目前，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(guó)防工業(yè)等都廣泛使用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)已成為現(xiàn)代工業(yè)檢測(cè)和質(zhì)量控制不可缺少的測(cè)量設(shè)備。

一、多種幾何量的測(cè)量

測(cè)量前，必須建立坐標(biāo)系，根據(jù)被測(cè)件的形狀特點(diǎn)選擇測(cè)頭，進(jìn)行測(cè)頭的定義和校驗(yàn)，并對(duì)被測(cè)件的安裝位置進(jìn)行找正。

1、坐標(biāo)系的概念

1）機(jī)床坐標(biāo)系，也稱作坐標(biāo)系。

機(jī)床坐標(biāo)系是測(cè)量機(jī)出廠時(shí)設(shè)定的，它的原點(diǎn)一般是在Ｘ、Ｙ、Ｚ（Ｕ、Ｖ、Ｗ）標(biāo)尺的初始端。一般在測(cè)量機(jī)初始啟動(dòng)時(shí)，都要“回零”，就是初始化回原點(diǎn)。如果不能正?；亓?，則在測(cè)量機(jī)軟件或硬件上存在某種錯(cuò)誤。

一般在較低端的測(cè)量機(jī)（如較一般的劃線機(jī)）上，會(huì)用到機(jī)床坐標(biāo)系，它需要操作者將工件的某軸線擺放到機(jī)床坐標(biāo)系的相應(yīng)軸線平行，然后建立相對(duì)坐標(biāo)系再測(cè)量。

2）工件坐標(biāo)系

測(cè)量時(shí)一般都用工件坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系是操作者在制件檢測(cè)前生成的坐標(biāo)系。

對(duì)于某些大型測(cè)量機(jī)，在需要承載能力較大的情況下，床身和工作臺(tái)分開(kāi)安裝，也就是說(shuō)，工作臺(tái)的變形、破壞不會(huì)影響到測(cè)量機(jī)本身的精度，此時(shí)必須用到工件坐標(biāo)系。

工件測(cè)量坐標(biāo)系設(shè)定后，即可調(diào)用測(cè)量指令進(jìn)行測(cè)量。

2、角度的校驗(yàn)和觸頭的定義

在觸頭更換后，系統(tǒng)啟動(dòng)需要把觸頭的定義輸入到指定的地方。由于一般系統(tǒng)采用的是自動(dòng)補(bǔ)償接觸檢測(cè)、測(cè)量，也就是說(shuō)，實(shí)際上檢測(cè)、測(cè)量的是接觸頭的球心，得到的結(jié)果是系統(tǒng)自動(dòng)“加了一個(gè)半徑”。

觸頭或加長(zhǎng)桿更換后，或在初次進(jìn)行零件檢測(cè)、測(cè)量時(shí)，必須要對(duì)側(cè)頭的各個(gè)擺角進(jìn)行校驗(yàn)，否者會(huì)在不同的角度測(cè)量（檢測(cè)）同一點(diǎn)值時(shí)出現(xiàn)偏差，這個(gè)偏差跟加長(zhǎng)桿、探針長(zhǎng)度、接觸頭的大小都有關(guān)系。

一般，大部分測(cè)量機(jī)廠家都是用標(biāo)準(zhǔn)球（也叫基準(zhǔn)球）進(jìn)行校驗(yàn)。

3、工件找正

零件的找正，是指在測(cè)量機(jī)上用數(shù)學(xué)方法為工件的測(cè)量建立新的坐標(biāo)基準(zhǔn)。測(cè)量時(shí)，工件任意地放在工作臺(tái)上，其基準(zhǔn)線或基準(zhǔn)面與測(cè)量機(jī)的坐標(biāo)軸（x、y、z軸的移動(dòng)方向）不需要精確找正，為了消除這種基準(zhǔn)不重合對(duì)測(cè)量精度的影響，用計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，根據(jù)新基準(zhǔn)計(jì)算校正測(cè)量結(jié)果。

零件找正的主要步驟有：

①確定初始參考坐標(biāo)系。

②運(yùn)行找正程序。

③選定頭一坐標(biāo)軸。

④調(diào)用相應(yīng)子程序進(jìn)行測(cè)量并存儲(chǔ)結(jié)果。

⑤選第二坐標(biāo)軸。

⑥調(diào)用相應(yīng)子程序進(jìn)行測(cè)量并存儲(chǔ)結(jié)果。

對(duì)于三維找正中的第三軸，系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)右手坐標(biāo)準(zhǔn)則確定。

4、觸頭選用

對(duì)于測(cè)量工件的材質(zhì)、形狀、測(cè)量部位，在測(cè)量前都是觸頭選擇的因素。如下圖左所示是柱形接觸頭，一般用于測(cè)量零件的輪廓邊界；下圖中所示是盤(pán)形接觸頭，一般用于測(cè)量寬的溝槽、有閉角的區(qū)域；下圖右所示是球頭接觸頭，它在生產(chǎn)實(shí)際中使用最多，孔、面、壁的檢測(cè)、測(cè)量都可以使用。

5、觸頭運(yùn)動(dòng)方式

觸頭在測(cè)量時(shí)，在運(yùn)動(dòng)方向的選擇上，必須要在理論上保證測(cè)量數(shù)據(jù)的可靠性及準(zhǔn)確度。如下圖左，在測(cè)量一簡(jiǎn)單的型面時(shí)，從p的進(jìn)給方向和從q的進(jìn)給方向測(cè)量的結(jié)果是不同的。這是由于軟件對(duì)球頭半徑補(bǔ)償所致。當(dāng)判斷出運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閜向進(jìn)給時(shí)，球頭半徑補(bǔ)償在p向，同理，如判斷為q向進(jìn)給時(shí)，補(bǔ)償方向在q向，二者的差值由此產(chǎn)生。下圖右為合理的不同進(jìn)給方向。

二、實(shí)物程序編制

對(duì)于在數(shù)控機(jī)床上加工的、形狀復(fù)雜的零件，當(dāng)其形狀難于建立數(shù)學(xué)模型使程序編制困難時(shí)，常常可以借助于測(cè)量機(jī)。

通過(guò)對(duì)木質(zhì)、塑料、粘土或石膏制的模型或?qū)嵨锏臏y(cè)量，得到加工面幾何形狀的各項(xiàng)參數(shù)，經(jīng)過(guò)實(shí)物程序軟件系統(tǒng)的處理，輸出所需結(jié)果。例如，高速數(shù)字化掃描機(jī)，實(shí)際上是一臺(tái)連續(xù)掃描測(cè)量方式的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，主要用于對(duì)模具未知曲面進(jìn)行掃描測(cè)量，可將測(cè)得的數(shù)據(jù)存入計(jì)算機(jī)，根據(jù)模具制造需要，實(shí)現(xiàn)：

1、對(duì)掃描模型進(jìn)行陰、陽(yáng)模轉(zhuǎn)換，生成需要的CNC加工程序；

2、借助繪圖設(shè)備和繪圖軟件，得到復(fù)雜零件的設(shè)計(jì)圖樣，即生成各種CAD數(shù)據(jù)。