车身三坐标测量及制图技术详解
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车身制图
1
测量原理
基于坐标测量原理
Z
A
1
I3
OI
2
O Y
X
测量工件上一圆柱孔的直径，可以在垂直于孔轴线的截面 I内，触测孔壁上的三个点（点1、2、3），根据这三点的坐标
值即可计算出孔的直径及圆心OI坐标。
三坐标测量机原理
• 基本模型 • 测头 • 三维坐标
• 三个坐标系
基本模型
D
M
X
D： 测量点的数据 X： 运算 M ：工件几何参数
，应确认采点方向基本与工件表面垂直。
在右下角的状态栏中有计数器显示为1 ，在键盘上按“END”键，则此采点进入到 零件程序。
若你取消此点，然后重新采集，则在 键盘上按“ALT+-”键。
（2）测量平面
确定一个平面的最少点数为三点。重 复上述操作，如有坏点，
则删去重测。
当采点完成，则在键盘上按“END”键 。
若PC-DMIS误认平面为圆，那么在构造选 项中选“替代推测”，然后定义为平面。
也可用“CTRL+D”删去此元素，重新采点
（3） 测量圆
测圆的点最少为3点,尽可能把测量点 分布开来。
（4）测量圆柱 圆柱的测量类似圆的测量,不过应该测两
个圆。 应注意测完第一个圆后再测第二个圆。
测圆柱的最少点数是6点（每个圆3点）。 当所有点采集完后，在 键盘上按“END” 键。
29
CMM软件—其他几何量测量
点到平面的距离 ； 两平面夹角测量 ； 投影测量（投影点、圆、圆槽、方槽等） ； 相交关系测量（直线与直线 、直线与平
面 、平面与平面 、直线与圆 、直线与
球 ）；
30
最小二乘法
最小二乘法是实验数据处理的一种基本方法。 它给出了数据处理的一条准则——在最小二乘 意义下获得的最佳结果(或最可信赖值)应使残 差平方和最小。基于这一准则所建立的一整套 的理论和方法，为随机数据的处理提供了行之 有效的手段，成为实验数据处理中应用十分广 泛的基础内容之一。
6、进行公差比对
形位公差包括形状公差和位置公差 。形状公差指的是单一实际要素形状所 允许的变动量；位置公差是指关联实际 要素的方向或位置对基准所允许的变动 量。 路径：插入—尺寸—选择你所要得到的 形位公差。
7、打印输出报告
PC-DMIS既可以在编辑窗口也可以在检 测报告中显示检测程序。检测报告包含所有 检测运行的尺寸结果（包括名义尺寸及公差 信息），还包括测头信息及给报告加的注释 。
当确认欲打印的报告后，最好进行打印 预览。若需打印则只在工具栏上选择“打印 ”按钮。
第4章 车身三坐标测量 主要讲授内容
反求工程； 测量机分类； 几何元素拟合； 作用和类型；
28
CMM软件—常用几何元素 拟合与测量
最小二乘法； 平面内直线的拟合； 空间直线的拟合； 平面的拟合；
圆的拟合； 球的拟合； 椭圆的拟合； 圆柱的拟合；
（5） 测量圆锥
测量圆锥类似测量圆柱，由于各截面 直径 不同PC—DMIS会自动进行判断。
为计算一个圆锥，PC—DMIS要求测量至 少6 点（每个圆3点），
请注意测同一圆时高度 方向应变化不大。
（6）测量球 测量球类似于测量圆， 但需在顶部测一点， 这样PC—DMIS会作 球的计算而不是圆的 计算。
在加亮当前的“测 头文件”方框中， 键入新的文件名。
定义测头角度
A角（绕X轴转动的角度，顺时针为负， 逆时针为正。）
B角（绕Z转动的角度）
2
B 1 A (a)
2 1 (b)
添加测头角度
点击上图中的“添加角度”，在相应栏框 内输入所需测头角度或在图表中选择所需 测头角度，然后点击确定。
4、建立坐标系
基本模型
三坐标测量机原理
测头
• 基本模型
• 测头 • 三维坐标
• 三个坐标系
三坐标测量机原理
• 基本模型 • 测头 • 三维坐标 • 三个坐标系
三维坐标
Z
o
Y
X
先确定Z轴方向再依次定义另两个轴
三坐标测量机原理
• 基本模型 • 测头 • 三维坐标 • 三个坐标系
机器坐标系（x,y,z） 基准坐标系 （x0,y0,z0） 工件坐标系 （x’,y’,z’）
