三坐標測量坐標系的建立

1、三坐標測量坐標系的建立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計基準的，所有尺寸都是 與設計基準相關的，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：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值轉化為相對于工 件檢測基準的過程稱為建立零件坐標系OPCDMIS建立零件坐標系提供了兩種方法： "3-2-1"法、迭代法。

2、一、坐標系的分類：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AO、A1.2、第二種分類：直角坐標系：應用坐標符號X、Y、Z極坐標系：應用坐標符號A （極角）（極徑） （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）應用場合：主要應用于PCS的原點在工件本身、 機器的行程范圍內能找到的工件，是一種通用方 法。又稱之為“面、線、點”法。建立

3、坐標系有三步: 量方向1、找正，確定第一軸向，使用平面的法相矢2、旋轉到軸線，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模型，根據圖紙設計基準建立零件 坐標系有CAD模型，建立和CAD模型完全相同的坐 標系，需點擊CAD=PART,使模型和零件實際擺放位:2工1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:首先應用手動方式測量建立坐標系所需的元素選擇“插入”主菜單一 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用面的法矢方向 作為第一軸的方向如Z正，點擊“找平” O選擇特征元素如

4、：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”。選擇特征元素如:點PNT6,用點的X坐標分量作為坐標系的X方向的零點，然后點擊原點。線LIN1,用線的Y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模型,需要執(zhí)行CAD二工件，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、Y、Z”（或者打開側頭讀出窗口:CTRL+W）三軸坐標值，若三軸 坐標值近似為零，則證明原點 正確;X 0.

5、 0000 Y 0. 0000 Z -0. 000 標; .IIPC-DfvnsZCH11:46軸向將其中兩個坐標軸鎖定，只移動未鎖定的坐標軸值的變化，驗證軸向是否正確。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：選擇平移的坐標軸偏置距離：|30如:B：在偏置距離的方框里

6、輸入偏移的距離C：點擊原點:原點坐標系的旋轉：即圍繞著某個坐標軸旋轉一定的角度，從而得到一個新的坐標系。旋轉角度正負的確定：由右手螺旋法則判定。操作步驟：圍繞；|zE三IA：選擇旋轉的坐標軸:B：輸入旋轉的角度：偏置角度C：點擊旋轉：艇轉（三）、迭代法建立零件坐標系1、應用場合：主要應用于PCS的原點不在工件本 身、或無法找到相應的基準元素（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）o2、用于建坐標系的元素及相關要求:A：、球、柱、槽需要的特征數：3需具備的條件：有理論值或CAD模型迭代次數：1原理：此類元素為三維元素，1次即

7、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：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點法矢方向與前5點法矢 方向盡量垂直。迭代次數：1次或多次或無法迭代 成功。原理：首先，PC-DMIS將測定數據 “最佳擬合”到標稱數據。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E 內。使用測定點的困難在于只

8、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。至少需要的特征數所 特征的 型此方法將3個DCC R 個于建立坐標系建議不要使用此特征類型此點用作3-2-1 1 坐標系建議不要使用此特征類型此方法將3個球于建立坐標系注：1、盡量使用三維元素如:、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造一個點，然后將原點特

9、征組中使用該構造點。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。(槽的加工誤差和定位誤差比較大,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、建立迭代法坐標系步驟：(以矢量點建坐標系為例)(1)導入數模，觀察方向 (2)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 (3)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 (4)迭代，找正、旋轉、原點。 (5)按提示自動迭代 自動測量矢量點沒有CAD模型，而有理論點的話，在點坐標位置輸入區(qū)輸入理論點坐標，在法線矢量輸入區(qū)輸入點坐標的矢量方向，點擊創(chuàng)建

10、。（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)計算出特征點的坐標及矢量。并將點的性質設為“標稱值”點擊創(chuàng)建。 重復上述步驟，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 數據，即一套理論點數據，一套實測點數據。 進入“插入”主菜單一“坐標系”一“新建坐 標系”一進入“迭代法”建坐標系村法建生有原¥'3 回 123156 淚回£).£)為五

11、區(qū)占一占占一占.原點-J|默M值二選拄 |r全部四是至少一匕r指定元云im員.點目標半徑：叵G夾m公差：際譚差標號：合技正3|默下伯二旋轉2|默M值二活除 II蒜一"I 眼的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。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”設定點目標半徑：不小于0.5mm 選擇“確定”按鈕，PCDMIS將測定數據“最佳擬合”到標稱數據，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

12、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。對于，第一次進行自動迭代，通常選擇“一次全部測量”。4、迭代法坐標系參數設置說明：找平 3：至少三個選定特征。此組特征將使平 面擬合特征的質心，以建立當前工作 平面法線軸的方位。旋轉-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 到該方向。注：如果未標記任何特征，坐標系將使用 “找平”部分中的倒數第二和第三個特征。原點-1：設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”

13、 部分中的最后一個特征。r全部測量至少一打 r指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)行側頭轉角。 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

14、測量圓的次數不會多于一次。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。如果第一個特征之前有存儲移動點, PC-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，PC-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。如果它們都處于目標半徑內，

15、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。起蛤標目： 點目標半徑：|5夾具公差：Kos錯誤標號：廠如果未定義起始標號: PC-DMIS將轉到組成迭代法建坐標系的第一個特征，從此處開始進行DCC測量 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置得太?。ㄈ?0微米）。許多CMM無法準確定位測頭，使其接觸極小目標上的每個測定點。所以最好將公差設置在05毫米左右。如果重新

