高精度龙门式三坐标测量机 EDS- 205018

技术概述：

a、配置清单

主机概述：

EDS系列三坐标测量机是最新一代三坐标测量机，采用国际先进的有限元分析方法设计，采用刚性好、质量轻的全封闭框架移动桥式结构。配以国际知名品牌高性能三坐标专用控制系统及水平先进的EFT Inspect测量软件包，使其成为同类机型中性价比相当高的产品。

B、技术描述

a、主机：

• EDS系列测量机采用国际先进的有限元分析方法设计的精密矩形横梁技术，且矩形横梁采用四面环抱气浮轴承和风琴式防尘设计及技术特点。

• 机械整体结构采用刚性结构好、质量轻的全封闭框架移动桥式结构。其结构简单、紧凑、承载能力大、运动性能好。

• 固定优质花岗岩工作台，使其具有承载能力强、装卸空间宽阔、便捷。

• Y向导轨采用燕尾式，定位精度高，稳定性能好。

• 三轴采用优质花岗岩，热膨胀系数小，三轴具有相同的温度特性，因而具有良好的温度稳定性、抗实效变形能力，刚性好、动态几何误差变形小。

• 三轴均采用自洁式预载荷高精度空气轴承组成的静压气浮式导轨，轴承跨距大，抗角摆能力强，阻力小、无磨损、运动更平稳。

• 采用反射式金属带状光栅计量系统，与大多数工件具有相近的热膨胀系数，确保了良好的重复精度。

• 三轴驱动系统采用同步带传动，使得运动过程中系统的跟随误差更小、系统的响应速度更快，极大的提高了大型测量设备的动态性能，最大限度的降低    了运动惯量对测量精度的影响。同步带传动的应用使得测量机的传动使用和维护方面成本更低、维护更加便捷。

• Z轴采用气缸平衡装置，极大的提高了Z轴的定位精度及稳定性。

• 控制系统采用英国RENISHAW ucc系统，具有国际先进的上下位机式的双计算机系统，从而极大地提高系统的可靠性和抗干扰能力，降低了维护成本。

• 软件采用功能强大的EFT Inspect测量软件包，其完善的测量功能和联机功能，为用户提供了完美的测量解决方案。

（1） 主机介绍

1 、可靠的模拟算法

EDS系列龙门式测量机采用国际先进的有限元分析方法 （FEM， Finite Element Method） 设计，利用数学近似的方法对真实的物理模型进行各种工况的模拟，通过优化各项参数和设计方案，使得模型误差达到最小值并产生稳定解。通过有限元的分析（FEM，Finite Element Method） ，在导轨的结构上进行优化分析和优化设计，使得机械结构上具有优良的刚性，抵御变形的能力大大增强，从而降低了自身的几何误差并保证了结构的可靠性以及导轨的高精度；通过有限元分析模拟，对整机各个结构单元进行优化调整，在保证各方面应变的前提下使整机的固有频率大幅度增加，为三坐标测量机提高各项运动性和稳定性提供了有力的保障。

采用如图结构布局，该结构简单紧凑，具有良好的开阔性，该结构对地基适应性强，结构稳定等特点，更有利于实现高精度设计；总体设计布局除了充分考虑测量精度的能力外，还对稳定性、环境适应性 、制造工艺要求 、包装运输 、外观设计等方面进行全面的研究， 做出了创新设计。

2、整机结构

EDS系列龙门式测量机采用全封闭外罩设计， 利于温度保持， 并具有一定的防尘 、 防油污， 抗干扰等效果。机械整体采用全封闭落地式龙门式结构，分为主 、副立柱及主 、副导轨以及移动龙门，该结构大大降低了移动部件的运动重心，使得测量机具有良好的运动特性，保证测量精度的同时并大大提高了的测量机的测量效率； 整体的结构布局,更为开阔的测量空间， 为大型尺寸 、重型工件的测量提供了有效的测量解决方案。可配置铸铁或花岗岩工作台，根据需要配置对应的螺纹孔，我司特有的工作台的对接拼接技术，通过可靠的可调地锚器调整机构，使整体工作台在各方向的误差达到微米级精度，为测量提供了可靠的测量基准。

3 、移动滑架系统

X、Z 滑架是承载 Z 轴运动支撑部件， 同时也作为 X 导轨上的滑动部件，是承接 X 轴和 Z 轴两个系统关键的零部件 。较传统的铸造工艺， 该分体式结构材料选用 6063-T5 状态， 无需进行人工及自然时效处理，组装方式为拼接式互锁定位组装，组件稳定性高 。中心对称的结构布局可有效降低因温度变化导致的垂直度误差。九点过定位导向系统的设计在限制了多余自由度的同时，提升了结构的动刚度，大大降低了 X 轴的动态误差， 稳态误差显著提升。