在精确的测量工作 中，正确地建立坐标 系与具有精确的测量 机、校验好的测头一 样重要。
建坐标系三步曲： 建坐标系有三步
，而且很重要的是不 要搞乱它的顺序。
（1）零件的找正
所有建立坐标系的第一步是在零件上 测量一个平面来把零件找正。其目的是保 证测量时总是垂直零件表面而不是垂直于 机器坐标轴。
蓝图告诉你哪一个是基准平面，不然 可以选一个精加工的表面，而且把测量点 尽量分开。
三坐标测量机的组成
机械系统
Y
3
2
4 X
5
测头
1
6
电子系统
Leabharlann Baidu
1—工作台 2—移动桥架 3—中央滑架 4—Z轴 5—测头 6—电子系统
附：测量软件界面学习（基础部分）
1、建立测量文件：
在测头校正开始，所有测量都要在软件中 建立一个测量程序来实现，因此按下列步骤实 现测量： 启动PC-DIMS软件 在主菜单中选择新建文件 在右图所示的菜单中输入如： 文件名：模板001 接口：CMM1 选择测量单位：毫米
测一个平面最少点数是3点
（2）旋转到轴线
有了一个参考平面，以进入第二步即旋转到 轴线。目的是锁定零件的旋转自由度。
（3）设置原点
确定第三个基准位置，此基准把所有的 建坐标元素集合在一起。
右手定则
为了帮助我们记住轴的名称及方向，采用所谓右 手定则。
5、测量各参数尺寸
（1）手动测量点 将测头接近欲测点附近，使测头与表面接触
在三坐标测量CAD系统中，对大量的几何元素 进行了拟合，其中应用的基本原理就是最小二 乘法，下面给出最小二乘法原理的一般表述。
31
最小二乘法
若直接量Y1，Y2， ，Yn的估计量分别为y1，y2， ，yn，
y1 f1(x1, x2,L , xt )
y2 L
f2 (x1, x2 ,L L
, xt )
2、硬件定义--测头校验
测头校正是三坐标测量机进行测量时不可缺少的一个重 要步骤，目的是要正确得到被测零件的测量参数。因此检测 零件时首先要校正所使用的测头系统。
检验测头的目的：
计算出测杆上的球心与CMM零点的关系。 求出红宝石球的有效直径。
测头的余弦误差
3、定义测头系统参数
从“插入”下拉菜 单中选“硬件定义 ”，进入“测头” 选项。
1
测量原理
基于坐标测量原理
Z
A
1
I3
OI
2
O Y
X
测量工件上一圆柱孔的直径，可以在垂直于孔轴线的截面 I内，触测孔壁上的三个点（点1、2、3），根据这三点的坐标
值即可计算出孔的直径及圆心OI坐标。
三坐标测量机原理
• 基本模型 • 测头 • 三维坐标
• 三个坐标系
基本模型
D
M
X
D： 测量点的数据 X： 运算 M ：工件几何参数
，应确认采点方向基本与工件表面垂直。
在右下角的状态栏中有计数器显示为1 ，在键盘上按“END”键，则此采点进入到 零件程序。
若你取消此点，然后重新采集，则在 键盘上按“ALT+-”键。
（2）测量平面
确定一个平面的最少点数为三点。重 复上述操作，如有坏点，
则删去重测。
当采点完成，则在键盘上按“END”键 。
若PC-DMIS误认平面为圆，那么在构造选 项中选“替代推测”，然后定义为平面。
也可用“CTRL+D”删去此元素，重新采点
（3） 测量圆
测圆的点最少为3点,尽可能把测量点 分布开来。
（4）测量圆柱 圆柱的测量类似圆的测量,不过应该测两
个圆。 应注意测完第一个圆后再测第二个圆。
测圆柱的最少点数是6点（每个圆3点）。 当所有点采集完后，在 键盘上按“END” 键。
29
CMM软件—其他几何量测量
点到平面的距离 ； 两平面夹角测量 ； 投影测量（投影点、圆、圆槽、方槽等） ； 相交关系测量（直线与直线 、直线与平
面 、平面与平面 、直线与圆 、直线与
球 ）；
30
最小二乘法
最小二乘法是实验数据处理的一种基本方法。 它给出了数据处理的一条准则——在最小二乘 意义下获得的最佳结果(或最可信赖值)应使残 差平方和最小。基于这一准则所建立的一整套 的理论和方法，为随机数据的处理提供了行之 有效的手段，成为实验数据处理中应用十分广 泛的基础内容之一。
6、进行公差比对
