三坐标基础培训手册

三坐标基础培训手册教材（一）三坐标测量机概述一、三坐标测量机的概念三坐标测量机的测量功能有二个：一是对工件几何尺寸的测量；二是对工件的形位公差的测量，并可用于逆向工程。

其测量的数据通过计算机进行运算及数据处理，将所需结果（数据）打印出来，并绘制出图形。

二、什么叫形位公差？形位公差分为形状公差和位置公差。

(1）形状公差：构成零件的几何特征的点，线，面元素之间的实际形状相对与理想形状的允许变动量。

给出形状公差要求的元素称为被测元素。

(2）位置公差：零件上的点，线，面元素的实际位置相对与理想位置的允许变动量。

用来确定被测元素位置的元素称为基准元素。

(1)理想元素和实际元素具有几何学意义的元素称为理想元素.零件上实际存在的元素称为实际元素,通常都以测得元素代替实际元素.(2)被测元素和基准元素在零件设计图样上给出了形状或(和)位置公差的元素称为被测元素.用来确定被测元素的方向或(和)位置的元素,称为基准元素.(3)单一元素和关联元素给出了形状公差的元素称为单一元素.给出了位置公差的元素称为关联元素.三、机器的结构以及特点（一）机器采用桥式结构（二）结构特点1.结构刚性好、承重能力大、空间开阔、布局合理、操作简单、维修方便、采用空气轴承、移动轻便。

2.工作台是机器的基准，采用高精度的大理石。

大理石的主要优点是变形小、稳定性好、不生锈，易于作平面加工，易于达到比铸铁更高的平面度，适合制作高精度的平台与导轨。

目前许多三坐标测量机采用这种材料。

机器的基座、工作台、桥框、各轴导轨、Z轴等全用花岗岩制造。

由于花岗石的热膨胀系数小，很适合与气浮导轨配合。

使用中应注意防水防潮，禁止用混水的清洗剂擦拭花岗石表面，也应防气体中的水分对导轨的影响。

四、机器的工作原理与用途（一）机器的工作原理将被测工件放置在三坐标测量机的平台上，移动X、Y、Z三轴，对工件进行测量，便可获得被测几何形面上各测点的几何坐标尺寸经过计算和数据处理，可求出待测几何尺寸和相互位置尺寸以及形位误差值。

（二）机器的用途三坐标产品遍布于多种行业，如汽车、工程机械、模具、航空航海等。

按功能分，该机可以对各种模具、模型、箱体、冲压件等进行测量。

主要测量项目有尺寸公差、形状和位置公差。

如平面度、直线度、圆度、圆拄度、垂直度、平行度、同轴（心）度等。

测量结果可自动显示、打印和绘图；还可以用于逆向工程，将测得的数据在CAD/CAM 系统中建模，进行设计（CAD）分析（CAM）和制造。

总之，该产品是汽车、模具等行业应用计算机进行辅助设计和制造的必要手段。

（二）、机器的安装位置、环境的选择及准备物件。

1、安装位置：本机器是属精密仪器，故在选择安装位置应少灰尘、少日晒、远离震源磁场的地方，三坐标测量机安装在事先打好的地基上。

机器的精度与安装地基的结构刚度有密切关系。

地基不良，在受到负荷后产生变形，会损害机器的精度。

2、环境：a)工作温度范围20°C±1℃b)相对湿度45~75%c)可操作温度范围-13℃~35℃d)气源压力需求:4.8~8.3bars(70~120psi)3、准备物件：a)空调b)空压机、冷冻干燥机c)温度计、湿度计d)大理石清洁液或无水酒精e)无尘纸（三）、机器的常规维护及保养1、立柱导轨、横臂导轨、工作台台面及工作台上的导轨需保持清洁，防止水、油和灰尘。