4、立柱结构

立柱采用高强度航空铝材料精铸而成，其屈服强度大，抗变性能力强，为结构的稳定性提供了可靠的保证；主副端同时采用了相同材质，外界温度变化引起的变形相对于主副边的误差影响几乎为零；其长方形截面设计有效的提高了整机在 X、Y 方向的扭转变形， 内部布置有特殊的加强筋，是其普通直面立柱抗扭转变形的两倍以上， 保证了主机在移动过程中整体的抗变形能力。

5、导轨支撑调整机构

主副导轨底部设计有专业的微量调整块，通过弧面的的对研加工而成，通过在底部支撑上的位置分布， 不但为测量机的导轨提供了足够强的 Z 向支撑刚度， 保证了导轨的平直度； 同时还能调整主导轨、副导轨的水平度、Y 方向平行度，为测量机的测量精度和运动刚度提供了可靠的保证；该机构通过螺纹对垂直方向进行调整，上下一组球面实现自定心调节，用以消除导轨基准面和地面平行度。导轨预留拉杆和地面进行固定。该机构具有连接刚度大 、连接稳定可靠，可实现自动找正、定心，温度场和重力场作用应力产生的形变小等优点。

可调球面预拉导轨支撑机构

6、导轨

三轴导轨采用方形结构设计，提供可靠、精确的定位精度同时，增加了导轨的刚度需求，大大增加了导轨的抗形变能力， 有利于为测量机提供可靠的稳态特性， 有助于提高 Y 向运动在各方向上的运动误差， 降低测量机的空间几何误差 。  三轴均采用优质天然花岗岩， 精度由人工时效后负重研磨而得，保证了三轴导轨的加工精度都达到了 000 级； 由于花岗岩石材所具有的特性，热膨胀系数小，热稳定性能好，屈服强度大，抗变形能力强等特点 。由于三轴花岗岩导轨具有相同的物理特性， 因而三轴的热稳定性、抗弯能力、实效变形能力以及刚性物理特性保持了高度的一致，这将对于三坐标测量机保持稳定的精度特性和良好的运动稳态特性等具有重要的意义

7 、驱动系统

三轴电机均采用直流伺服电机，良好的高速性能提供了高效的测量效率，优良的低速性能为测量提供了可靠的准确度 。Y 轴行程较长， 移动质量大， 选用精密齿轮齿条啮合的传动形式， X 、Z 轴采用柔性传动系统， 定位准确 、传动刚度强 、响应速度快。

8 、多孔气浮导轨系统

空气轴承采用特殊设计的多孔设计方案，降低自激荡效应的同时，提高了轴承的承载能力和刚性需求。较上一代空气轴承， 刚度提高20%，承载能力提高 30% 。同时空腔球面专利设计方案可大幅度消除真空吸附效应，提高空气轴承运行的平顺性以及防止自激荡产生共振。空气轴承和顶杆接触采用更大接触面， 分体式结构通过增加受力面积有效的降低了轴承的预载荷形变。

9 、可视化气路系统

全机可视化气路设计，一目了然的气路走向便于后期设备的安装维护；三坐标气路正常维护需要定期拆卸滤芯检查更换，大大增加维护成本 、降低工作效率；整机透明可视化的总气路处理，可以先一步监控过滤后气源洁净程度（颗粒杂质存在堵塞空气轴承节流孔的风险，进而可能损伤导轨面），避免不必要的维护操作，提高气路控制的安全系数，降低维护成本，先一步发现排除问题，提高售后服务效率

10 、光栅系统

采用 RENISHAW   RTLC+FASTRACK+VIONiC 的光栅系统， 分辨率达到 0.05um， RTLC 为光栅尺， FASTRACK 为栅尺导轨， VIONiC 为读数头， 坐标测量机的每条轴上都安装一个超高分辨率的 VIONiC读数头，并配用RTLC+ FASTRACK 栅尺系统；FASTRACK 是一种栅尺导轨系统，由两条微型导轨组成，用于牢牢地固定轻薄小巧的 RTLC 不锈钢栅尺， 同时允许 RTLC 栅尺以自身的热膨胀系数(CTE)  自由膨胀（线性膨胀）， 而且滞后几乎为零。

该光栅系统的另一个优点是，即使在空间狭小受限的应用场合，也可以快速拆除和更换损坏的栅尺，从而减少机器停机时间，易于更换和维护；配合实时温度补偿系统，智能化管理和调控误差补偿，降低温度对测量精度的影响， 使测量机温度范围更广， 性能发挥至最优。

