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三坐标测量机的组成比较复杂，主要有机械部件、电气控制部件、计算机系统组成。平时我们在使用三坐标测量机测量工件的同时，也要注意机器的保养，以延长机器的使用寿命。下面我们从三个方面说明三坐标测量机的基本保养。
机械部件
三坐标测量机的机械部件有多种，我们需要日常保养的是传动系统和气路系统的部件，保养的频率应该根据测量机所处的环境决定。一般在环境比较好的精测间中的测量机，我们推荐每三个月进行一次常规保养，而如果用户的使用环境中灰尘比较多，测量间的温度湿度不能完全满足测量机使用环境要求，那应该每月进行一次常规保养，对测量机的常规保养，应了解影响测量机的因素：
一． 压缩空气对测量机的影响
绝大多数测量机都是采用气浮轴承使运动轴的运动无磨擦，其原理是将压缩空气从气浮块的小孔中喷出，在气浮块和导轨之间形成一定厚度的气膜，这个气膜使测量机的各轴运动时无摩擦，保证测量机正常的运动状态和测量精度。从以上可以看出，气浮块的正常浮起状态对于测量机的正常工作非常重要。
压力对测量机的影响
在正常工作压力的前提下，气浮块的浮起间隙约6~10μm，空气压力的波动会使气浮块的气浮间隙变化，影响测量重复性。气压严重不足时，会使气浮块不能充分浮起造成与导轨摩擦，轻者影响测量机运动状态和测量精度，重者会磨损导轨和气浮块,严重损坏测量机。Z 轴采用气动平衡的测量机在气压严重不足的情况下会造成Z 轴失衡下落的情况，非常危险。所以要尽量保证测量机工2作压力的稳定。
(1)要选择合适的空压机，最好另有储气罐，使空压机工作寿命长，压力稳定。
(2)空压机的启动压力一定要大于工作压力。
(3)开机时，要先打开空压机，然后接通电源。
2. 油和水对测量机的影响
由于空压机对空气压缩的同时会把空气中的水分子和油分子压缩成水和油，而且空压机本身工作时也需要有润滑油对其机构进行润滑，也使得有一部分润滑油进入压缩空气。进入压缩空气的水和油会随着压缩空气进入到平衡气缸和气浮块。在测量机工作时水和油附着在导轨上，使导轨的直线度改变。当测量机不工作时管道中的油滴可能堵塞气浮块的气孔，使气浮块不能正常浮起，造成气浮块与导轨的摩擦，损坏测机并使气管老化。管道中的水还会腐蚀气浮块和平衡气缸。虽然测量机配置有油水分离器或前置过滤器，但是如果进入管道的水和油太多，过滤器就会因饱和而无法过滤，使水和油能够进入测量机。为此必须采前置过滤的方法，尽量争取在水和油进入测量机之前过滤掉。
3. 对气路的维护和保养
由于压缩空气对测量机的正常工作起着非常重要的作用，所以对气路的维修和保养非常重要。其中有以下主要项目：
1. 每天使用测量机前检查管道和过滤器，放出过滤器内及空压机或储气罐的水和油。
2. 一般3 个月要清洗随机过滤器和前置过滤器的滤芯。空气质量较差的周期要缩短。因为过滤器的滤芯在过滤油和水的同时本身也被油污染堵塞，时间稍长就会使测量机实际工作气压降低，影响测量机正常工作。一定要定期清洗过滤器滤芯。
3. 每天都要擦拭导轨油污和灰尘，保持气浮导轨的正常工作状态。
4. 对测量机导轨的保护
测量机的导轨是测量机的基准，只有保养好气浮块和导轨才能保证测量机的正常工作。测量机导轨的保养除了要经常用酒精和脱脂棉擦拭外，还要注意不要直接在导轨上放置零件和工具。尤其是花岗石导轨，因其质地比较脆，任何小的磕碰会造成碰伤，如果未及时发现，碎渣就会伤害气浮块和导轨。要养成良好的工作习惯，用布或胶皮垫在下面，保证导轨安全。工作结束后或上零件结束后要擦拭导轨。
二． 温度对测量的影响
测量机是计量检测仪器，它的正常工作温度应该是20℃±2℃。测量机的长度基准-光栅是按照20℃修正的，测量机也是在这个温度情况下装配调试的，当温度偏离太大时会对测量精度造成很大影响。
