三坐標測量坐標系的建立

1、精選文檔 零件坐標系 在精確的測量中，正確地建坐標系， 與具有精確的測量機，校驗好的測頭一樣重要。由 于我們的工件圖紙都是有設(shè)計基準的， 所有尺寸都是與設(shè)計基準相關(guān)的， 要得到一個正確的 檢測報告， 就必須建立零件坐標系， 同時，在批量工件的檢測過程中， 只需建立好零件坐標 系即可運行程序，從而更快捷有效。 機器坐標系MCS與零件坐標系 PCS： 12 在未建立零件坐標系前，所采集的每一個特征元素的坐標值都是在機器坐標系下。通 過一系列計算， 將機器坐標系下的數(shù)值轉(zhuǎn)化為相對于工件檢測基準的過程稱為建立零件坐標 系。 PCDMIS建立零件坐標系提供了兩種方法: 3-2-1 ”法、迭代法。 一、坐

2、標系的分類 : 1、 第一種分類：機器坐標系：表示符號 STARTIUP （啟動） 零件坐標系:表示符號 A0、 A1 2、 第二種分類:直角坐標系:應(yīng)用坐標符號 極坐標系:應(yīng)用坐標符號 A （極角） R （極徑） H （深度值即 Z 值） 二、建立坐標系的原則: 1 、遵循原則:右手螺旋法則 右手螺旋法則:拇指指向繞著的軸的正方向，順著四指旋轉(zhuǎn)的方向角度為正，反之為負。 2、采集特征元素時，要注意保證最大范圍包容所測元素并均勻分布； 三、建立坐標系的方法: （ 一 ） 、常規(guī)建立坐標系（ 3-2-1 法） 應(yīng)用場合：主要應(yīng)用于PCS的原點在工件本身、 機器的行程范圍內(nèi)能找到的工件，是一種通

3、用方法。 又稱之為“面、線、點”法。 建立坐標系有三步: 1、 找正，確定第一軸向，使用平面的法相矢量方向 2、旋轉(zhuǎn)到軸線，確定第二軸向 3、平移，確定三個軸向的零點。 適用范圍: 沒有CAD莫型，根據(jù)圖紙設(shè)計基準建立零件坐標系 有CAD莫型，建立和 CAD莫型完全相同的坐標系，需點擊CAD=PART使模型和零件實際 擺放位置重合 第一步：在零件上建立和 CAD模型完全相同的坐標系 第二步：點擊CAD=PART，使模型和零件實際擺放位置重合 建立步驟: 首先應(yīng)用手動方式測量建立坐標系所需的 元素 選擇“插入”主菜單-選擇“坐標系” 進入“新建坐標系” 對話框 選擇特征元素如：平面PLN1用面的

4、法矢方 向作為第一軸的方向如 Z正，點擊“找平”。 選擇特征元素如：線 LIN1用線的方向作為 坐標系的第二個軸向如 X正，點擊“旋轉(zhuǎn)”。 選擇特征元素如: 點PNT6，用點的X坐標分量作為坐標系的 標溟：Il 調(diào)月 1 蚩標系IEm蟲 1 0重掠識:1 選擇最巨個敎：1 h正 雄轉(zhuǎn)利； d 挽正 I 呈標秦功能 選代掛- I 杲掛拭合I Alisi. COP j 兗；正 習(xí) X方向的零點，然后點擊 原點。 線LIN1，用線的丫坐標分量作為坐標系的 Y方向的零點，然后點擊 原點。 平面PLN1，用面的Z坐標分量作為坐標系的 Z方向的零點，然后點擊 原 點。 上述步驟完成后，如果有 CAD莫型，

5、需要執(zhí)行 CAD工件，使模型和零件實際擺放位置重合 最后，按“確定”按鈕，即完成零件坐標系的建立。 驗證坐標系 原點 將測頭移動到PCS的原點處，查看 PCDMIS界面右下角“ X、丫 Z” （或者 打開側(cè)頭讀出窗口： CTRL+WV三軸坐標值，若三軸坐標值近似為零，則證 明原點正確; 軸向 X C, 0000 Y 0.0000 Z -a ooo 標；T 毫升 電sa 將其中兩個坐標軸鎖定，只移動未鎖定的坐標軸，查看坐標值的變化，驗 11:46 證軸向是否正確。 此方法還可引申為一個平面、兩個圓；一個圓柱、兩個圓（球）等。 注意：在手動測量特征元素時，必須考慮元素的工作平面（投影面），因此在手