2、移动各个坐标轴前，应用柔软的绸布或无尘纸檫拭测量机的导轨面和工作台表面，可先喷洒无水酒精或大理石清洁液，以免尘土、油水对测量造成不良影响。

3、任一运动部件快接近终端时，必须降低速度防止因速度快撞击定位块，引起机器震动，而降低机器的精度。

4、日常工作时，应注意工作间的防潮与防尘，定时清洁。

RationalDMIS软件培训手册培训目标：（1）了解三坐标测量技术相关知识（2）了解三坐标测量流程（3）熟悉RationalDMIS软件操作（4）熟悉工件坐标系的建立（5）熟悉几何元素的测量和评价培训目标：了解三坐标测量技术相关知识，熟悉RationalDMIS软件界面，了解软件测量的基本流程。

1．RationalDMIS基础介绍（1）软件在三坐标体系中起到的重要作用三坐标测量机的主要要求是：精度高、功能强、操作方便；传统观点认为，三坐标测量机的精度和速度主要取决于机械结构、控制系统和测头。

然而随着误差补偿技术的发展，补偿算法和软件功能的扩展，软件对提高测量机的精度有很大的帮助；功能毫无疑问取决于：软件和测头；操作是否方便，功能是否强大则基本取决于软件。

（2）为什么要校验测头测头校验是对所定义测头的有效直径及位置参数进行测量的过程。

测头被用于实际测量之前，必须进行校验或校准。

校验的主要目的是计算测头的等效直径，等效直径被用来进行元素计算时作测头半径补偿用。

所以只有在进行了测头校准以后，才能正确地进行测头数据的补偿，从而测出更加准确的测量数据。

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。

（3）测头补偿原理在实际测量时，实际数据返回的是红宝石中心的位置，与实际测量的点差一个测头半径值，这时软件会在其矢量运动方向补偿测头的半径，得到实际值。

（4）余弦误差测量时不是按正确的矢量运动方向测量元素，从而产生余弦误差，这也是影响测量数据准确与否的重要因素之一。

上左图：系统对红宝石测头的补偿将在它的正下方，但补偿后的点并不在被测平面上；这就造成了所谓的“余弦误差”。

但如果测量时选择与平面垂直的方向测量，则会得出正确的补偿结果。

（5）什么是工作平面对于2D元素，是被定义在某一平面内的，工作平面即所测2D元素所在的平面，用来做计算平面，计算测头补偿方向、元素拟合方向及投影等，所以工作平面的选择是相当重要的。

（6）3—2—1建立坐标系原理3—2—1建立坐标系即用面、线、点来确定一个坐标系。

测量三点确定一个平面，该平面控制工作平面的方向，即坐标系的Z轴已经限定，并限定XY轴的旋转；测量两点确定一条线元素，该线元素为第二轴，在前面确定的平面上且垂直于Z轴，并限定了；点确定坐标系的原点位置，且第三轴垂直于前面的两个轴。

（7）几何元素点直线面圆球圆柱圆锥键槽最少点12334566位置XYZ重心重心圆心球心重心顶点重心矢量坐标值比值起始点指向终点法线，垂直于平面所在平面的法向球心点的向量小端指向大端所在平面的法向2．软件界面介绍（1）综合介绍RationalDMIS界面介绍：（2）图形/DMIS/输出窗口介绍按快捷键F3、F4、F5、F6和F7进行介绍图形浏览：操作过程中可以实时查看机器的运动情况，实现操作过程可视化，使操作更简单，直观。

