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PC-DMIS基础培训_图文

基础培训
1、坐标系的定义和类型

2 、半径补偿
3 、了解为什么并且如何校验测头 4 、矢量的定义

5 、七种标准元素的定义和属性

三坐标测量机测量原理
通过测量机主机采得测针红宝石球心坐标,再通过测量软 件(PC-DMIS)补偿测头半径,拟合和出点、线、面等几何 元素,评价出相应的尺寸

1、 采点 2 、补偿 3 、拟合 4 、评价

坐标系
? 通过测量软件系统对任意放置的待测工件建立工 件坐标系,测量时由软件系统进行坐标计算,实 现自动找正 ? 根据坐标系形成的先后顺序,通常一个工件测量 顺序应当设置三个坐标系: 1、机器坐标系 2、工件坐标系(夹具坐标系)

机器坐标系
? 开机时机器回家的位置为原点,以X, Y,Z三个导轨方向为坐标轴所构成 的直角坐标系,称为机器坐标系
? 机器坐标系固定在机床上!!

工件坐标系
? 通过被测工件上的设计或工序基准 建立起来的坐标系称为工件坐标系
工件坐标系是固定在工件上

右手直角坐标系
? 三个坐标轴的正方向符合右手 定则 ? 即以右手握住Z轴,当右手的四 个手指从X轴正向以90度角转 向Y轴时,大拇指的指向就是Z 轴正向
? X

? Z

? Y

坐标系和测量机
? 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。 ? 立方体三条边的长度就是机器行程(如机器型号 575),如果测量点位于立方体外,机器提示超行程

z

? 机器提示超行程!!!

o

y

x

坐标系和测量机
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
硬件读数:光栅尺和读数头

z

o

y
? M(10,10,0)

x

光栅尺和读数头


? 1、Renishaw ? 2、TESA ? 3、Leitz




测座的A角以 7.5 °分度从0 °旋转到105 °



A 角旋转


B角从-180 °到180 ° 以7.5 °的分度(按顺时 针、逆时针)旋转



A90B0指向机器Y负方向
B 角旋转

测头 (传感器)
正如TP20这样的机械测 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。

接触器断开

半 径 补 偿

半径补偿
? 软件在获取每一个触测 点时,得到的是测针红 宝石球心的位置,我们 最终想要获得的是红宝 石球与工件表面接触的 特征点 ? 补偿的数据-测头 半径,通过测头校验 ? 测

半 径 补 偿

来获取
? 补偿的方向-测头 的逼近方向,矢量的

头 的 逼 近 方 向

定义

测头校验

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

已知直径并且可以 溯源到国家基准的 标准器。

测 头 校 验

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
测头校验目的: 1、计算测头直径

2、计算不同角度之间的 转换关系

有效测头半 径

矢量的定义
I =cos(α),J=cos(β),K=cos(γ) I2+J2+K2=1(空间中长度为1的矢量)

六个特殊的单位矢量

z

X+ XY+ YZ+ Z-

I 1 -1 0 0 0 0

J 0 0 1 -1 0 0

K 0 0 0 0 x 1 -1

α

γ

o

β

1

y

余弦误差
?

? 由于不正确的矢量(逼近方向)导致的误差

测 头 的 逼 近 方 向

理论补偿点

实际补偿点
Probe Dia Angle Error 1.0° 5.0° 10.0° 15.0° 20.0° 0.5 0.0000 0.0010 0.0039 0.0088 0.0160 1.00 2.00 3.00 4.00 Magnitude of error introduced by not probing normal to surface 0.0001 0.0002 0.0002 0.0003 0.0019 0.0038 0.0057 0.0076 0.0077 0.0154 0.0231 0.0309 0.0176 0.0353 0.0529 0.0709 0.0321 0.0642 0.0963 0.1284 6.00 0.0005 0.0115 0.0463 0.1058 0.1925

法线矢量
?

