Olivia 1.介绍
三坐标测量仪作为一种多年来公认的通用性极强、自动化程度高、几何量测量精度高的测量系统在当前制造技术与科学技术研究中，几乎所有的加工制造行业都有极广泛的应用。最早各大工厂使用的测长机可以说成是一维坐标测量机；万能工具显微镜能测 X,Y 两个方向的尺寸，可以说成是二维坐标测量机；三维坐标测量就要具备 X,Y,Z 三个方向的运动空间，才能测量出空间范围内任意一点的坐标值。它是将各种几何元素的测量转化为这些几何元素上一些特征点集之坐标位置的测量。在测得这些特征点的坐标位置后, 再由相应的测量软件按国家标准的评定准则计算出这些几何元素的尺寸、形状、相对位置等。这一普遍性工作原理, 使三坐标测量机具有很大的通用性与柔性。从原理上说, 它是一台万能测量机，它可以测量任何工件的任何几何元素的任何参数。
近十几年来,由于现代工业技术的持续发展进步(计算机、集成电路、新材料、气浮技术、传感等) ,促进了三坐标测量机(CMM) 的发展。它不仅能较简便，快捷地测量箱体、气缸盖、活塞、涡轮、叶片、齿轮、凸轮、模具、各种机身型体及不规则空间型面的零件,而且还可以配合数控机、加工中心和柔性制造系统(FMS) 纳入制造工程,并和 CAT、CAD、CAM 组成联机集成系统,以实现设计、制造和检测一体化。近年来,美、英、德、日、意等工业发达国家都在竞相开发各种类型规格的三坐标测量机,开发各类操作更加方便，功能更加强大的测量软件，以满足各个领域对 CMM 日益扩大的需求。
2.组成结构
三坐标测量机作为一种测量仪器，它主要采用的是比较测量法，即被测量与标称量进行比较，将比较数值表示出来，这就决定 CMM 要具备三个方向的标尺，同时具备三个方向的仪器导轨的相对运动，还需要三维探测头对被测物体进行精确探测，同时，CMM 还要具备将所有采集数据进行处理及计算的功能，这些功能需要计算机硬件完成，此外还要必备－控制设备正常运转的重要控制系统－电气控制系统（电控柜）。所以，三坐标测量机的组成部分可以分为：主机、测头系统、电气系统和测量软件四大部分。
主机
三坐标测量仪是集机械、光学、电子、计算机于一体的精密测量仪器。自六十年代中期第一台三坐标测量仪问世以来，随着计算机技术的进步以及电子控制系统、检测技术的发展，使三坐标测量仪逐步向高精度、高速度方向发展。它最初的机械结构是从精密机床发展而来的，所以目前大、中型三坐标测量仪的主机结构从整体上来看，还是存在明显精密机床的结构模式。从测量机应用的机械材料而言，三坐标测量仪主机结构材料的发展经历了由金属到陶瓷、花岗石，再由这些自然材料发展到铝合金的过程。现在，各种合成材料的研究也在深入进行，德国Zeiss、英国 LK 及 Tarus 公司均开始采用碳素纤维作结构件。随着对精度要求的不断提高，对测量速度的更高追求，对材料性能的各项要求也越来越高。三坐标测量机的材料向着轻便、变形小、易加工的方向发展，不断有强度大、重量轻的新型材料问世。
测头系统
三坐标测量仪的探测信号是通过测头得到的，因此它的探测精度关系到 CMM 的精度和性能。三坐标测量头是一种结构复杂的传感器，它的基本功能有两点：一是测微（被测量与标称量的比较值），二是触发（即与被测工件表面在一定测量力下接触，得到反应信号）。三坐标测量头有如下特点：①由于测量复杂曲面的需求，测量头可以多方向运动，因此一般采取多层结构，多个传感器的组合；②测量头探针工作状态基本是多探针组合型式，并能够一个方向，两个方向，甚至发展到今日三个方向锁紧，预加测力，结构复杂；③测量头多采用电气及光电系统，因为它与坐标机，计算机数据处理及控制联系在一起，这样既便于操作又便于自动化；④测头的测量精度极高，它是测量机精度保证的必然条件；⑤为了满足各种测量需要，测头有很大的测量量程；⑥基于测量及数据处理的需要，测头有半径修正，以补偿测头的球端半径。目前普遍使用的 CMM 测头主要有接触式和非接触式两种。其中接触式测头包括触发式及扫描式 。
