三坐標(biāo)測量坐標(biāo)系的建立

1、零件坐標(biāo)系在精確的測量中，正確地建坐標(biāo)系，與具有精確的測量機(jī)，校驗好的測頭一樣重要。由于我們的工件圖紙都是有設(shè)計基準(zhǔn)的，所有尺寸都是與設(shè)計基準(zhǔn)相關(guān)的，要得到一個正確的檢測報告，就必須建立零件坐標(biāo)系，同時，在批量工件的檢測過程中，只需建立好零件坐標(biāo)系即可運行程序，從而更快捷有效。機(jī)器坐標(biāo)系MCS與零件坐標(biāo)系PCS：在未建立零件坐標(biāo)系前，所采集的每一個特征元素的坐標(biāo)值都是在機(jī)器坐標(biāo)系下。通過一系列計算，將機(jī)器坐標(biāo)系下的數(shù)值轉(zhuǎn)化為相對于工件檢測基準(zhǔn)的過程稱為建立零件坐標(biāo)系。PCDMIS建立零件坐標(biāo)系提供了兩種方法：“3-2-1”法、迭代法。一、坐標(biāo)系的分類：1、 第一種分類：機(jī)器坐標(biāo)系：表示符號ST

2、ARTIUP（啟動）零件坐標(biāo)系：表示符號A0、A12、 第二種分類：直角坐標(biāo)系：應(yīng)用坐標(biāo)符號X、Y、Z極坐標(biāo)系：應(yīng)用坐標(biāo)符號 A（極角）R（極徑）H（深度值即Z值）二、建立坐標(biāo)系的原則：1、遵循原則：右手螺旋法則右手螺旋法則：拇指指向繞著的軸的正方向，順著四指旋轉(zhuǎn)的方向角度為正，反之為負(fù)。2、采集特征元素時，要注意保證最大范圍包容所測元素并均勻分布；三、建立坐標(biāo)系的方法：(一)、常規(guī)建立坐標(biāo)系（3-2-1法）應(yīng)用場合：主要應(yīng)用于PCS的原點在工件本身、機(jī)器的行程范圍內(nèi)能找到的工件，是一種通用方法。 又稱之為“面、線、點”法。建立坐標(biāo)系有三步：1、 找正，確定第一軸向，使用平面的法相矢量方向2、

3、 旋轉(zhuǎn)到軸線，確定第二軸向3、 平移，確定三個軸向的零點。適用范圍： 沒有CAD模型，根據(jù)圖紙設(shè)計基準(zhǔn)建立零件坐標(biāo)系 有CAD模型，建立和CAD模型完全相同的坐標(biāo)系，需點擊CAD=PART，使模型和零件實際擺放位置重合第一步：在零件上建立和CAD模型完全相同的坐標(biāo)系第二步：點擊CAD=PART，使模型和零件實際擺放位置重合建立步驟：l 首先應(yīng)用手動方式測量建立坐標(biāo)系所需的元素l 選擇“插入”主菜單-選擇“坐標(biāo)系”-進(jìn)入“新建坐標(biāo)系”對話框l 選擇特征元素如：平面PLN1用面的法矢方向作為第一軸的方向如Z正，點擊“找平” 。l 選擇特征元素如：線LIN1用線的方向作為坐標(biāo)系的第二個軸向如X正，點

4、擊“旋轉(zhuǎn)” 。l 選擇特征元素如：點PNT6，用點的X坐標(biāo)分量作為坐標(biāo)系的X方向的零點，然后點擊原點。線LIN1，用線的Y坐標(biāo)分量作為坐標(biāo)系的Y方向的零點，然后點擊原點。平面PLN1，用面的Z坐標(biāo)分量作為坐標(biāo)系的Z方向的零點，然后點擊原點。上述步驟完成后，如果有CAD模型，需要執(zhí)行CAD=工件，使模型和零件實際擺放位置重合l 最后，按“確定”按鈕，即完成零件坐標(biāo)系的建立。l 驗證坐標(biāo)系原點-將測頭移動到PCS的原點處，查看PCDMIS界面右下角“X、Y、Z”（或者打開側(cè)頭讀出窗口：CTRL+W）三軸坐標(biāo)值，若三軸坐標(biāo)值近似為零，則證明原點正確；軸向-將其中兩個坐標(biāo)軸鎖定，只移動未鎖定的坐標(biāo)軸，

