三坐标测量坐标系的建立

1、三坐标测量坐标系的建立零件坐标系在精确的测量中，正确地建坐标系，与具有精确的测量机，校验好的测头一样重要。由于我 们的工件图纸都是有设计基准的，所有尺寸都是 与设计基准相关的，要得到一个正确的检测报 告，就必须建立零件坐标系，同时，在批量工件 的检测过程中，只需建立好零件坐标系即可运行 程序，从而更快捷有效。机器坐标系MCS与零件坐标系PCS：在未建立零件坐标系前，所采集的每一个特 征元素的坐标值都是在机器坐标系下。通过一系 列计算，将机器坐标系下的数值转化为相对于工 件检测基准的过程称为建立零件坐标系OPCDMIS建立零件坐标系提供了两种方法： "3-2-1"法、迭代法。

2、一、坐标系的分类：1、第一种分类：机器坐标系：表示符号 STARTIUP （启动）零件坐标系：表示符号AO、A1.2、第二种分类：直角坐标系：应用坐标符号X、Y、Z极坐标系：应用坐标符号A （极角）（极径） （深度值即Z值）二、建立坐标系的原则：1、遵循原则：右手螺旋法则右手螺旋法则：拇指指向绕着的轴的正方向, 顺着四指旋转的方向角度为正，反之为负。2、采集特征元素时，要注意保证最大范围包容 所测元素并均匀分布;三、建立坐标系的方法：（一）、常规建立坐标系（3-2-1法）应用场合：主要应用于PCS的原点在工件本身、 机器的行程范围内能找到的工件，是一种通用方 法。又称之为“面、线、点”法。建立

3、坐标系有三步: 量方向1、找正，确定第一轴向，使用平面的法相矢2、旋转到轴线，确定第二轴向3、平移，确定三个轴向的零点。适用范围:没有CAD模型，根据图纸设计基准建立零件 坐标系有CAD模型，建立和CAD模型完全相同的坐 标系，需点击CAD=PART,使模型和零件实际摆放位:2工1重合第一步:在零件上建立和CAD模型完全相同的坐标系第二步：点击CAD=PART,使模型和零件实际摆放位置重合建立步骤:首先应用手动方式测量建立坐标系所需的元素选择“插入”主菜单一 选择“坐标系”进入“新建坐标系”对话框选择特征元素如：平面PLN1用面的法矢方向 作为第一轴的方向如Z正，点击“找平” O选择特征元素如

4、：线LIN1用线的方向作为坐标系的第二个轴向如X正，点击“旋转”。选择特征元素如:点PNT6,用点的X坐标分量作为坐标系的X方向的零点，然后点击原点。线LIN1,用线的Y坐标分量作为坐标系的Y方向的零点，然后点击原点。平面PLN1,用面的Z坐标分量作为坐标系的Z方向的零点，然后点击原点。上述步骤完成后,如果有CAD模型,需要执行CAD二工件，使模型和零件实际摆放位置重合最后，按“确定”按钮，即完成零件坐标系的建立。验证坐标系原点将测头移动到PCS的原点处，查看PCDMIS界面右下角“X、Y、Z”（或者打开侧头读出窗口:CTRL+W）三轴坐标值，若三轴 坐标值近似为零，则证明原点 正确;X 0.

5、 0000 Y 0. 0000 Z -0. 000 标; .IIPC-DfvnsZCH11:46轴向将其中两个坐标轴锁定，只移动未锁定的坐标轴值的变化，验证轴向是否正确。此方法还可引申为一个平面、两个圆；一个圆柱、 两个圆（球）等。注意：在手动测量特征元素时，必须考虑元素的工作平面（投影面），因此在手动测量 完面后可以先建立一个坐标系，给以后 手动测量特征一个正确的投影面。（eg. 装夹倾斜，线的投影面不再是Z+,而是 工件的上平面）（二）、坐标系的平移与旋转坐标系的平移：即坐标系的方向不变，坐标原点移动 到一个新的位置。操作步骤:A：选择平移的坐标轴偏置距离：|30如:B：在偏置距离的方框里