形位公差包括形状公差和位置公差 。形状公差指的是单一实际要素形状所 允许的变动量；位置公差是指关联实际 要素的方向或位置对基准所允许的变动 量。 路径：插入—尺寸—选择你所要得到的 形位公差。
7、打印输出报告
PC-DMIS既可以在编辑窗口也可以在检 测报告中显示检测程序。检测报告包含所有 检测运行的尺寸结果（包括名义尺寸及公差 信息），还包括测头信息及给报告加的注释 。
当确认欲打印的报告后，最好进行打印 预览。若需打印则只在工具栏上选择“打印 ”按钮。
第4章 车身三坐标测量 主要讲授内容
反求工程； 测量机分类； 几何元素拟合； 作用和类型；
28
CMM软件—常用几何元素 拟合与测量
最小二乘法； 平面内直线的拟合； 空间直线的拟合； 平面的拟合；
圆的拟合； 球的拟合； 椭圆的拟合； 圆柱的拟合；
（5） 测量圆锥
测量圆锥类似测量圆柱，由于各截面 直径 不同PC—DMIS会自动进行判断。
为计算一个圆锥，PC—DMIS要求测量至 少6 点（每个圆3点），
请注意测同一圆时高度 方向应变化不大。
（6）测量球 测量球类似于测量圆， 但需在顶部测一点， 这样PC—DMIS会作 球的计算而不是圆的 计算。
在加亮当前的“测 头文件”方框中， 键入新的文件名。
定义测头角度
A角（绕X轴转动的角度，顺时针为负， 逆时针为正。）
B角（绕Z转动的角度）
2
B 1 A (a)
2 1 (b)
添加测头角度
点击上图中的“添加角度”，在相应栏框 内输入所需测头角度或在图表中选择所需 测头角度，然后点击确定。
4、建立坐标系
基本模型
三坐标测量机原理
测头
• 基本模型
• 测头 • 三维坐标
• 三个坐标系
三坐标测量机原理
• 基本模型 • 测头 • 三维坐标 • 三个坐标系
三维坐标
Z
o
Y
X
先确定Z轴方向再依次定义另两个轴
三坐标测量机原理
• 基本模型 • 测头 • 三维坐标 • 三个坐标系
机器坐标系（x,y,z） 基准坐标系 （x0,y0,z0） 工件坐标系 （x’,y’,z’）
在精确的测量工作 中，正确地建立坐标 系与具有精确的测量 机、校验好的测头一 样重要。
建坐标系三步曲： 建坐标系有三步
，而且很重要的是不 要搞乱它的顺序。
（1）零件的找正
所有建立坐标系的第一步是在零件上 测量一个平面来把零件找正。其目的是保 证测量时总是垂直零件表面而不是垂直于 机器坐标轴。
蓝图告诉你哪一个是基准平面，不然 可以选一个精加工的表面，而且把测量点 尽量分开。
三坐标测量机的组成
机械系统
Y
3
2
4 X
5
测头
1
6
电子系统
Leabharlann Baidu
1—工作台 2—移动桥架 3—中央滑架 4—Z轴 5—测头 6—电子系统
附：测量软件界面学习（基础部分）
1、建立测量文件：
在测头校正开始，所有测量都要在软件中 建立一个测量程序来实现，因此按下列步骤实 现测量： 启动PC-DIMS软件 在主菜单中选择新建文件 在右图所示的菜单中输入如： 文件名：模板001 接口：CMM1 选择测量单位：毫米
测一个平面最少点数是3点
（2）旋转到轴线
有了一个参考平面，以进入第二步即旋转到 轴线。目的是锁定零件的旋转自由度。
（3）设置原点
确定第三个基准位置，此基准把所有的 建坐标元素集合在一起。
右手定则
为了帮助我们记住轴的名称及方向，采用所谓右 手定则。
5、测量各参数尺寸
（1）手动测量点 将测头接近欲测点附近，使测头与表面接触
在三坐标测量CAD系统中，对大量的几何元素 进行了拟合，其中应用的基本原理就是最小二 乘法，下面给出最小二乘法原理的一般表述。
31
最小二乘法
若直接量Y1，Y2， ，Yn的估计量分别为y1，y2， ，yn，
y1 f1(x1, x2,L , xt )
y2 L
f2 (x1, x2 ,L L
, xt )
2、硬件定义--测头校验
测头校正是三坐标测量机进行测量时不可缺少的一个重 要步骤，目的是要正确得到被测零件的测量参数。因此检测 零件时首先要校正所使用的测头系统。
检验测头的目的：
计算出测杆上的球心与CMM零点的关系。 求出红宝石球的有效直径。
测头的余弦误差
3、定义测头系统参数
从“插入”下拉菜 单中选“硬件定义 ”，进入“测头” 选项。