6、動測量完 面后可以先建立一個坐標系，給以后手動測量特征一個正確的投影面。（ eg.裝夾 傾斜，線的投影面不再是Z+,而是工件的上平面） （二）、坐標系的平移與旋轉(zhuǎn) 坐標系的平移：即坐標系的方向不變，坐標原點移動到一個新的位置。 操作步驟: A :選擇平移的坐標軸女口: B :在偏置距離的方框里輸入偏移的距離 C :點擊原點: 坐標系的旋轉(zhuǎn)：即圍繞著某個坐標軸旋轉(zhuǎn)一定的角度，從而得到一個新的坐標系。 旋轉(zhuǎn)角度正負的確定：由右手螺旋法則判定。 操作步驟: A :選擇旋轉(zhuǎn)的坐標軸: B :輸入旋轉(zhuǎn)的角度: 偏置甬度： C:點擊旋轉(zhuǎn): （三）、迭代法建立零件坐標系 1、應(yīng)用場合：主要應(yīng)用于PCS的原點

7、不在工件本身、或無法找到相應(yīng)的基準元素（如面、 孔、線等）來確定軸向或原點，多為曲面類零件（汽車、飛機的配件，這類零件的坐標系多 在車身或機身上）。 2、用于建坐標系的元素及相關(guān)要求 A :圓、球、柱、槽 需要的特征數(shù)：3 需具備的條件：有理論值或 CAD模型 迭代次數(shù)：1 原 理：此類元素為三維元素，1次即可達到精確測量 注：薄壁件圓、槽和柱體至少需要三個樣例測點（指定特征所在的平面）。 B :矢量點、 曲面點、邊界點 需要的特征數(shù)：6 需具備的條件：有理論值及矢量方向或CAD模型 1、第1、2、3點的法矢方向盡量一致 2、第4、5點的法矢方向盡量一致，且與前三點矢量方向垂直。 3、第6點法

8、矢方向與前5點法矢方向盡量垂直。 迭代次數(shù)：1次或多次或無法迭代成功。 原理：首先，PC-DMIS將測定數(shù)據(jù)“最佳擬合”到標稱數(shù)據(jù)。接著，PC-DMIS 檢查每個測定點與標稱位置的距離。如果距離大于在點目標半徑框中指定的 量，PC-DMIS將要求重新測量該點，直至所有測定點都處于“公差”范圍內(nèi)。 使用測定點的困難在于只有在建坐標系后, 才能知道在何處進行測量。這樣就存在一個 問題：必須在建坐標系之前測量點。而三維元素在用途方面的定義就是第一次即可精確測量 的元素。 所有特征 的類型 至少需要的特征數(shù) 圓 3個圓 此方法將3個DCC圓用于建立坐標系 直線 建議不要使用此特征類型 點 6個點 此點

9、用作3-2-1建立坐標系 槽 建議不要使用此特征類型 球體 3個球 此方法將3個球體用于建立坐標系 注：1、盡量使用三維元素如：圓、槽、柱體、球體或隅角點，可提高測量精度。 2、PC-DMIS的一項特殊功能是允許槽的中心點根據(jù)需要在軸上上下滑動。因此，如果 將槽用作原點特征組的一部分，迭代法建坐標系就無法會聚。要將槽用作原點特征組的一部 分，一種可能的方法是首先用槽構(gòu)造一個點，然后將原點特征組中使用該構(gòu)造點。 （槽的加工誤差和定位誤差比較 建議不要將槽用作迭代法建坐標系的原點特征組的一部分。 大，即使使用它們，也不要在最后找正圓點的時候使用，使用槽建立的坐標系，但軸方向的誤差 不一定為零） 3

