1.三坐标测量机的结构类型

三坐标测量机如图2-62所示，一般都具有相互垂直的三个量测方向，水平纵向运动方向为x方向（又称x轴），水平横向运动方向为y方向（又称y轴），垂直运动方向为z方向（又称z轴）。

三坐标测量仪的结构类型，如图2-63所示，其中图2-63（a）为悬臂式z轴移动，特点是左右方向开阔，操作方便。但因z轴在悬臂y轴上移动，易引起y轴挠曲，使y轴的量测范围受到限制（一般不超过500 mm）。图2-63（b）为悬臂式y轴移动，特点是z轴固定在悬臂y轴上，随y轴一起前后移动，有利于工件的装卸。但悬臂在y轴方向移动，重心的变化较明显。图2-63（c）、（d）为桥式，以桥框作为导向面，x轴能沿y方向移动，它的结构刚性好，适用于大型量测机。图2-63（e）、（f）为龙门移动式和龙门固定式两种，其特点是当龙门移动或工作台移动时，装卸工件非常方便，操作性能好，适宜于小型量测机，精度较高。图2-63（g）、（h）是在卧式镗床或坐标镗床的基础上发展起来的坐标机，这种形式精度也较高，但结构复杂。

图2-62　三坐标测量机

（a）AEH三坐标测量仪（Daisy系列）；（b）AEH三坐标测量仪（MQ系列）；（c）三坐标夹具；（d）Renishaw测针

图2-63　三坐标测量机构类型

2.三坐标测量机的量测系统

量测系统是坐标测量机的重要组成部分之一，它关系着坐标测量机的精度、成本和寿命。对于CNC三坐标测量机一定要求量测系统输出的坐标值为数字脉冲信号，才能实现坐标位置闭环控制。坐标测量机上使用的量测系统种类很多，按其性质可分为机械式、光学式和电气式量测系统，各种量测系统精度范围，见表2-4。

表2-4　各种量测系统精度范围

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3.三坐标测量机的量测头

三坐标测量机的量测头按量测方法分为接触式和非接触式两大类。接触式量测头可分为硬测头和软测头两类。硬测头多为机械测头，主要用于手动量测和精度要求不高的场合。软测头是目前三坐标量测机普遍使用的量测头，软测头分为触发式测头和三维测微头两种。

触发式测头亦称电触式测头，其作用是瞄准。它可用于“飞越”量测，即在检测过程中，测头缓缓前进，当测头接触工件并过零时，测头即自动发出信号，采集各坐标值，而测头则不需要立即停止或退回，即允许若干毫米的超程。

图2-64是触发式测头的典型结构之一，其工作原理相当于零位发信开关。当三对由圆柱销组成的接触副均匀接触时，测杆处于零位。当测头与被测件接触时，测头被推向任一方向后，三对圆柱销接触副必然有一对脱开，电路立即断开，随即发出过零信号。当测头与被测件脱离后，外力消失，由于弹簧的作用，测杆回到原始位置。这种测头的量测精度可达±1μm。

4.三坐标测量机的应用

三坐标测量机集精密机械、电子技术、传感器技术、电子计算机等现代技术之大成。对坐标量测机，任何复杂的几何表面与几何形状，只要测头能感受（或瞄准）到的地方，就可以测出它们的几何尺寸和相互位置关系，并借助于计算机完成数据处理。如果在三坐标测量机上设置分度头、回转台（或数控转台），除采用直角坐标系外，还可采用极坐标、圆柱坐标系量测，使量测范围更加扩大。对于有x、y、z、φ（回转台）四轴坐标的测量机，常称为四坐标测量机。增加回转轴的数目，还有五坐标或六坐标测量机。

三坐标测量机与“加工中心”相配合，具有“量测中心”的功能。在现代化生产中，三坐标测量机已成为CAD/CAM系统中的一个量测单元，它将量测信息反馈到系统主控计算机，进一步控制加工过程，提高产品质量。

正因如此，三坐标测量机越来越广泛地应用于机械制造、电子、汽车和航空航天等工业领域。

图2-64　触发式测头

1—信号线；2—销；3—圆柱销；4—红宝石测头；5—测杆；6—块规；7—陀螺