三坐标测量基础知识分解课件

1、三坐标测量基础知识卢新祖 2014-8-20三坐标测量基础知识卢新祖 2014-8-20测头标定测头标定一、测头校准定义及目的 测头校正过程是指对所定义测头的有效直径及位置参数进行测量的过程。为了完成这一任务，需要用被校正的测头对一个校验标准进行测量。测头校正的目的为： 准确得到测针的红宝石球的有效直径以便测量软件进行测头半径的补偿。 准确得到不同测头角度和默认第一个测头角度之间的位置关系。未知直径和位置的测头。已知直径并且可以溯源到国家基准的标准器。一、测头校准定义及目的 测头校正过程是指对所定义测头的有二、测头校验过程有效测头半径 利用操纵杆在标准球的最大范围内触测5点，点的分布要均匀（图

2、3-13）。计算机软件在收到这些点后(宝石球中心坐标X、Y、Z值)，进行球的拟合计算，得出拟合球的球心坐标、直径和形状误差，将拟合球的直径减去标准球的直径，就得出校正后测针宝石球“直径”。二、测头校验过程有效测头半径 利用操纵杆在标准球的最大拓展知识测头颜色含义 根据测头标定前后显示的颜色分类，总共分为5种颜色，分别为黑色、绿色、蓝色、红色以及灰色，每种颜色都代表测头不同的含义。黑色：测头未经标定；绿色：测头标定过且标定结果合格；蓝色：测头标定过但标定结果超差；红色：测头标定结果数据过期；灰色：已删除的不存在测头；拓展知识测头颜色含义 根据测头标定前后显示的颜色分类，三、测头需要重新标定的情况

3、a、测座或者测针有拆卸过b、添加新测头角度后c、添加加长杆后d、测针更换过后e、标定结果超差时f、标定数据过期时三、测头需要重新标定的情况a、测座或者测针有拆卸过矢量与余弦误差矢量与余弦误差一、矢量的定义 矢量可以被看做一个带有箭头的单位长度直线，I方向在X轴，J方向在Y轴，K方向在Z轴。矢量I、J、K值介于1和-1之间，分别表示与X、Y、Z夹角的余弦。 在三坐标测量中矢量精确指明测头垂直触测被测特征的方向，即测头触测后的回退方向。YX(+J )45(+I )(+k)ZI = 0.707J = 0.707 K = 045度方向矢量一、矢量的定义 矢量可以被看做一个带有箭头的单位长度直线二、余弦

4、误差 用三坐标测量机进行元素测量时，正确的测量方法是应该沿着被测点的法线方向进行测量，但由于我们人为检测过程中把握不了相应的法向而导致测量有误差，我们把这人为测量产生的误差叫做余弦误差。实际接触点导致的误差期望接触点法向矢量逼近方向二、余弦误差 用三坐标测量机进行元素测量时，正确的测量坐标系坐标系一、测量机的坐标空间（MCS） 测量机的空间范围可用一个立方体表示。立方体的每条边是测量机的一个轴向。如下图所示，X轴为左右指向，Y轴为前后指向，Z轴为上下指向，三条边的交点为机器的原点。ZY原点X一、测量机的坐标空间（MCS） 测量机的空间范围可用一二、建立零件坐标系的意义a、通过建立零件坐标系，限

5、制被测工件的6个自由度；b、通过建立零件坐标系，实现数模对齐以方便测量；c、通过建立零件坐标系，提高检测结果的准确性；二、建立零件坐标系的意义a、通过建立零件坐标系，限制被测工件三、3-2-1法建立坐标系 3-2-1法建立坐标系是三坐标测量机最常用的建立坐标系方法，测量软件中很多其他建坐标系方法都是基于该方法进行延伸与拓展。默认情况下， 点1、2、3拟合一个平面进行零件找 正，并确定零件坐标系Z轴方向。 点4、5拟合一条直线以控制工件旋转 自由度，并确定零件坐标系X轴方向。 点6拟合一个单点，确定任一坐标轴起点位置。三、3-2-1法建立坐标系 3-2-1法建立坐标系是三工作平面工作平面一、工作