5、查看坐標(biāo)值的變化，驗證軸向是否正確。此方法還可引申為一個平面、兩個圓；一個圓柱、兩個圓（球）等。注意：在手動測量特征元素時，必須考慮元素的工作平面（投影面），因此在手動測量完面后可以先建立一個坐標(biāo)系，給以后手動測量特征一個正確的投影面。（eg.裝夾傾斜，線的投影面不再是Z+,而是工件的上平面）（二）、坐標(biāo)系的平移與旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的平移：即坐標(biāo)系的方向不變，坐標(biāo)原點移動到一個新的位置。 操作步驟：A：選擇平移的坐標(biāo)軸 如： B：在偏置距離的方框里輸入偏移的距離 C：點擊原點：坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)：即圍繞著某個坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)一定的角度，從而得到一個新的坐標(biāo)系。旋轉(zhuǎn)角度正負(fù)的確定：由右手螺旋法則判定。操作步驟：A：

6、選擇旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)軸：B：輸入旋轉(zhuǎn)的角度：C：點擊旋轉(zhuǎn)： （三）、迭代法建立零件坐標(biāo)系1、應(yīng)用場合：主要應(yīng)用于PCS的原點不在工件本身、或無法找到相應(yīng)的基準(zhǔn)元素（如面、孔、線等）來確定軸向或原點，多為曲面類零件（汽車、飛機(jī)的配件，這類零件的坐標(biāo)系多在車身或機(jī)身上）。2、用于建坐標(biāo)系的元素及相關(guān)要求：A：圓、球、柱、槽需要的特征數(shù)：3 需具備的條件：有理論值或CAD模型 迭代次數(shù)：1原 理：此類元素為三維元素，1次即可達(dá)到精確測量注：薄壁件圓、槽和柱體至少需要三個樣例測點（指定特征所在的平面）。B：矢量點、曲面點、邊界點 需要的特征數(shù)：6 需具備的條件：有理論值及矢量方向或CAD模型1、第1、2、3

7、點的法矢方向盡量一致2、第4、5點的法矢方向盡量一致，且與前三點矢量方向垂直。3、第6點法矢方向與前5點法矢方向盡量垂直。 迭代次數(shù)：1次或多次或無法迭代成功。 原 理：首先，PC-DMIS 將測定數(shù)據(jù)“最佳擬合”到標(biāo)稱數(shù)據(jù)。接著，PC-DMIS 檢查每個測定點與標(biāo)稱位置的距離。如果距離大于在點目標(biāo)半徑框中指定的量，PC-DMIS 將要求重新測量該點，直至所有測定點都處于“公差”范圍內(nèi)。使用測定點的困難在于只有在建坐標(biāo)系后，才能知道在何處進(jìn)行測量。這樣就存在一個問題：必須在建坐標(biāo)系之前測量點。而三維元素在用途方面的定義就是第一次即可精確測量的元素。所有特征的類型至少需要的特征數(shù)圓3個圓此方法將

8、3個DCC圓用于建立坐標(biāo)系直線建議不要使用此特征類型點6個點此點用作3-2-1建立坐標(biāo)系槽建議不要使用此特征類型球體3個球此方法將3個球體用于建立坐標(biāo)系注：1、盡量使用三維元素如：圓、槽、柱體、球體或隅角點，可提高測量精度。2、PC-DMIS 的一項特殊功能是允許槽的中心點根據(jù)需要在軸上上下滑動。因此，如果將槽用作原點特征組的一部分，迭代法建坐標(biāo)系就無法會聚。要將槽用作原點特征組的一部分，一種可能的方法是首先用槽構(gòu)造一個點，然后將原點特征組中使用該構(gòu)造點。建議不要將槽用作迭代法建坐標(biāo)系的原點特征組的一部分。（槽的加工誤差和定位誤差比較大，即使使用它們，也不要在最后找正圓點的時候使用，使用槽建立