11 、温度补偿系统

EDS系列配置有 ACTIVE 实时温度补偿系统，分为线性补偿、机器结构性补偿、工件温度补偿，并在测量软件里可以设置材料膨胀系数，极大程度上消除热变形对测量机及被测部件的影响；除了工件温度传感器外，在关键位置布局有温度传感器保证可以实时监控测量机的温度参数并及时输出给补偿软件， 对这些数据进行修正补偿， 从而减小温度变化对测量机的影响。

12 、Z 轴柔性气动平衡及防坠系统

我司独有技术实时对气缸内部压力进行检测实现 Z 轴防坠保护 。 当压力波动超过阈值时便会进行报警，此时可进行人为干预，检查气源压力或者管路出现的问题。当此时预警仍未得到有效的响应时， 系统会切断控制回路 、切断马达 、切断空气轴承的工作压力 、停止测量机的运行用于保护测量机避免受到物理上的伤害， 直至等待人为干预恢复正常工作 。另外， 当测量机气动工作回路的压强变化时， 特殊的压力传感器也会实时监测工作回路的压力变化， 当压力波动产生超过阈值时， 同样，系统会断开控制 、断开电机用于保护机械硬件不受损坏。

当压缩空气回路无异常， 而测量机在受外力干扰而无法正常进行指定位移时，系统会实时监控马达的异常， 当发现马达的扭矩忽然变大且超过指定的阈值时， 说明此时测量机收到外力干扰， 系统会及时停止马达的动作， 主动报警等待人为检查并恢复。

13 、 自保护系统

为防止测量机在使用不当时发生意外， EDS系列的测量机创新加入了自保护系统， 其中包括 Z轴防坠落保护、启动自检预警系统、测头防碰撞保护系统以及实时监控系统，当系统检测到不正常信号时会自动切断相关的信号并做出预警提示，提示操作人员进行相关的检查，大大提高了大型三坐标测量机的安全使用性。

14 、工艺保证

精度保证： 三坐标测量机作为高精度的测量基准， 其动态误差往往比静态/准静态误差对测量精度影响更大；我们采用激光干涉仪与量块作为三坐标测量机动态几何误差检测的手段，结合软件的误差补偿算法， 实时修正坐标机结构的 21 项误差值， 达到理想态的动态测量.

误差补偿修正：三坐标测量机的几何误差主要来自于导轨加工的平面度以及温度对测量机长度基准的影响，利用 RENISHAW 先进的激光干涉仪对测量机进行数据的补偿的修正，采用线性插补运算方法，能够有效的提高坐标测量机的示值误差精度。

实测数据及补偿结果： 坐标测量机的误差可以分为 21 项， 其中， 每一个轴有 6 个方向的自由度，包括 3 个旋转误差（水平、俯 仰 、旋转）， 2 个直线度误差和一个线性误差， 共计  18 项 。另外， 加上3 轴相互的垂直度， 总共 21 项误差 。利用 RENISAW 激光干涉仪和 RENISHAW 的运动控制系统， 实现无缝对接，不仅补偿了运动时产生的误差，亦对路径进行了补偿和优化，使测尖的移动轨迹无限靠近指

令值。

探测系统

Renishaw PH10M PLUS 全自动双旋转分度测座

PH10M   PLUS 可配备较长的加长杆和高性能测头， 如 SP25M 或 TP7M 。高重复自动吸附的优势在于， 可快速交换测头或加长杆， 无需重新标定。

测头安装	自动吸附
定位重复性	在 100mm 距离时为 0.4μm
分 度 轴 A (俯 仰 )	0 ° ~ 105 °
分 度 轴 B (旋 转 )	± 180 °
位置总数	720

Renishaw    SP25M 扫描/触发测头

-      适用于机动可重复定位测座， 灵活性更强， 扫描循环时间更短

-      设计简洁 、 刚性好， 可靠性更高——无马达或锁定机构

-      优异的测量性能——独立的光学传感和三次多项式补偿

-      二合一传感器——扫描和触发

-      防碰撞保护功能， 测针交换简单

-      快速简便的测头标定循环程序

-      适用于轮廓度和形状测量

测针组

环境要求

d、控制系统：RENISHAW UCC

• CMM三坐标测量机的数控系统，采用了控制层和应用层分开的原理，为三坐标测量机（CMM）的高精度，高效率和稳定性提供了坚实的基础。整个系统由CPU板、接口板和伺服板等主要部分组成，集成度高，减少了不必要的外部连线，保证了系统的高可靠性。

