三坐标测量坐标系的建立

零件坐标系

在精确的测量中，正确地建坐标系，与具有精确的测量机，校验好的测头一样重要。由于我们的工件图纸都是有设计基准的，所有尺寸都是与设计基准相关的，要得到一个正确的检测报告，就必须建立零件坐标系，同时，在批量工件的检测过程中，只需建立好零件坐标系即可运行程序，从而更快捷有效。

机器坐标系MCS与零件坐标系PCS：

在未建立零件坐标系前，所采集的每一个特征元素的坐标值都是在机器坐标系下。通过一系列计算，将机器坐标系下的数值转化为相对于工件检测基准的过程称为建立零件坐标系。

PCDMIS建立零件坐标系提供了两种方法：“3-2-1”法、迭代法。

一、坐标系的分类：

1、第一种分类：机器坐标系：表示符号STARTIUP（启动）

零件坐标系：表示符号A0、A1…

2、第二种分类：直角坐标系：应用坐标符号X、Y、Z

极坐标系：应用坐标符号A（极角）

R（极径）

H（深度值即Z值）

二、建立坐标系的原则：

1、遵循原则：右手螺旋法则

右手螺旋法则：拇指指向绕着的轴的正方向，顺着四指旋转的方向角度为正，反之为负。

2、采集特征元素时，要注意保证最大范围包容所测元素并均匀分布；

三、建立坐标系的方法：

(一)、常规建立坐标系（3-2-1法）

应用场合：主要应用于PCS的原点在工件本身、机器的行程范围内能找到的工件，是一种通用方法。又称之为“面、线、点”法。

建立坐标系有三步：

1、找正，确定第一轴向，使用平面的法相矢量方向

2、旋转到轴线，确定第二轴向

3、平移，确定三个轴向的零点。

适用范围：

①没有CAD模型，根据图纸设计基准建立零件坐标系

②有CAD模型，建立和CAD模型完全相同的坐标系，需点击CAD=PART，使模型和零件实际摆放位置重合

第一步：在零件上建立和CAD模型完全相同的坐标系

第二步：点击CAD=PART，使模型和零件实际摆放位置重合

建立步骤：

●首先应用手动方式测量建立坐标系所需的

元素

●选择“插入”主菜单---选择“坐标系”---

进入“新建坐标系”对话框

●选择特征元素如：平面PLN1用面的法矢方

向作为第一轴的方向如Z正，点击“找平”。

●选择特征元素如：线LIN1用线的方向作为

坐标系的第二个轴向如X正，点击“旋转”。

●选择特征元素如：

点PNT6，用点的X坐标分量作为坐标系的

X方向的零点，然后点击原点。

线LIN1，用线的Y坐标分量作为坐标系的Y方向的零点，然后点击原点。

平面PLN1，用面的Z坐标分量作为坐标系的Z方向的零点，然后点击原

点。

上述步骤完成后，如果有CAD模型，需要执行CAD=工件，使模型和零件实际摆放位置重合●最后，按“确定”按钮，即完成零件坐标系的建立。

●验证坐标系

原点-------将测头移动到PCS的原点处，查看PCDMIS界面右下角“X、Y、Z”（或者打开侧头读出窗口：CTRL+W）三轴坐标值，若三轴坐标值近似为零，则证

明原点正确；

轴向--------将其中两个坐标轴锁定，只移动未锁定的坐标轴，查看坐标值的变化，验证轴向是否正确。

此方法还可引申为一个平面、两个圆；一个圆柱、两个圆（球）等。

注意：在手动测量特征元素时，必须考虑元素的工作平面（投影面），因此在手动测量完面后可以先建立一个坐标系，给以后手动测量特征一个正确的投影面。（eg.装夹

倾斜，线的投影面不再是Z+,而是工件的上平面）

（二）、坐标系的平移与旋转

坐标系的平移：即坐标系的方向不变，坐标原点移动到一个新的位置。

操作步骤：

A：选择平移的坐标轴如：

B：在偏置距离的方框里输入偏移的距离

C：点击原点：

坐标系的旋转：即围绕着某个坐标轴旋转一定的角度，从而得到一个新的坐标系。

旋转角度正负的确定：由右手螺旋法则判定。

操作步骤：

A：选择旋转的坐标轴：

B：输入旋转的角度：

C：点击旋转：

（三）、迭代法建立零件坐标系

1、应用场合：主要应用于PCS的原点不在工件本身、或无法找到相应的基准元素（如面、孔、线等）来确定轴向或原点，多为曲面类零件（汽车、飞机的配件，这类零件的坐标系多

在车身或机身上）。

2、用于建坐标系的元素及相关要求：

A：圆、球、柱、槽

①需要的特征数：3

②需具备的条件：有理论值或CAD模型

③迭代次数：1

④原理：此类元素为三维元素，1次即可达到精确测量

注：薄壁件圆、槽和柱体至少需要三个样例测点（指定特征所在的平面）。

B：矢量点、曲面点、边界点

①需要的特征数：6

②需具备的条件：有理论值及矢量方向或CAD模型

1、第1、

2、3点的法矢方向尽量一致

2、第4、5点的法矢方向尽量一致，且与前三点矢量方向垂直。

3、第6点法矢方向与前5点法矢方向尽量垂直。

③迭代次数：1次或多次或无法迭代成功。

④原理：首先，PC-DMIS 将测定数据“最佳拟合”到标称数据。接着，PC-DMIS

检查每个测定点与标称位置的距离。如果距离大于在点目标半径框中指定的

量，PC-DMIS 将要求重新测量该点，直至所有测定点都处于“公差”范围内。

使用测定点的困难在于只有在建坐标系后，才能知道在何处进行测量。这样就存在一个问题：必须在建坐标系之前测量点。而三维元素在用途方面的定义就是第一次即可精确测量的元素。