序
自首臺計算機輔助坐標測量機出現以來，坐標測量技術的發展經歷了從單純的兩點測量到帶補償的多點測量的轉變，加工測量技術也因此發生了根本性的改變。坐標測量技術誕生於20世紀70年代，本書第1版出版於1999年，從那時起與加工技術相關的測量技術不僅在工件幾何尺寸和幾何形狀的測量方面，而且在儀器設備及其應用方面，特別是光學和計算機斷層掃描技術及傳感器技術方面獲得了極大的進展和變化。隨件的微型化，信息和通信技術也同時經歷了爆炸式的發展，這也促進了新測量方案的設備研發。與此同時，測量技術在應用廣度、幾何尺寸大小、測量速度、表面采樣密度和測量不確定度上也發生了很大的變化，在GPS（產品幾何技術規範）中，統一地定義和描述了工件多變的形狀、尺寸和表面特征。總體來說，如今的坐標測量機除了基本原理以外都和代完全不同了。故而，需要更進一步地審視這些新技術，把這些變化和新的解決方案用實踐的眼光去評估，去仔細分析並了解它們新的應用範圍。
本書基本保留了第1版的主題，並補充了坐標測量技術中一些重要的傳感器技術（如激光跟蹤儀、計算機斷層掃描和多傳感器測量技術），此外還增加了適合於坐標測量技術培訓的內容。
由於測量繫統復雜性的增加、測量任務範圍的擴大、對物理特性間相互影響深入的了解、新增的一些檢測原理和對測量精度要求的提高以及應用可能性的擴展等原因，本書的相關內容交由在坐標測量技術領域內的知名專家來編寫。有經驗的測量工程師會在本書中發現很多著名專家的名字，這保證了本書內容的正確性、專業性和權威性。
本書可應用於：
1.需要更多地了解坐標測量技術和需要更好地了解測量結果實現過程的測量工作從業者。
2.生產企業非測量領域但需要根據測量結果做出決策的專業人員。
3.需要確定測量的尺寸、公差，並且需要考慮其相互作用以及驗證細節問題的設計工程師。
4.想學習坐標測量技術的大學生或其他感興趣者。
本書可作為坐標測量技術綜合性介紹的入門專業書和參考書。
感謝對本書出版做出貢獻的所有作者。我在審閱過程中考慮了所有作者提出的重要意見，並且采納了其中絕大多數意見。由於本書由不同的作者共同完成，雖然審閱統稿時已非常仔細，但仍存在不一致的地方，讀者們可以把它們看作是可接受的技術多樣性表達。
特別感謝我的同事Laura Shaw和Philipp Krmer，感謝他們在校訂稿件細節和處理書稿時付出的努力。
衷心地感謝提供給我們信息、圖片和草圖的企業、組織和個人。封面是Ingrid Gaus女士根據出版社的總體設想而設計的，感謝她,她的努力提高了本書的吸引力。
後感謝Carl Hanser出版社，感謝Volker Herzberg先生在本書多次延遲交稿時所保持的耐心和友好的合作。

目錄
譯者序
序
作者簡介
第1章緒論1
1.1加工測量技術的目的與測量對像1
1.2工件的幾何形狀5
1.3對形狀測量和檢驗的分類6
1.4長度、角度的單位及回溯8
1.5生產用測量機和輔助設備9
1.6坐標測量技術和坐標測量機10
1.7多傳感器測量機13
1.8發展歷史15
參考文獻17
第2章測量任務19
2.1測量的目的19
2.2幾何特征的規範19
2.2.1公稱幾何體的表現形式19
2.2.2 國際公差原則中的獨立原則20
2.2.3線性尺寸21
2.2.4幾何公差公差帶23
2.2.5形狀公差25
2.2.6基準和基準體繫26
2.2.7位置公差29
2.3互換性驗證30
2.3.1分離31
2.3.2提取32
2.4濾波34
2.5擬合35
2.6產品幾何技術規範及檢驗37
參考文獻39
第3章基本原則和設備技術 40
3.1傳統測量40
3.1.1兩點尺寸40
3.1.2三點尺寸41
3.1.3正弦臺41
3.1.4兩點距離42
3.1.5平面上的孔中心距42
3.1.6傳統測量技術的總結42