1. 温度是影响测量机精度的最大因素
在测量机的机房内温度自下而上是逐渐升高的，而且温度每时每刻又都在变化。因此每个轴的光栅温度零件温度的差别就影响了测量机测量的精度。这是影响测量机精度的最大因素。在测量机软件中可以用线性修正和温度修正来针对现场检定时的环境情况修正温度影响。当我们在使用测量机时要尽量保持测量机房的环境温度与检定时一致。另外电气设备、计算机、人员都是热源。在设备安装时要做好规划，使电气设备、计算机等与测量机有一定的距离。测量机房加强管理不要有多余人员停留。高精度的测量机使用环境的管理更应该严格。
2. 空调的风向对测量机温度的影响
测量机房的空调应尽量选择变频空调。变频空调节能性能好，最主要的是控温能力强。在正常容量的情况下，控温可在±1℃范围内。由于空调器吹出风的温度不是 20℃，因此决不能让风直接吹到测量机上。有时为防止风吹到测量机上而把风向转向墙壁或一侧，结果出现机房内一边热一边凉，温差非常大的情况。
空调器的安装应有规划，应让风吹到室内的主要位置，风向向上形成大循环（不能吹到测量机），尽量使室内温度均衡。有条件的，应安装风道将风送到房间顶部通过双层孔板送风，回风口在房间下部。这样使气流无规则的流动，可以使机房温度控制更加合理。
3. 空调的开关时间对机房温度的影响
许多用户对测量机房的空调管理方法是：使用测量机时打开空调，用完即关闭。这种作法对测量机的精度有很大响。要保持测量机温度与空气温度一致，需要恒温24 小时以上，空调的即开即关使机房的温度始终在变化，测量机的度也一直在变化中，此时机器处于一种不稳定的状态，精度会很差。在这种情况下应尽量提高机房的保温性能，每天早晨上班时打开空调，晚上下班再关闭空调。待机房温度稳定大约4 小时后，测量机精度才能稳定。这种工作方式严重影响测量机的使用效率，在冬夏季节精度会很难保证。对测量机正常稳定也会有很大影响。
4. 机房结构对机房温度的影响由于测量机房要求恒温，所以机房要有保温措施。如有窗户要采用双层窗，并避免有阳光照射。门口要尽量采用过渡间，减少温度散失。机房的空调选择要与房间相当，机房过大或过小都会对温度控制造成困难。
三． 湿度对测量机的影响
湿度对测量机的影响也是非常大的，湿度控制不当将严重影响测量机寿命。
1. 湿度过大严重影响测量机的寿命
在南方湿度较大的地区或北方的夏天或雨季，当正在制冷的空调突然被关闭后，空气中的水汽会很快凝结在温度相对比较低的测量机导轨和部件上，会使测量机的气浮块和某些部件严重锈蚀，影响测量机寿命。而计算机和控制系统的电路板会因湿度过大出现腐蚀或造成短路。如果湿度过小，会严重影响花岗石的吸水性，可能造成花岗石变形。灰尘和静电会对控制系统造成危害。所以机房的湿度并不是无关紧要的，要尽量控制在 60%±5%的范围内。
2. 改变管理方式防止”假期综合症”
空气湿度大、测量机房密封性不好是造成机房湿度大的主要原因。在湿度比较大地区机房的密封性要求好一些，必要时增加除湿机。往往在放假之后有许多测量机出现故障。其中很重要的一个原因是放假前的打扫卫生。在打扫卫生的过程中所有的水份都蒸发进入机房的空气中，使空气湿度非常大，测量机将处在一个关闭空调的“大蒸笼”的环境中，机械部件会很快生锈，电气部件当中的灰尘吸潮后造成发霉、短路和接触不良。这就是“假期综合症”。解决的办法就是改变管理方式，将“放假前打扫卫生”改为“上班时打扫卫生”，而且要打开空调和除湿机清除水份。要定期清洁计算机和控制系统中的灰尘，减少或避免此而造成的故障隐患。
四． 影响测量机精度的因素
除测量机本身因故障造成测量精度误差以外，还有很多可能影响测量机精度的因素，造成测量误差。操作人员要了解这些因素，避免影响零件测量的准确。
1. 机房温度的稳定
