三坐标测量技术课程

三坐标测量技术课程浙江犬学现代制造工程研究所杭州博洋科技有限公司#基本几何元素点八、、最小点数：1位置： XYZ位置矢量： 无形状误差：无维/3维：3维直线最小点数：2位置： 重心矢量： 第一点到最后一点形状误差：直线度2维/3维：2维/3维圆最小点数：3位置： 中心矢量*： 相应的截平面矢量形状误差：圆度2维/3维：2维*圆的矢量只是为了测量。不单独描述元素的几何特征。平面最小点数：3位置： 重心矢量： 垂直于平面形状误差：平面度2维/3维：3维圆柱最小点数：5位置： 重心矢量： 从第一层到最后一层形状误差：圆柱度2维/3维：3维球最小点数：4位置： 中心矢量*： 如右图向上形状误差：球度2维/3维：3维*球的矢量只是为了测量。并不描述元素的几何特征。

最小点数：位置：矢量：形状误差：最小点数：位置：矢量：形状误差：2维/3维：顶点从小圆到大圆锥度3维元素构造元素构造的意义♦是通过已测的元素构造出无法直接测量得到的元素。♦构造元素可以是计算辅助元素，也可为测量结果元素。♦最终是为满足测量结果的需求。构造实例交点：在两个元素相交处产生一个交点。中分点：产生两个所选元素的中分点。拟合圆：通过所选的几个元素通过最佳拟和产生一个圆。相交圆：一个平面和一个圆锥、圆柱或球相交产生一个圆。元素的尺寸及公差尺寸公差与形位公差尺寸公差：最大极限尺寸减最小极限尺寸之差，或上偏差减下偏差之差。它是允许尺寸的变动量。尺寸公差是一个没有符号的绝对值。形位公差：加工后的零件不仅有尺寸误差，构成零件几何特征的点、线、面的实际形状或相互位置与理想几何体规定的形状和相互位置还不可避免地存在差异， 这种形状上的差异就是形状误差，而相互位置的差异就是位置误差，统称为形位误差。尺寸公差实例圆的常规公差。点到平面的三维距离。形位公差实例垂直度。倾斜度。位置度。位置公差解析如图显示了为什么两个点距离相同但不是每个都在公差之内。位置度产生一个圆形公差带，它能很好地判断特征元素的配合关系。公差标准项目符号图标显示为国家标准的各项公差标准的名称、符号和基准要求等。详细的公差标准参考GB/T1182-1996，或相关公差书籍。

三、三坐标测量操作指导3.1三坐标测量流程三坐标测量流程图综合分析工件（图纸）,装夹工件测头装夹与效正设计基准：用于建坐标系的元素。坐标原点：一般通过构造得到。A检测内容：需要测量哪些元素，以及用这些元素进行形状位置公差的评价。装夹工件：要便于被测元素的测量。〉软件配置测头，并且进行测综合分析工件（图纸）,装夹工件测头装夹与效正设计基准：用于建坐标系的元素。坐标原点：一般通过构造得到。A检测内容：需要测量哪些元素，以及用这些元素进行形状位置公差的评价。装夹工件：要便于被测元素的测量。〉软件配置测头，并且进行测头校正。〉手动方式测量建坐标系所需的元素，建立坐标系手动测量、基于CAD测量、或编程测量，以及元素构造。按图纸公差要求，评价元素的形位公差。1检测报告输出4输出打印文字或图形报告。BQC系列测量机测量操作流程1确定测量方案⑴根据工件图纸的设计基准确定测量基准；⑵确定检测几何尺寸的项目和方式：直接检测尺寸；通过间接测量构造尺寸；通过几何元素之间的关系计算获得尺寸;⑶确定各几何元素所需要输出的参数项目。

2、测量过程⑴开启气源：依次开启空压机、冷干检查机床使用气压是否在 0.4〜0.5Mpa范围之内。如果不在此范围内则可通过气源调节阀调节。如下图所示：⑵开启控制系统电源（如下图），及计算机电源。⑶启动测量软件，双击桌面RationalDMIS图标出现软件初始界面； 机器初始化，完成系统与软件的通讯，并且进行坐标初始化操作。

⑷进行测头管理：—测头构建;—测头校验。⑸建立零件坐标系：—定义三个相互垂直的坐标轴；—定义工件坐标系原点相对于机器坐标系原点的位置。⑹测量各元素。⑺元素公差计算并评价。⑻确定文件输出格式。3.2测量实例目的：在无数模的情况下，完成工件的测量和公差评价，输出测量报告。测量工件