3.2坐標測量技術的基本原理43
3.2.1點的探測和擬合計算43
3.2.2替代面和替代線44
3.2.3測點的小數量44
3.2.4探測點的數量46
3.2.5工件坐標繫的舉例46
3.2.6不同的擬合標準46
3.2.7位置偏差的定義47
3.2.8坐標測量技術的體繫48
3.2.9傳統測量技術與坐標測量技術的比較51
坐標測量技術原書第2版目錄3.3設備技術53
3.3.1設備結構53
3.3.2探針、校正、多重探針、測頭半徑的修正58
3.4輔助設備60
3.4.1換針設備60
3.4.2旋轉測頭座61
3.4.3轉臺61
3.4.4掃描62
3.4.5自動更換工件63
3.4.6減小環境對坐標測量機的影響63
3.5替代測量法63
3.6形狀偏差的測量64
參考文獻65
第4章用於坐標測量的傳感器68
4.1接觸式測量68
4.1.1引言和基礎知識68
4.1.2用於接觸式探測的傳感器71
4.1.3測量偏差 75
4.1.4用於坐標測量技術的接觸式三維探測繫統實例82
4.1.5接觸式探測繫統及附件的使用86
參考文獻86
4.2視覺傳感器87
4.2.1成像繫統87
4.2.2照明繫統89
4.2.3照相技術91
4.2.4圖像分析軟件92
4.2.5圖像處理傳感器在坐標測量機中的安裝95
參考文獻97
4.3非接觸式距離傳感器97
4.3.1測量的基本原理98
4.3.2帶傅科刀口的距離傳感器99
4.3.3三角測量傳感器100
4.3.4攝影測量101
4.3.5條紋投影102
4.3.6變焦103
4.3.7共聚焦距離傳感器103
4.3.8白光干涉105
4.3.9錐光距離傳感器106
參考文獻107
4.4掃描探針顯微技術108
4.4.1簡介與基礎知識108
4.4.2具有掃描探針顯微技術的坐標測量技術111
參考文獻113
第5章先進儀器儀表工程學基礎114
5.1激光跟蹤儀114
5.1.1引言114
5.1.2應用案例117
5.1.3測量不確定度和標準118
5.1.4新技術122
5.1.5總結和展望123
參考文獻123
5.2關節臂坐標測量機124
5.2.1關節臂坐標測量機的操作124
5.2.2帶線性引導的Z軸關節臂坐標測量機124
5.2.3多關節臂坐標測量機126
5.2.4關節臂坐標測量機的檢測129
參考文獻130
5.3 3D納米測量和納米定位設備130
5.3.1引言130
5.3.2納米定位設備和納米測量設備的技術現狀131
5.3.3激光干涉儀長度測量技術133
5.3.4用於納米測量儀的激光干涉儀138
5.3.5納米坐標測量機139
參考文獻150
5.4X射線斷層攝影術151
5.4.1X射線的產生153
5.4.2圖像記錄154
5.4.3機械結構與輻射防護155
5.4.4體積和測量點計算156
5.4.5X射線法的測量誤差157
5.4.6X射線斷層坐標測量機應用領域的擴展159
5.4.7X射線斷層攝影坐標測量機的應用161
參考文獻162
5.5光學測量繫統163
5.5.1三角測量原理163
5.5.2主動三角測量法對工件表面的非接觸式光學檢測165
5.5.3被動三角測量法對工件表面的光學檢測167
5.5.4攝影測量跟蹤繫統的幾何測量168
5.5.5光線傳播時間法的非接觸式光學幾何測量170
5.5.6鏡面的光學幾何測量171
參考文獻171
5.6多傳感器測量172
5.6.1多視角的光學測量繫統172
5.6.2多傳感器三坐標測量儀176
參考文獻180
5.7室內GPS（全球定位繫統）181
5.7.1iGPS的工作原理及組成181
5.7.2測量繫統的縮放183
5.7.3測量繫統中不均勻的誤差分布183
5.7.4應用示例：機器人控制184
