建立三维坐标系的基础.doc

建立三维坐标系的基础发布时间：2010-08-05在精确的测量工作中，正确的建立坐标系，与具有精确的三坐标测量机，校验好的测头一样重要。为了得到一个正确的检测报告，必须了解如何用电子设施来建立坐标系。正如一个零件在检测前应正确的设置一样，被测零件在三坐标测量机上也应当由程序建立合适的坐标系。 什么是坐标系？ 假如你用卷尺来测墙的长度，你会不加思索的把卷尺大概平行于地面，然后从墙的一端量到另一端，你不会设想从墙的上角量到相对的墙的下角。虽然可能是不自觉的，实际你已经把平行于地面来作了一个简单找正建坐标系的过程。 建坐标系的三步曲 由于现今坐标测量机进行 X、Y、Z 的三维测量，所以要进一步学习建坐标系的知识和学习一些新的名词。建坐标系有三步，而且很重要的是不要搞乱它的顺序。 1、找正平面 2、旋转到轴线 3、设置原点 右手定则 为了帮助我们记住轴的名称及方向，采用右手定则。用你的右手，若右姆指向平面的法矢（测点的相反方向），这样你的右姆指将指向第三轴的正向。用你的食指，表示旋转轴的方向（此方向是从第一个测点指向第二个测点）此时你的食指指向了轴的正方向。当第三轴和轴方向确定后，你的中指自然指向了第二轴的正方向。品牌蔡司 ZEISS型号CONTURA类型全自动三坐标测量机定位精度1.7（mm） 外形尺寸700-1000/-2400（mm） 适用范围700-1800蔡司公司自从1846年创立至今已有160余年历史，无论是光学镜头、玻璃、工业测量仪器、显微镜、医疗仪器等等在全球都居于前列。如今蔡司拥有员工35000多人,在德国本土以外有35个子公司,15个生产基地。在三坐标测量仪器领域，1973蔡司成功制造出世界上第一台CNC三坐标测量机 -UMM 500 ,在中高端市场 ，每年销售额占全球市场占有量的三分之一，世界第一位，面对全球众多的用户建立了庞大而高效的售后服务网络。至今在全球500强工业企业里，有90%以上公司用蔡司测量机来保证其品质。CONTURA G2 新一代的扫描平台CONTURA G2 RDS 和 CONTURA G2 AKTIV：该机型采用最新设计，由基础机型升级到更灵活更高精度的机型，采用主动式扫描技术，非常适合中小型生产企业。蔡司公司一直都是独立研发和生产测量机的核心部件，在这方面拥有超过30年的独立研发和生产经验。CONTURA G2 RDS专为复杂零件的测量而设计，适于具有很多复杂角度，需要小探针的零件的测量。蔡司 RDS 旋转探头，其旋转步距角为2.5?，可达到20736个空间位置。RDS 配置 VAST XXT 扫描探头，不仅可以实现旋转，同样可以实现扫描测量。CONTURA G2 aktiv测量深孔元素或长距离的突出公差带，具有自定心功能，适合高批量生产需求。配置VAST XT主动扫描探头，可扫描采集大量点测量尺寸、形状和位置。CONTURA G2根据您的测量需求选择三坐标测量机CONTURA G2 RDS和CONTURA G2 AKTIVE都采用蔡司传感系统，具有相同的精度，完全可以满足您这一精度水平的测量需求。特殊的元件 具有很多角度的零件或需要用非常小的探针测量的产品。这时，您就需要选择 COTURA G2 RDS，其 180 度的旋转范围，步距角 2.5 度，非常适合您这方面的测量需求。如果说您需要测量一些深孔零件、自定心测量、形状位置公差的评定，而且要求高效率，那么您就需要选择 CONTURA G2 aktiv，配备 VAST XT 高速主动式扫描系统。扫描技术CONTURA G2您需要扫描吗？扫描能帮助您获取更为详尽的工件信息。连续地扫描一些元素和轮廓，可以采集高密度的点，方便您评定零件的真实形状。扫描测量具有更高的可靠性和稳定性，而且效率很高。零件的配合是否一致一个用于装配在孔里的轴，如果仅采4个点进行评定，那么通过您评定的轴也不一定适合装配。因为这样评定出来的圆，仅仅是对轴真实位置和形状尺寸的大致猜测。