正如前所述，温度是影响测量机精度的最大因素。每年进行一次的精度校正，并不能保证在温度变化的况下测量机都能测量准确。尤其是当季节变化时，机房的温度已与校验时不同。有必要在机房温度稳定的况下，对因光栅温度和量块温度不同而造成的误差用温度修正系数来进行修正。这种修正可以根据季节或环境温度情况来进行。
2. 补偿文件的正确性
补偿文件是使用双频激光干涉仪检测测量机位置度、直线度和角度误差后生成的补偿文件。测量软件是根据它来进行误差补偿的。往往有些操作员在安装测量机软件时忘记安装补偿文件或将备份文件丢失而造成测量机精度差和重新校验机器精度。所以操作员要保管好备份文件并且知道如何安装补偿文件。
3. 测头校正的正确性,准确性
测头校正的目的是要校正出测杆（测尖）的红宝石球的直径，进行测量点测头修正，并得出不同测头位置的位置关系。在测头校正时产生的误差将全部加入到测量中去。所以在这个环节中要保证正确和准确。要注意以下几点：
1) 保持标准球和测杆的清洁。
2) 保证测座、测头、测杆、标准球固定牢靠。
3) 输入正确的测杆长度和标准球直径。
4) 根据形状误差和校正出的宝石球直径及重复性判断校正的准确性（加长杆长度不同校正后的宝石球直径会同）。
5) 要使用不同测头位置时，在校正完所有测头位置后，要通过测量标准球球心点坐标的方法检查校验精度。
测头校验后保存的测头文件，在测头、测杆没有动的前提下可以调出使用。但测量精度比较高的情况下，建议重新校正测头。
4. 测量机的工作状态
测量机在长时间使用后，尤其是在环境比较差，温度波动情况比较大的情况下，机械部分会有所变化，如：垂直度变差，横粱长度长的测量机附助腿端的测量精度差等问题。此时就要进行测量机大修和精度校验。
5. 被测零件的形状误差及基准的正确选择
因为测量机测量的原理是先采点，然后软件对所采点进行拟和计算误差。所以测量机测量时对零件的形状误差有一定的要求。当被测零件有明显的毛刺或沙眼时测量的重复性就明显变差，以至于操作员给不出准确的测量结果。在这种情况下一方面要求对被测零件的形状误差进行控制，另外也可以适当增大测杆宝石球的直径，但测量误差显然要大一些。测量时要采取正确的测量方法以及正确的选择测量基准是测量的重要环节之一。如：测圆和测线时要选择投影平面或工作平面，建立零件坐标系时正确选择第一基准和第二基准，计算同轴度时如何选择基准轴线等等。这需要掌握测量机的测量原理和根据实际情况来采取正确的方法步骤。
五． 如何掌握测量机的精度情况
操作员要掌握测量机的精度情况，在测量时才能有把握，才能有自信。如何才能了解机器精度情况呢？我们有以下办法。
1. 使用标准器检查机器精度检查机器精度的最好办法是用标准器检查。量块，环规，标准球，高精度的角尺等。当温度变化或需要测量精度比较高的零件时，用以上标准器通过检查机器的测长、测圆、测直径、测角度等了解机器的精度情况。必要时还可以对其进行适当的修正。对于操作员来说是非常有用的。
2. 使用典型零件检查机器精度
使用标准件检查机器是非常好的，但是相对来说比较麻烦，只能是一段时间做一次。比较方便的办法是用一个典型零件，编好自动测量程序后，在机器精度校验好的情况下进行多次测量，将结果按照统计规律计算后得出一个合理的值及公差范围记录下来。操作员可以经常检查这个零件以确定机器的精度情况。
六． 旋转测座的校正及使用
可以旋转的测座指位置变化后能够重复使用测座，如：MIP、MH8、MIH、MH2I、PH9、PH10T、PH10M 等。这些测座的特点是在规划好要使用的测头位置后可以一次将所有测头位置都校正好，待使用时调用。在使用旋转测座时要注意以下事项：
1. 测座找正
在安装旋转测座时，可能安装位置会有一些偏差，这会影响测头转换角度后自动校正的进行。所以安装测座后要进行测座找正。找正的方法：
(1) 在测座0，0 角度时用测杆找一个参照点。
(2) 锁定横向移动轴，使之在使用操纵杆时不能运动。
(3) 将测座转到90，0 角度。