DMIS编辑器：可以方便的对测量程序进行编辑。

输出：该窗口实现测量数据图文并茂的输出操作。

图形报告：定制测量数据的图形输出报告，使输出报告更直观，明了。

图形错误图：即Form Error图，可对图形进行形状误差分析。

Image Analysis：即CCD影像测量，可实现复合测量的要求。

叶片分析：该模块可以实现叶片的测量及分析，和输出报告的操作。

（3）双数据区介绍RationalDMIS的双数据区可以存放数据并实现数据间的快速拖放操作。

元素数据区：包含当前系统中定义的,构造的和测量的所有图形元素。

坐标数据区：主要包含当前系统中所有已建立并存储的坐标系。

探头数据区：包含探头数据、测头校验规、转盘、测头更换架等信息。

公差数据区：包含创建元素的各种公差数据，并实现快速计算公差的操作。

变量数据区：包括DMIS变量和DMIS宏，主要用于DMIS高级语言操作。

可实现快速定义变量，并记录DMIS程序。

DMIS程序数据区：用来显示零件DMIS程序、添加RationalDMIS内部产生的DMIS程序，并实现自动测量功能。

自定义视图数据区：显示自定义的观察视图、图形报告视图和Form误差报告视图测量方法：显示各种扫描路径信息，并实现扫描元素点的过滤。

SPC统计：可进行SPC统计的数据区。

测量计划：智能计算测量路径以及智能进行测头的选择。

（4）操作工作区介绍元素测量工作区：实现对各元素的测量操作。

测头工作区：构建测头，并实现测头角度的设置及校验等操作。

坐标系工作区：功能强大的坐标系操作区，可实现各种工件的坐标系的建立及数模对齐的操作。

构造工作区：可实现多种元素的构造操作。

公差工作区：可方便快捷的计算各种公差。

机器状态工作区：对机器的进行整体状态进行设置操作。

1．鼠标操作约定图形区操作按下鼠标左键==旋转图形按下鼠标中键==平移图形按下鼠标中间滚动==放大缩小图形按下Ctrl+鼠标左键==平移图形.按下Ctrl+shift+鼠标左键==放大缩小图形.按下S键,然后在某个元素上按下鼠标左键==将图形中点设置在鼠标点处.鼠标中间滚轮用户可以在图形区中前后地滚动鼠标中间滚轮,这样可以方便地对图形进行放大缩小的操作.如果这时用户按下shift键的话,则放大缩小的程度就会变小.这样适合用户对图形进行微调.数据区操作按下鼠标左键==拖放目标双击鼠标左键==显示属性区鼠标右键==右键菜单Ctrl/Shift+鼠标左键==多选目标2．RationalDMIS操作流程演示演示流程：生成机器模型—〉构建测头—〉校验测头—〉测量三个圆—〉构造面和线—〉3-2-1建立坐标系—〉测量元素—〉测量斜面拖放转换角度—〉校验—〉测量元素—〉拖放计算公差—〉拖放输出（11）生成机器模型注：一般对于一台机器，只需初次使用时建立一次机器模型，之后使用期间都无需再建立；除非软件被卸载并重新安装鼠标左键单击：选项—〉生成机器模型进入建立机器模型界面，根据机器的实际参数，建立机器模型。

选择是否设置为当前机器模型：单击“产生模型”，创建新的机器模型：（11）建立测头注：建立探头也只是第一次使用时创建一次；除非客户使用过程中换了探头或探针，就必须要重新建立测头在操作工作区选择“测头”（快捷键Ctrl+F2）—〉构建测头根据实际测头的参数，在右面的界面中选择合适的测头。

添加/激活测头（11）测头校验注：用户需根据自己测量的环境条件、测量机状况，决定是否天天校验探头；原则上，如果测量室温度控制得不好，无法恒温20度，温度上下变化梯度很大的话，就建议每天都校验探头，甚至一天校验多次。

在测头工作区选择“测头校验”，并设置测头校验的初始值。

点击“定义”，完成测头初始值的定义。

选择“更新校验规”手动校验测头，然后自动校验测头。

（11）测量基准元素如：用向量创建法测量三个基准圆（11）构造面、线双击“Ctrl”，弹出“快捷窗口”，将测量好的基准圆拖放到快捷窗口的“拟合”，拟合一个面和一条直线。

（也可以直接在“构造工作区”拟合）（11）建立坐标系选择“坐标系”工作区—〉生成坐标，将面、线、圆拖放到坐标操作区，建立坐标系。