三次元

三次元一指三坐标测量机，它是指在一个六面体的空间范围内，能够表现几何形状、长度及圆周分度等测量能力的仪器，又称为三坐标测量仪或三坐标量床。三坐标测量仪可定义为“一种具有可作三个方向移动的探测器，可在三个相互垂直的导轨上移动，此探测器以接触或非接触等方式传送讯号，三个轴的位移测量系统（如光学尺）经数据处理器或计算机等计算出工件的各点坐标（X、Y、Z）及各项功能测量的仪器”。三坐标测量仪的测量功能应包括尺寸精度、定位精度、几何精度及轮廓精度等。三次元亦指三维空间，若需详情请浏览三维空间或3D词条。

历史介绍

几十年以前，三坐标测量仪在工业界仅是极少人知道的。自从60年代起，由于电子、计算机及传感器等技术的发展，三坐标测量仪的功能及应用，也改善了许多，使制造工业可以达到高质量、高效率及多功能等测量需求。

1921—1930年代间，由于万能测量显微镜及工具显微镜无法做Z轴方向的测量。

1940年首先推出以肉眼来读标准尺及显微镜的比较测量方式的三坐标测长仪。

1950至1960年间才真正制造出三坐标测量机，但仍沿用肉眼读出方式，因此需用熟练的技术人员来操作方能达成。

1960年后，英国国家工程实验所及国家物理实验所共同研究出使用线性光栅式及莫瑞条纹来编码，这就是今日所用三坐标测量仪数值读出方式，各轴移动最小读数可达0.001mm，然后再配合计算机应用。由于计算机软件的设计为交谈式，故在使用上十分方便，因而三坐标测量仪的使用，已为现代工业测量不可或缺的利器。

操作

步骤

1.建立三坐标（系统会默认一个三坐标）

2.用标准件对坐标进行校验。

3.在量测工件上选取几何元素。

4.对几何元素进行量测。

5.收集数据信息。

6.数据转换成图像。

注意事项

1、以探针去碰触工件时应尽可能与工件的被测量面保持垂直的方向。

在实际碰触取点时，至少需保持与垂直面角度在±30°以内。以防止探针打滑而造成量测的重复精度不佳的情况产生。再借助系统的探针补偿来实现数据的准确性。

选择方法

选择三次元三坐标的大小

首先我们应该从测量的产品大小来选择三次元（三坐标）的型号大小，如一般的使用型号大小有：NC654、NC765、NC865、NC1077、NCL1297、NCL15107、NCL20107、NCL15108等等。型号大小名称的解释：如NC654前面的字母表示型号，后面的654表示XYZ三个轴的有效行程为：X=600mm、Y=500mm、Z=400mm。

选择三次元三坐标的型号

不同型号的三次元（三坐标）它们的精度等级又是不一样的。

NC系列-全自动三次元

NCL系列一大型全自动三次元

NCF系列-高精密全自动三次元

NC带激光扫描复合试全自动三次元

NCG系列-针对超大型工件的全自动三次元

选择三次元三坐标的测头系统

测头是三坐标与工具的接触探测部分，是用它来测量产品。

MCP简易测头

MH20I多角度手动调整测头

PH10T多角度自动调整测头。

MCP简易测头功能有限价格便宜多用在手动机上。MH20I多角度手动调整测头满足自动三坐标的测量要求，而价格小于PH10T测头，用在小行程自动三次元上。PH10T多角度自动调整测头能自动调整角度，效率高，一般用于一米以上大行程三次元上。

三次元三坐标还可以加其它的测量模块

分类

直角坐标系

包括画线机、悬臂式、桥架式；

关节坐标系

关节坐标测量机采用差节坐标系，此型测量同测头沿工件表面移动，会导至关节角度的变化，由解码器测知各轴的角位移，由关节坐标的齐次转换式，可以经由各轴移量。

（市场上的叫法一般有：影像式三次元，cnc三次元，影像三次元，经济型三次元，光学影像测量仪,龙门型三次元，cnc全自动大行程三次元，非接触三次元，光学三坐标测量机，三坐标测量仪，三维坐标，光学三次元，探针型三次元,经济型手动三次元测量机，高精度全自动三次元测量机，计量型三次元测量机，三次元测量机，二次元测量仪，三次元测量仪，三次元，活动桥式三次元测量机，固定桥式三次元测量仪）

其他分类

其实三次元按是否接触工件表面即可分为：接触式坐标测量机与非接触式坐标测量机。接触式坐标测量机也就以上介绍带气浮轴承和测头的，非接触式坐标测量机是指我们市场称为影像式精密测绘三次元。

