三次元测量仪

发展

　　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。因此质量管理部门可以对工件的尺寸、几何形状及轮廓等测量达到快速且精确。

　　1920~1930年代间，由于测量显微镜及工具显微镜无法做 轴方向的测量。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测量方式的三坐标测长仪。1950至1960年间英国 Ferranti 公司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 (National Engineering Laboratory, NEL) 及国家物理实验所 (National Physical Laboratory, NPL) 共同研究出使用线性光栅式 (Linear gratings) 及莫瑞条纹 (Moire’ fringes) 来编码，这就是今日所用三坐标测量仪数值读出方式，目前各轴移动最小读数可达0.001 mm，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。

原理

　　三次元测量仪的工作原理是利用光栅绕射所制成的量测系统俗称光学尺，其光源经过瞄准透镜而投射到游动刻度尺和主刻度尺，藉其光波产生Moire条纹明暗讯号之原理，由光电管接收其信号，经放大及修正后即可显示出来，其系统及输出信号情形。

操作

　　1、量测前准备：

　　（a）检查空气轴承压力是否足够

　　（b）安装工件

　　2、测头选择及安装：

　　（a）将适当之测头装于 Z 轴承接器

　　（b）检视 Z 轴是否会自动滑落（否则应调整红色压力平衡调整阀）

　　（c）锁定各轴之适当位置

　　3、量测操作：

　　（a）开启处理机电源

　　（b）启开打印机开关

　　（c）参考操作手册，选择所需功能之指令

　　（d）进行量测，并读出量测值

　　4、完成后注意事项：

　　（a）Z 轴移至原来位置后，锁定

　　（b）X,Y 轴各移至中央，锁定

　　（c）关电源及压力阀

　　（d）取下测头

　　（e）并作适当的保养

分类

　　三坐标测量仪依操作方式分类有手动、马达驱动和CNC等三种型式。

　　1. 手动式三坐标测量仪

　　操作者用手握住主轴使其沿着轴移动。测量时，需注意探头与工件间测量压力、及探头移动因加速度所造成轴产生弯曲导致测量误差。

　　2. 马达驱动式三坐标测量仪

　　马达驱动式三坐标测量仪一般可由游戏杆控制。它具有高测量精度、容易操作、且提供教导式测量等优点。

　　3. CNC式三坐标测量仪

　　CNC式三坐标测量仪除了具有马达驱动式的功能之外，还可自动依照计算机所预先设定的程序执行测量，甚至有些厂商出品的三坐标测量仪，也提供了自动装拆工件。CNC式三坐标测量仪除提供尺寸测量 ( 点到点的测量 ) 外，也可作曲面的轮廓测量 ( 点到点的测量及扫瞄测量 )。

注意事项

　　1、该测试仪为高精度仪器，必须在20±3℃环境下使用，否则会有测量误差。

　　2、注意保护测头，每次测量后，首先将立轴（Z轴）抬高至工件碰不到处。

　　3、大理石平台及立轴千万不能用水和油擦拭，否则会损坏仪器；必要时，只能用酒精擦拭。

　　4、保养平台时可上少许专用蜡油,但导轨移动部位不能擦到蜡油。

　　5、大理石平台上摆放工件应轻拿轻放，不可碰撞、划伤，平台、凹槽处经常用吸尘器清扫灰尘。

　　6、坐标尺可用酒精擦拭，保持干净。

　　7、空压气体滤清器应经常清洁保养。

安装条件

　　一、 温度

　　为使精密仪器发挥精密测量功能，安装场所在于恒温的环境是为必要条件（精密测量环境之标准状态中规定标准温度状态1级理想温度为20℃±1℃，而温度变化量为8小时2℃为基准，此为实验室之标准）。此项一般建议客户如不是为标准实验室，在温度上也保持在为22℃±2℃，避免被测物和测量仪因温度变化，产生膨胀缩收的误差。

　　二、湿度

　　虽然并不直接影响三次元测量仪之精度。但如果湿度高时重要加工面上容易产生生锈货，且对电子机器零件也会又不良影响，所以希望维持在55～65﹪。此项一般建议客户加装除湿机。

　　三、地面振动

　　安装场所之地面振动，当在10Hz以下之振动时，振幅必须在2μP-P以下。当在10Hz～50Hz振动时，加速度必须在0.4qal以下。建议安装场所尽可能远离冲压床机器或大卡车通路等振动源，需要时建议建防振地基，以确保机台精度。

　　四、机台搬运路径

　　安装场所之地点与搬运路径及搬运工具请事前规划准备。门宽、门高与三次元安装场地需高度等事先完成以便搬运及安装。

　　五、电流与电压

　　因大陆地区电流与电压品质较不稳定，此项一般建议客户加装稳压器和UPS。三次元测量仪台使用220V电压，需求五至六插座。

　　六、气源

　　三次元是使用空气轴承作动，对与空气品质上要求较高。因此建议给予独立气源气压稳定于0.45MPa以上，并且加强三联式滤水滤油器，以确保气源干净增加机器寿命。将Φ8mm管线快速接头设置在放置三次元机台附近。(定期更换三联式滤水滤油器的滤网)

　　七、人员训练

　　机台操作教育训练人员之挑选，须有量测观念和会看图形经验者佳。