10、、建立迭代法坐標系步驟：（以矢量點建坐標系為例） (1) 導(dǎo)入數(shù)模，觀察方向 手動模式下取得基準的理論值，在手動模式下用自動測量命令測元素 選定執(zhí)行這些元素，按提示手動測量這些元素，取得在機床坐標系下的實測值 迭代，找正、旋轉(zhuǎn)、原點。 按提示自動迭代 方可 3 自動測量矢量點 5 S甸坐庫廣辟* 廠 1 S 廠 T 1=0.1 廠二 B挖口I 沒有CAD模型，而有理論點的話，在點坐標位置輸入?yún)^(qū)輸入理論點坐標，在法線矢 量輸入?yún)^(qū)輸入點坐標的矢量方向，點擊創(chuàng)建。 （注意：測量不要勾選） 如果有CAD模型，可直接在 CAD模型上選取特征點，PC-DMIS會自動在點坐標顯示 區(qū)和法線矢量顯示區(qū)計算出特

11、征點的坐標及矢量。并將點的性質(zhì)設(shè)為“標稱值”點擊創(chuàng)建。 重復(fù)上述步驟，共得到 6個點的測量程序。 在第一個測點之前， 將測量方式改為手動模式 （注意：新建一個程序， 模式就為手動模 式），標記所有的測點程序，并運行程序。 所有點測量完畢，此時 PC-DMIS已得到兩組數(shù)據(jù)，即一套理論點數(shù)據(jù)，一套實測點數(shù) 據(jù)。 進入“插入”主菜單-“坐標系”-“新建坐標系”-進入“迭代法”建坐標系 HiiE- J W - 克* -: W認丟二J 選E1 廠全部團竝至 廠左:Hia (0 迭代法建坐標系對話框 選擇矢量方向一致的前三個點，點擊“選擇”按鈕，用于找平。 選擇第4、5點，點擊“選擇”按鈕，用于旋轉(zhuǎn)。

12、選擇最后1點，點擊“選擇”按鈕，用于確定原點。 選擇“一次全部測量” 設(shè)定點目標半徑：不小于0.5mm 選擇“確定”按鈕，PC-DMIS將測定數(shù)據(jù)“最佳擬合”到標稱數(shù)據(jù)，并提示“是否立 即測量所有迭代法建坐標系的特征” 回答“是” PC-DMIS將每測一點，提示一次, 接著，PC-DMIS檢查每個測定點與標稱位置的距離。如果距離大于在點目標半徑框中 指定的量，P C-DMIS將要求重新測量該點，直至所有測定點都處于“公差”范圍內(nèi)。 對于，第一次進行自動迭代，通常選擇“一次全部測量”。 4、迭代法坐標系參數(shù)設(shè)置說明: 找平-3:至少三個選定特征。此組特征將使平面擬合特征的質(zhì)心，以建立當前工作平面

13、法 線軸的方位。 旋轉(zhuǎn)-2 :至少兩個選定特征。該組特征將使擬合直線特征，從而將第二個軸向旋轉(zhuǎn)到該方 向。 注：如果未標記任何特征， 坐標系將使用“找平”部分中的倒數(shù)第二和第三個特征。 原點-1:設(shè)置原點時必須使用一個特征。此特征組用于將零件原點平移（或移動）到指定 位置。 注：如果未標記任何特征，坐標系將使用“找平”部分中的最后一個特征。 r全部測量至少一上 廠揩定元素測量 全部測量至少一次: PC-DMIS將以DCC模式對所有輸入特征至少重新測量一次。 它們將按照“編輯”窗口中迭代法建坐標系命令所指定的順序來進行測量。 PC-DMIS將在測量特征前給出一個消息框，顯示將要測量的特征。 在接

14、受移動之前，請確保測頭能夠接觸指定特征而不會與零件發(fā)生碰撞。 將不會執(zhí)行在每個特征之前或之后找到的存儲移動，但會執(zhí)行側(cè)頭轉(zhuǎn)角。 在對所有特征測量至少一次后，對于未命中其點目標半徑目標的點，將繼續(xù)對特征進行 重新測量。 對于第一次用迭代法建立坐標系通常使用全部測量至少一次 注：在此模式下，由于圓的位置從不改變, PC-DMIS測量圓的次數(shù)不會多于一次。 指定元素測量: PC-DMIS將以DCC模式從起始標號處至少重新執(zhí)行一次。 如果提供起始標號 PC-DMIS將從該定義標號重新執(zhí)行 如果未提供起始標號 PC-DMIS將從程序中迭代法建坐標系命令所使用的第一個測定特征開始重新執(zhí) 行。 如果第一個特

