三坐標設備介紹和測量原理

三坐標測量設備作為精密測量的關鍵工具，在眾多領域發(fā)揮著重要作用。

在機械制造領域，三坐標測量設備能夠?qū)C械零件的長度、直徑、角度、平面度、圓度、圓柱度等眾多幾何參數(shù)進行精確測量。例如，發(fā)動機缸體作為汽車發(fā)動機的關鍵部件，其內(nèi)部孔徑的尺寸精度、缸筒的圓柱度以及各安裝平面的平面度等都必須嚴格符合設計要求。通過三坐標測量機對缸體進行全面檢測，可以及時發(fā)現(xiàn)加工過程中的偏差，確保每個缸體都能與活塞、曲軸等部件實現(xiàn)良好的配合，從而保證發(fā)動機的動力性能和燃油經(jīng)濟性。同時，在汽車零部件的批量生產(chǎn)中，三坐標測量機可以對生產(chǎn)線上的零部件進行抽檢或全檢，監(jiān)控生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性，防止不合格產(chǎn)品流入下一道工序，有效降低廢品率，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

在航空航天領域，飛機的機翼、機身框架、航空發(fā)動機葉片等關鍵部件的制造精度直接關系到飛機的飛行性能、安全性和可靠性。激光跟蹤儀能對葉片進行高精度檢測，保證葉片在高速旋轉(zhuǎn)時的穩(wěn)定性和性能表現(xiàn)。此外，在航天器的制造和裝配過程中，激光跟蹤儀用于對各種結構件、電子設備安裝支架等進行精確測量和定位，確保航天器各部件之間的精確配合，保證航天器在惡劣的太空環(huán)境中能夠正常運行。

在現(xiàn)代制造業(yè)中，高精度測量對于產(chǎn)品質(zhì)量和性能的保障很重要。本文將深入介紹三坐標測量機與激光跟蹤儀，涵蓋其技術特點、測量原理及應用范圍等方面。

一、三坐標測量機

（一）技術特點

1.結構設計方面，采用低熱膨脹系數(shù)花崗巖導軌與環(huán)抱式氣浮布局，關鍵部件一體鑄造成型，確保穩(wěn)定性、高精度與長壽命。

2.運動控制上，Z 軸柔性平衡系統(tǒng)及高剛性傳動保障平穩(wěn)精確，高精度光柵尺提供精準反饋。測量功能涵蓋開放式工作臺與大視野，氣壓檢測安全裝置確保安全。

3.測控系統(tǒng)多樣，控制器與測座測頭選擇豐富。

4.軟件功能強大，如 Power DMIS 界面友好、兼容性強，具備多種先進功能，可高效處理分析數(shù)據(jù)，實時計算幾何參數(shù)并評價，還能統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)助力質(zhì)量控制與工藝改進，是高精度測量的關鍵利器。

（二）測量原理

三坐標測量機測頭在X、Y、Z軸移動接觸工件測點，測量系統(tǒng)記錄位移量計算坐標。例如在測量發(fā)動機缸體時，測頭沿著缸體的內(nèi)壁、平面等部位進行移動測量。在測量缸體的孔徑時，測頭從孔的一側開始，沿圓周方向依次接觸孔壁上的多個點，測量系統(tǒng)精確記錄測頭在X、Y、Z三個方向上相對于測量機坐標系原點的位移量。通過對這些多點測量數(shù)據(jù)的處理，利用數(shù)學算法計算出孔的直徑、圓度以及圓柱度等參數(shù)，從而判斷缸體的加工精度是否符合設計要求。同樣，在測量缸體平面時，測頭在平面上進行網(wǎng)格狀的多點測量，通過數(shù)據(jù)處理得到平面度等信息。

（三）應用廣泛

三坐標測量機適用于機械制造、汽車工業(yè)、電子工業(yè)、航空航天及計量檢測等領域，在零部件加工精度檢測、裝配質(zhì)量保證、高精度測量需求滿足及計量校準等方面發(fā)揮關鍵作用。如在機械制造中，對各種機械零件的尺寸、形狀精度進行檢測，確保零件之間的配合精度；在電子工業(yè)中，對電子元件的微小尺寸和位置進行精確測量，保證電子產(chǎn)品的性能。

二、GTS激光跟蹤儀

（一）技術亮點

1.主機系統(tǒng)集成化智能化

集成化主機設計，內(nèi)置強大CPU，減少線纜與箱體。目標球自動鎖定、HiADM測距、一體化氣象站、MultiComm通信等技術確保測量高效準確，便攜性佳且防護性強，穩(wěn)固三腳架保障穩(wěn)定測量。各系列型號參數(shù)明確，適應多種工作環(huán)境。在大型飛機的總裝過程中，其便攜性和快速安裝的特點使其能夠在復雜的裝配現(xiàn)場靈活使用，對飛機的大型部件進行精確測量和定位。

2.多種先進測量組件

1.iProbe 6D姿態(tài)探頭融合機器視覺與重力對齊技術，精度較高，可測內(nèi)部隱藏特征，雙探頭無線設計高效便捷。例如在汽車模具制造中，可對模具內(nèi)部的復雜型腔進行測量，獲取精確的尺寸和形狀數(shù)據(jù)。

2.iTracker 6D姿態(tài)智能傳感器主動跟蹤、精度高、適應性強。

3.EyeScan掃描系統(tǒng)無需貼點，掃描速度快、精度高、范圍廣。

4.SpatialMaster軟件功能全面強大，RobotMaster套件助力機器人檢測校準。在船舶制造中，可對船身結構進行快速掃描測量，為船舶的建造和裝配提供準確的數(shù)據(jù)支持。

（二）測量原理

通過發(fā)射激光束至目標鏡，利用激光干涉測距測量距離，結合水平和垂直角度變化，經(jīng)三角測量原理計算目標點空間坐標，氣象站實時修正環(huán)境影響。以大型橋梁的建設為例，在橋梁的鋼梁架設過程中，將目標鏡安裝在鋼梁的關鍵節(jié)點上。激光跟蹤儀發(fā)射激光束到目標鏡，激光束往返的時間差通過干涉測距原理精確測量出跟蹤儀到目標鏡的距離。同時，跟蹤儀內(nèi)部的角度測量裝置實時測量出激光束在水平和垂直方向的角度變化。利用三角測量原理，根據(jù)已知的距離和角度信息，計算出目標鏡（即鋼梁節(jié)點）的三維空間坐標。在測量過程中，一體化氣象站實時監(jiān)測環(huán)境溫度、氣壓和濕度等參數(shù)，因為這些因素會影響激光在空氣中的傳播速度，從而對測量結果進行實時修正，確保測量精度。

（三）應用多元

廣泛用于航空航天、機床、汽車制造、機器人等領域，如飛機零部件裝配、機床精度測量、汽車在線測量、機器人標定等，對大尺度空間精密測量和定位意義重大。在航天領域，對火箭發(fā)動機的安裝和調(diào)試進行精確測量，保證發(fā)動機各部件的位置精度；在機床行業(yè)，對機床的運動軌跡和加工精度進行檢測和校準，提高機床的加工質(zhì)量。

總之，三坐標測量機和激光跟蹤儀各具特色。三坐標測量機精于中小尺寸工件精密測量，激光跟蹤儀擅長大尺度空間測量定位，共同為現(xiàn)代制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供關鍵技術支撐。