三坐標測量基礎(chǔ)知識

1、三坐標測量基礎(chǔ)知識,課程培訓(xùn)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,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(fù)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,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(wù)，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,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 ),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,導(dǎo)致的誤差,法向矢量,理論接觸點,逼近方向,

4、角度,坐標系類型, 直角坐標系, 柱坐標系, 球坐標系,z,測量機坐標軸,Z,Y,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,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。,X,Z,10,0,5,Y,| | | | | | | |,5 10,校正坐標系,校正坐標系是建立零件坐標系的過程。通過數(shù)學(xué)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

5、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,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(shè)定原點。,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。,基本幾何元素,點,最小點數(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,最小點數(shù): 2 位置: 重心 矢量: 第一點到最后一點 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。不單獨描述元素的幾何特征。,圓,基本幾何元素,最小點數(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,最小點數(shù): 6 位置: 頂點 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)造實例,點: 相交

10、,在兩個元素相交處產(chǎn)生一個交點。,輸入: 線1 線2,線1,線2,構(gòu)造實例,點: 中分,產(chǎn)生兩個所選元素的中分點。,輸入: 圓1 圓2,圓1,圓2,構(gòu)造實例,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。,尺寸公差實例,0.24,圓的常規(guī)公差,尺寸公差實例,點到平面的三