三坐标测量.ppt

1、三坐标测量的基础知识,测头,探测系统是由测头及其附件组成的系统，测头是测量机探测时发送信号的装置，它可以输出开头信号，亦可以输出与探针偏转角度成正比的比例信号，它是坐标测量机的关键部件，测头精度的高低很大程度决定了测量机的测量重复性及精度；不同零件需要选择不同功能的测头进行测量。,扫描测头,触发测头,激光测头,测头分类,1.触发测头与扫描测头 触发测头（Trigger probe）: 又称为开关测头，测头的主要任务是探测零件并发出锁存信号，实时的锁存 被测表面坐标点的三维坐标值。 扫描测头（Scanning Probe）: 又称为比例测头或模拟测头，此类测头有的不仅能作触发测头使用，更重要 的

2、是能输出与探针的偏转成比例的信号（模拟电压或数字信号），由计算机同时 读入探针偏转及测量机的三维坐标信号（作触发测头时则锁存探测点的三维坐标 值），以保证实时的得到被探测点的三维坐标。 由于取点时没有机械的往复运动，因此采点率大大提高，扫描测头用于离散点 测量时，由于探针的三维运动可以确定该点所在表面的法矢方向，因此更适于曲 面的测量。 2.接触式测头与非接触式测头 接触式测头（Contact Probe）:需与待测表面发生实体接触的探测系统。 非接触式测头（Non-Contact Probe）:不需与待测表面化发生实体接触的探测 系统；例如光学探测系统。,触发式测头的原理,接触式触发测头的基

3、本结构,接触器断开,TP20机械测头 包括3个电子接触器，当测杆接触物体使测杆偏斜时，至少有一个接触器断开，此时机器的X、Y、Z光栅被读出。这组数值表示此时的测杆球心位置。,触发式测头的原理,触发测头工作时的基本动作 上图所示为测头处于回位状态。探针接触被测物 体并与物体接触的力通过测头内部的弹簧力平衡， 探针产生弯曲；探针绕测头内部支点转动，造成一 个或两个接点断开，在断开前测头发出触发信号； 然后机器回退，测头复位。,触发式测头的原理,触发测头工作时的电气原理 触发测头通过触点形成电气回路；当测头 与零件接触时测力增加，接触面积减小，电 阻增加，当电阻到达阈值时，测头发出触发 信号。如下图

4、所示：,矢量,矢量可以被看做一个单位长的直线，并指向矢量方向。相对于三个轴的方向矢量。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。,矢量方向,矢量用一条末端带箭头的直线表示，箭头表示了它的方向。X、Y、Z表示三坐标测量机的坐标位置，矢量I、J、K表示了三坐标测量机三轴正确的测量方向。 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。,Z,(+K ),X,Y,(+J ),(+I ),I = 0.707 J = 0.707 K = 0 45度方向矢量,余弦误差,矢量的另一个很重要的作用是软件利用矢量方向进

5、行测头补尝。DCC模式下，当测量一点后机器沿着与被测点矢量方向相反的方向进行触测，如果触测方向不正确，将引起一个“余弦误差”。,错误的触测方向,正确的触测方向,坐标系,在DCC三坐标测量机上测量工件区别于传统的测量另 一个主要特点是测量效率高。效率高源于两个方面：一是具有数据自动处理程序；二是对待测工件易于安装定位，通过测量软件系统对任意放置的工件建立零件坐标系，进行坐标转换，实现自动找正。 精确的测量工作中，正确地建坐标系，与具有精确的测量机，校验好的测头一样重要。由于我们的工件图纸都是有设计基准的，所有尺寸都是与设计基准相关的，要得到一个正确的检测报告，就必须建立零件坐标系，同时，在批量工

6、件的检测过程中，只需建立好零件坐标系即可运行程序，从而更快捷有效。,坐标系类型,三坐标测量中常使用三种类型坐标系：直角坐标系、极坐标系和球坐标系。 由于直角坐标系可用线性转换矩阵实现坐标变换，故在三坐标测量机中大都以直角坐标系作为坐标系转换基础。 直角坐标系：指由三条数轴相交于原点且相互垂直建立的坐标系，又称笛卡尔直角坐标系。,三坐标测量机坐标系分类,第一种分类： 机器坐标系：三坐标测量机测头所在位置为原点，以X、Y、Z坐标轴构成的直角坐标系。 零件坐标系：指在被测工件上建立起来的坐标系，是为了修正被测工件摆放误差而建立的坐标系。 第二种分类： 直角坐标系：X、Y、Z 极坐标系： A(极角)、

7、 R(极径)、 H(深度值即Z值),Z,Y,X,R,H,X,Z,A,建立直角坐标系,常规建立坐标系的方法：3-2-1方法 1、测量3点确立一个基平面。（点1、2、3） 2、测量2点确定一条直线，即主轴正方向。（点4、5） 3、测量1点，确定主轴原点。（点6）,工作平面,工作平面用来指示二维元素计算的平面。在测量时，元素计算和探头补偿中使用工作平面。 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. 这种情况下平面元素用来做计算和探头补偿。探头补偿需要工作平面的元素有：点元素和边界点元素；计算需要工作平面

8、的元素有：直线元素, 圆元素, 弧元素, 椭圆元素, 键槽元素和曲线元素； 对于其他所有元素, 工作平面选择窗口会自动隐藏起来；,工作平面,90 deg,0 deg,45 deg,135 deg,180 deg,225 deg,270 deg,315 deg,例：XY工作平面测量圆元素,+ X,工作平面,例：平面元素做工作平面测量圆,基本几何元素,点,最小点数: 1 位置: XYZ 位置 矢量: 无 形状误差: 无 2维/3维: 3维,实例,Y,5,5,5,Z,输出 X = 5 Y = 5 Z = 5,基本几何元素,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

9、度 2维/3维: 2维/3维,输出 X = 2.5 I = -1 Y = 0 J = 0 Z = 5 K = 0,Y,5,5,5,Z,X,1,2,基本几何元素,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,输出 X = 2 Y = 2 Z = 0 I = 0 J = 0 K = 1 D = 4 R = 2,Y,5,5,5,Z,X,* 圆的矢量只是为了测量。不单独描述元素的几何特征。,基本几何元素,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,输出 X = 1.67 I = 0.707 Y = 2.50

10、J = 0.000 Z = 3.33 K = 0.707,Y,5,5,5,Z,基本几何元素,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,实例,输出: X = 2.0 I = 0 D = 4 Y = 2.0 J = 0 R = 2 Z = 2.5 K = 1,Y,5,5,5,Z,X,基本几何元素,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,5,输出: X = 2.5 I = 0 D = 5.0 Y = 2.5 J = 0 R = 2.5 Z = 2.5 K = 1,Y,5,5,Z,X,

11、*球的矢量只是为了测量。并不描述元素的几何特征。,基本几何元素,圆锥,最小点数: 6 位置: 顶点 矢量: 从小圆到大圆 形状误差: 锥度 2维/3维: 3维,5,5,输出: X = 2.0 I = 0 A = 43deg Y = 2.0 J = 0 Z = 5.0 K = 1,Y,5,Z,X,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。 注：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,50.8 .12,25.4 .12,25.4 .12,0.24,0.24,实例 圆的常