三坐标测量基础知识课件

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1、三坐标测量基础知识浙江大学现代制造工程研究所课程培训目标了解测头的工作原理掌握为什么且如何进行测头校正了解矢量在测量中的作用掌握三坐标为什么且如何建立坐标系掌握三坐标如何进行元素测量、构造及公差评估测头简介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。扫描测头触发测头测座A角旋转B角旋转RTP20测座的A角以1

2、5°分度从0°旋转到90°，B角以15°分度从－180°旋转到180°。触发式测头的原理接触器断开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。测头校正测头校正的意义已知直径并且可以溯源到国家基准的标准器。测头校正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，需要用被校正的测头对一个校验标准进行测量。未知直径和位置的测头测头校正的过程在实物基准的每个测量点的球心坐标同它的已知道直径比较。有效的测

3、头直径是通过计算每个测量点所组成的直径与已知直径的差值有效测头半径矢量和余弦误差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。IKJXZY+I+J+K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(+

4、K)XY(+J)45°(+I)I=0.707J=0.707K=045度方向矢量余弦误差不正确的矢量测量产生余弦误差期望接触点导致的误差法向矢量理论接触点逼近方向角度坐标系坐标系类型◆直角坐标系YXZ◆柱坐标系◆球坐标系zxoQrZYxzyQOZ测量机坐标轴ZY原点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。三条边的交点为机器的原点（通常指测头所在的位置）。X坐标值每个轴被分成许多相同的分割来表示测量单位。测量空间的任意一点可被期间的唯一一组X、Y、Z值来定义。XZ1005Y105

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13、510校正坐标系校正坐标系是建立零件坐标系的过程。通过数学计算将机器坐标系和零件坐标系联系起来。1、零件找正找正元素控制了工作平面的方向。2、旋转轴旋转元素需垂直于已找正的元素，这控制着轴线相对于工作平面的旋转定位。3、原点定义坐标系X、Y、Z零点的元素。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，如下图所示建立坐标系：1、在零件上平面测量3个点拟合一平面找正。2、在零件前端面上测量2个点拟合一直线旋转轴。3、在零件左端面测量1个点设定原点。工作平面什么是工作平面工作平面用来

14、定义2D元素数学计算的平面，在测量时，元素计算和探头补偿中使用工作平面。Z+Z-X+X-Y+Y-工作平面90deg+Y0deg45deg135deg180deg225deg270deg315deg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工作平面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。以下几种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

15、元素和边界点元素；◆计算需要工作平面的元素有：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。基本几何元素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Y555Z输出X=5Y=5Z=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:直线度2维/3维:2维/3维输出X=2.5I=-1Y=0J=0Z=5K=0Y555ZX12基本几何元素最小点数: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

16、维输出X=2Y=2Z=0I=0J=0K=1D=4R=2Y555ZX*圆的矢量只是为了测量。不单独描述元素的几何特征。213圆基本几何元素最小点数: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=1.67I=0.707Y=2.50J=0.000Z=3.33K=0.707Y555Z123X平面基本几何元素最小点数:5位置:重心矢