CMM培训资料

13
• 三坐标测量机的工作原理
1.测量时把被测件置于测量机的测量空间中 2.通过机器运动系统带动测头对测量空间内任意位置的被测点瞄准，当瞄
准实现时测头即发出读数信号 3.通过测量系统获得被测物体上各测点的坐标位置 4.根据这些点的空间坐标值，通过专业测量软件对被测物体的规格尺寸，
形状和相互位置关系进行快速和精确（微米级）的计算与输出
6
三坐标测量机在汽车工业中的应用
7
2
坐标系介绍
8
• 什么是三坐标？
三坐标参照系是由空间三维坐标系标准正交而来（ 3 个矢量XYZ两两垂 直并等长）
右手定则
• 直角坐标系的 x-轴，y-轴，与 z-轴 必须相互垂直。右手坐标系又称为 标准坐标系，或正值坐标系。
角度的右手定则
• 在右手坐标系中，我 们规定，轴的旋转方 向，即角度方向也应 符合右手定则。
24
RPS的测量原理
• 在RPS基准点系统方法中，同一定位方 向的三个RPS点并不是用于直接建立第 一基准轴，而是通过一种复杂的的数 学方法，由软件自动计算出一个特定 的平面，再用该特定平面建立第一基 准轴（实际上该特定平面是汽车车身 坐标系XY、XZ、YZ中的一个），该 特定平面到这三个RPS点有三个不同的 偏置距离，如果这三个RPS点是确定Z 轴的，则这三个偏置距离为三个RPS点 的Z坐标值。依次类推，如果这三个 RPS点是确定X轴的，则这三个偏置距 离为三个点的X坐标值。
20
• 三坐标测量机探针校准
使用三坐标测量机进行测量之初，首先要进行探针校准，探针校准的意义如下：
1．正确确定探针的实际位置。 2．补偿探针球径与探针挠曲变形误差。
21
• 关于RPS坐标系
• RPS系统的定义与作用 • 3-2-1原则 • RPS系统的测量原理 • 坐标系迭代
22
RPS系统的定义与作用
• 从理论上讲，三维测量可对空间任意出的点、线及相互位置进行 测量。
4
• 三坐标测量机的结构形式分类
（a), (b) 悬臂式;
(c) , (d) 桥式
(e), (f) 龙门式;
(g) 坐标镗床式; (h) 卧式镗床式
5
• 悬臂机介绍
水平臂式三坐标测量机
这种测量机结构简单，空 间开阔，在汽车行业中有 广泛的应用。为了较为方 便的完成测量，在整车车 身检测中，可采用双机检 测的方案。
23
3-2-1原则
• 因为物体在三维空间中有六个自 由度，所以定位物体需要限制这 六个自由度，比如：
• 3个定位点在Z方向，找正平面 • 2个定位点在Y方向，确定轴线 • 1个定位点在X方向，设置原点 • 3-2-1原则由此而来。
• 即我们的RPS点必须能够限制所 有六个方向，标准情况下，定位 点的方向满足3-2-1原则。
三坐标基础培训
2012.08.06
1
三坐标测量机的初步认识
2
坐标系介绍
3
三坐标测量原理
4
报告评估标准
2
1
三坐标测量机的初步认识
3
• 三坐标测量机的介绍
• 三坐标测量机英文名称为 Coordinate Measuring Machine, 简称CMM ，顾名思义，三坐标测量机基于坐标测量原理。
• 三维测量的原理是：将被测物体置于三坐标测量机的测量空间， 可获得被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值 ，经过数学计算，求出被测物体的几何尺寸、形状和位置。
11
• 车身坐标系
有大梁的车，比如货车，承载式越野车 等，坐标系原点在大梁上。非承载式车 体坐标系原点在主地板上 1.Z轴坐标系原点在主地板上有一段长 而平直的地方，向上为Z+， 2.Y轴坐标系原点在车身中线，副驾驶 方向为Y+ 3.X轴坐标系原点在前轮轴线上，车身 后方为X+
12
3
三坐标测量原理
校准方法：使用校准球，利用探针对校准球测量至少5个点，获取球的位置、直径、形状偏 差，最终得到探针的半径值
3. 零件的找正 在测量前应确定零件坐标系在三坐标测量机坐标系中的位置
找正方法：采用“3-2-1”方法，即测量3个点确定一个基准面，然后测量2个点确定基准轴， 最后测量1个点确定原点位置
4. 数据的测量 测量数据时应保证数据能反映零件的特征，同时数据应尽量少
14
• 检测元素所需要的测量点数
15
• 通用元素几何定义
16
• 常见元素的测量
17
• 常见元素的测量
18
• 三坐标测量机的测量流程
19
• 三坐标测量机的测量过程
1. 开机，机器归零 三坐标测量机也拥有一个参考点，其归零过程与数控机床回参考点相似
注意：归零时机器的起始点不能与零点过近
2. 探针校准 测量时系统记录的是探针中心的坐标，而不是接触点的坐标，因此必须对探针的半 径进行补偿
• RPS是 Reference Point System 的缩写。 • RPS系统就是规定一些从开发到制造、检测直至批量装车各环节所有涉及到的
人员共同遵循的定位点及其公差要求。 • RPS基准点系统以汽车车身坐标系为唯一坐标系，所有零部件的理论坐标数据
都以汽车车身坐标表达。采用RPS基准点系统，可使零件设计基准点、工艺夹 紧点、工艺定位点、测量基准点统一，实现精确的坐标控制，提高了零部件 的制造精度，减少了零部件因基准不协调而产生的偏差，汽车的装配精度也 得以提高，汽车生产过程的质量稳定性有了可靠保证。
25
坐标系迭代
• 当我们使用RPS建立坐标系时，如果 RPS点不是定位孔时，由于工件尺寸 偏差，或者工件变形，或者打点不 准确等原因使得实测点与理论点不 重合或偏差较大，此时得到的RPS坐 标系并不准确，需要迭代循环运行 ，逐次逼近理论坐标系，直到精度 满足要求为止。
笛卡儿坐标系是由法国数学家笛卡儿(René Descartes)创建的。1637年，笛卡儿发表了 巨作《方法论》(Discours de la méthode) 。 这本专门研究与讨论西方治学方法的书， 为了显示新方法的优点与果效，以及对他 个人在科学研究方面的帮助，在《方法论 》的附录中，他增添了另外一本书《几何 》。有关笛卡儿坐标系的研究，就是出现 于《几何》这本书内。
• 要确定轴的正旋转方 向，如右图所示，用 右手的大拇指指向轴 的正方向，弯曲手指 。那么手指所指示的 方向即是轴的正旋转 方向。
9
• 坐标系类型 ◆ 直角坐标系
Z Y X
◆ 柱坐标系
z P(,, z)
Z
O
yLeabharlann Baidu
x
Q
◆ 球坐标系
Z
P(r,, )
r
o
Y
x
Q
10
• 笛卡尔坐标系（Cartesian ）
在数学里，笛卡儿坐标系，也称直角坐标系，是一种正交坐标系。