6、输入偏移的距离C：点击原点:原点坐标系的旋转：即围绕着某个坐标轴旋转一定的角度，从而得到一个新的坐标系。旋转角度正负的确定：由右手螺旋法则判定。操作步骤：围绕；|zE三IA：选择旋转的坐标轴:B：输入旋转的角度：偏置角度C：点击旋转：艇转（三）、迭代法建立零件坐标系1、应用场合：主要应用于PCS的原点不在工件本 身、或无法找到相应的基准元素（如面、孔、线 等）来确定轴向或原点，多为曲面类零件（汽车、 飞机的配件，这类零件的坐标系多在车身或机身 上）o2、用于建坐标系的元素及相关要求:A：、球、柱、槽需要的特征数：3需具备的条件：有理论值或CAD模型迭代次数：1原理：此类元素为三维元素，1次即

7、可达到精确测量 注：薄壁件圆、槽和柱体至少需要三个样例测点（指 定特征所在的平面）。B：矢量点、曲面点、边界点需要的特征数：6 需具备的条件：有理论值及矢量方向或CAD模型1第1、2、3点的法矢方向尽量一致2、第4、5点的法矢方向尽量一致,且与前三点矢量方向垂直。3、第6点法矢方向与前5点法矢 方向尽量垂直。迭代次数：1次或多次或无法迭代 成功。原理：首先，PC-DMIS将测定数据 “最佳拟合”到标称数据。接着，PC-DMIS检查每个测定点与标称位置 的距离。如果距离大于在点目标半径框中 指定的量，PC-DMIS将要求重新测量该 点，直至所有测定点都处于“公差”范E 内。使用测定点的困难在于只

8、有在建坐标系后， 才能知道在何处进行测量。这样就存在一个问题：必须在建坐标系之前测量点。而三维元素在用途方面的定义就是第一次即可精确测量的元 素。至少需要的特征数所 特征的 型此方法将3个DCC R 个于建立坐标系建议不要使用此特征类型此点用作3-2-1 1 坐标系建议不要使用此特征类型此方法将3个球于建立坐标系注：1、尽量使用三维元素如:、槽、柱体、球体或隅角点，可提高测量精度。2、PC-DMIS的一项特殊功能是允许槽的中心点根据需要在轴上上下滑动。因此，如果将槽用作原点特征组的一部分，迭代法建坐标系就无 法会聚。要将槽用作原点特征组的一部分，一种可能的方法是首先用槽构造一个点，然后将原点特

9、征组中使用该构造点。建议不要将槽用作迭代法建坐标系的原点特征组的一部分。(槽的加工误差和定位误差比较大,即使使用它们，也不要在最后找正圆点的时候使用, 使用槽建立的坐标系，但轴方向的误差不一定为零)3、建立迭代法坐标系步骤：(以矢量点建坐标系为例)(1)导入数模，观察方向 (2)手动模式下取得基准的理论值，在手动 模式下用自动测量命令测元素 (3)选定执行这些元素，按提示手动测量这些元素，取得在机床坐标系下的实测值 (4)迭代，找正、旋转、原点。 (5)按提示自动迭代 自动测量矢量点没有CAD模型，而有理论点的话，在点坐标位置输入区输入理论点坐标，在法线矢量输入区输入点坐标的矢量方向，点击创建

10、。（注意：测量不要勾选）如果有CAD模型，可直接在CAD模型上选取特征点，PC-DMIS会自动在点坐标显示区和法线矢量显示区计算出特征点的坐标及矢量。并将点的性质设为“标称值”点击创建。 重复上述步骤，共得到6个点的测量程序。 在第一个测点之前,将测量方式改为手动模式（注意：新建一个程序，模式就为手动模式）， 标记所有的测点程序，并运行程序。 所有点测量完毕，此时PC-DMIS已得到两组 数据，即一套理论点数据，一套实测点数据。 进入“插入”主菜单一“坐标系”一“新建坐 标系”一进入“迭代法”建坐标系村法建生有原¥'3 回 123156 泪回£).£)为五