测量机探测元素后测头回退的方向


? 比如该平面的法线矢 量和X,Y轴成45

度,则
? I=0.707 ? J=0.707 ? K=0 ? X

逼近、回退距离 移动、接触速度

? 测头测量下一个点前,以“移动速度”移动到 该点的“逼近距离”处,再以“接触速度”测 量该点,然后以“接触速度”回退到“回退距 离处

? 什么时候需要更改逼近回退、距离? ? PC-DMIS默认为2.54mm
? 有效的逼近、回

退距离<孔的直 径-测头直径
? 比如用直径=2的

测杆测量直径= 4的,有效的逼 近、回退距离< 2mm

测量路径
? 1、测量点 ? 2、安全点

? 安全点

? 测量点

测量点的生成
1、测量机直接手动采集-自学习 2、自动生成-自动特征 比如一个圆要求测量四个点,用手动测量和自动生 成都可以,如果要求测量20个点,就只能自动 生成了 自动测量的优势:效率高,精度好,可以自由设置 测量参数

安全点的生成
? 1、操作盒的PRINT键 ? 2、键盘CTRL+M ? 3、安全平面(F10) ? 测量元素前,测头先移动到安全平面的

位置,然后顺着安全平面移动到下一个 点的上方,再测量该元素第一个点

Pc-dmis的工作平面
Z+
在 PC-DMIS中, 当 计算2D距离或测量 二维元素时,和其 它软件一样,工作 平面的选择非常重 要

Y+
XYX+

Z-

? 什么是工作平面
? 工作平面是我们当前所看的方向。例如:当你想去测量工 件的上平面时, 工作平面是Z+, 如果测量元素在前平面时,工 作平面为Y-。这一选择对于极坐标系非常重要,PC-DMKIS 将决定当前工作平面的0度。

? 在Z+平面,0度在X+,90度在Y+向 ? 在X+平面,0度在Y+,90度在Z+向

? 在Y+平面,0度在X-,90度在Z+向

90 deg 135 deg 45 deg

+Y

180 deg

0 deg

+X

225 deg
270 deg

315 deg

元素的种类和属性

七种基本几何元素的定义和属性
元素 属性



线


重心


圆心

圆柱 圆锥 球
两层圆圆 心中点

质心 方向

坐标值 重心

锥顶

球心
当前工 作平面 方向

回退方 第一点 回退 向 指向最 方向 后一点

当前工 第一层 小端指 作平面 指向最 向大端 方向 后一层 直径 直径 高度 锥角 高度

不同
属性

直径


元 素: 直线 2 重心

线
Z

最小点数: 位 矢 置:

量: 第一点到最后一点。 直线度 2维/3维

5

2

1

形状误差: 2维/3维:

Y
5 I = -1
J=0 K=0 5

输出 X = 2.5
Y=0 Z=5


元 素: 圆 3 圆心和直径

Z

实例

最小点数: 位 矢 置:

量:当前工作平面方向 圆度 2维

5

Y
5
1 3 2

形状误差: 2维/3维:

5

X


元 素: 平面 最小点数: 3 位 矢 置: 重心


Z
2 1

实例

量:垂直于平面的回退方向5

Y

形状误差: 平面度 2维/3维: 3维

5
3

输出

X = 1.67 Y = 2.50

I = 0.707 J = 0.000 5

X

Z = 3.33

K = 0.707


元 素: 圆柱


Z
6 4 5

实例

最小点数:




置: 两层圆圆心中点,

直径和高度

5



量: 从第一层到最后一层
圆柱度 3维
3

Y
5
1 2

形状误差: 2维/3维:

输出: X = 2.0 I = 0 D = 4 Y = 2.0 J = 0 Z = 2.5 K = 1 H=10

5

X


元 素: 圆锥
6 顶点 小端指向大端 锥度 3维
1


Z
5
6 5 4

实例

最小点数: 位 矢 置: 量:

Y

形状误差: 2维/3维:
X = 2.0 Y = 2.0 Z = 5.0

5
3 2

I = 0 J = 0 K = -1

5

X

A = 43deg


元 素: 球
4 球心 当前工作平面的
4

Z
5
1

实例

最小点数: 位 矢 方向 置: 量:

Y
5
3

2

形状误差: 2维/3维: X = 2.5 Y = 2.5 Z = 2.5

球度 3维

I=0 J=0 K=1

D = 5.0 R = 2.5

5

X

? 谢 谢!