15、征之前有存儲移動點，P C-DMIS還將執(zhí)行這些移動點。 重新執(zhí)行過程將持續(xù)到迭代法建坐標系命令所使用的最后一個測定特征為止。 如果最后一個測定特征之后有存儲移動，將不會執(zhí)行這些移動。 重新執(zhí)行一旦完成，P C-DMIS將重新計算坐標系，并測試所有測定輸入點，檢查它 們是否都處于點目標半徑值所指定的目標半徑內(nèi)。 如果它們都處于目標半徑內(nèi)，則無需繼續(xù)重新執(zhí)行, PC-DMIS將認為迭代法建坐 標系命令已完成。 如果有任何點未命中目標區(qū)域，則將按上述方法重新執(zhí)行程序的相同部分。 起始辭： 直e標半徑； h 夾具總差： |o. CK 錯瞞號: 1 如果未定義起始標號： DCC測量 PC-DMIS將轉(zhuǎn)

16、到組成迭代法建坐標系的第一個特征，從此處開始進行 點目標半徑：用于指定在坐標系中用作輸入的測定點特征的目標半徑公差。 測定輸入點包括以下類型: 測定/點 自動/矢量點 自動/棱點 自動/曲面點 自動/角度點 注：切勿將矢量點目標半徑的值設(shè)置得太?。ㄈ?50微米）。許多 CMM無法準確 0.5 毫米左右。如 而不會出現(xiàn)誤 定位測頭，使其接觸極小目標上的每個測定點。所以最好將公差設(shè)置在 果重新測量無休止地繼續(xù)，則將增加該值。 實際上，PC-DMIS會在每個矢量點、曲面點或棱點的理論位置周圍設(shè)置一個柱形公差區(qū)。 此公差區(qū)的半徑就是在對話框中指定的點目標半徑。點目標半徑只影響測定點。 夾具公差：用于鍵

17、入一個擬合公差值，P C-DMIS將根據(jù)該值對組成迭代法坐標系的元素與 其理論值進行比較，如果有一個或多個輸入特征在其指定基準軸上的誤差超過此 公差值，PC-DMIS將自動轉(zhuǎn)到誤差標號（如果有）。 如果未提供誤差標號，PC-DMIS將顯示一條錯誤消息，指出每個基準方 向上的誤差。然后，您將可以選擇接受基準并繼續(xù)執(zhí)行零件程序的其余 部分，或取消零件程序的執(zhí)行。 注意：如果為每個基準軸提供最小的輸入特征數(shù)（三個用于找平基準，兩個用于旋轉(zhuǎn)基準, 一個用于原點基準），PC-DMIS就可以將輸入特征的測量值擬合到其理論值, 差。這種情況下，PC-DMIS實際上并不需要夾具公差。如果您為任何定義基準提供的

18、輸入特 征超出最小值，零件或夾具誤差就可能會使PC-DMIS無法將測量值擬合到理論值，可能出 現(xiàn)超出公差的情況。 誤差標號：用于定義一個標號當每個輸入特征在基準方向上的誤差超過在夾具公差 框中定義的夾具公差時，PC-DMIS將轉(zhuǎn)到此標號。 5、 例子 如何運用迭代法建立如下圖所示坐標系? 分析：對于此零件坐標系是由三個點、二個圓作為特征元素建立的。 PCS坐標軸向及原 點如方框圖所示，具體操作步驟如下: 一、由理論值創(chuàng)建程序 新建零件程序-“TEST-diedai ”； 配置測頭系統(tǒng); 導(dǎo)入CAD模型，并進行相關(guān)圖形處理與操作; 確認程序開頭為“手動”模式; 二!t坐呵乳廿比回開：.LIST=

19、走 豐坐杠一矢上 弋兒亦 W 一藥IJ I JLNL ?. I. 11, J .、二I. 選擇“自動特征”，打開自動測量矢量點對話框; 確定當前模式為“曲面模式”； 用鼠標在CAD莫型“點1”位置點擊一下，注意此點的法線矢量方向，對照工件圖紙的 要求，在“自動測量”界面中對該點的坐標值進行相應(yīng)的更改，點擊“查找（ F)”按 鈕；在不激活“測量”的前提下，點擊“創(chuàng)建”；（注意：設(shè)置“移動”距離）； art r ipsjThx r、林15斜qj ,1- T円刊 I I 方K 豆略11 1 IP J rr7J K F頤 BPtaa 詞 AAM對 匚丄 1 ”的 此時，P CDMIS各自動在編輯窗口中