11、区占一占占一占.原点-J|默M值二选拄 |r全部四是至少一匕r指定元云im员.点目标半径：叵G夹m公差：际谭差标号：合技正3|默下伯二旋转2|默M值二活除 II蒜一"I 眼的迭代法建坐标系对话框选择矢量方向一致的前三个点，点击“选择按钮，用于找平。选择第4、5点，点击“选择”按钮，用于旋 转。选择最后1点，点击“选择”按钮，用于确定原点。选择“一次全部测量”设定点目标半径：不小于0.5mm 选择“确定”按钮，PCDMIS将测定数据“最佳拟合”到标称数据，并提示“是否立即测量 所有迭代法建坐标系的特征”回答“是”PC-DMIS将每测一点，提示一次，接着,PC-DMIS检查每个测定点与标

12、称位置的距离。如果距离大于在点目标半径框中指定的 量，PC-DMIS将要求重新测量该点，直至所有测定点都处于“公差”范围内。对于，第一次进行自动迭代，通常选择“一次全部测量”。4、迭代法坐标系参数设置说明：找平 3：至少三个选定特征。此组特征将使平 面拟合特征的质心，以建立当前工作 平面法线轴的方位。旋转-2：至少两个选定特征。该组特征将使拟 合直线特征，从而将第二个轴向旋转 到该方向。注：如果未标记任何特征，坐标系将使用 “找平”部分中的倒数第二和第三个特征。原点-1：设置原点时必须使用一个特征。此特 征组用于将零件原点平移（或移动） 到指定位置。注：如果未标记任何特征，坐标系将使用“找平”

13、 部分中的最后一个特征。r全部测量至少一打 r指定元素测量全部测量至少一次： PC-DMIS将以DCC模式对所有输入特征至少重新测量一次。它们将按照“编辑”窗口中迭代法建坐标系命令所指定的顺序来进行测量。 PC-DMIS将在测量特征前给出一个消息框,显示将要测量的特征。在接受移动之前,请确保测头能够接触指定特征而不会与零件发生碰撞。 将不会执行在每个特征之前或之后找到的存 储移动，但会执行侧头转角。 在对所有特征测量至少一次后，对于未命中其 点目标半径目标的点，将继续对特征进行重新 测量。 对于第一次用迭代法建立坐标系通常使用全部测量至少一次注：在此模式下，由于圆的位置从不改变,PC-DMIS

14、测量圆的次数不会多于一次。指定元素测量：PC-DMIS将以DCC模式从起始标号处至少 重新执行一次。如果提供起始标号 PC-DMIS将从该定义标号重新执行 如果未提供起始标号 PC-DMIS将从程序中迭代法建坐标系命令所使用的第一个测定特征开始重新执行。如果第一个特征之前有存储移动点, PC-DMIS还将执行这些移动点。重新执行过程将持续到迭代法建坐标系命令所使用的最后一个测定特征为止。如果最后一个测定特征之后有存储移动，将不会执行这些移动。重新执行一旦完成，PC-DMIS将重新计算 坐标系，并测试所有测定输入点，检查它 们是否都处于点目标半径值所指定的目标 半径内。如果它们都处于目标半径内，

15、则无需继续重 新执行，PC-DMIS将认为迭代法建坐标系 命令已完成。如果有任何点未命中目标区域，则将按上述方法重新执行程序的相同部分。起蛤标目： 点目标半径：|5夹具公差：Kos错误标号：厂如果未定义起始标号: PC-DMIS将转到组成迭代法建坐标系的第一个特征，从此处开始进行DCC测量 点目标半径：用于指定在坐标系中用作输入的测 定点特征的目标半径公差。测定输入点包括以下类型：测定/点自动/矢量点 自动/棱点 自动/曲面点 自动/角度点注：切勿将矢量点目标半径的值设置得太小（如50微米）。许多CMM无法准确定位测头，使其接触极小目标上的每个测定点。所以最好将公差设置在05毫米左右。如果重新