测量步骤:1.选择程序运行模式为“ MODE/MANEMODE/AUTO,PROG,HANLIODE/FBOG.NWTIftwir>EMODE/AUTO,PROG,HANLIODE/FBOG.NWTIftwir>2•软件功能操作区的测量面板选择“面”元素，在工件上表面手动测量一个平面。•软件功能操作区的测量面板择“线”元素，在工件侧面测量一条直线。•软件功能操作区的测量面板选择“点”元素，在工件左侧面测量一个点。•在坐标系面板中，选择“生成坐标系”并“添加激活坐标系” 。，拖放实际面-线-点元素构建零件坐标系6•打开软件自学习。，点击“应D朋ET』国E£J，点击“应D朋ET』国E£J匸而7•将测量的面拖放作为“安全平面” ；并设置适合的“接近、回退距离”用”生效。U.UUUUUU.UKEA^XPDrNT.F(PTFTHEA弓心RT.[ENDHE5D(CRD1)-DlCRDl)-TRAHSz；&切换程序运行模式为MODE/PROG，MAN”。&切换程序运行模式为 rrv=ic,占』 HOD即AUTOPROG,MA1IMODE/rROG,HAN•软件功能操作区的测量面板选择“圆”元素，使用手操器手动测量圆执行程序，自动测量圆 1:mj匸：江*□=比哲用1L

