三坐标测量基础知识PPT课件
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◆ 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；
◆ 探头补偿需要工作平面的元素有：点元素和边界点元素；
◆ 对于其他所有元素, 工作平面选择窗口会自动隐藏起来。
.
20
基本几何元素
基本几何元素
点 Z
最小点数: 1
位置:
XYZ 位置
5
矢量:
无
Y
形状误差: 无
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。
.
15
工作平面
什么是工作平面
工作平面用来定义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+
X-
Y+
Y-
X+
Z-
.
17
工作平面
90 deg
例：XY工作平面测1量35 圆deg元素
45度方向矢量
45° X
(+I )
.
8
余弦误差
不正确的矢量测量产生余弦误差
理论接触点
逼近方向 角度
法向矢量
导致的误差
期望接触点
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
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
Y
常指测头所在的
位置）。
X
原点
.
坐标值
每个轴被分成许
Z
多相同的分割来
表示测量单位。 10
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。
5
Y
10
5
X
0 | | | | 5 | | | |10
.
13
校正坐标系
Y = 2.0 J = 0 R = 2
Y
5
3
1
2
5X
.
Z = 2.5 K = 1
26
基本几何元素
球
最小点数: 4
位置:
中心
Z
5
1
矢量*: 如右图向上 形状误差: 球度 2维/3维: 3维
Y
4
2
5
3
输出: X = 2.5 I = 0 D = 5.0
Y = 2.5 J = 0 R = 2.5
Z = 2.5 K = 1
三坐标测量基础知识
.
1
课程培训目标
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
.
2
测头校正
测头校正的意义
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
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。
ห้องสมุดไป่ตู้
3、原点
定义坐标系X、Y、Z零点的元素。
.
14
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：
5
2维/3维: 3维
5 输出 X = 5 Y = 5 Z = 5
.
22
基本几何元素
直线 Z
最小点数: 2
位置:
重心
矢量: 第一点到最后一点 5 2
1
Y
形状误差: 直线度
2维/3维: 2维/3维
5
输出 X = 2.5 I = -1
Y=0 J=0
.
Z = 5 K = 0 23
X
5
基本几何元素
圆
Z
最小点数: 3
5
2
Y
1
2维/3维: 3维 5
输出 X = 1.67 I = 0.707
Y = 2.50 J = 0.000
Z = 3.33 K = 0.707
.
25
3
X
5
基本几何元素
圆柱
最小点数: 5
位置:
重心
Z
4
5
6 5
矢 量: 从第一层到最后一层 形状误差: 圆柱度 2维/3维: 3维 输出: X = 2.0 I = 0 D = 4
.
27
X
5
*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:
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
.
24
5
Y
5
1
3
2
X
5
* 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
Z
位置: 矢量: 形状误差:
重心 垂直于平面 平面度
+K
K Z Y +J
J
I
.
7
X +I
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，
I矢向=量。0I.、7J0、7 K表示了三坐Z 标测(+量K机) 三Y轴正(+确J 的) 测量方
J = 在0.三70坐7标测量中矢量精确指明测头垂直触测被测
K特=征0的方向，即测头触测后的回退方向。
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
.
坐标系
坐标系类z 型
◆ 直角坐标系
Z Y
X
◆ 球坐标系
◆ 柱坐标系
Z
P(r,,)
r
o
Y
x
Q
.
z P(,,z)
Z
O
y
x
Q
测量机坐标轴
测量机的空间范 Z
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
已知直径并且可以 溯源到国家基准的 标准器。
.
4
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
.
5
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。
45 deg
180 deg
0 deg
+Y
+X
.
225 deg 270 deg
315 deg
18
工作平面
例：平面元素做工作平面测量圆
工作平面
.
19
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：点元素和边界点元素；
◆ 对于其他所有元素, 工作平面选择窗口会自动隐藏起来。
.
20
基本几何元素
基本几何元素
点 Z
最小点数: 1
位置:
XYZ 位置
5
矢量:
无
Y
形状误差: 无
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。
.
15
工作平面
什么是工作平面
工作平面用来定义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+
X-
Y+
Y-
X+
Z-
.
17
工作平面
90 deg
例：XY工作平面测1量35 圆deg元素
45度方向矢量
45° X
(+I )
.
8
余弦误差
不正确的矢量测量产生余弦误差
理论接触点
逼近方向 角度
法向矢量
导致的误差
期望接触点
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
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
Y
常指测头所在的
位置）。
X
原点
.
坐标值
每个轴被分成许
Z
多相同的分割来
表示测量单位。 10
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。
5
Y
10
5
X
0 | | | | 5 | | | |10
.
13
校正坐标系
Y = 2.0 J = 0 R = 2
Y
5
3
1
2
5X
.
Z = 2.5 K = 1
26
基本几何元素
球
最小点数: 4
位置:
中心
Z
5
1
矢量*: 如右图向上 形状误差: 球度 2维/3维: 3维
Y
4
2
5
3
输出: X = 2.5 I = 0 D = 5.0
Y = 2.5 J = 0 R = 2.5
Z = 2.5 K = 1
三坐标测量基础知识
.
1
课程培训目标
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
.
2
测头校正
测头校正的意义
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
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。
ห้องสมุดไป่ตู้
3、原点
定义坐标系X、Y、Z零点的元素。
.
14
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：
5
2维/3维: 3维
5 输出 X = 5 Y = 5 Z = 5
.
22
基本几何元素
直线 Z
最小点数: 2
位置:
重心
矢量: 第一点到最后一点 5 2
1
Y
形状误差: 直线度
2维/3维: 2维/3维
5
输出 X = 2.5 I = -1
Y=0 J=0
.
Z = 5 K = 0 23
X
5
基本几何元素
圆
Z
最小点数: 3
5
2
Y
1
2维/3维: 3维 5
输出 X = 1.67 I = 0.707
Y = 2.50 J = 0.000
Z = 3.33 K = 0.707
.
25
3
X
5
基本几何元素
圆柱
最小点数: 5
位置:
重心
Z
4
5
6 5
矢 量: 从第一层到最后一层 形状误差: 圆柱度 2维/3维: 3维 输出: X = 2.0 I = 0 D = 4
.
27
X
5
*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:
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
.
24
5
Y
5
1
3
2
X
5
* 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
Z
位置: 矢量: 形状误差:
重心 垂直于平面 平面度
+K
K Z Y +J
J
I
.
7
X +I
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，
I矢向=量。0I.、7J0、7 K表示了三坐Z 标测(+量K机) 三Y轴正(+确J 的) 测量方
J = 在0.三70坐7标测量中矢量精确指明测头垂直触测被测
K特=征0的方向，即测头触测后的回退方向。
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
.
坐标系
坐标系类z 型
◆ 直角坐标系
Z Y
X
◆ 球坐标系
◆ 柱坐标系
Z
P(r,,)
r
o
Y
x
Q
.
z P(,,z)
Z
O
y
x
Q
测量机坐标轴
测量机的空间范 Z
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
已知直径并且可以 溯源到国家基准的 标准器。
.
4
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
.
5
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。
45 deg
180 deg
0 deg
+Y
+X
.
225 deg 270 deg
315 deg
18
工作平面
例：平面元素做工作平面测量圆
工作平面
.
19
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：