單坐標(biāo)測量機(jī)

坐標(biāo)測量機(jī)發(fā)展初期

坐標(biāo)測量機(jī)（Coordinate Measuring Machine，簡稱CMM）是最有代表性的坐標(biāo)測量儀器。最早的坐標(biāo)測量機(jī)是一個僅僅配備XYZ三軸數(shù)顯的三維設(shè)備。對于誰最先發(fā)明坐標(biāo)測量機(jī)一直存在爭議。1950年代末，第一臺坐標(biāo)測量設(shè)備可能是由意大利DEA(Digital Electronic Automation Spa)公司發(fā)明的門式結(jié)構(gòu)并配置剛性測頭的測量機(jī)。幾個月后，蘇格蘭的Ferranti Metrology(IMS )發(fā)明了懸臂測量機(jī)，配置數(shù)顯設(shè)備和剛性測頭。1959年，F(xiàn)erranti發(fā)明了第一臺真正意義上的DCC(Direct Computer Assist) 坐標(biāo)測量機(jī)。這臺坐標(biāo)測量機(jī)的發(fā)明可以標(biāo)志著坐標(biāo)測量機(jī)正式走上歷史舞臺。同樣來自英國的LK Tool公司隨后發(fā)明了第一臺橋式坐標(biāo)測量機(jī)，并在過去的數(shù)年中成為坐標(biāo)測量機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)架。隨著越來越多制造商的加入并對測量機(jī)進(jìn)行改造，懸臂測量機(jī)、橋式測量機(jī)、龍門測量機(jī)、水平臂測量機(jī)、門式測量機(jī)、活動平臺測量機(jī)、固定橋式測量機(jī)和關(guān)節(jié)臂測量機(jī)都成為坐標(biāo)測量機(jī)的通用構(gòu)架。

坐標(biāo)測量機(jī)發(fā)展應(yīng)用到工業(yè)

坐標(biāo)測量機(jī)的出現(xiàn)是工業(yè)化發(fā)展的歷史必然。一方面是由于自動機(jī)床、數(shù)控機(jī)床等高效率加工的發(fā)展以及越來越多復(fù)雜形狀零件加工需要有快速可靠的測量設(shè)備與之配套；另一方面是由于電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、數(shù)控技術(shù)以及精密加工技術(shù)的發(fā)展為其提供了技術(shù)基礎(chǔ)。坐標(biāo)測量機(jī)的出現(xiàn)使得測量儀器從手動方式向現(xiàn)代化自動測量的轉(zhuǎn)變成為可能。

與傳統(tǒng)測量儀器是將被測量和機(jī)械基準(zhǔn)進(jìn)行比較測量不同的是，坐標(biāo)測量機(jī)的測量實際上是基于空間點坐標(biāo)的采集和計算。雖然現(xiàn)代的測量機(jī)比早期的功能要高級很多，但基本原理是相同的，即建一個剛性的結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)有三個互相垂直的軸，每個軸向安裝光柵尺，并分別定義為X、Y、Z軸。為了讓每個軸能夠移動，每個軸向裝有空氣軸承或機(jī)械軸承。在垂直軸上的探測系統(tǒng)記錄測量點任一時刻的位置。探測系統(tǒng)一般是由測頭和接觸式探針構(gòu)成，探針與被測工件的表面輕微接觸，獲得測量點的坐標(biāo)。在測量過程中，坐標(biāo)測量機(jī)將工件的各種幾何元素的測量轉(zhuǎn)化為這些幾何元素上點的坐標(biāo)位置，再由軟件根據(jù)相應(yīng)幾何形狀的數(shù)學(xué)模型計算出這些幾何元素的尺寸、形狀、相對位置等參數(shù)。

坐標(biāo)測量機(jī)作為一種精密、高效的空間長度測量儀器，它能實現(xiàn)許多傳統(tǒng)測量器具所不能完成的測量工作，其效率比傳統(tǒng)的測量器具高出十幾倍甚至幾十倍。而且坐標(biāo)測量機(jī)很容易與CAD連接，把測量結(jié)果實時反饋給設(shè)計及生產(chǎn)部門，借以改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計或生產(chǎn)流程。因此坐標(biāo)測量機(jī)已經(jīng)并且將繼續(xù)取代許多傳統(tǒng)的長度測量儀器。

坐標(biāo)測量機(jī)今技術(shù)及應(yīng)用

現(xiàn)代坐標(biāo)測量機(jī)不僅能在計算機(jī)控制下完成各種復(fù)雜測量，而且可以通過與數(shù)控機(jī)床交換信息，實現(xiàn)對加工的控制，還可以根據(jù)測量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)逆向工程。

坐標(biāo)測量機(jī)已廣泛用于機(jī)械制造業(yè)、汽車工業(yè)、電子工業(yè)、航空航天工業(yè)和國防工業(yè)等各部門，成為現(xiàn)代工業(yè)檢測和質(zhì)量控制不可缺少的測量設(shè)備。

隨著坐標(biāo)測量機(jī)開始應(yīng)用在越來越多的領(lǐng)域，坐標(biāo)法測量的思想在測量領(lǐng)域已經(jīng)開始普及，也開始改變影像測量行業(yè)。影像測量儀的測量平臺繼承了坐標(biāo)測量機(jī)的形式，但在測頭上，則與光學(xué)比較儀或工具顯微鏡相似。

坐標(biāo)測量機(jī)有二維，有三維，使用最多的就是三坐標(biāo)測量機(jī)。

三坐標(biāo)測量機(jī)最早只是軍工使用，后來逐漸進(jìn)入企業(yè)，中國國內(nèi)生產(chǎn)三坐標(biāo)測量機(jī)的廠家主要有：思瑞、新天、萬濠、七海等（排名不分先后）

坐標(biāo)的概念源于解析幾何。解析幾何的基本思想是構(gòu)建坐標(biāo)系，將點與實數(shù)聯(lián)系起來，進(jìn)而可以將平面上的曲線用代數(shù)方程表示。從這里可以看到，運(yùn)用坐標(biāo)法不僅可以把幾何問題通過代數(shù)的方法解決，而且還把變量、函數(shù)以及數(shù)和形等重要概念密切聯(lián)系了起來。坐標(biāo)的概念應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中解決了大量實際問題，而且絕大部分現(xiàn)代測量儀器都是在坐標(biāo)測量原理的基礎(chǔ)上建立的。

坐標(biāo)測量機(jī)工作原理

在坐標(biāo)測量技術(shù)中，我們首先需要通過機(jī)械的方法建立實際可見的坐標(biāo)系，然后將測量點用坐標(biāo)表示方法一一對應(yīng)，再利用空間幾何關(guān)系就可以獲得所需的各測量值了。例如在坐標(biāo)測量機(jī)中，我們以測量儀器的平臺為參考平面建立機(jī)械坐標(biāo)系，采集被測工件表面上的被測點的坐標(biāo)值，并投射到空間坐標(biāo)系中，構(gòu)建工件的空間模型。有了工件的空間模型，坐標(biāo)測量機(jī)就可以計算出所需的幾何參數(shù)。

坐標(biāo)測量機(jī)應(yīng)用范圍

坐標(biāo)測量儀器在測量領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，小到五金件的尺寸確定，大到整機(jī)、整車的幾何量測量，都會應(yīng)用到各種坐標(biāo)測量儀器。