三坐標(biāo)測量基礎(chǔ)知識

1、三坐標(biāo)測量基礎(chǔ)知識,課程培訓(xùn)目標(biāo),了解測頭的工作原理 掌握為什么且如何進(jìn)行測頭校正 了解矢量在測量中的作用 掌握三坐標(biāo)為什么且如何建立坐標(biāo)系 掌握三坐標(biāo)如何進(jìn)行元素測量、構(gòu)造及公差評估,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(jī)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(biāo)測量機(jī)的關(guān)鍵部件，測頭精度的高低很大程度決定了測量機(jī)的測量重復(fù)性及精度；不同零件需要選擇不同功能的測頭進(jìn)行測量。,掃描測頭,觸發(fā)測頭,測座,A 角旋轉(zhuǎn),B 角旋轉(zhuǎn),RTP20 測座的A角以15 分度從0 旋轉(zhuǎn)到90 ， B角以15 分度從180 旋轉(zhuǎn)到180 。,觸發(fā)

2、式測頭的原理,接觸器斷開,TP20機(jī)械測頭 包括3個電子接觸器，當(dāng)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(jī)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,測頭校正的意義,已知直徑并且可以溯源到國家基準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)器。,測頭校正對所定義測頭的有效直徑及位置參數(shù)進(jìn)行測量的過程。為了完成這一任務(wù)，需要用被校正的測頭對一個校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測量。,未知直徑和位置的測頭,測頭校正的過程,在實(shí)物基準(zhǔn)的每個測量點(diǎn)的球心坐標(biāo)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(diǎn)所組成的直徑與已知直徑的差值,有效測頭半徑,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

3、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。,I,K,J,+I,+J,+K,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(biāo)測量機(jī)的坐標(biāo)位置，矢量I、J、K表示了三坐標(biāo)測量機(jī)三軸正確的測量方向。 在三坐標(biāo)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 ),X,Y,(+J ),(+I ),I = 0.707 J = 0.707 K = 0 45度方向矢量,余弦誤差,不正確的矢量測量產(chǎn)生余弦誤差,期望接觸點(diǎn),導(dǎo)致的誤差,法向矢量,理論接觸點(diǎn),逼近方向,

4、角度,坐標(biāo)系類型, 直角坐標(biāo)系, 柱坐標(biāo)系, 球坐標(biāo)系,z,測量機(jī)坐標(biāo)軸,Z,Y,原點(diǎn),測量機(jī)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(jī)的一個軸向。三條邊的交點(diǎn)為機(jī)器的原點(diǎn)（通常指測頭所在的位置）。,X,坐標(biāo)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(diǎn)可被期間的唯一一組X、Y、Z值來定義。,X,Z,10,0,5,Y,| | | | | | | |,5 10,校正坐標(biāo)系,校正坐標(biāo)系是建立零件坐標(biāo)系的過程。通過數(shù)學(xué)計算將機(jī)器坐標(biāo)系和零件坐標(biāo)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

5、的旋轉(zhuǎn)定位。,3、原點(diǎn) 定義坐標(biāo)系X、Y、Z零點(diǎn)的元素。,3-2-1法建立坐標(biāo)系,3-2-1法建立坐標(biāo)系是三坐標(biāo)測量機(jī)最常用的建立坐標(biāo)系方法，如下圖所示建立坐標(biāo)系：,1、在零件上平面測量3個點(diǎn)擬合一平面找正。 2、在零件前端面上測量2個點(diǎn)擬合一直線旋轉(zhuǎn)軸。 3、在零件左端面測量1個點(diǎn)設(shè)定原點(diǎn)。,什么是工作平面,工作平面用來定義2D元素數(shù)學(xué)計算的平面，在測 量時，元素計算和探頭補(bǔ)償中使用工作平面。,Z+,Z-,X+,X-,Y+,Y-,工作平面,90 deg,0 deg,45 deg,135 deg,180 deg,225 deg,270 deg,315 deg,例：XY工作平面測量圓元素,+ X

6、,工作平面,例：平面元素做工作平面測量圓,工作平面,RationalDMIS工作平面,RationalDMIS在“工作平面”選項(xiàng)里可以選擇所需的面，作為當(dāng)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面元素用來做計算和探頭補(bǔ)償：, 探頭補(bǔ)償需要工作平面的元素有：點(diǎn)元素和邊界點(diǎn)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。,基本幾何元素,點(diǎn),最小點(diǎn)數(shù): 1 位置: XYZ 位置 矢量: 無 形狀誤差: 無 2維/3維: 3維,Y,5,5,5,Z

7、,輸出 X = 5 Y = 5 Z = 5,基本幾何元素,直線,最小點(diǎn)數(shù): 2 位置: 重心 矢量: 第一點(diǎn)到最后一點(diǎn) 形狀誤差: 直線度 2維/3維: 2維/3維,輸出 X = 2.5 I = -1 Y = 0 J = 0 Z = 5 K = 0,Y,5,5,5,Z,X,1,2,基本幾何元素,最小點(diǎn)數(shù): 3 位置: 中心 矢量*: 相應(yīng)的截平面矢量 形狀誤差: 圓度 2維/3維: 2維,輸出 X = 2 Y = 2 Z = 0 I = 0 J = 0 K = 1 D = 4 R = 2,Y,5,5,5,Z,X,* 圓的矢量只是為了測量。不單獨(dú)描述元素的幾何特征。,圓,基本幾何元素,最小點(diǎn)數(shù):

8、 3 位置: 重心 矢量: 垂直于平面 形狀誤差: 平面度 2維/3維: 3維,輸出 X = 1.67 I = 0.707 Y = 2.50 J = 0.000 Z = 3.33 K = 0.707,Y,5,5,5,Z,X,平面,基本幾何元素,最小點(diǎn)數(shù): 5 位置: 重心 矢 量: 從第一層到最后一層 形狀誤差: 圓柱度 2維/3維: 3維,輸出: X = 2.0 I = 0 D = 4 Y = 2.0 J = 0 R = 2 Z = 2.5 K = 1,Y,5,5,5,Z,X,圓柱,基本幾何元素,最小點(diǎn)數(shù): 4 位置: 中心 矢量*: 如右圖向上 形狀誤差: 球度 2維/3維: 3維,輸出:

9、 X = 2.5 I = 0 D = 5.0 Y = 2.5 J = 0 R = 2.5 Z = 2.5 K = 1,5,*球的矢量只是為了測量。并不描述元素的幾何特征。,5,Y,5,Z,X,球,基本幾何元素,圓錐,最小點(diǎn)數(shù): 6 位置: 頂點(diǎn) 矢量: 從小圓到大圓 形狀誤差: 錐度 2維/3維: 3維,5,5,輸出: X = 2.0 I = 0 A = 43deg Y = 2.0 J = 0 Z = 5.0 K = 1,Y,5,Z,X,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(shí)例,點(diǎn): 相交

10、,在兩個元素相交處產(chǎn)生一個交點(diǎn)。,輸入: 線1 線2,線1,線2,構(gòu)造實(shí)例,點(diǎn): 中分,產(chǎn)生兩個所選元素的中分點(diǎn)。,輸入: 圓1 圓2,圓1,圓2,構(gòu)造實(shí)例,圓: 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(shí)例,圓: 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,尺寸公差與形位公差,尺寸公差： 最大極限尺寸減最小極限尺寸之差。,形位公差： 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(shí)例,0.24,圓的常規(guī)公差,尺寸公差實(shí)例,點(diǎn)到平面的三