]1訓SET柑函问3DDffOCO5F5ET』RETRCT.^-fr0J]JGDStfGEi--DEPTH.1L

]1SlfSET/SEAKIl.10dtl&OOO 莊抬荷才〒理声5F5ET-CLR5fiF・lO.DOaOOO ”•• 0口疋i』注门RECiLLzDi：Wi2G：iSltSLCT/S(E门咋NPIGECiiLG/CIKLE.:L5T50RGEOiLG^AJf：.LST5QRCEiJiLGyPLAIfE.LWTS3?肥21%L?肥21%L?Hl[3电^3~caiz935445.500JD?436.-421.500000GOTOZ35G5731b3.429515496.-I2i.S.OOOQOE=THEAS^i：iRT.罪Q黑9詢&U2272B&5.-432OOOQOO.O.ODDDDDGOTW353輛“鸽，430.1571&Er-432.000000PTMEASzCiRr. 3«9.&g^27d鹑 -432.OQOlDOO.GOTW34E.0925191,426.790176r-432.ODOOOOPTHEA^ZiRT. 341108713.427761374-432.DOBDOO..0MMDDGQTOz346347i66.423.C57571r-432.000000PrHEA£<LA.RI3fi3.792424.41b非.-432.0011000.0000000GOTW350446413.418&755^7.-432.000000FTHEAS^-ART,354.79624^.J13.21S41J,-432.DQCDOO.QDOQ000GOTW356Z9O405.4Z0fl3<526.-432.OQOOOOFTMEAS^CiRT3&3.15-4^3.421O7172D.-432.DOOD00r0ODDOiDOEKDHE5按同样方法测量各个需要评价的元素。10•计算元素的公差。Z9.273792-CLB迪03vtH元索洛L^9轶际11•拖放创建输出报告。Ifi^Bciricm元索喀C：R2\TCF2[匸/[™STB1/^[C1P.L t/3]Qc>j：if.2yTjTTjjT0.0030O.CCOO<Oirri400000□TODJJCgDOTD|*WII40.imIaw®tw呻片12.拖放创建图形报告。ffEt, ；PTlf PTljPT13 PT12PT14FF14PTIS，.^-―*Ttb13-iilfljS-\宜規LN1 LN1-：DfiPthll WM1池 -nJE—EMH0DSsftCiJLS，当1•打开软件自学习，当1•打开软件自学习四、测量技巧与案例分析4.1基于CAD的编程测量要求：不需要手动测量元素，只需要将机器移动到工件的某一点位置（如下图）运行DMIS程序时，便可以自动完成整个测量过程。（参考图例A）目的：在有数模的情况下，使用DMIS程序实现自动测量、自动数模对齐。测量步骤：2•制作如题目要求所示的（参考图例A）图片，并使用变量数据区在程序中插入该提示图片名称名称Frarapt^TestFranpt/SQimd.■Fronpt/AaisapiVqJ'u.e |kNPTNlnn,HjflujjnuKNPTM2KMPTM3KNPTR1KNPTR2PZONPZOFFFROG,HAN/ftFPECH.2.00(ZRETRCT.2.QOt1/irtFPTMnnnnr3•选择命令模式为“MODE/PROG,MAN”~kIFTV/1JIMODE/AUTO,FBOG.HUIlL匸HODE/PBOG,MAH1HODE/HIAN4•将机器移动到工件（参考图例A）的位置处5•在“点元素”测量面板，直接按“接受”取得当前测头的位置•将测头当前位置取得的“点元素”拖放到坐标数据区“MCS”节点7•模型对齐8•此时，数模对齐位置如（图1） ，测头在实际工件摆放位置如（图2）注意：*需要计算出（图1）坐标需要的偏移值，将坐标1偏移坐标系之后再次进行数模对齐。9•使用“线性图形定义”工具抓取出交点的两条直线。Si£-pSi£-p香点PT1BXisttPT1:-LNl 'L口面.使用构造一相交工具查看直线交点相对于当前坐标系的偏移值。注*:下步中平移坐标系需要使用此数据毗*咬元索諏Lr毗*咬元索諏Lris.trn.o.occc：•平移坐标系，并“添加激活坐标系” （需要平移的数据大小由上步计算数据来确定）.使用“模型对齐”功能数模对齐坐标，对齐后状态如下面右图。注*:此时属于粗略对齐状态，下面步骤属于机器自动测量找正•修正软件的接近、回退距离切换到“测点管理”窗口，使用“编辑测量点”功能在数模上点取面上需要测量的3个点。一切就绪之后就可以点击“测量”图标驱动机器测量工件上表面。Q2(D*O.OCKHO•力倉畧*停俯 Q2(D*O.OCKHO•力倉畧*停俯 4討出辑 再财购枢KITES别.册科 瓯网M S-.DOWUiL4X0U.将测量得到的实际面拖放作为安全平面•在“测点管理”窗口依次测量直线、点元素。•使用机器实际测量得到的面、线、点构建坐标系，并将实际面偏移一个模型高度的距离•模型对齐…唄旻CADM_1操纵器 •」：・：：点云 |複型对齐 ]•将自学习程序转移到DMIS编辑器，使用鼠标右键菜单选择“数模对齐坐标”的语句i)MIS编辑器嵐标右键菜单i)MIS编辑器嵐标右键菜单HideMeasurementpathCltai8MeasurementpithTransferContoDHISTemplateDIISComposerT«stMezs：a.feFirwnptUser工nterfaceSetg^raphicsmachinesiaulati'DnspeedGr&phiesVtilitiesEnablevisiblefeaturesearchalMEASDisable：visiblef«aturtseareiL&tMEMTransferContoDHISTemplateDIISComposerT«stMezs：a.feFirwnptUser工nterfaceSetg^raphicsmachinesiaulati'DnspeedGr&phiesVtilitiesEnablevisiblefeaturesearchalMEASDisable：visiblef«aturtseareiL&tMEM•将模板中的提示修改为 CAD的名称，修改完成后将“编辑器面板”转移到“程序数据区”X■ U・・FP・・.卜AW.ITWWWSNSET/CLRSBF.FA(PLNl).10.0000D(CRDL)-EATSET/FAfPLHl).ZDIR.ZORIG.FA-ILNI)-XDIR.YORIG.FAfPTl).D(CRD1)■TRANS/ZORIG--35-VORIG.-0・XORIG.一0sSSetCHD2PCS邙D—屮*•修改接近、回退距离符合实际测量的要求IH四IK回J「匸ADM_T]21•使用“线性图形定义”工具CAD数模上的理论元素，将理论元素NaveCADtoPCSErro-rDffinitioinA•拖放到“拖放定义”上产生元素定义语句;B.拖放到“拖放测量块”上产生测量语句；罠ElENDMES$$Ma&swC.拖放到“拖放输出”图标上产生输出语句。罠ElENDMES$$Ma&swQALLzNiE；HEASzCIRiiEHOE.-HlJV-^GOTO-Hl22.由实际测量得到的元素计算公差、定制图形报告。4.2CAD迭代对齐使用CAD模型点定义工具”如下图定义1-16个点。如有类似参考圆”等元素，可使用CAD线性图形定义”定义如下图位置的圆1”和圆2”。依次手动测量点1—16”得出点的实际值。使用向量创建方法”测量圆1”和圆2”。选择点1—16”、圆1”和圆2”拖放到迭代对齐窗口。