6、平面定义 工作平面用来定义二维元素数学计算的平面。软件在默认情况下，定义XY平面作为元素计算的工作平面。当被测二维元素所在平面与XY平面不重合或者不平行时，需要提前定义好它们的测量工作平面，否则会导致测量结果不正确。一般来说，我们会选择被测二维元素所在平面作为其测量的工作平面。一、工作平面定义 工作平面用来定义二维元素数学计算的平二、RationalDMIS工作平面RationalDMIS在“工作平面”选项里可以选择所需的面，作为当前的工作平面。“最近的CRD平面”这个窗口接受从元素数据区拖放平面元素。 计算需要工作平面的元素有：直线元素, 圆元素, 圆弧元素,椭圆元素, 键槽元素和二维曲线元

7、素； 对于其他所有元素, 工作平面选择窗口会自动隐藏起来。二、RationalDMIS工作平面RationalDMIS基本几何元素基本几何元素 点元素: 点 矢量: 无位置: XYZ 位置最少点数: 1形状误差: 无元素名前缀: PT 点元素: 点 直线元素: 直线位置: 重心矢量: 第一点到最后一点形状误差: 直线度最小点数: 2元素名前缀: LN直线元素: 直线圆元素:圆位置:圆心矢量:与所在平面矢量一致形状误差:圆度最小点数:3元素名后缀：CIR圆元素:圆元素:圆柱位置:轴线中点矢量:从下到上形状误差:圆柱度最小点数:5元素名后缀:CYL圆柱元素:圆柱圆柱圆锥元素:圆锥位置:顶点矢量:从

8、小圆到大圆形状误差:锥度最小点数:6元素名后缀:CON圆锥元素:圆锥元素构造元素构造元素构造的意义 元素构造时测量软件测量功能中的辅助模块，便于用户在测量中由于受测量局限性的影响，而我们有必须得到某些特定元素所设立的功能操作区，其主要意义如下： 通过已测的元素构造出无法直接测量得到的元素。 构造元素可以是计算辅助元素，也可以是测量结果元素。元素构造的意义 元素构造时测量软件测量功能中的辅助模块示例一：点构造圆心（球心）点构造圆线1线2两直线相交点构造投影点原始点任一点投影至某一平面原始点偏移点任一点偏置某一距离常见的点构造示例一：点构造圆心（球心）点构造圆线1线2两直线相交点构造投示例二：圆构

9、造在一个圆锥指定的直径位置产生一个圆。平面和圆锥相交产生某一高度的截面圆。同时通过所选的几个元素拟和产生虚拟圆。常见的圆构造示例二：圆构造在一个圆锥指定的直径位置产生一个圆。平面和圆锥示例三：镜像构造矩形阵列环形阵列矩形阵列结果 环形阵列结果示例三：镜像构造矩形阵列环形阵列矩形阵列结果 环形阵 思考1、如何得到下图所示，从圆锥斜平面沿轴线向上偏置30mm处的直径？2、如何得到下图所示，两小圆的最大距离与最小距离？ 思考1、如何得到下图所示，从圆锥斜平面沿轴线向上偏置30m元素的尺寸及公差元素的尺寸及公差元素尺寸公差二维距离 二维距离的计算是两元素相对于当前工作平面的距离。典型例子有点到线、圆到

10、圆、圆到线的距离等。 元素到元素的二维距离在计算时，此距离可能既不平行于当前坐标系的任何坐标轴，也不垂直于任一坐标轴，此时要注意区分哪个方向的位移才是我们要的有效距离。 元素尺寸公差二维距离 二维距离的计算是两元素相对于YX距离2距离3 距离1圆与圆二维距离分析 距离1的计算可以是:平行于X轴,垂直于Y轴。 距离2的计算可以是：平行于Y轴，垂直于X轴。 距离3的计算可以是：用中心到中心，不需要选择坐标轴。YX距离2距离3 距离1圆与圆二维距离分析 距离1的计算可以元素尺寸公差三维距离 三维距离计算的是两个元素之间的最小距离,与工作平面无关。典型例子有点到面的距离，面到面的距离，面与面的夹角。 PLN1PLN2DISTANCE元素尺寸公差三维距离 三维距离计算的是两个元素之间元素形位公差 加工后的工件不仅有尺寸误差，构成工件几何特征的点、线、面的实际形状或相互位置与理想几何体规定的形状和相互位置还不可避免地存在差异，这种形状上的差异就是形状误差，而相互位置的差异就是位置误差，统称为形位误差。测量软件支持国家或国际标准的大部分几何元素的形位公差评价项目，包括：基本几何元素尺寸偏差，直线度、平面度、圆度、圆柱度、平行度、垂直度、倾斜度、位置度、同轴（心）度、对称度、圆（全）跳动等形位公差。 元素形位公差 加工后的工件不仅