• 驱动系统采用直流伺服电机驱动，3轴均可无间隙、无振动的驱动电机按照速度T曲线或S曲线运动。

• 按照3轴闭环运动方式配置，可输入3路TTL正交脉冲，并实现矢量控制。

• 测头接口电路兼容多种型式的触发式测头，模拟扫描测头和非接触式测头，能支持多家公司的不同型号的测头产品。

• 控制系统更加安全可靠，它提供了多个控制模式，当导致停机的问题发生时，本系统能够在第一时间内切换到相应的模式让机器停下来，用户不用担心飞车的意外，并具有故障在线诊断。

• RENISHAW UCC控制系统可以实现TP SCAN功能（即普通触发式测头实现扫描测理功能），可对未知曲线、曲面进行跟踪扫描测量。因此坐标测量机无需加装激光扫描测头及接触式扫描测头等硬件即可完成对工件扫描，方便做逆向工程时的曲面测量。

• 速度更快，运动平稳，效率更高，在多点连续运动的路径规划上，既可以走直线也可以走圆弧路径，使圆形工件的扫描成为可能。

• 控制系统稳定可靠，维修简单。控制层和应用层分开使本系统的问题诊断和解决更为简单和明确，一个层面上的问题波及到另外一个层面的现象将不复存在。

• 操纵盒的人性化设计。操纵盒为用户提供了控制更为简捷、合理的按键及操作杆。不但使设备的操作更加宜人，而且避免了出错的可能。

e、计算机系统

e、软件系统：EFT Inspect测量软件

 软件功能

• 测量环境参数与运动参数配置。

• 测量软件包具有中文和英文版本。除了操作界面以外，零件程序和输出报告也是中文，并可实现语言自动转换。具有中文的联机帮助、使用手册和培训教材。

• 测头系统配置与校正，测头控制、测头选择（选择直径，数字）等和设定。探针校正系统具备自动校正功能，并提供校正结果判定方法。校正方法简单、快捷。该自动校准程序可以被创建，使所有的测头可以被单独校准的程序。