(4) 用操纵杆控制机器运动另外两个轴，用测杆找参照点。如果左右位置与参照点有偏差，则松开测座固定螺钉，调整测座使测杆对正参照点。
5) 固定测座。
2. 正确输入测杆长度的重要性CNC 的测量机使用旋转测座可以采用自动校正测头功能，但是必须正确的输入测杆长度。因为如果输入的测杆长度不正确会在自动校正过程中碰测头。“测杆长度”是指从宝石球中心点到测座的旋转中心的距离。可以用0，0 角度和90，0角度时测量的标准球球心点坐标的X 轴或Y轴差值中计算得出。
3. 影响旋转测座精度的因素
旋转测座在校正多测头位置后，应该对多测头位置校正的准确性进行复核。方法是用校正后的测头位置测量标准球，观察这些测头位置所测量的球心坐标的偏差。如果偏差在重复性指标内，其测头校验的结果是正确的，否则需要重新校验。一般情况下，如果出现不同测头位置测出的标准球球心坐标偏差大的情况，要仔细检查测座、测头、测杆（测尖）、标准球的固定情况。决大多数的问题出现在这些地方。
七． Z 轴平衡的调整
测量机的 Z 轴平衡分为重锤和气动平衡，主要用来平衡Z 轴的重量，使Z 轴的驱动平稳。如果误动气压平衡开关，会使Z 轴失去平衡。处理的方法：
(1) 将测座的角度转到90，0，避免操作过程中碰测头。
(2) 按下“紧急停”开关。
(3) 一个人用双手托住Z 轴，向上推、向下拉，感觉平衡的效果。
(4) 一人调整气压平衡阀，每次调整量小一点，两人配合将Z 轴平衡调整到向上和向下的感觉一致即可。
八． 行程终开关的保护及调整
行程终开关是用于机器行程终保护和 HOME 时使用。行程终开关一般使用接触式开关或光电式开关。开关式最容易在用手推动轴运动时改变位置，造成接触不良。可以适当调整开关位置保证接触良好。光电式开关要注意检查插片位置正常，经常清除灰尘，保证其工作正常.
作者通联：苏州中瑞天精密仪器有限公司技术部
E—mail：sunpan0@126.com
三坐标测量机维护与常见故障
刘志华
摘要三坐标测量机维护保养。对使用中常见故障：开机后设备不能工作，检测过程中报警，设备控制盒不能启动，测量中出现阻滞甚至不能运行，开机后某一轴移动控制失灵，提出相应解决方法。
关键词三坐标测量机气浮轴承光栅尺中图分类号TG87 文献标识码B、前言
三坐标测量机是一种集光、机、电、计算机为一体的高精度、高效率的多功能精密设备，如果维护及保养做得好，就能延长机器使用寿命，并使精度得到保障，故障率降低。三坐标测量机价格昂贵，做好日常维护保养和排除常见故障可以节省大量费用。
二、日常维护与正确操作
1．日常维护
(1)三坐标测量机对环境要求比较严格，所以每天要做好设备的卫生清理，要做到每日一小清，每周一大清，清理时要注意减少室内灰尘，室内清扫要采用吸尘器，对于工作台、附件柜等用脱脂棉清扫。
(2)三坐标测量机使用的是气浮轴承，如果气源不干净，有油、水或杂质，就会造成气浮轴承阻塞，严重时会造成气浮轴承和气浮导轨划伤，甚至气浮块生锈，后果严重。所以每天要检查机床气源，放水放油。定期清洗过滤器及油水分离器，必要时更换滤芯。
(3)三坐标测量机的导轨加工精度很高，与气浮轴承的间隙很小，如果导轨上面有灰尘或其他杂质，就容易造成气浮轴承和导轨划伤。所以必须每天清理大理石工作台及导轨，工作台和导轨要用棉绸蘸上无水乙醇清洗。
2．正确操作
(1)三坐标测量机对温度、湿度要求比较高，开机前检查室内温度、湿度是否正常，若不正常应查明原因才能开机。若温度、湿度不正常，三坐标测量机可能报警而不能工作。
(2)检查外围设备是否完好，控制系统间是否连接正常。
(3)检查电源、气源是否正常。
(4)按顺序开机，接通气源，依次打开主电源、不间断电源，打开计算机，启动程序。启动后，检查各功能键是否正常。