9、的坐標(biāo)系，但軸方向的誤差不一定為零）3、建立迭代法坐標(biāo)系步驟： （以矢量點建坐標(biāo)系為例）l （1）導(dǎo)入數(shù)模，觀察方向l （2）手動模式下取得基準(zhǔn)的理論值，在手動模式下用自動測量命令測元素l （3）選定執(zhí)行這些元素，按提示手動測量這些元素，取得在機(jī)床坐標(biāo)系下的實測值l （4）迭代，找正、旋轉(zhuǎn)、原點。l （5）按提示自動迭代l 自動測量矢量點沒有CAD模型，而有理論點的話，在點坐標(biāo)位置輸入?yún)^(qū)輸入理論點坐標(biāo)，在法線矢量輸入?yún)^(qū)輸入點坐標(biāo)的矢量方向，點擊創(chuàng)建。（注意：測量不要勾選）如果有CAD模型，可直接在CAD模型上選取特征點，PC-DMIS會自動在點坐標(biāo)顯示區(qū)和法線矢量顯示區(qū)計算出特征點的坐標(biāo)及矢量

10、。并將點的性質(zhì)設(shè)為“標(biāo)稱值”點擊創(chuàng)建。l 重復(fù)上述步驟，共得到6個點的測量程序。l 在第一個測點之前，將測量方式改為手動模式（注意：新建一個程序，模式就為手動模式），標(biāo)記所有的測點程序，并運行程序。l 所有點測量完畢，此時PC-DMIS已得到兩組數(shù)據(jù)，即一套理論點數(shù)據(jù)，一套實測點數(shù)據(jù)。l 進(jìn)入“插入”主菜單-“坐標(biāo)系”-“新建坐標(biāo)系”-進(jìn)入“迭代法”建坐標(biāo)系迭代法建坐標(biāo)系對話框l 選擇矢量方向一致的前三個點，點擊“選擇”按鈕，用于找平。l 選擇第4、5點，點擊“選擇”按鈕，用于旋轉(zhuǎn)。l 選擇最后1點，點擊“選擇”按鈕，用于確定原點。l 選擇“一次全部測量”l 設(shè)定點目標(biāo)半徑：不小于0.5mml

11、 選擇“確定”按鈕，PC-DMIS 將測定數(shù)據(jù)“最佳擬合”到標(biāo)稱數(shù)據(jù)，并提示“是否立即測量所有迭代法建坐標(biāo)系的特征” 回答“是” PC-DMIS將每測一點，提示一次，接著，PC-DMIS 檢查每個測定點與標(biāo)稱位置的距離。如果距離大于在點目標(biāo)半徑框中指定的量，PC-DMIS 將要求重新測量該點，直至所有測定點都處于“公差”范圍內(nèi)。對于，第一次進(jìn)行自動迭代，通常選擇“一次全部測量”。4、迭代法坐標(biāo)系參數(shù)設(shè)置說明：找平 - 3：至少三個選定特征。此組特征將使平面擬合特征的質(zhì)心，以建立當(dāng)前工作平面法線軸的方位。 旋轉(zhuǎn) -2：至少兩個選定特征。該組特征將使擬合直線特征，從而將第二個軸向旋轉(zhuǎn)到該方向。 注

12、：如果未標(biāo)記任何特征，坐標(biāo)系將使用“找平”部分中的倒數(shù)第二和第三個特征。原點 -1：設(shè)置原點時必須使用一個特征。此特征組用于將零件原點平移（或移動）到指定位置。注：如果未標(biāo)記任何特征，坐標(biāo)系將使用“找平”部分中的最后一個特征。全部測量至少一次：l PC-DMIS 將以 DCC 模式對所有輸入特征至少重新測量一次。 l 它們將按照“編輯”窗口中迭代法建坐標(biāo)系命令所指定的順序來進(jìn)行測量。l PC-DMIS 將在測量特征前給出一個消息框，顯示將要測量的特征。 l 在接受移動之前，請確保測頭能夠接觸指定特征而不會與零件發(fā)生碰撞。 l 將不會執(zhí)行在每個特征之前或之后找到的存儲移動，但會執(zhí)行側(cè)頭轉(zhuǎn)角。 l

