三坐標測量基礎知識

1、三坐標測量基礎知識三坐標測量基礎知識課程培訓目標課程培訓目標了解測頭的工作原理掌握為什么且如何進行測頭校正了解矢量在測量中的作用掌握三坐標為什么且如何建立坐標系掌握三坐標如何進行元素測量、構(gòu)造及公差評估測頭簡介測頭簡介測頭測頭 探測系統(tǒng)是由測頭及其附件組成的系統(tǒng)，測頭是測量機探測時發(fā)送信號的裝置，它可以輸出開頭信號，亦可以輸出與探針偏轉(zhuǎn)角度成正比的比例信號，它是坐標測量機的關(guān)鍵部件，測頭精度的高低很大程度決定了測量機的測量重復性及精度；不同零件需要選擇不同功能的測頭進行測量。掃描測頭掃描測頭觸發(fā)測頭觸發(fā)測頭測座測座A 角旋轉(zhuǎn)角旋轉(zhuǎn)B 角旋轉(zhuǎn)角旋轉(zhuǎn)RTP20測座的A角以15 分度從0 旋轉(zhuǎn)到90

2、 ， B角以15 分度從180 旋轉(zhuǎn)到180 。觸發(fā)式測頭的原理觸發(fā)式測頭的原理接觸器斷開TP20機械測頭 包括3個電子接觸器，當測桿接觸物體使測桿偏斜時，至少有一個接觸器斷開，此時機器的X、Y、Z光柵被讀出。這組數(shù)值表示此時的測桿球心位置。測頭校正測頭校正測頭校正的意義測頭校正的意義已知直徑并且可以溯源到國家基準的標準器。測頭校正對所定義測頭的有效直徑及位置參數(shù)進行測量的過程。為了完成這一任務，需要用被校正的測頭對一個校驗標準進行測量。未知直徑和位置的測頭測頭校正的過程測頭校正的過程在實物基準的每個測量點的球心坐標同它的已知道直徑比較。有效的測頭直徑是通過計算每個測量點所組成的直徑與已知直徑

3、的差值有效測頭半徑矢量和余弦誤差矢量和余弦誤差矢量矢量 矢量可以被看做一個單位長的直線，并指向矢量方向。相對于三個軸的方向矢量。I方向在X軸，J方向在Y軸，K方向在Z軸。矢量I、J、K值介于1和-1之間，分別表示與X、Y、Z夾角的余弦。IKJXZY+I+J+K矢量方向矢量方向 矢量用一條末端帶箭頭的直線表示，箭頭表示了它的方向。X、Y、Z表示三坐標測量機的坐標位置，矢量I、J、K表示了三坐標測量機三軸正確的測量方向。 在三坐標測量中矢量精確指明測頭垂直觸測被測特征的方向，即測頭觸測后的回退方向。Z(+K )XY(+J )45(+I )I = 0.707J = 0.707 K = 045度方向矢

4、量余弦誤差余弦誤差不正確的矢量測量產(chǎn)生余弦誤差期望接觸點導致的誤差法向矢量理論接觸點逼近方向角度坐坐 標標 系系坐標系類型坐標系類型 直角坐標系YXZ 柱坐標系 球坐標系zxoQrZY),(rPxz),(zPyQOZ測量機坐標軸測量機坐標軸ZY原點原點測量機的空間范圍可用一個立方體表示。立方體的每條邊是測量機的一個軸向。三條邊的交點為機器的原點（通常指測頭所在的位置）。X坐標值坐標值每個軸被分成許多相同的分割來表示測量單位。測量空間的任意一點可被期間的唯一一組X、Y、Z值來定義。XZ1005Y105 | | | | | | | | 5 10校正坐標系校正坐標系 校正坐標系是建立零件坐標系的過程

5、。通過數(shù)學校正坐標系是建立零件坐標系的過程。通過數(shù)學計算將機器坐標系和零件坐標系聯(lián)系起來。計算將機器坐標系和零件坐標系聯(lián)系起來。1、零件找正 找正元素控制了工作平面的方向。2、旋轉(zhuǎn)軸 旋轉(zhuǎn)元素需垂直于已找正的元素，這控制著軸線相對 于工作平面的旋轉(zhuǎn)定位。3、原點 定義坐標系X、Y、Z零點的元素。3-2-1法建立坐標系法建立坐標系 3-2-1法建立坐標系是三坐標測量機最常用的建立坐標系方法，如下圖所示建立坐標系： 1、在零件上平面測量3個點擬合一平面找正。 2、在零件前端面上測量2個點擬合一直線旋轉(zhuǎn)軸。 3、在零件左端面測量1個點設定原點。工作平面工作平面什么是工作平面什么是工作平面 工作平面用

6、來定義工作平面用來定義2D元素數(shù)學計算的平面，在測元素數(shù)學計算的平面，在測量時，元素計算和探頭補償中使用工作平面。量時，元素計算和探頭補償中使用工作平面。Z+Z-X+X-Y+Y-工作平面工作平面90 deg +Y0 deg 45 deg 135 deg180 deg225 deg270 deg315 deg例：XY工作平面測量圓元素+ X工作平面工作平面例：平面元素做工作平面測量圓工作平面工作平面RationalDMIS工作平面工作平面 RationalDMIS在“工作平面”選項里可以選擇所需的面，作為當前的工作平面?！白罱腃RD平面”這個窗口接受從元素數(shù)據(jù)區(qū)拖放平面元素。以下幾種種情況下平

