三坐標(biāo)測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)

1、三坐標(biāo)測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí),課程培訓(xùn)目標(biāo),了解測(cè)頭的工作原理 掌握為什么且如何進(jìn)行測(cè)頭校正 了解矢量在測(cè)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(cè)量、構(gòu)造及公差評(píng)估,測(cè)頭,探測(cè)系統(tǒng)是由測(cè)頭及其附件組成的系統(tǒng)，測(cè)頭是測(cè)量機(jī)探測(cè)時(shí)發(fā)送信號(hào)的裝置，它可以輸出開(kāi)頭信號(hào)，亦可以輸出與探針偏轉(zhuǎn)角度成正比的比例信號(hào)，它是坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的關(guān)鍵部件，測(cè)頭精度的高低很大程度決定了測(cè)量機(jī)的測(cè)量重復(fù)性及精度；不同零件需要選擇不同功能的測(cè)頭進(jìn)行測(cè)量。,掃描測(cè)頭,觸發(fā)測(cè)頭,測(cè)座,A 角旋轉(zhuǎn),B 角旋轉(zhuǎn),RTP20 測(cè)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(cè)頭的原理,接觸器斷開(kāi),TP20機(jī)械測(cè)頭 包括3個(gè)電子接觸器，當(dāng)測(cè)桿接觸物體使測(cè)桿偏斜時(shí)，至少有一個(gè)接觸器斷開(kāi)，此時(shí)機(jī)器的X、Y、Z光柵被讀出。這組數(shù)值表示此時(shí)的測(cè)桿球心位置。,測(cè)頭校正,測(cè)頭校正的意義,已知直徑并且可以溯源到國(guó)家基準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)器。,測(cè)頭校正對(duì)所定義測(cè)頭的有效直徑及位置參數(shù)進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程。為了完成這一任務(wù)，需要用被校正的測(cè)頭對(duì)一個(gè)校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量。,未知直徑和位置的測(cè)頭,測(cè)頭校正的過(guò)程,在實(shí)物基準(zhǔn)的每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的球心坐標(biāo)同它的已知道直徑比較。有效的測(cè)頭直徑是通過(guò)計(jì)算每個(gè)測(cè)量點(diǎn)所組成的直徑與已知直徑的差值,有效測(cè)頭半徑,矢量,矢量可以被看做一個(gè)單位長(zhǎng)的直線，并指向矢量方向。相對(duì)于三個(gè)

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(cè)量機(jī)的坐標(biāo)位置，矢量I、J、K表示了三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)三軸正確的測(cè)量方向。 在三坐標(biāo)測(cè)量中矢量精確指明測(cè)頭垂直觸測(cè)被測(cè)特征的方向，即測(cè)頭觸測(cè)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(cè)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(lèi)型, 直角坐標(biāo)系, 柱坐標(biāo)系, 球坐標(biāo)系,z,測(cè)量機(jī)坐標(biāo)軸,Z,Y,原點(diǎn),測(cè)量機(jī)的空間范圍可用一個(gè)立方體表示。立方體的每條邊是測(cè)量機(jī)的一個(gè)軸向。三條邊的交點(diǎn)為機(jī)器的原點(diǎn)（通常指測(cè)頭所在的位置）。,X,坐標(biāo)值,每個(gè)軸被分成許多相同的分割來(lái)表示測(cè)量單位。測(cè)量空間的任意一點(diǎn)可被期間的唯一一組X、Y、Z值來(lái)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(guò)程。通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算將機(jī)器坐標(biāo)系和零件坐標(biāo)系聯(lián)系起來(lái)。,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(duì) 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(cè)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(cè)量3個(gè)點(diǎn)擬合一平面找正。 2、在零件前端面上測(cè)量2個(gè)點(diǎn)擬合一直線旋轉(zhuǎn)軸。 3、在零件左端面測(cè)量1個(gè)點(diǎn)設(shè)定原點(diǎn)。,什么是工作平面,工作平面用來(lái)定義2D元素?cái)?shù)學(xué)計(jì)算的平面，在測(cè) 量時(shí)，元素計(jì)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(cè)量圓元素,+ X

6、,工作平面,例：平面元素做工作平面測(cè)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(gè)窗口接受從元素?cái)?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(lái)做計(jì)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(jì)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(duì)于其他所有元素, 工作平面選擇窗口會(huì)自動(dòng)隱藏起來(lái)。,基本幾何元素,點(diǎn),最小點(diǎn)數(shù): 1 位置: XYZ 位置 矢量: 無(wú) 形狀誤差: 無(wú) 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(cè)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(cè)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(jì)算輔助元素，也可為測(cè)量結(jié)果元素,是通過(guò)已測(cè)的元素構(gòu)造出無(wú)法直接測(cè)量得到的元素,最終是為滿足測(cè)量結(jié)果的需求,構(gòu)造實(shí)例,點(diǎn): 相交

10、,在兩個(gè)元素相交處產(chǎn)生一個(gè)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(gè)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(guò)所選的幾個(gè)元素通過(guò)最佳擬和產(chǎn)生一個(gè)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(gè)平面和一個(gè)圓錐、圓柱或球相交產(chǎn)生一個(gè)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(chēng)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