三次元坐标量测仪介绍，没有更全！（上）

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三次元坐标量测仪
三次元量测坐标仪是指在一个六面体的空间范围内，能够表现几何形状、长度及圆周分度等量测能力的仪器，如右图，又称三次元量测仪或三次元量床。 三次元量测仪可定义为“一种具有可作三个方向移动的探测器，可在三个互相垂直的导轨上移动，此探测器以接触或非接触等方式传送讯号，三轴之位移量测系统（如光学尺）经数据处理或计算机计算出工件的各点坐标（x，y，z）及各项功能量测的仪器。”其量测功能应包括尺寸精度、定位精度、几何精度及轮廓精度等。CMM外观全景图
发展沿革1940年英国Coventry量规制造公司首先推出以肉眼来读标准尺及显微镜的比较量测方式之三次元量长机。
1950-60间，英国Ferranti 公司真正制造出三次元量测机，但能用肉眼判读，需用熟练的技术人员操作方能完成。
1960年后，英国国家工程实验所及国家物理所共同研究出使用线性光栅式（Linear gratings)及莫瑞条纹（ Moiré fringes)来编码，就是今日所用三次元量测仪数值读出方式，目前各轴移动的最小读数可达0.001mm。三次元量测仪之结构主轴: 悬臂型, 桥架型 (均须加配重块)
1.移动桥架型（Moving bridge type)—为最常用的结构，如图所示。水平梁垂直z轴且被两支柱支撑于两端，梁与支柱形成“桥架”，沿着y方向移动。因量两端被支柱支撑，可得最小挠度，比悬臂式有较高的精度。
2.床式桥架型(Bridge bed type)—此型与移动桥架型一样，梁两端被支撑，因此梁的挠度最少，比悬臂型精度好，因梁只在y轴方向移动，惯性比全部桥架移动时为小，手动操作比移动桥架行容易。 3.柱式桥架型(Gantry type)—与床式桥架型比较，其架是直固定在地板上，又称为门型，比床式桥架型有较大且更好的刚性，大都用在较大型的三次元量床上，各轴以马达驱动，量测范围大，操作者可在桥架内工作。
4.固定桥架型(Fixed bridge type)—桥架（支柱）被固定在机器本体，量测台沿水平平面的导轨做y轴方向移动，且垂直x和z轴，每轴由马达驱动，可确保位置精度，此机型不适合手动操作。
5.L形桥架型(L-shaped bridge type)—此设计乃为了使桥架在y轴移动时有最小的惯性而做的改变，与移动桥架型比较，移动组件惯性较小，因此操作较易，但刚性较差。
6.y轴移动悬臂型(Fixed table cantilever arm type)—水平悬臂梁在y轴方向移动，悬臂梁沿水平面的导槽在x轴方向移动，此型三边开放，容易拆装工件，工件可伸出台面即可容纳较大工件，但因悬臂造成精度不高，早期盛行，现在不普遍。
7.单支柱移动型(Moving table cantilever arm type)—支柱整体沿水平面导槽在y轴上移动，量测台沿水平面的导槽在x轴上移动，此型量测台、支柱等具有良好刚性，因此变形少，且各轴之线性刻度尺与量测轴较接近，以符合阿贝定理。
8.单支柱xy量测台移动型(Single column xy table type)—支柱上附有z轴导槽，支柱被固定在量测仪本体。量测时，量测台在水平面上沿x轴和y轴方向作移动。
9.(Moving table horizontal arm type)—探头装在水平方向的悬臂上，支柱沿水平面导槽在x轴方向移动，量测台沿水平面导槽在z轴方向移动，这是水平悬臂型的改良设计，为消除水平臂在z轴方向，因伸缩所产生的挠度。
10.(Fixed table horizontal arm type)—构造与量测台移动型相似，此型量测台固定，x、y均在导槽内移动，量测时支柱在y轴导槽移动，而x轴滑动台面在垂直轴方向移动。
11.(Moving arm horizontal arm type)—不适合高精度之量测，除非水平臂在伸出或收回时，对因重量而造成的误差有所补偿。目前应用在车辆检验工作。
12.环闭桥架型(Ring bridge type)—由于它的驱动方式在工作台中心，可减少因桥架移动与造成的冲击，为所有三次元量床中最稳定的一种。
三次元量测仪之操作种类1. 手动三次元量测仪：用手握住主轴使其沿x、y、z轴移动。量测时须注意探头与工件间压力、及探头移动因加速度所造成轴弯曲导致的误差（如图）。 2. 马达驱动式三次元量测仪：一般来说可由游戏杆控制，它具有高量测精度、容易操作、且提供教导式量测等优点。
3. CNC式三次元量测仪：

除具有马达驱动式的功能外，还可自动依照计算机预先设定的程序执行量测，有些厂商出品的三次元量床甚至提供自动拆装工件的功能。CNN式除提供尺寸量测，亦可作曲面的轮廓量测。

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