优点

从机械上讲，坐标测量机（三次元）的优点有：

1、科技进步的关键－－坐标测量机因为科学技术的进步，使得坐标测量机实用化，并具备多种测量功能。

气浮轴承，各坐标轴移动面使用气浮轴承，使得测头移动顺畅，可以很精确得移动测头；

光学线性尺，配合安装于机器坐标系上的三线光学线性尺，可以很精确得获得坐标测量值；

电脑设备，坐标测量机采用计算法获得测量结果，数据处理机及所具备的测量软体，增加了坐标测量机功能。

2、坐标测量机的优点如下：

A、探测头可以在空间沿X、Y、Z三个轴向移动，其们置以直角标或极坐标表示。

B、工件立方体的五个面皆可测量，无需变换工件位置，若加装适当夹具及特殊测头，第六面亦可测量。

C、坐标测量机的操作和测量工作，不需要特殊的技术即可胜任

D、可以在任何的位置，设定工作坐标系原点，并且以间接主算法计算出测量结果，增加测量的功能与使用弹性。

E、以电脑数据处理机，快速准确的计算出测量值，配合教导程式使坐标测量机的测理工作自动化。

F、取代传统测量方式，提高检验准确度，并且对于高精度产品，可以百分之百检验。

G、复杂的工件与测量困难度高的工件，皆可以作精确的测量。

功能

1、CNC电动桌面：（以软件功能控制工作台面，增加操作人员使用及操作上的方便性）

2、CNC自动测量：可按客户自行设定的程序自动测量出产品尺寸，测量值可自动转到Excel生成统计报表。

3、SPC数据转换（制程能力分析）：能将测量之数据输出至Excel进行分析。

4、AutoCAD中标准工程制图输入：可把AutoCAD中的标准工程制图直接输入到测绘仪软件的影像中，令AutoCAD工程图兴实际工件外形重叠进行对比，从而找出工件和工程制图的区别。

5、图形输出到AutoCAD并自动摆正：可将按实时影像中按实际工件外形所描绘的图形按实际需要来自行设定基准并在传输过程中摆正。

6、自动取线、取圆：无须以人工取线或圆，在某一范围内软件可自动捕捉到最精确的线或圆。

8、扫描工件外形作为行动地图：以图原点（外形图）形式成为行动地图，若以鼠标则工作台会自动将你所点击的移动至画面中心点。

9、JPEG图片输入：可输入先前拍照储存的JPEG图片兴实时影像中的实际工件进行重叠对比。

10、鸟瞰图：可观察工件的全图形并具有类似AutoCAD的缩放功能。

11、在鸟瞰全视图中进行标注：可以在乌瞰的全图中进行标注尺寸。

12、自定义圆：可按客户需要自定义标准的图（由客户自行定义圆的圆心坐标、直径、半径）。再以标准的圆和影像中的工件作重叠对比，从而找到工件与标准图形之间的误差。

13、自定义线段：客户自行定义线段的起点坐标、长度、旋转的角度，再与影像中的工件作重叠对比，从而找到工件与标准图形之间的误差。

14、直接画图：直接移动工作桌，以十字线中心点画线、圆、弧时不仅可以在AutoCAD中直接生成图形同时在测绘仪软件的影像中也生成相同外形及位置的图形。

15、自设客户坐标：可以根据客户本身的需要在实时影像中的实际工件上自行设定坐标原点（0，0），再以（0，0）点为基准在画面任一点上标示该点X，Y坐标位置。

16、坐标标注：以自己所设定之坐标原点（0，0）为基准，标注图上任意一点的坐标位置。

17、专利取R角功能：为市面上准确的平面取R角方式。

18、测量：可测量平面上的任何几何尺寸（角度、直径、半径、点到线的距离、圆的偏心、两圆间距等等）。

20、自动捕捉图形线条的各结点：可以自动捕捉线的起点、中点、终点及两线的交点、圆心及圆周上的三个结点，用于辅助标注绘图等应用功能。

应用领域

基本信息

介绍

VMC是一款研发高精密自动影像测量仪，凝聚了机械、控制、软件等各相关领域最尖端的科研成果。它在VMP的基础上进一步提升了测量精度，性能指标直击国际高端品牌，是国内精度高、性能稳定的自动影像测量仪。

特点

◆ 高端配置，超精密全自动测量，四轴CNC控制；

◆ 三轴THK精密线性滑轨、精密传动系统；

◆ Renishaw开放式光栅尺，精度高、稳定性好；

◆ Navitar自动变倍光学镜头，可实现自动变倍测量；

◆ 全鼠标、手柄操作，简单易用；

◆ 可程控6环8区环形表面光源，LED轮廓光源，同轴光源；

◆ 自动对焦测高，可加装接触式测头；

◆ Vispec全自动影像测量软件（高端版）；

◆ 提供多种行程规格配置，如222、322、332、432、442、542等。

工作原理

三坐标测量机是基于坐标测量的通用化数字测量设备。它首先将各被测几何元素的测量转化为对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，再根据这些点的空间坐标值，经过数学运算求出其尺寸和形位误差。CMM的这一工作原理使得其具有很大的通用性与柔性。从原理上说，它可以测量任何工件的任何几何元素的任何参数。

坐标类比

三次元=空间坐标系（x轴、y轴、z轴）