0轿岀振吉PT10PT11PT12PT130轿岀振吉PT10PT11PT12PT13PT14PT1SPT16PTIPT2PT3PT-1PTSPT6PT7PTCPT9PT1QPT11PT12PT13PT14PT1SPT16日Q点MC5CRDI拖放CAD模型”到迭代对齐的CAD模型”窗口、设置最大迭代次数、设置精度然后选择迭代”迭代完成后选择添加并激活坐标系”7.将坐标系拖放到CAD模型节点完成数模对齐工件。:r::匚也厚卑14.678459T迭■■■■■3BUa圳岀抿皆7.将坐标系拖放到CAD模型节点完成数模对齐工件。:r::匚也厚卑14.678459T迭■■■■■3BUa圳岀抿皆PT3PJ4PT5PTACADffiS!:WW472.3CMG19CADMJTfl「jj—灘11瘀刖坐标扎I（霸则感活蚩标凰I+- PT22PT23PT24PT25PT26PT27PT22PT23PT24PT25PT26PT27PT22PT23PT24PT25PT26PT27PT22PT23PT24PT25PT26PT27PT28CIRlCIR2CIRlCIR2凰锥椭圆键槽叫曲线令曲面aT点云C^DL:FCS b 注意：*在迭代之前的实际测量元素过程中，应使实际测点”位置尽量接近于理论点”的位置。4.3三坐标测量键槽对称度三坐标在测量键槽对称时，图中标注是位置度，其实就是键槽的对称度，图纸如下:1测量平面PLANE1、线LINE1（键槽的底边）、圆CIRCLE1，建立坐标系。2、测量键槽上下左右中点各一点作为被测元素 P1P1'P2、P2'3、用计算位置度的方法，先计算各点相对于基准圆的位置度， 最大值作为截面上的对称度;修改数据区中的理论值，得出的结果就是四个位置度值，取最大值就是截面上的对称度。4、 构造P1与PT的线LINE2，构造P2与P2'的线LINE3，分别计算LINE2与LINE3的位置度，两者中最大值作为长度方向上的对称度。5、 比较截面与长度方向上的值，最大值作为键槽的对称度误差。4.4测量齿轮的齿距1、齿轮的定义。根据所需检测的齿轮的参数，输入到软件中，生成一个理论齿轮。点击添加理论”，在软件的元素数据区，齿轮的节点下会产生一个齿轮的理论值， 同时软件图形区会自动生成一个齿轮模型。建立齿轮的工件坐标系。理论 雷麻'点ir迪畀点\直送■建立齿轮的工件坐标系。理论 雷麻'点ir迪畀点\直送■T―* :—■—T4宙軸^w...■?■点云2、理论齿轮的定义只是定义了该齿轮的参数， 在测量中，齿轮的位置需要靠建立坐标系的步骤来确立。当建立完一个理论齿轮后，齿轮定义窗口中的〈创建坐标系〉将会亮选，点选这个按纽将转到齿轮坐标系建立窗口。13"上阻戸並上•吕聊孤計&・这个按纽将转到齿轮坐标系建立窗口。13"上阻戸並上•吕聊孤計&・俎匈:归耳I釧魁暫盂）按照坐标系窗口的图示，将7操作测头去触碰图中理论齿轮所示意的点。 红色点即为当前所需要触碰的点，总共7个点，前三个点在齿轮的上表面触碰，中间三个点，在齿轮内径的面内触碰，最后一个点在图示中的左侧面上触碰。当所有的点触碰完成后， ＜当所有的点触碰完成后， ＜创建坐标系＞的按钮将会亮选，点击按钮创建齿轮坐标系。点击〈创建坐标系〉后， 〈转到齿轮测量〉将亮选，同时齿轮数据区将显示出已有坐标系，如下图：「◎带E]©圍曹©圆环[腿曲綾O曲面O凸轮轴E'◎齿轮j1Jf户i Lik I[J1| GEAR1宙坐标系|3、齿轮齿距检测点击上图中的＜转到齿轮测量＞，开始对齿轮进行检测。图中AAA为图中AAA为软件在做测头校时定义的校验规。 如果当前的测头角度A角不为0,点击产生测量点，会自动计算出适合每一个测量点合适的测头角度，如下图红色框体内：红色框体内为软件计算出每一个点测量时合适的测头角度，如果当前没有这些测头角度，值为虚显。点击图标，此时兰色框体的＜构建测头＞图标会亮选，会自动添加测量齿轮所需的测头角度，红色框内的值变为实数显示，同时校验的图表变为亮选:点击测头数据区添加完测量中所需要的测头角度。校验图标，测量机会将以上所添加的角度进行自动校验校验。校验完成后，框体内的值变为绿色，表示校验合格。会得到该齿轮的基本数据：理论实际琴數\直线白匕球AAA圆柱風锥键槽会得到该齿轮的基本数据：理论实际琴數\直线白匕球AAA圆柱風锥键槽圆环荽角圆凰轴靖M瞬称轮旄数顶根配宽数力&雅惟簸名齿螺齿齿齿装齿僕压娈啤标等值GEAR1外齿右斜齿65139,0000130,000020.00003Z.ODOO2,000020.0000D.5D0012.0000ISO5齿距删呈11ij；0 □ji30i：i,*3i'i.'lii30Cr3i'iH'l(30.0厂52.5)(30.0^52,5)4、齿轮的属性页。如同其它标准元素，双击元素数据区下面齿轮节点下的齿轮名称,/曲面/曲面凸轮辆CADcad..

d点云齿向厠量曰齿形测量31+!17E33EJ4?5、齿轮输出将齿轮标签名例GEAR拖放到齿轮分析窗口，如下图:齿轮名称酬