三坐标测量基础知识分解

三坐标测量基础学问卢新祖2014-8-20测头标定一、测头校准定义及目的测头校正过程是指对所定义测头的有效直径及位置参数进行测量的过程。为了完成这一任务，须要用被校正的测头对一个校验标准进行测量。测头校正的目的为：①精确得到测针的红宝石球的有效直径以便测量软件进行测头半径的补偿。②精确得到不同测头角度和默认第一个测头角度之间的位置关系。未知直径和位置的测头。已知直径并且可以溯源到国家基准的标准器。二、测头校验过程有效测头半径利用操纵杆在标准球的最大范围内触测5点，点的分布要匀整（图3-13）。计算机软件在收到这些点后(宝石球中心坐标X、Y、Z值)，进行球的拟合计算，得出拟合球的球心坐标、直径和形态误差，将拟合球的直径减去标准球的直径，就得出校正后测针宝石球“直径”。拓展学问—测头颜色含义依据测头标定前后显示的颜色分类，总共分为5种颜色，分别为黑色、绿色、蓝色、红色以及灰色，每种颜色都代表测头不同的含义。黑色：测头未经标定；绿色：测头标定过且标定结果合格；蓝色：测头标定过但标定结果超差；红色：测头标定结果数据过期；灰色：已删除的不存在测头；三、测头须要重新标定的状况a、测座或者测针有拆卸过b、添加新测头角度后c、添加加长杆后d、测针更换过后e、标定结果超差时f、标定数据过期时矢量与余弦误差一、矢量的定义

矢量可以被看做一个带有箭头的单位长度直线，I方向在X轴，J方向在Y轴，K方向在Z轴。矢量I、J、K值介于1和-1之间，分别表示与X、Y、Z夹角的余弦。

在三坐标测量中矢量精确指明测头垂直触测被测特征的方向，即测头触测后的回退方向。YX(+J)45°(+I)(+k)ZI=0.707J=0.707K=045度方向矢量二、余弦误差用三坐标测量机进行元素测量时，正确的测量方法是应当沿着被测点的法线方向进行测量，但由于我们人为检测过程中把握不了相应的法向而导致测量有误差，我们把这人为测量产生的误差叫做余弦误差。实际接触点导致的误差·期望接触点法向矢量逼近方向坐标系一、测量机的坐标空间（MCS）

测量机的空间范围可用一个立方体表示。立方体的每条边是测量机的一个轴向。如下图所示，X轴为左右指向，Y轴为前后指向，Z轴为上下指向，三条边的交点为机器的原点。ZY原点X二、建立零件坐标系的意义a、通过建立零件坐标系，限制被测工件的6个自由度；b、通过建立零件坐标系，实现数模对齐以便利测量；c、通过建立零件坐标系，提高检测结果的精确性；三、3-2-1法建立坐标系3-2-1法建立坐标系是三坐标测量机最常用的建立坐标系方法，测量软件中很多其他建坐标系方法都是基于该方法进行延长与拓展。默认状况下，点1、2、3拟合一个平面进行零件找正，并确定零件坐标系Z轴方向。点4、5拟合一条直线以限制工件旋转自由度，并确定零件坐标系X轴方向。点6拟合一个单点，确定任一坐标轴起点位置。工作平面一、工作平面定义工作平面用来定义二维元素数学计算的平面。软件在默认状况下，定义XY平面作为元素计算的工作平面。当被测二维元素所在平面与XY平面不重合或者不平行时，须要提前定义好它们的测量工作平面，否则会导致测量结果不正确。一般来说，我们会选择被测二维元素所在平面作为其测量的工作平面。二、RationalDMIS工作平面RationalDMIS在“工作平面”选项里可以选择所需的面，作为当前的工作平面。“最近的CRD平面”这个窗口接受从元素数据区拖放平面元素。计算须要工作平面的元素有：直线元素,圆元素,圆弧元素,椭圆元素,键槽元素和二维曲线元素；对于其他全部元素,工作平面选择窗口会自动隐藏起来。基本几何元素点元素:点矢量:无位置:XYZ位置最少点数:1形态误差:无元素名前缀:PT直线元素:直线位置:重心矢量:第一点到最终一点形态误差:直线度最小点数:2元素名前缀:LN圆元素: 圆位置: 圆心矢量: 与所在平面矢量一样形态误差: 圆度最小点数: 3元素名后缀：CIR元素:圆柱位置:轴线中点矢量:从下到上形态误差:圆柱度最小点数:5元素名后缀:CYL圆柱圆锥元素:圆锥位置:顶点矢量:从小圆到大圆形态误差:锥度最小点数:6元素名后缀:CON元素构造元素构造的意义元素构造时测量软件测量功能中的帮助模块，便于用户在测量中由于受测量局限性的影响，而我们有必需得到某些特定元素所设立的功能操作区，其主要意义如下：通过已测的元素构造出无法干脆测量得到的元素。构造元素可以是计算帮助元素，也可以是测量结果元素。示例一：点构造圆心（球心）点构造圆线1线2两直线相交点构造投影点原始点任一点投影至某一平面原始点偏移点任一点偏置某一距离常见的点构造示例二：圆构造在一个圆锥指定的直径位置产生一个圆。平面和圆锥相交产生某一高度的截面圆。同时通过所选的几个元素拟和产生虚拟圆。常见的圆构造示例三：镜像构造矩形阵列环形阵列矩形阵列结果环形阵列结果思索1、如何得到下图所示，从圆锥斜平面沿轴线向上偏置30mm处的直径？2、如何得到下图所示，两小圆的最大距离与最小距离？元素的尺寸及公差元素尺寸公差——二维距离二维距离的计算是两元素相对于当前工作平面的距离。典型例子有点到线、圆到圆、圆到线的距离等。元素到元素的二维距离在计算时，此距离可能既不平行于当前坐标系的任何坐标轴，也不垂直于任一坐标轴，此时要留意区分哪个方向的位移才是我们要的有效距离。

YX距离2距离3

距离1圆与圆二维距离分析距离1的计算可以是:平行于X轴,垂直于Y轴。距离2的计算可以是：平行于Y轴，垂直于X轴。距离3的计算可以是：用中心到中心，不须要选择坐标轴。元素尺寸公差——三维距离三维距离计算的是两个元素之间的最小距离,与工作平面无关。典型例子有点到面的距离，面到面的距离，面与面的夹角。PLN1PLN2DISTANCE元素形位公差加工后的工件不仅有尺寸误差，构成工件几何特征的点、线、面的实际形态或相互位置与志向几何体规定的形态和相互位置还不行避开地存在差异，这种形态上的差异就是形态误差，而相互位置的差异就是位置误差，统称为形位误差。测量软件支持国家或国际标准的大部分几何元素的形位公差评价项目，包括：基本几何元素尺寸偏差，直线度、平面度、圆度、圆柱度、平行度、垂直度、倾斜度、位置度、同轴（心）度、对称度、圆（全）跳动等形位公差。