7、面元素用來做計算和探頭補償： 探頭補償需要工作平面的元素有：點元素和邊界點元素； 計算需要工作平面的元素有：直線元素, 圓元素, 弧元 素,橢圓元素, 鍵槽元素和曲線元素； 對于其他所有元素, 工作平面選擇窗口會自動隱藏起來?；編缀卧鼗編缀卧鼗編缀卧鼗編缀卧攸c最小點數(shù)最小點數(shù): 1位置位置: XYZ 位置位置矢量矢量: 無無形狀誤差形狀誤差:無無2維維/3維維: 3維維Y555Z輸出輸出 X = 5 Y = 5 Z = 5基本幾何元素基本幾何元素直線直線最小點數(shù)最小點數(shù): 2位置位置: 重心重心矢量矢量: 第一點到最后一點第一點到最后一點形狀誤差形狀誤差: 直線度直線度2維維/

8、3維維: 2維維/3維維輸出輸出 X = 2.5 I = -1 Y = 0 J = 0 Z = 5 K = 0Y555ZX12基本幾何元素基本幾何元素最小點數(shù)最小點數(shù):3位置位置: 中心中心矢量矢量*:相應的截平面矢量相應的截平面矢量形狀誤差形狀誤差:圓度圓度2維維/3維維:2維維輸出輸出 X = 2 Y = 2 Z = 0 I = 0 J = 0 K = 1 D = 4 R = 2 Y555ZX* 圓的矢量只是為了測量。不單獨描述元素的幾何特征。213圓基本幾何元素基本幾何元素最小點數(shù)最小點數(shù): 3位置位置: 重心重心矢量矢量: 垂直于平面垂直于平面形狀誤差形狀誤差: 平面度平面度2維維/3

9、維維: 3維維輸出輸出 X = 1.67 I = 0.707 Y = 2.50 J = 0.000 Z = 3.33 K = 0.707Y555Z123X平面基本幾何元素基本幾何元素最小點數(shù)最小點數(shù): 5位置位置: 重心重心矢矢 量量: 從第一層到最后一層從第一層到最后一層形狀誤差形狀誤差: 圓柱度圓柱度2維維/3維維: 3維維輸出輸出: X = 2.0 I = 0 D = 4 Y = 2.0 J = 0 R = 2 Z = 2.5 K = 1Y555ZX541623圓柱基本幾何元素基本幾何元素最小點數(shù)最小點數(shù): 4位置位置: 中心中心矢量矢量*: 如右圖向上如右圖向上形狀誤差形狀誤差: 球度

10、球度2維維/3維維: 3維維輸出輸出: X = 2.5 I = 0 D = 5.0 Y = 2.5 J = 0 R = 2.5 Z = 2.5 K = 15*球的矢量只是為了測量。并不描述元素的幾何特征。5Y5ZX3421球基本幾何元素基本幾何元素圓錐最小點數(shù)最小點數(shù): 6位置位置: 頂點頂點矢量矢量: 從小圓到大圓從小圓到大圓形狀誤差形狀誤差: 錐度錐度2維維/3維維: 3維維55輸出輸出: X = 2.0 I = 0 A = 43deg Y = 2.0 J = 0 Z = 5.0 K = 1Y5ZX254136元素構(gòu)造元素構(gòu)造元素構(gòu)造的意義元素構(gòu)造的意義構(gòu)造元素可以是計算輔助元素，也可為測

11、量結(jié)果元素是通過已測的元素構(gòu)造出無法直接測量得到的元素最終是為滿足測量結(jié)果的需求構(gòu)造實例構(gòu)造實例點點: 相交相交在兩個元素相交處產(chǎn)生一個交點。點輸入: 線1 線2線1線2構(gòu)造實例構(gòu)造實例點點: 中分中分產(chǎn)生兩個所選元素的中分點。點輸入: 圓1 圓2圓1圓2構(gòu)造實例構(gòu)造實例圓圓: 最佳擬和最佳擬和輸入: 圓1 圓2 圓3 圓4 通過所選的幾個元素通過最佳擬和產(chǎn)生一個圓。圓1圓4圓3圓2圓構(gòu)造實例構(gòu)造實例圓圓: 相交相交輸入: 圓錐1 平面1一個平面和一個圓錐、圓柱或球相交產(chǎn)生一個圓。圓錐1圓平面1元素的尺寸及公差元素的尺寸及公差尺寸公差與形位公差尺寸公差與形位公差尺寸公差：尺寸公差： 最大極限尺寸減最小極限尺寸之差。形位公差：形位公差： 零件形狀差異產(chǎn)生的形狀誤差和位置差異產(chǎn)生的位置誤差統(tǒng)稱為形位誤差。尺寸公差實例尺寸公差實例0.2450.8 .1225.4 .1225.4 .120.24圓的常規(guī)公差圓的常規(guī)公差尺寸公差實例尺寸公差實例點到平面的三維距離點到平面的三維距離PLN1PNT150形位公差實例形位公差實例0.15AA實際表面的可能方位。0.15 mm寬的公差帶A垂直度垂直度形位公差實例形位公差實例350.5AA35A0.5 mm寬的公差帶實際表面的可能方位。傾斜度傾斜度形位公差實例形位公差實例DiaBonusMMC19.8