(5)被测零件在放到工作台上检测之前，应先清洗去毛刺，防止在加工完成后零件表面残留的冷却液及加工残留物，影响测量机的测量精度及测尖使用寿命。测量时，应把零件放在方便检测的位置。安装更换测杆、探头前，应先按下保护键。测量中，要避免被测零件与主轴、测头之间产生干涉和碰撞。
(6)在工作过程中，测座在转动时(特别是带有加长杆的情况下)一定要远离零件，以避免碰撞。
(7)测量完毕，要注意做好清理工作，卸下被测工件，将测量机退回原位，按开机的逆顺序关机。将气源、过滤器放水，为下次工作做好准备。
3．注意事项
严禁用脱脂棉清洗导轨，以防止棉绒进入气浮块中。保养过程中不能给任何导轨加任何性质的油脂。为保持室内湿度，不要用湿拖把拖地。不要使用压缩空气来清理机器，压缩空气可能导致污垢、金属片等影响空气轴承的正常工作。测量工件时，如果中间休息，要把z轴移到下面没有工件的位置。
三、常见故障与排除
1．开机后设备不能工作应检查控制盒至主机之间的连线，插接口是否接触不良，更换连线或重新插接后再启动，故障排除。
2．设备检测过程中报警
查报警代码为光栅报警，重启后开机报警依旧。产生这种现象的原因为光栅有灰尘或光栅信号偏移。若是前者，可用棉绸蘸上无水乙醇对报警的光栅轻轻的擦拭。若是后者，只有用示波器对光栅信号进行调整。当然，光栅信号的调整，需要有专业人员或经过培训的维修人员才能进行。如过通过调整，故障还不能排采用维修工人的建议后，将钢丝绳导引装置在地面制作好，然后再焊接上。这种方法使该装置变轻，不用雇吊车。焊接的时候站在旁边一台门机的主臂架上即可，用时2—3h，且省了大量资金。此一项每年为公司节约十万元以上。6小结
在维修工作中，维修经验往往占据了主导地位，但随着新技术、新设备的出现，以往屡试不爽的经验也会出现误差，作为设备管理人员更应该努力学习新的知识。但也不是以往的经验就缝．逆握堡没有用了，有些问题还需要借助经验的帮助，单纯的理论知识并不能转换成生产力，只有将新知识和老经验相结合才能发挥出最大的作用。 W08．02—1 6
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关节臂合式测头 自动测量 关联校验 坐标补偿
多感三坐标测量仪是拥有机械测头，光学测头，激光测头等多种测量传感器的测量设备。可以按直角坐标和极坐标对工件及零部件等进行长度、角度、形状等的测量，测量薄片孔间距及位置度、齿轮、样板、靠模板、角度、孔径、圆弧样板、机械零部件、工装等的形状和位置误差并进行各种形位公差的评定。
多感三坐标测量仪机械测头可以等同于机械三坐标，可以安装星形测头，五方向测头等。而且有一个其他检测设备无法比拟的优点，那就是能将光学测头和机械测头融合，用来测量同一工件，突破了单一传感器测量的局限性，测量范围更加广泛，测量能力进一步增强。
多感三坐标测量仪主要由底座，固定桥式工作台，玻璃工作台，移动导轨，探测系统
以及控制电柜，气源控制系统等组成。多感三坐标测量仪软件采用一个32 位软件，测量一个工件时，它会跟随一测量步，并以树形结构元素显示这些测量步，与树形结构平行的还有另外一个窗口以编程语言方式
显示测量程序，这个编程语言包含了所有BASIC 语言通常的元素，再加上各种特定的函数用以控制测量仪器。
一个用手动建立的带有所有必须的设置的测量程序可以以自动运行的方式执行，也可以测量和验收2 维或3 维的工件和在屏幕上显示结果或者打印图形或文字。1.2 多感三坐标的检测能力
为了方便了解多感三坐标测量仪的检测能力，下面以一台设备的性能指标为例，帮助大家了解其性能：1
长度测量系统分辨率0.1μm长度测量的空间测量不确定度单轴测量不确定度EI=(0.9+L/600) μm 三位空间测量不
