三丰三坐标的工作原理

一、核心组成部分一台三丰三坐标测量机主要由以下四个系统构成：机械系统框架结构： 包括工作台（通常是花岗岩制成，稳定性好、热膨胀系数低）、桥架、滑轨等。它提供了测量时的机械基准和运动空间。运动轴： 典型的为三轴（X, Y, Z）正交坐标系。每个轴上都装有高精度的气浮轴承，使轴在移动时几乎无摩擦、无磨损，确保运动的平稳性和高的精度。驱动系统： 由伺服电机或直线电机驱动，实现精确的定位。测头系统（核心传感器）这是接触工件、获取数据的“手指"，是CMM最关键的部件之一。三丰在此领域技术先进。触发式测头（如著名的TP20, TP200系列）： 像一个高精度的开关。当测针尖处接触工件并发生微小偏移时，会触发一个信号，测量机立刻记录下此时三个轴光栅尺的读数，即该点的三维坐标。适用于离散点的快速测量。扫描式测头（如MH系列）： 能够持续地记录测针偏移量的变化，从而在接触工件的同时进行连续大量的数据采集。适用于需要高密度点云数据的复杂曲面形状测量。控制系统负责控制三轴的移动速度、加速度和精确位置，接收来自测头的触发信号，并读取光栅尺的数据。它确保了测量过程的自动化和高重复性。软件系统（大脑）这是三坐标的“大脑"，其重要性甚至超过机械部分。软件负责：运动控制： 生成测量路径，避免碰撞。数据采集： 接收并存储点的坐标数据。数据处理与分析： 这是核心功能。软件根据采集到的点，通过数学算法（如最小二乘法）构造出几何元素（如圆、圆柱、平面、圆锥等），并计算这些元素之

间的尺寸、距离、角度、形位公差（如圆度、平行度、位置度等）。生成报告： 输出直观的图形化报告和数据表格。二、详细工作流程建立坐标系（对齐）这是测量的第一步，也是最关键的一步。操作员通过测量工件上的基准特征（如一个平面、一条线、一个孔），在软件中建立一个与工件设计基准一致的坐标系。

后续所有的测量和评价都是基于这个坐标系进行的，确保了测量结果与设计意图相符。探测（数据采集）操作员或程序控制测头移动到待测特征附近。测头以一定的速度接近并接触工件表面。对于触发式测头： 接触瞬间发出“咔哒"声（信号），机器瞬间锁存当前坐标值，记为一点（P1）。对于扫描式测头： 接触后保持一定的接触力，沿着曲面移动，期间以高的频率（每秒上百甚至上千次）连续记录点的坐标，形成“点云"。数据处理与元素构造软件根据采集到的点来“拟合"出几何形状。例如： 测量一个圆孔，至少需要采3个点（通常采4个以上以提高精度）。软件会找到一个“最合适"的圆，使得所有测量点到该圆周的距离的平方和最小（最小二乘法），

这个圆就是拟合出的“测量圆"，软件会给出它的中心坐标和直径。公差评价与输出报告软件将构造出的元素与图纸上标注的理论尺寸和公差带进行比较。例如： 将测量出的圆柱的直径与理论值比较，看是否在尺寸公差内；计算该圆柱的轴线相对于基准面的垂直度是否满足要求。最后，生成一份详细的报告，通常包括图形化显示、偏差颜色图、数据表格等，清晰直观地显示工件是否合格。三、确保高精度的关键技术光栅尺： 每个运动轴上都装有一个高分辨率的光栅尺，它是机器的“尺子"，直接决定了坐标读数的精度。三丰采用高性能的光栅系统，分辨率可达亚微米级（0.1µm以下）。气浮轴承： 消除了机械摩擦和磨损，保证了运动的直线性和平稳性，避免了“阿贝误差"。材料与热补偿： 框架采用花岗岩、陶瓷、低膨胀合金等稳定材料。机器还内置温度传感器，软件能根据环境温度变化对测量结果进行实时补偿，以消除热胀冷缩带来的误差。测头校准： 在测量前，必须用一个已知直径的标准球对测头进行校准，以精确确定测针宝石球的等效半径（红宝石半径） 和测头在各个方向触发时的位置偏差。这一步是保证测量精度的绝对前提。总结三丰三坐标测量机的工作原理是一个集精密机械工程、先进传感技术、计算机控制和复杂数学算法于一体的高度复杂的过程。它本质上是一个三维点坐标的采集和处理系统，

通过将物理世界中的几何特征数字化，并与理论设计模型进行精确对比，从而完成对现代工业零件的超高精度质量检测。

简单来说，它的工作就是：“在哪里？"（精确定位） -> “碰到没？"（精确触发） -> “这个点是什么？"（软件计算） -> “合格吗？"（公差评价）