三坐標(biāo)測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)

三坐標(biāo)測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)第一頁，共48頁。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)估第二頁，共48頁。測(cè)頭簡(jiǎn)介第三頁，共48頁。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)頭第四頁，共48頁。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°。第五頁，共48頁。觸發(fā)式測(cè)頭的原理接觸器斷開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，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。第六頁，共48頁。測(cè)頭校正第七頁，共48頁。測(cè)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(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)頭第八頁，共48頁。測(cè)頭校正的過程在實(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(gè)單位長的直線，并指向矢量方向。相對(duì)于三個(gè)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(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)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(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)逼近方向角度第十三頁，共48頁。坐標(biāo)系第十四頁，共48頁。坐標(biāo)系類型◆

直角坐標(biāo)系YXZ◆

柱坐標(biāo)系◆

球坐標(biāo)系z(mì)xoQrZYxzyQOZ第十五頁，共48頁。測(cè)量機(jī)坐標(biāo)軸ZY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第十六頁，共48頁。坐標(biāo)值每個(gè)軸被分成許多相同的分割來表示測(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值來定義。XZ1005Y105||||||||510第十七頁，共48頁。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(jì)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(duì)于工作平面的旋轉(zhuǎn)定位。3、原點(diǎn)定義坐標(biāo)系X、Y、Z零點(diǎn)的元素。第十八頁，共48頁。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)。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?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-第二十一頁，共48頁。工作平面90deg+Y0deg45deg135deg180deg225deg270deg315deg例：XY工作平面測(cè)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(cè)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(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。第二十四頁，共48頁。基本幾何元素第二十五頁，共48頁?；編缀卧攸c(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Y555Z輸出X=5Y=5Z=5

第二十六頁，共48頁。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=2.5I=-1Y=0J=0Z=5K=0Y555ZX12第二十七頁，共48頁?；編缀卧刈钚↑c(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=2Y=2Z=0I=0J=0K=1D=4R=2

Y555ZX*圓的矢量只是為了測(cè)量。不單獨(dú)描述元素的幾何特征。213圓第二十八頁，共48頁。基本幾何元素最小點(diǎn)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(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=2.0I=0D=4Y=2.0J=0R=2Z=2.5K=1Y555ZX541623圓柱第三十頁，共48頁。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:X=2.5I=0D=5.0Y=2.5J=0R=2.5Z=2.5 K=15*球的矢量只是為了測(cè)量。并不描述元素的幾何特征。5Y5ZX3421球第三十一頁，共48頁?；編缀卧貓A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(jì)算輔助元素，也可為測(cè)量結(jié)果元素◆是通過已測(cè)的元素構(gòu)造出無法直接測(cè)量得到的元素◆最終是為滿足測(cè)量結(jié)果的需求第三十四頁，共48頁。構(gòu)造實(shí)例點(diǎn):相交在兩個(gè)元素相交處產(chǎn)生一個(gè)交點(diǎn)。點(diǎn)輸入:線1線2線1線2第三十五頁，共48頁。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)。點(diǎn)輸入:圓1圓2圓1圓2第三十六頁，共48頁。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(gè)元素通過最佳擬和產(chǎn)生一個(gè)圓。圓1圓4圓3圓2圓第三十七頁，共48頁。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(shí)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(shí)例點(diǎn)到平面的三維距離PLN1PNT150第四十二頁，共48頁。形位公差實(shí)例0.15AA實(shí)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(shí)例35°0.5AA35°A0.5mm寬的公差帶實(shí)際表面的可能方位。傾斜度第四十四頁，共48頁。形位公差實(shí)例DiaBonusMMC19.8000.