角擺能力強，阻力小、無磨損、運動更平穩。
橫樑採用精密斜樑設計技術（已獲專利），重量輕、重心低、剛性強，動態誤差小，確保了機器的穩定。
z軸採用氣缸平衡裝置，極大的提高了z軸的定位精度及穩定性。控制系統採用德國知名的sb專用三座標數控系統，具有國際先進的上下位機式的雙計算機系統，從而極大地提高系統的可靠性和抗干擾能力，降低了維護成本。
三、實驗原理：
三座標測量機：由三個運動導軌，按笛卡爾座標系組成的具有測量功能的測量儀器，稱為三座標測量機，並且由計算機來分析處理資料（也可由計算機控制，實現全自動測量），是一種複雜程度很高的計量裝置。三座標測量機是一種高效、新穎的精密測量儀器。
它廣泛應用於機械製造、儀器製造、電子工業、航空工業等各領域。
分類：按其精度分為兩大類：
計量型：（umm）1.5 m+2l/1000 一般放在有恆溫條件的計量室內，
用於精密測量解析度為0.5m，1或2m，也有達0.2m的；
生產型：（cmm）一般放在生產車間，用於生產過程的檢測，並可進行末道工序的精加工，解析度為5m或10m，小型生產測量機也有1m或2m的。
按結構分為：懸臂式、龍門式、橋式、銑床式
按控制方式分為：手動式、自控式
所能進行的測量型別：應用三座標測量機可對直線座標、平面座標以及空間三維尺寸進行測量，可以測量球體直徑、球心座標、曲線曲面輪廓、各種角度關係以及凸輪、葉片等複雜零件的幾何尺寸和形狀位置誤差。
三座標測量機測量原理：將被測物體置於三座標測量空間，可獲得被測物體各測點的精確地座標位置值，根據這些點的空間座標值，經計算機計算求出被測物體的精確地幾何尺寸，形狀和位置公差及其他幾何資料。一般地，經過計算，可以擬合形成測量元素，如空間點、直線、圓、球、圓柱、圓錐、圓環、曲面等。
三座標測量機的主要構成要素：
1、主機機械系統（x、y、z三軸或其他）；
2、測頭系統；
3、電氣控制硬體系統；
4、資料處理軟體系統（測量軟體）；
5、其他附件
如圖1-1所示：
若測量工件上一圓柱孔的直徑，可以在垂直於孔軸線的截面i內，觸測孔壁上的三個點（點1、2、3），根據這三點的座標值即可計算出孔的直徑及圓心oi座標，如下圖1-2所示：
圖1-2 基於座標測量原理
附：三座標測量機的控制系統工作原理
控制系統是三座標測量機的三大組成部分之一。其主要功能是：讀取空間座標值，對測頭訊號進行實時響應與處理，控制機械系統實現測量所必需的運動，實時監測座標測量機的狀態以保證整個系統的安全性與可靠性。
三座標測量機在x、y、z三個方向裝有三根光柵尺及電機、傳動裝置等，控制系統以控制器為核心，控制器不斷地將計算機給出的理論位置與光柵反饋回來的實測位置進行比較，隨時調整輸出的驅動訊號，努力使測量機的實際位置與計算機要求的理論位置保持一致
圖3三座標測量機的控制系統工作原理框圖
四、實驗步驟：
三座標測量儀的操作規程如下：
（1）首先觀察工作室內溫、溼儀器的顯示資料，如不在規定範圍內，則應開啟或關閉有關輔助設施，空調、除濕機等，將溫度、濕度調整至cmm正常工作規定的溫、濕度環境內.當溫、濕度與cmm規定值相差較大時(如冬、夏二季)，空調應晝夜不間斷執行，做到恆濕、恆溫，以保持最佳測量工作環境。
（2）在乾燥機正常工作狀態下，開啟總進氣閥，給儲氣罐充氣，並開啟氣管的排氣閥約1分鐘左右，讓氣流將罐內的油、水、雜質衝出，檢查氣壓表，核准壓縮空氣的壓力。
（3）關閉三座標測量儀之前，應先開啟儲氣罐的排氣閥， 將罐內的油、水、雜質等衝出，然後關上總進氣閥門，將殘留氣體放光，並定期給空氣壓縮器和過濾器排水。
（4）接通測量機穩壓電源，檢查電源輸出電壓，正常時開啟工作電腦，開啟控制櫃鑰匙，按下電源電極按鈕。
（5）測量機電腦測量軟體arco quick，使其自動回零校準，開啟(或新建)專案，開啟測量工作。
（6）電腦在執行測量軟體時，嚴禁執行其他無關程式檔案以及列印檔案，否則會造成記憶體衝突，引起三座標位置錯誤。
（7）測頭的校準一直保持有效性，若有以下情況:a更換測量探針及紅寶石測尖；b任何螺紋連線的地方鬆動過；c測頭與工件嚴重撞擊；d使用一段時間後(測量精密零件可能要求每天校正，測量板金件、鑄件可以每週，甚至每月重新校正一次)。須重新校準測頭。
（8）編制自動測量程式時，必須按螢幕指示謹慎操作，執行時一定要先採用慢速。
（9）對於計算機各分割槽中(特別是c區)的所有檔案，在不清楚其含義的情況下，不要任意刪除或修改，以免丟失驅動檔案。
（10）如測量機或計算機等使用裝置出現故障，應及時通知有關部門進行維修，切忌自行修理。
（11）關機時，先關計算機，再關閉控制櫃鑰匙，切斷整個系統電源及對測量機的氣源**。
五、實驗總結：
通過此次實驗，更深刻地認識到三座標測量機測量精度高，速度快，軟體功能強大，是測量行業不可或缺的高階儀器，激發了對高科技儀器的濃厚興趣。
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