而扫描则可以在短时间内采集大量的点，确保您获取最完整的零件几何信息(位置、形状和尺寸)，您可以测出轴的最大直径从而确定它是否可以装配到孔里。最佳拟合的实例（见下图）采集4点，由最小二乘法评定的最佳拟合圆（1. 黄色）由扫描测量评定出的最大内切圆（2. 绿色）单点（采集4点，红色）扫描（红色虚线）(1) 、 (2) 两圆圆心的不同坐标圆柱测量单点测量具有高的离散性和低的重复性，导致测量结果精度很低。而扫描测量是高密度采点，有低的离散性和高的重复性，确保了测量结果的高精度。形状测量通过扫描测量评定零件的形状，相对于单点测量，其重复性可以增加两倍，并可以减少测量结果的偏差，确保测量结果的稳定性。元素局部测量当我们需要测量一些几何元素（如球、圆锥、圆柱和曲面）的一小部分时，扫描可以向我们提供非常稳定的结果。比如测一小段内圆弧，单点测量得到的是完全不同的圆弧和圆心坐标；扫描测量则可以得到正确的重复性非常好的结果，而且测量速度很快。Gage R&R 评定的先决条件在 Gage R&R 中，工件的找正是非常重要的。当工件被移动或重新放置后（如上图），它很难再放在相同的位置，当仅测量4点时，就会导致测量结果的差异。如果采用扫描测试，无论工件怎么移动或重新放置，不需要放在相同的位置，您都可以得到正确的重复性非常好的结果。单点测量：采集4点测量一个元素比如圆，位置一旦改变，您将得到完全不同的结果。扫描测量：扫描采集大量的点，当元素位置改变，您可以得到正确的重复性很好的结果。蔡司扫描技术的实质优点可以快速扫描完成许多基本的测量任务。比如测量和评定箱体类零件上基本元素，如圆、圆柱、圆锥、平面的形状。扫描测量已知和未知的曲线、曲面的轮廓，是工模具制造中理想的逆向工具。自定心测量V型槽或其它凹坑根据测量精度自动选择扫描速度。CONTURA G2 RDSRDS 旋转探头座采用最先进的技术，可达到 20736 个空间位置，步距角 2.5，几乎可以达到任何特殊的角度位置。因此它非常方便用于测量一些具有很多方向而需要做很多探针组合的复杂工件。选用 RDS，一个工件仅用一根探针和一套夹具就可以完成测量。少量的探针组合就意味着更简单的零件测量程序编制，可以提高生产效率并节约大量时间。RDS 的空间位置及步距角RDS能达到 20736 空间位置，步距角2.5，几乎可以达到任何特殊的角度，如30。普通的旋转探头仅有 720 空间位置，步距角仅7.5，当测量一些特殊角度位置时，会因为无法到达而产生碰撞。RDS 在 A、B 方向均可实现 180 旋转，步距角2.5。而 普通的旋转探头顶部有 150? 圆锥空间无法到达。VAST XXT 被动式扫描探头现在，蔡司已经将 VAST 扫描技术应用于非常灵活的RDS探头座。作为触发式探头的替代品，VAST XXT 具有触发式探头所不可比拟的测量性能、重复性和测量精度。拥有大的偏转空间和低的测力，VAST XXT 是一个非常实用的探头系统。探针最大可延长至 250mm，可侧边连接或星形连接（侧边探针最长40mm），最小探针直径可达到 0.3mm。VAST XXT具有很低的测力并且受旋转的影响很小。传感器有两种可以选择（30-125mm 和 125-250mm）。通过高效的 CNC 模式，探针校准将大大减少。数字信号的传输可靠而准确。直径达 25mm 的探针吸盘保证了高的重复性。拥有3mm 的偏移空间，为探针在意外碰撞时提供更有效的保护。部分自动配件，比如探针自动更换架。VAST XXT 应用举例测量和逆向曲率大的小叶片。扫描测量位于不同位置的槽的形状和位置。用直径0.3mm探针测量孔径仅0.6mm的表座。 ViScan 光学测头CONTURA G2 RDS 配 ViScan 光学测头，可实现光学影像测量分析。可通过单点、扫描或 cross-hair 测量位于不同高度的几何元素。 CONTURA G2 aktiv配置高性能的 DT 探头，CONTURA G2 AKTIV 可实现高性能的主动式单点测量，如果要采用ZEISS主动式扫描技术，那就需要选用VAST XT主动式扫描探头。