三坐標測量基礎(chǔ)知識

三坐標測量基礎(chǔ)知識第一頁，共48頁。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)造及公差評估第二頁，共48頁。測頭簡介第三頁，共48頁。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。掃描測頭觸發(fā)測頭第四頁，共48頁。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°。第五頁，共48頁。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。第六頁，共48頁。測頭校正第七頁，共48頁。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第八頁，共48頁。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第九頁，共48頁。矢量和余弦誤差第十頁，共48頁。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第十一頁，共48頁。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=0.707K=045度方向矢量第十二頁，共48頁。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第十三頁，共48頁。坐標系第十四頁，共48頁。坐標系類型◆

直角坐標系YXZ◆

柱坐標系◆

球坐標系zxoQrZYxzyQOZ第十五頁，共48頁。測量機坐標軸ZY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第十六頁，共48頁。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||||||||510第十七頁，共48頁。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。第十八頁，共48頁。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。第十九頁，共48頁。工作平面第二十頁，共48頁。什么是工作平面工作平面用來定義2D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。Z+Z-X+X-Y+Y-第二十一頁，共48頁。工作平面90deg+Y0deg45deg135deg180deg225deg270deg315deg例：XY工作平面測量圓元素+X第二十二頁，共48頁。工作平面例：平面元素做工作平面測量圓工作平面第二十三頁，共48頁。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。第二十四頁，共48頁?；編缀卧氐诙屙?，共48頁?；編缀卧攸c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Y555Z輸出X=5Y=5Z=5

第二十六頁，共48頁?；編缀卧刂本€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=2.5I=-1Y=0J=0Z=5K=0Y555ZX12第二十七頁，共48頁?；編缀卧刈钚↑c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=2Y=2Z=0I=0J=0K=1D=4R=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圓第二十八頁，共48頁?；編缀卧刈钚↑c數(shù):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=1.67I=0.707Y=2.50J=0.000Z=3.33K=0.707Y555Z123X平面第二十九頁，共48頁?；編缀卧刈钚↑c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=2.0I=0D=4Y=2.0J=0R=2Z=2.5K=1Y555ZX541623圓柱第三十頁，共48頁?；編缀卧刈钚↑c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:X=2.5I=0D=5.0Y=2.5J=0R=2.5Z=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球第三十一頁，共48頁。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55輸出:X=2.0I=0A=43degY=2.0J=0Z=5.0K=1Y5ZX254136第三十二頁，共48頁。元素構(gòu)造第三十三頁，共48頁。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)果的需求第三十四頁，共48頁。構(gòu)造實例點: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第三十五頁，共48頁。構(gòu)造實例點: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第三十六頁，共48頁。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圓第三十七頁，共48頁。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第三十八頁，共48頁。元素的尺寸及公差第三十九頁，共48頁。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。第四十頁，共48頁。尺寸公差實例0.2450.8±.1225.4±.1225.4±.120.24圓的常規(guī)公差第四十一頁，共48頁。尺寸公差實例點到平面的三維距離PLN1PNT150第四十二頁，共48頁。形位公差實例0.15AA實際表面的可能方位。0.15mm寬的公差帶A垂直度第四十三頁，共48頁。形位公差實例35°0.5AA35°A0.5mm寬的公差帶實際表面的可能方位。傾斜度第四十四頁，共48頁。形位公差實例DiaBonusMMC19.8000.