16、测量无休止地继续，则将增加该值。实际上，PC-DMIS会在每个矢量点、曲面点或棱点的理论位置周围设置一个柱形公差区。此公差区的半径就是在对话框中指定的点目标半 径。点目标半径只影响测定点。夹具公差：用于键入一个拟合公差值，PC-DMIS将根据该值对组成迭代法坐标系的 元素与其理论值进行比较，如果有一 个或多个输入特征在其指定基准轴 上的误差超过此公差值，PC-DMIS 将自动转到误差标号（如果有）。如果未提供误差标号，PC-DMIS 将显示一条错误消息,指出每个基 准方向上的误差。然后，您将可以选择接受基准并继续执行零件程 序的其余部分,或取消零件程序的 执行。注意：如果为每个基准轴提供最小的

17、输入特征数（三个用于找平基准，两个用于旋转基准，一个用于原点基准），PC-DMIS就可以将输入特征的测量值拟合到其理论值，而不会出现误差。这种情况下，PC-DMIS实际上并不需要夹具公差。如果您为任何定义基准提供的输入特征超出最小 值，零件或夹具误差就可能会使PC-DMIS无法将测量值拟合到理论值，可能出现超出公差的情况。误差标号：用于定义一个标号当每个输入特征在 基准方向上的误差超过在夹具公 差框中定义的夹具公差时，PC-DMIS 将转到此标号。5、 例子如何运用迭代法建立如下图所示坐标系?分析：对于此零件坐标系是由三个点、二个圆作为特征元素建立的。PCS坐标轴向及原点如 方框图所示，具体操

18、作步骤如下:一、由理论值创建程序新建零件程序“TEST-diedai”配置测头系统;导入CAD模型，并进行相关图形处理与操作;确认程序开头为“手动”模式;2名号J'L件订号计 零修序统启动二建坐标系/开始.回调:，LIST二是运坐标系/绎止嗅式相，«加裂也灰Tdeno冽尖“球犯0,柱沟快IJKR, 0,选择“自动特征”，打开自动测量矢量点对话框；确定当前模式为“曲面模式”；用鼠标在CAD模型“点1”位置点击一下，注意此点的法线矢量方向，对照工件图纸的要求, 在“自动测量”界面中对该点的坐标值进行相 应的更改，点击“查找（F） ”按钮；在不激活“测量”的前提下，点击“创建”；（

19、注意:设置“移动”距离）；中此时，PCDMIS将自动在编辑窗口中创建该点的程序，同时在视图窗口中出现“点1”的标识;接触速度/ 1.5加就测头/YUMIACI测尖/T1A0B0,柱测尖IJK=O, 0, 1,角度二0杷式/文本,进攻.标1墩 何弓.，林称 瓦 测定值.左也谓差.创整.、=自动/矢量点,显示所有参数二是理论值/2527. 37, -653. 3083, 721. 5863, -0, 0000002, 0, 1实际值/2527. 37, Y5工 3083, 721. 5863, -0, 0000002,0,1目标值/2527. 37, -653. 3083, 721. 5863,

20、-0, 0000002,0,1理论厚度=0,直角，捕捉;否，$自动移动=是，距高=30如上步骤,创建其余2点程序;日功学切:是，两雕;33点2二自动/矢玩显示所有叁线二是理论/251L lib -<96. 3您 72S. 5919. -0.1102258；0, 0. 93谢6 实际伶。511. Ill, r必 3069, 725. 5919. P. 1102258>0, 0. 9939066 日场俗/2511.111,796. 30MzT2B_ 591% -0. 1102258,0, a SK>3Q0fi6理龟费=0. 精投二舌,3白功陟劲=*,旭言二而3-臼动/矢量板,空示

21、所有科虹是理元M服 33.7夕, W5,C10.1实际。"516% E, X27, ?0, 9775.0,0,1目标 <S，2775l 16g -530. 542?. 768. «?5.0,0,1次论良=0,以保，捕捉=咨，$自动醪动：是.史善：33Fwr> .-IF IFSJIRFWT RfP打开自动测量圆界面，按照有CAD模型的工件方法及步骤进行测量，并配置相关测量参数,不激活“测量”选项的情况下点击“创建”按钮，产生测圆的程序及标识；(注意：若参与迭代的特征元素有圆，“起始”、“永久”必须为“3” ),如下图所示:按此方法创建，1、圆2”的程序;iHiS2