20、創(chuàng)建該點的程序，同時在視圖窗口中出現(xiàn)“點 標識; 覽歔測頭/VI心2 u 江尖廣rm卑0.谿i| 疋：JK=0. r. :, ffi IF=n 恪寸v咼遠帀疝駆.斜呂 ；踴向；（疔蛙，雄、昌電龍L ,鶯 =自動/干*百.顯示所專畚哉=吊 lll/2f；27. 3, -?呂 m. ?DS3. -21.536?； -D. MgW2, 0. L 實際誼/2527. 37, -655. 3D 目曲n樺=總 lEH = 耳亞弔麗石*費工# it ,251L Jll. -196.5(J5a 芒 5,7-1L EM, 0. 0.99SWE 若參與迭代的特征元素有圓, “起始”、“永久”必須為“ 3 ”），如

21、下圖所示: |EJ-0h劇 naif 中sr #L CXI 1區(qū)巾jjR E IYiT? vl H != “ H r * ET Aft A 按此方法創(chuàng)建“圓 1圓2 ”的程序; 列1 wr 貓砸.B訶哥 （注意: 打圓時先采表面三點） 三、按照相應(yīng)的規(guī)則配置參數(shù)，進行自動迭代 將光標移動到程序的末尾，打開“插入 坐標系-新建”界面，點擊“迭代法”； 精選文檔 z r-f I *#樂 |5 h正 2J k正 !- 1 -T 1 1 握妹 p g詢 利 I 17 蔗冒申不 I 議擇暢牛戲；f 同2 在左下角的特征列表中選擇相應(yīng)的特征元素，“點 1”、“點2”、“點3”，點擊 上圖的“選擇”按鈕，這

22、樣, PCS的一個軸向就確定了，同時“找正”選項前面的選擇 點自動調(diào)轉(zhuǎn)到“旋轉(zhuǎn)”； 再選擇“圓1 ”、“圓2”，點擊功能按鈕“選擇”，如下圖所示: C j口 = FI仇哽 T ff 冊-h呂! r碟丸- #3 最后，選擇特征元素“圓 2 ”，“原點”、“選擇”， PCS的坐標軸向、原點確定完 aa曬工曲I 匚a =工芹 苗宦 J取乗I I 點擊“迭代法”按鈕之后，迭代法建立零件坐標系的界面就打開了，如下圖所示: K找正=申 八 Jens 耳直=Ip 觀r Jo.i 四、保存坐標系：（*.aIn ） 保存坐標系選項用于將當前坐標系保存在外部文件中，以供其它零件程序回調(diào)。 保存坐標系步驟: 1.

23、路徑：插入/坐標系/保存 2.在文件名框中鍵入坐標系名稱（最多十個字符）。 3. 選擇英寸或毫米選項， 以英寸或毫米為單位保存坐標系。所有坐標系的默認測量單 位都將是為其創(chuàng)建坐標系的零件程序所使用的測量單位。如果要在其它零件程序中使 用坐標系，不必將該坐標系的測量單位另存為新零件程序的單位類型。坐標系將自動 轉(zhuǎn)換為與新坐標系相同的單位。 4.單擊確定按鈕。 如果未鍵入坐標系標識的名稱，P C-DMIS將自動復(fù)制文件名用于外部保存。坐標系 可以保存到任何目錄中。 但是，如果要在屏幕上顯示坐標系，則必須將標識保存到零 件程序所在的目錄中。 五、回調(diào)坐標系: 回調(diào)：用于回調(diào)先前在當前程序（內(nèi)部坐標系）或其它零件程序（外部坐標系）中創(chuàng) 建的坐標系。 在將坐標系回調(diào)到其它零件程序之前，必須使用保存坐標系菜單選項將其保存。 坐標系單位將自動轉(zhuǎn)換為當 如果回調(diào)的坐標系用不同于當前零件程序的測量單位保存, 前零件程序的測量單位。 要回調(diào)坐標系，請執(zhí)行以下步驟: 1. 訪問回調(diào)菜單選項（或插入 /坐標系/回調(diào)），選擇坐標系選擇框出現(xiàn)。