电气系统
不同型号的 CMM 配有不同的电控柜，从最初庞大繁杂的电控柜配置，发展到今天的几块集成电路板整齐地排列，就可以完成 CMM 单轴与多轴联动控制，外围设备控制，通信控制及保护，逻辑控制等等，它是整台 CMM 电控信号的生成中心和操纵中心。
测量软件
公认好的 CMM 测量软件要求具有操作性强，计算功能强大的特点，目前在国内大多数 CMM 使用厂家 80%在运用如下两种测量软件：PC-DMIS 和 QUINDOS。
①PC-DMIS 通用测量软件：是一种具备强大 CAD 功能的通用测量软件。基于该软件的技术特点，它确实为 CMM 用户提供了较完美而完善的测量方案。同时具备大多数用户需要的专用测量软件，将计量复杂检测项目简捷化。目前，PC-DMIS 软件具备三种版本：PC-DMIS PRO,PC-DMIS CAD 和 PC-DMISCAD++，提供了多种专业测量软件包选项。在众多测量和检测软件的计量应用中，PC-DMIS软件提供了最为完善的一体化解决方案。其中PC-DMIS CAD++是PC-DMIS软件功能最完善的版本，在具备 PC-DMIS PRO 和 PC-DMIS CAD 功能的同时，具备完善的扫描和钣金件测量功能。这种功能强大的计量与检测软件，为计量需要提供了完美的解决方案，使您的测量过程始终以高速、高效率和高精度进行。这一完善的测量软件，通过其简捷用户界面，引导使用者进行零件编程、程序初始设定和执行工件检测。同时，利用其一体化的图形功能，能够将检测数据生成可视化的图形。
②QUINDOS 是一种功能极其强大的软件包，易于使用和具有很大的灵活性是其显著的特点。QUINDOS 还可提供 30 多种选项软件包，用以测量现代工业生产的形状最复杂的工件，有效解决计量检测难题。
3.应用
随着科学技术的迅猛发展，三坐标测量机在汽车、航空、航天、模具、检具等行业中的应用也越来越广泛，目前已经成为一种比较常见的万能检测工具。三坐标测量机作为一种通用性强、自动化程度高、高精度测量系统在先进制造技术与科学研究中有极广泛的应用。它首先将各种几何元素的测量转化为这些几何元素上一些点集坐标位置的测量。在测得这些点的坐标位置后，再由软件按一定的评定准则算出这些几何元素的几何尺寸、形状、相对位置等。这一工作原理，使三坐标测量机具有很大的通用性与柔性。从原理上说，只要有相应的测量软硬件配置，它可以测量任何工件的任何几何元素的任何参数。从测量及应用的角度而言，三坐标测量机主要是两个方面的应用：一个方面是用于各种几何元素——点、线、面、圆、圆锥、圆柱、阶梯圆和球这些几何形状及组合尺寸的测量,同时对形位公差——直线度、平面度、平行度、垂直度、位置度、倾斜度、跳动度、等方面的三维测量及评定，另一方面近年来三坐标测量机在制造系统中的应用不容忽视，因此，三坐标测量机目前在国外被称为测量中心。
目前，国内外最具影响力和竟争力的 CMM 生产厂家是海克斯康集团。总部位于瑞典斯德哥尔摩的 HEXAGON 集团是一家上市公司，其核心业务主要包括了计量、工业自动化和工程技术三大产业。集团下属制造企业分布在北欧、意大利、德国、瑞士、爱沙尼亚、拉托维亚、俄罗斯、斯里兰卡、中国、美国及其他一些国家。HEXAGON集团计量产业由于将著名的测量机专业厂家 Brown & Sharpe、DEA、LEITZ、Brown &Sharpe、CE JOHANSSAN 以及著名的测量软件 PC-DMIS 专业开发商 WILCOX、和著名的精密计量工具制造商瑞士 TESA 纳入麾下而成为世界计量领域的领先者。通过其遍及全球的 8 个专业制造厂和 29 个精密计量中心，HEXAGON 集团计量产业全球化的研发、制造、技术服务和应用支持网络，通过其多种品牌策略的运作，可为全球客户提供世界一流的计量产品和售后增值服务，是毫无疑问的计量产业的大鹗，海克斯康集团是目前全球最大的测量仪器制造商。