參考文獻185
5.8集成進機床的測量技術185
5.8.1制造測量技術的定義和分類185
5.8.2預處理和後處理測量技術185
5.8.3三維校準的潛力186
5.8.4集成在機床上的傳感器188
5.8.5在線測量技術188
5.8.6氣動在線測量技術190
5.8.7未來發展191
參考文獻191
第6章由設計圖經檢驗計劃再到檢測計劃193
6.1檢驗規劃介紹193
6.1.1資料審查193
6.1.2特征識別194
6.1.3檢驗特征的選擇194
6.1.4完成檢驗特征的處理（適用）195
6.1.5與專業領域協調196
6.1.6檢驗計劃的編寫196
6.1.7檢驗計劃的內容196
6.2坐標測量技術中檢驗特征的處理196
6.2.1引言196
6.2.2分析檢驗任務197
6.2.3定義測量策略198
6.2.4確定測量流程214
6.2.5測量準備216
6.3用於坐標測量技術檢驗規劃的軟件支持218
參考文獻218
第7章由檢測計劃經編程、執行和評定直至測量結果表示220
7.1編程220
7.1.1用於坐標測量機編程的軟件221
7.1.2用於輸入信息的計算機輔助接口：CAD和規劃軟件223
7.1.3仿真和干涉控制228
7.1.4計算機輔助的測量程序的傳輸229
7.1.5生產中自動化繫統的編程230
7.1.6特殊測量任務的編程232
7.2坐標（點）的測量與評定233
7.2.1測量：運行測量程序233
7.2.2評定：從測量點導出信息233
7.3結果的表示和傳輸242
7.3.1測量報告的生成及其類型243
7.3.2計算機測量結果的傳輸244
參考文獻246
第8章特殊的測量任務251
8.1復雜幾何體的測量任務譜252
8.1.1用解析幾何描述的待測零件（功能已知）252
8.1.2待測零件數值逼近幾何描述254
8.2測量任務的定義255
8.2.1標定點的測量任務定義255
8.2.2沿著標定線的測量任務定義256
8.2.3通過3D形貌的測量任務定義256
8.3測量策略的定義257
8.3.1選擇和評價準則257
8.3.2與設備結合的測量策略258
8.3.3測量程序編制和檢測過程編程的階段258
8.4校準262
8.4.1復雜待測零件的校準方法262
8.4.2按工件基體或者功能確定的基準面的校準263
8.4.3自由曲面的校準263
8.4.4相似變換的校準266
8.4.5零件表面校準266
8.5測量數據評定268
8.5.1自由造型曲面測量數據評定268
8.5.2齒輪測量的特殊情況273
8.5.3特殊的評定方法274
8.6以功能為導向的檢驗275
8.6.1坐標測量技術中數字的功能檢驗原理275
8.6.2圓柱齒輪表面承壓圖測量實例276
參考文獻276
第9章測量不確定度和測量值的可回溯性278
9.1計量可回溯性278
9.2確定測量不確定度279
9.2.1測量不確定度結算280
9.2.2校準工件的測量不確定度的計算288
9.2.3通過仿真計算測量不確定度289
9.2.4繫統偏差的修正289
9.3坐標測量機的驗收和監督291
9.3.1探測偏差293
9.3.2長度測量偏差294
9.4檢測過程和測量繫統的適用性驗證296
參考文獻298
第10章經濟性300
10.1成本300
10.2測量的用途和成果301
10.2.1評估測量成果的參考模型301
10.2.2方法304
10.3評定方法306
10.3.1合格評定（定型評定）306
10.3.2過程能力的研究308
10.3.3統計過程控制312
參考文獻314
第11章培訓316
11.1引言316
11.2培訓形式317
11.3現代培訓方案CMTrain318
11.4未來培訓展望320
參考文獻322