确定度E3=(1.9+L/400) μm 置信因子K=3 执行概率P=99%3、机械触发测头A 空间探测不确定R 1.9μmB 测量力 X-Y 平面:0.02N Z 平面:0.07NC测头/探针更换或连接的重复性在所有平面范围内,工作探针球中心的重复性:1μm (重复性使用时所有的探针长度10mm)4、激光扫描测头A 测量精度 ±0.5μmB 分辨率 0.1μmC 平均聚焦时间 0.2SD 扫描速度 500PTS/SE 激光束光斑直径 5-10μm5、光学CCD 摄影测头A 测量精度0.12μmB 重复性 0.05μmC 物镜放大率 10X测量几何元素窗口如下：检测时，根据以上数据评定用多感三坐标测量仪是否合理。
多感三坐标测量仪检测功能的开发对于孔径只有(Φ0.5-Φ0.8 mm)的钻模，由于孔过小，就目前的检测机构，没有能检测Φ0.5 mm 小孔的测针，因此三坐标无法实现。当然，可以寻找相应滚棒，插入后将圆孔变成圆柱进行测量，但此类方法会引进滚棒误差，一方面来自于棒与孔的配合误差，一方面来自于棒本身的变形误差(因为滚太细)。因此测量起来累计误差大，无法保证精度。在平台上测量需要将其装夹，找正，寻找各个元素间的关系。当测量小孔时，也需要小测头的杠杆表，当然没有如此小测头的杠杆表。插棒测量同样引进误差，类似三坐标测量。
在万能工具显微镜上，有的钻模较大，超过量程范围，有的量程范围允许，但是相应的位置度基准等其他元素，必须用顶光测量，而顶光的示值误差较大，而且每测一个元素，均需要升降光学镜头，引入调焦误差，导致更加无法保证精度。小孔钻模位置度的测量应用是多感三坐标测量仪的最大特点，别的测量可以找到替代工具或仪器，而小孔钻模的位置度用其他方法则无法准确检测。
应用多感三坐标测量仪检测小孔钻模位置度的关键是校验测头，正常分别校验光学CCD 测头和机械测头不能满足检测要求。要把机械测头和光学测头关联校验后才能在同一坐标系中使用，否则数据之间无联系，将无法综合评价。关联校验测头时先选择机械测头界面，只要机械测头界面才有关联校验，然后选择“关联校验” ，由于两种测头均能测量标准环规，所以用其对两者关联。首先，选择光学测头进行校验，及左图中右侧的“Zoom10X”，选中后点击其下方的“测量”，通常校验2 遍（默认4 遍，可以更改）即可，之后将机械测头移至标准环规上方，选择校验机械测头。关联校验后，右下角会出现一个三维坐标点，这就是两个测头间距离。机器会自动补偿。
关联校验后开始检测。以某钻模为例，其检测元素比较简单，其三维图形如下，但是要想准确测量，必须采用光学和机械结合，检测时先手动建立坐标系，机械手动测量基准面A 后，再自动测量一遍，去除测力及测速引入的误差。之后“调整”成坐标平面。然后用此方法机械测量基准面B，建立坐标方向，再测量圆柱销确定原点。光学测量Ф0.5 mm 和Ф0.8 mm 的小孔位置，之后分别评价其位置度。在检测过程中，一定要设置安全点，将仪器移到需要设置安全点的位置上，点击“安全点”，则会在窗口中显示该点的坐标值，同时该安全点即被设置成功。=评价完各项形位公差后，保存程序直接在
文件中可以实现，而结果则随程序关闭而不存在，因此要单独保存结果，在结果上单击右键，选择打印设置中的打印成“Microsoft office document image write”，之后选择打印，即可将结果保存成文件。如果要打印出结果，则在打印设置中选择打印机即可。如果需要保存图形，则选择应用多感三坐标测量仪检测小孔钻模位置度、放大图、投影幕板以及其他通常尺寸等。其测量物镜放大都只能是10 倍，影像放大500 多倍，由于影像放大倍数关系，对被测工件的表面粗糙度要求十分严格，如果表面光度不好，粗糙或有毛刺，将大大降低测量精度，甚至无法准确测量。因此要合理应用光学和机械的结合，发挥设备的最大功能。
作者通联：苏州中瑞天精密仪器有限公司技术部
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