三坐標測量機的論述及發展前景

劉曉青

摘 要：三坐標測量機的問世，不僅解決了復雜零件研制急需先進檢測儀器和檢測技術的難題，而且還迎合了產品更新節奏的加快，對產品檢測速度的要求，因此三坐標在測量領域得到廣泛的應用，體現出它的重要性和廣闊的發展前景。

關鍵詞：三坐標；現狀；趨勢；不足；前景

目前三坐標測量儀主要用于機械、航空航天、汽車零部件、五金、模具等行業的輪廓和表面形狀尺寸、角度及位置、齒輪、凸輪、蝸輪、蝸桿、葉片、曲線、曲面測量，也可以對工件的尺寸、形狀和形位公差進行精密檢測，從而完成零件檢測、外形測量、過程控制等任務。在實際的生產、加工、檢驗方面起著舉足輕重的作用。世界上第一臺三坐標測量機是在1959年英國誕生的。如今據統計三坐標測量機的年銷售增長率在7%-10%。目前，國內外三坐標測量機正迅速發展，品種規格已達300種以上。而三坐標測量機的意義在于針對工件需求進行空間測量，彌補傳統測量方法以滿足生產需要；順應自動加工線優勢，加快了對復雜工件的檢測；方便快捷的對大批量工件進行高精度，低誤差，高效率的檢測，并且可反向工程，為加工工件提供了準確快捷的數據。

三坐標測量機 可定義為“一種具有可作三個方向移動的探測器，可在三個相互垂直的導軌上移動，此探測器以接觸或非接觸等方式傳送訊號，三個軸的位移測量系統 （ 如光學尺 ） 經數據處理器或計算機等計算出工件的各點坐標（X、Y、Z）及各項功能測量的儀器”。 三坐標測量機 的探測頭可以在空間沿X、Y、Z三個軸向移動，其它位置以直角標或極坐標表示，測量工件時立方體的五個面皆可測量，無需變換工件位置，如果加裝了適當夾具和特殊測頭，則第六面也可進行測量。它可以在工件的任何位置，設定工作坐標系原點，并且以間接主算法計算出測量結果， 三坐標的測量方式是以電腦數據處理機，快速準確的計算出測量值，配合教導程式使坐標測量機的測理工作自動化，它取代了傳統測量方式，不僅提高了檢驗準確度，而且對于高精度產品可以百分之百檢驗，可以勝任檢測困難度高的復雜工件的測量，保證精確的數值，大幅度減小了檢驗的時間、費用和人力，增加了測量效率。

三坐標測量儀的測量功能應包括尺寸精度、定位精度、幾何精度及輪廓精度等。我國是20世紀70年代才開始引進、研制三坐標測量機的，現如今國內主要的生產廠家中有西安愛德華測量設備股份有限公司、青島海克斯康測量技術有限公司、北京303所、智泰集團等，但是同國外相比還是有一定差距，主要體現在：三坐標系列品種較少，新產品開發周期長，原件和材料配套難，生產成本高；電控系統和傳動系統可靠性較差；多數廠家沒有獨立自主的技術，大多數高精度零件全憑進口；軟件創新開發和更新力度不夠等問題。

對于三坐標的成本及保養問題也是一些企業望而遠之的原因。例如：第一個是測量機用于確定尺寸的光柵尺，為了確保較好的導電性與穩定的化學性質，其材質選用了純度為99.9%的黃金作為光柵尺，在日常的操作與保養時不能對其有一點傷害，否則就要更換整條光柵尺；第二便是側頭部位的測針，通常我們選用針頭為紅寶石材質的測針，測針的規格有多種，以直徑為例，越小測量精度越高價格也就隨之增加，在對一些未知工件進行測量時極易撞彎撞斷。又加上三坐標測量機對環境的要求也很苛刻，溫度和濕度必須在一定的范圍內才可測量出最精確值，日常的保養也很繁瑣。生產與使用成本如此之高，對于多數私有制經濟的企業來說是不小的開支。由于先進的制造技術與各種工程項目對三坐標測量機不斷提出新的、更高的要求，從目前國內外三坐標測量機發展情況來看，在今后一段時期內，它的主要發展趨勢包括：快速的普及和高速測量；對新材料和新技術以對具體應用；加強對控制系統的改進；致力于測量機測頭與高科技進行融合，研發出多功能高精度低成本的測量機；進一步增強創新意識與軟件技術的革新，使三坐標測量機可以擺脫環境等因素的制約，達到隨到隨用的效果。還有這些諸如：僅適合體積在一定范圍內的工件測量，還需要人工手動操作進行編程，難以用于現場直接測量，電氣系統還需進一步完善、提高效率和安全可靠性等一系列問題。

雖然三坐標存在一些小問題，但是這不足以影響到它的使用價值和潛在的市場前景。對于三坐標的發展前景，最為要緊的便是一些高精度的零件完全依賴于進口，使得我們的生產力和技術水平都受到了國外的制約。隨著社會的不斷發展，對于高精度水平的產品越來越受青睞，然而保證高精度產品的質量尺寸必須需要高精度的檢驗測量儀器進行測量，所以三坐標的應用前景非常廣闊，如果我們可以在現有的水平上開拓創新，生產出正真屬于我們自己的儀器，并且又完善了三坐標測量儀不足的地方，再創造出更多更實用更便捷的功能，那么必將是中國技術水平和測量史上的又一次全新革命，也是眾多私有制企業可以大規模裝配三坐標測量機的福音！

三坐標作為目前世界上最為先進和高精度的測量儀器，不僅滿足了生產上的需求，同時還促進了這一行業的發展。通過實際走訪調查我們了解到，大中型企業為保證產品精度與訂單數量必然會購買三坐標測量儀，如此大的市場缺口必定造成了操作與維修服務人才的緊缺。所以說不管是企業的操作崗位還是市場上銷售崗位或者是維修服務崗位都將成為新生的蓬勃發展的行業！

一個生產力與技術不獨立的國家是會被制約被淘汰的，所以在此我由衷希望可以有越來越多的人加入到這個領域里，用自己的智慧和力量為我國三坐標測量機的發展史添上濃墨重彩的一筆，為我國實現生產與檢測技術全面自主獨立，不再受他國的制約，為社會生產力邁向更高更好的未來而努力！

參考文獻：

[1]劉祚時、倪瀟娟.三坐標測量機（CMM）的現狀和發展趨勢[D].

[2]徐康民、蔣平.三坐標測量機綜述[D].

[3]坐標測量機 優點介紹.上海冉超光電科技有限公司.

[4]三坐標測量機.好搜百科.