16、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：用于鍵入一個擬合公差值，PC-DMIS將根據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

17、輸入特征數（三個用于找平基準，兩個用于旋轉基準，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，而不會出現誤差。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

18、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);導入CAD模型，并進行相關圖形處理與操作;確認程序開頭為“手動”模式;2名號J'L件訂號計 零修序統(tǒng)啟動二建坐標系/開始.回調:，LIST二是運坐標系/繹止嗅式相，«加裂也灰Tdeno冽尖“球犯0,柱溝快IJKR, 0,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模型“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”；（

19、注意:設置“移動”距離）；中此時，PCDMIS將自動在編輯窗口中創(chuàng)建該點的程序，同時在視圖窗口中出現“點1”的標識;接觸速度/ 1.5加就測頭/YUMIACI測尖/T1A0B0,柱測尖IJK=O, 0, 1,角度二0杷式/文本,進攻.標1墩 何弓.，林稱 瓦 測定值.左也謂差.創(chuàng)整.、=自動/矢量點,顯示所有參數二是理論值/2527. 37, -653. 3083, 721. 5863, -0, 0000002, 0, 1實際值/2527. 37, Y5工 3083, 721. 5863, -0, 0000002,0,1目標值/2527. 37, -653. 3083, 721. 5863,

20、-0, 0000002,0,1理論厚度=0,直角，捕捉;否，$自動移動=是，距高=30如上步驟,創(chuàng)建其余2點程序;日功學切:是，兩雕;33點2二自動/矢玩顯示所有叁線二是理論/251L lib -<96. 3您 72S. 5919. -0.1102258；0, 0. 93謝6 實際伶。511. Ill, r必 3069, 725. 5919. P. 1102258>0, 0. 9939066 日場俗/2511.111,796. 30MzT2B_ 591% -0. 1102258,0, a SK>3Q0fi6理龜費=0. 精投二舌,3白功陟勁=*,旭言二而3-臼動/矢量板,空示

21、所有科虹是理元M服 33.7夕, W5,C10.1實際。"516% E, X27, ?0, 9775.0,0,1目標 <S，2775l 16g -530. 542?. 768. «?5.0,0,1次論良=0,以保，捕捉=咨，$自動醪動：是.史善：33Fwr> .-IF IFSJIRFWT RfP打開自動測量圓界面，按照有CAD模型的工件方法及步驟進行測量，并配置相關測量參數,不激活“測量”選項的情況下點擊“創(chuàng)建”按鈕，產生測圓的程序及標識；(注意：若參與迭代的特征元素有圓，“起始”、“永久”必須為“3” ),如下圖所示:按此方法創(chuàng)建，1、圓2”的程序;iHiS2

22、kJ，二自地，ES,昱不用百生微=是，顯示敢灑二否以正值，285.北4-614.9WZ758.C93X-0.00015884 -0.0001251, 1,KL®95?Bfl|/2T45.3O3a -614-»42；?S6l（3. -0.0001588> f. 0001251,1,10.4879目驚沮，2M5.3燃 f ,冽N方&GXB. -0,0001588. -0,粉1歷1,】理論耳良=0, H自內，宣史最小二乘方.出錯二否.£自動8動=*.翅酉=外 相對冽=無,該位置=壬 音我孔=蘇 或甘洌二者& 洌點改:8.起玷；&永久:3間隙

23、=2,問里:。, £坦的角=0,終止例=0 SS = 3 ,：用矢：！ = I, a 0.0CO15S3自動/B1,顯示用右"fMt-星，紀干能出否理流使/260g, 9 然 472 3C& 倏 015,0,0,1,7,88 用安保泡/2609. 9%& 夕 & UKG 型 0125.0,0,1,7,88 用日 t?：fl/2G09. 9養(yǎng)& -5T5. C-Xs 733.6M, 0, 0.1ISMS = 0. R角.內，面級 最小二殺方，出超;否，£自初移動 r 無奚=塾 相對那量=無話位置=音，亞投孔=無望科凰量;否.$ 洌點故

24、=8,起始=$永久=3,間做=2,間更=0 . $出睇=0,場止出7弗質=3 /角矢量=i.ao手動操縱機器，產生實測值回二建生標系/開噲，回調:，L3T=是 理塵林系/終止嚷辦產動逼近比海/ 3Big/ 3將所有的理論值創(chuàng)建的程序進行標記（光標選中程序段，點擊快捷鍵“F3” ），執(zhí)行此三個矢量點、二個圓的程序，在PCDMIS軟件的提示下，手動采集特征元素；（注意：打圓時先采表面三點）三、按照相應的規(guī)則配置參數，進行自動迭代 將光標移動到程序的末尾，打開“插入標系-新建”界面，點擊“迭代法”； 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： 在左下角的特征列表中選擇

25、相應的特征元 素，“點1”、“點2”、“點3”，點擊上圖 的“選擇”按鈕，這樣，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轉到“旋轉”；再選擇“2”點擊功能按鈕“選擇”，如下圖所示:法代法2坐標不按生標識；找正I J快限一孑宙旋轉lit 屬獨值公r全部測量至少一次 r指定元萼冽=同最后，選擇特征元素“2”，“原點”、“選擇”，PCS的坐標軸向、原點確定完畢;四、保存坐標系：(*. aln)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。保存坐標系步驟:1 .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

26、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，PC-DMIS將自動復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、回調坐標系：回調：用于回調先前在當前程序（內部坐 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。如果回