DT 探测系统DT 探测系统采用的是内置的动态系统进行测量。在测量过程中不会产生探针的弯曲和滞后现象。测力在各个方向上都是独立的、恒定的。数据的采集方式是二次触发采点。二次触发采点是 ZEISS 的专利，指探针在接触到工件表面时，在非常微弱的测力下产生机械信号，探头在接收到这个信号后会先调整探针的位置，消除探针的弯曲等不利因素，然后触发采集数据。普通的单点触发系统对零件材料的变化、探针的几何形状和周围环境的改变都非常敏感。相对于普通的单点触发系统，DT 探头系统具有更高的可靠性、灵活性和重复性。DT 探头系统在复杂的探针结构使用上非常的灵活。ZEISS 专利的自动探针平衡系统，允许探头承载重达 500g 的探针，甚至是单侧承载。同时探针吸盘上加工出深螺纹孔，这使我们的探针在各个方向可以延长至 500mm。DT 探头也可使用小至 0.5mm 的小探针测量小工件。各种探针都可以组装在一个简单的探针组合里。DT 探测系统具有自定心功能，可以实现如 V 形块、圆弧的特殊点（中心点）的测量，得到对零件的精确测量。DT 探测系统可以很方便的升级至 VAST XT 主动式扫描探头系统。这两类探头系统能使用相同的探针库位，能承载相同的探针组合和探针重量，探针吸盘和更换架也是通用的，而且也使用相同的软件编制和运行测量程序。VAST XT 主动式扫描探头VAST XT 不仅能够测量各种规则几何形体，而且非常适用于诸如曲线、自由曲面的测量以及逆向工程。VAST XT可实现主动扫描测量和单点测量。其扫描速度快，采点密集，可完成形状位置的测量评定，可扫描曲线、自由曲面，进行逆向工程等测量任务。VAST XT 之所以是主动扫描探头，是因为整个系统连续监测探头的微小偏差，产生恒定的低测力，以减少探头在运动情况下产生的不利影响，比如探针的弯曲，以保证高的测量精度。VAST XT 还具有同 DT 探头相同的功能，比如复杂探针组件的使用、自定心功能等等。应用举例航天器引擎、叶片轴承刹车组件凸轮铸件机轴CV 连接件缸体缸盖驱动盘配件EDM 零配件电子连接件低精度的模具和工具医疗器械注塑件传输组件车轮高性能的测量机，可完成诸多复杂测量需求CONTURA G2 采用蔡司先进的三坐标理念，确保完成各种测量任务 机器特征所有轴都采用蔡司气浮轴承，四面环抱技术，保证测量运行的高度稳定和高精度。横梁和主轴采用对温度极不敏感的陶瓷材料，受温度波动的影响非常小，从而提高测量结果的准确性、可靠性。C99 控制柜，具备计算机辅助误差修正功能，可对 CMM 和传感器做实时的动态修正，确保得到精确的结果。CONTURA G2 AKTIV 配置主动扫描探头，可实现主动扫描测试。做为选项的探针更换架，具有非常高的更换重复精度。采用探针更换架更换探针，探针仅需一次校准，之后可以长期使用，无需再次校准，可为您节约大量时间。采用HTG（高温度范围）机型，可以在高的温度范围内达到相同的测量精度。高温度范围不仅仅针对三坐标传感器，同时也对被测工件适用。测量范围CONTURA G2 具备多种测量范围，范围从 700/700/600mm 到1000/2100/600mm。对于一些较大的测量工件，可采用U-STONE技术，将测量有效高度提升 200mm，使 Z 轴高度达到 800mm。 CALYPSO 软件采用可视化界面，CALYPSO 使得测量软件的编制和维护非常简单方便。三个实质上的优点，使CALYPSO成为您测量的最佳选择：面向对象的编程使得程序的编制及维护非常容易。在设计图上选择相应的元素，您可以非常方便的维护、修改、扩展您的程序。无论是单点触发测量、扫描测量还是采用光学测量，软件和传感器都非常灵活方便。测量结果的输出灵活多样，可按客户的要求输出，是用户化的测量报告。无论是单点测量或扫描测量，手动测量或自动测量，处于联机状态或脱机状态，接触测量或光学测量，还是测量标