• 能利用基本元素组合建立测量坐标系。

• 除具备基本的3-2-1坐标系找正功能外，测量软件包还具有迭代法和最佳匹配等方法，用于自由曲面类零件的坐标找正。

• 能用基本元素或基本元素的部分向量采用最佳拟合方式建立测量坐标系。

• 测量坐标系的名称、方向均可根据用户需要进行调整。

• 测量坐标系能够根据需要进行平移、旋转。

• 能够用构造（非测量）的元素建立坐标系。

• 测量点的获取。

• 基本几何元素测量：具备点（包括平面点和空间点）、直线、平面、圆、椭圆、矩形、圆锥、圆柱、圆环、球等测量功能，可以使用测量程序对适合的零件自动测量。

• 元素的构造、转换、再现、投影、存储、调用及相关计算。

• 坐标系统及工件坐标系的建立、存储、调用与转换。

• 尺寸公差及形位公差评定。

• 测量结果文件的保存与导入。    

• 基于对象的测量，图形驱动、实现快速编程。

• 自动识别数模理论元素，并快速创建测量程序。

• 即点即测，提高测量效率。

• 能进行基本几何元素之间的相互转换运算，例如：将多点组合成圆、组合成面等。

• 能计算基本几何元素之间的相互关系：距离、分中、相交、投影、角度等。

• 能计算形位误差：直线度、平面度、圆度、圆柱度、平行度、垂直度、对称度、同心度、同轴度、端面跳动、径向跳动、全跳动等。

• 能对超差（人工设定）的数据部分用不同颜色显示。

• 具有良好的人机界面，操作简单，操作软件界面能用中、英文显示。

• 具备自学习自动生成程序和模拟运行测量程序功能。

• “DMIS”属性，能将标准DMIS语句翻译成中文，帮助初学者快速提高

•  纯DMIS内核、100%符合DMIS标准。

• 内嵌常用的DMIS语句、函数、宏等。

• 自学习功能，自动创建标准DMIS语句。

• 手动模式：可以通过手动（操纵杆）操作测量。

• 自学习和记忆模式：通过该模式的手动测量过程被记忆。该测量过程变为部分程序。

• 重复模式：该模式可以调用部分程序并测量。

• 编辑模式：通过该程序增加测量点或修改部分程序。

• 100%实时图形化显示，测量软件包应具有图形环境，即所有测量和计算元素均可以图形方式显示和交互操作。

• 从建立机器模型，创建探头、校验、测量、构造、公差、输出都完全图形化显示。

• 路径仿真、碰撞检测、测量计划等功能提高了测量的可操控性和可预见性。使操作更加安全，降低了因误操作或不熟练导致的硬件顺坏的风险。

• 丰富多样的图形化输出报告。

• 具有脱机测量模拟和干涉检查能力。

• 数据能进行储存，能转换在EXCEL中编辑。数据可直接打印或按照用户要求的格式打印。

• 三坐标测量的数据能直接转换成用户需要的报告模式，用户可以对其进行编辑。

C. 服务条款

a、包装运输

     01、包装方式：木质集装箱（主、副箱）

     02、运输途径：我司——客户方所在地为汽运

b、验收规范：

     01、环境要求确认: 依照<安装使用环境技术要求>通过自检合格并确认后方可安装调试

     02、现场安装调试：

    我司负责测量机的安装、调试。设备到达用户现场，卸车时应检查外包装箱有否破损，做好详细记录并双方签字确认。所有包装箱需要在工业技术人员监督和认可的情况下才能开启。根据需要，用户需提供内部运送、拆装支持和相应的机器吊装设备。进行测量机的安装时，需在满足供货方所需求环境条件符合标准规定的情况下才能进行。

03、检验依据：

    我司同用户共同负责测量机安装现场的最终验收，最终的验收将根据ISO 10360-2检定规程执行。设备验收合格后，由双方共同签署《三坐标测量机最终验收报告书》。如用户请第三方权威机构进行最终验收，验收费用由用户负担。

04、验收方法：

在用户现场调试后的测量机验收方法，依据 ISO 10360-2执行。

05、 检定项目：

外观及各部分的相互作用。

计算机、打印机及软件功能。

探测误差（R）。

示值误差（E）。

 06、检定方法：

检定前测量机应通电24小时以上。

目测和操作试验检定外观及各部分的相互作用。

用相应的诊断程序检定计算机、打印机及软件功能。

探测误差（R）的检测：

在直径为25mm的标准球上，用探针测25个点，各点在半球上的分布尽量均匀，用全部25个测量值计算出最小二乘球的中心，并计算出各点的径向距离，最大径向距离  与最小径向距离之差即为探测误差。应满足给定的P值。

 07、长度测量的示值误差（E）的检测：

在坐标测量机的工作空间七个方位，每个方位测5个尺寸的量块，每个尺寸的量块测量三次。即35组测量长度总测量次数为105次。计算105个长度测量的误差值△L（换算成mm），如果无一个超出规定的E值，则坐标测量机长度测量的示值误差（E）的检测被通过。

35组测量长度中，允许最多有5组，其三次重复测量中有一次超出规定的E值，对每个超差的测量长度，应在相应的方位在测10次，如10次重复得到的所有长度测量的误差值△L在E值内，则示值误差（E）的检测被通过。

 08、验收交接：

以检定纪录、装箱单和合同为准，双方交接、验收。

验收合格，双方代表在验收报告上签字。若有异议，协商解决。遗留问题可签署备忘录，以便服务、解决。

09、培训方案及售后服务

以质量砌基础，以人才为动力，以创新求发展，以服务树口碑，以诚信赢客户。宁波怡信光电科技有限公司致力于测量仪器关键技术的创新，与客户真诚合作，互相学习，形成具有凝聚力的优秀团队服务好客户。

1、仪器到达用户所在地后，用户准备好仪器正常运行所需电等条件，由专业工程师就仪器开新箱检查仪器。

2、工程师对仪器使用场地检查合格后，进行安装、调试、精度补偿，安装后精度再次测试。

3、培训设备与用户购买仪器型号、功能一致。 负责对用户进行产品基本原理、使用、操作、保养维护等全面培训。

4、培训作业标准，操作“应知”“应会”。

5、培训内容：开关机操作、作业准备、仪器校准、测量步骤、注意事项、常见问题处理流程。

6、仪器保养培训：保养部件名称、保养内容讲解、保养周期、保养的方法和标准、保养人员责任岗位要求。

7、每台仪器均附有说明书、货物的合格证、装箱单等技术资料；

8、设备安装、调试过程，都有详细检验记录，调试检验结果符合国家相关标准。并填写验收报告，报用户厂家。

9、保修期为货到之日起不超过十三个月，并负责设备的终身维修。在保修期内，免收维修费，对于非人为损坏的零备件予以免费更换。

10、接到用户报修后立即电话沟通指导解决，如电话解决不了，两小时内给出解决方案，并在二十四小时内到达客户现场解决出现的问题。(国家法定休息日除外)