22、kJ，二自地，ES,昱不用百生微=是，显示敢洒二否以正值，285.北4-614.9WZ758.C93X-0.00015884 -0.0001251, 1,KL®95?Bfl|/2T45.3O3a -614-»42；?S6l（3. -0.0001588> f. 0001251,1,10.4879目惊沮，2M5.3燃 f ,冽N方&GXB. -0,0001588. -0,粉1历1,】理论耳良=0, H自内，宣史最小二乘方.出错二否.£自动8动=*.翅酉=外 相对冽=无,该位置=壬 音我孔=苏 或甘洌二者& 洌点改:8.起玷；&永久:3间隙

23、=2,问里:。, £坦的角=0,终止例=0 SS = 3 ,：用矢：！ = I, a 0.0CO15S3自动/B1,显示用右"fMt-星，纪干能出否理流使/260g, 9 然 472 3C& 倏 015,0,0,1,7,88 用安保泡/2609. 9%& 夕 & UKG 型 0125.0,0,1,7,88 用日 t?：fl/2G09. 9养& -5T5. C-Xs 733.6M, 0, 0.1ISMS = 0. R角.内，面级 最小二杀方，出超;否，£自初移动 r 无奚=塾 相对那量=无话位置=音，亚投孔=无望科凰量;否.$ 洌点故

24、=8,起始=$永久=3,间做=2,间更=0 . $出睇=0,场止出7弗质=3 /角矢量=i.ao手动操纵机器，产生实测值回二建生标系/开哙，回调:，L3T=是 理尘林系/终止嚷办产动逼近比海/ 3Big/ 3将所有的理论值创建的程序进行标记（光标选中程序段，点击快捷键“F3” ），执行此三个矢量点、二个圆的程序，在PCDMIS软件的提示下，手动采集特征元素；（注意：打圆时先采表面三点）三、按照相应的规则配置参数，进行自动迭代 将光标移动到程序的末尾，打开“插入标系-新建”界面，点击“迭代法”； 点击“迭代法”按钮之后，迭代法建立零件 坐标系的界面就打开了，如下图所示： 在左下角的特征列表中选择

25、相应的特征元 素，“点1”、“点2”、“点3”，点击上图 的“选择”按钮，这样，PCS的一个轴向就确 定了，同时“找正”选项前面的选择点自动调转到“旋转”；再选择“2”点击功能按钮“选择”，如下图所示:法代法2坐标不按生标识；找正I J快限一孑宙旋转lit 属独值公r全部测量至少一次 r指定元萼冽=同最后，选择特征元素“2”，“原点”、“选择”，PCS的坐标轴向、原点确定完毕;四、保存坐标系：(*. aln)保存坐标系选项用于将当前坐标系保存在外部文件中，以供其它零件程序回调。保存坐标系步骤:1 .路径：插入/坐标系/保存2 .在文件名框中键入坐标系名称(最多十个字符)。3 .选择英寸或毫米选

26、项，以英寸或毫米为单 位保存坐标系。所有坐标系的默认测量单位 都将是为其创建坐标系的零件程序所使用 的测量单位。如果要在其它零件程序中使用 坐标系，不必将该坐标系的测量单位另存为 新零件程序的单位类型。坐标系将自动转换为与新坐标系相同的单位。4 .单击确定按钮。如果未键入坐标系标识的名称，PC-DMIS将自动复制文件名用于外部保存。坐标系 可以保存到任何目录中。但是，如果要在屏幕上显示坐标系，则必须将标识保存到 零件程序所在的目录中。五、回调坐标系：回调：用于回调先前在当前程序（内部坐 标系）或其它零件程序（外部坐标系）中 创建的坐标系。在将坐标系回调到其它零件程序之前， 必须使用保存坐标系菜单选项将其保存。如果回