13、 在對所有特征測量至少一次后，對于未命中其點目標(biāo)半徑目標(biāo)的點，將繼續(xù)對特征進(jìn)行重新測量。l 對于第一次用迭代法建立坐標(biāo)系通常使用全部測量至少一次注：在此模式下，由于圓的位置從不改變，PC-DMIS 測量圓的次數(shù)不會多于一次。指定元素測量：PC-DMIS 將以 DCC 模式從起始標(biāo)號處至少重新執(zhí)行一次。如果提供起始標(biāo)號l PC-DMIS 將從該定義標(biāo)號重新執(zhí)行如果未提供起始標(biāo)號l PC-DMIS 將從程序中迭代法建坐標(biāo)系命令所使用的第一個測定特征開始重新執(zhí)行。 l 如果第一個特征之前有存儲移動點，PC-DMIS 還將執(zhí)行這些移動點。 l 重新執(zhí)行過程將持續(xù)到迭代法建坐標(biāo)系命令所使用的最后一個測定

14、特征為止。 l 如果最后一個測定特征之后有存儲移動，將不會執(zhí)行這些移動。 重新執(zhí)行一旦完成，PC-DMIS 將重新計算坐標(biāo)系，并測試所有測定輸入點，檢查它們是否都處于點目標(biāo)半徑值所指定的目標(biāo)半徑內(nèi)。 l 如果它們都處于目標(biāo)半徑內(nèi)，則無需繼續(xù)重新執(zhí)行，PC-DMIS 將認(rèn)為迭代法建坐標(biāo)系命令已完成。 l 如果有任何點未命中目標(biāo)區(qū)域，則將按上述方法重新執(zhí)行程序的相同部分。如果未定義起始標(biāo)號：l PC-DMIS 將轉(zhuǎn)到組成迭代法建坐標(biāo)系的第一個特征，從此處開始進(jìn)行 DCC 測量 點目標(biāo)半徑：用于指定在坐標(biāo)系中用作輸入的測定點特征的目標(biāo)半徑公差。測定輸入點包括以下類型：l 測定/點l 自動/矢量點l

15、自動/棱點l 自動/曲面點l 自動/角度點注：切勿將矢量點目標(biāo)半徑的值設(shè)置得太?。ㄈ?50 微米）。許多 CMM 無法準(zhǔn)確定位測頭，使其接觸極小目標(biāo)上的每個測定點。所以最好將公差設(shè)置在 0.5 毫米左右。如果重新測量無休止地繼續(xù)，則將增加該值。實際上，PC-DMIS 會在每個矢量點、曲面點或棱點的理論位置周圍設(shè)置一個柱形公差區(qū)。此公差區(qū)的半徑就是在對話框中指定的點目標(biāo)半徑。點目標(biāo)半徑只影響測定點。夾具公差：用于鍵入一個擬合公差值，PC-DMIS 將根據(jù)該值對組成迭代法坐標(biāo)系的元素與其理論值進(jìn)行比較，如果有一個或多個輸入特征在其指定基準(zhǔn)軸上的誤差超過此公差值，PC-DMIS 將自動轉(zhuǎn)到誤差標(biāo)號（

16、如果有）。如果未提供誤差標(biāo)號，PC-DMIS 將顯示一條錯誤消息，指出每個基準(zhǔn)方向上的誤差。然后，您將可以選擇接受基準(zhǔn)并繼續(xù)執(zhí)行零件程序的其余部分，或取消零件程序的執(zhí)行。注意：如果為每個基準(zhǔn)軸提供最小的輸入特征數(shù)（三個用于找平基準(zhǔn)，兩個用于旋轉(zhuǎn)基準(zhǔn)，一個用于原點基準(zhǔn)），PC-DMIS 就可以將輸入特征的測量值擬合到其理論值，而不會出現(xiàn)誤差。這種情況下，PC-DMIS 實際上并不需要夾具公差。如果您為任何定義基準(zhǔn)提供的輸入特征超出最小值，零件或夾具誤差就可能會使 PC-DMIS 無法將測量值擬合到理論值，可能出現(xiàn)超出公差的情況。誤差標(biāo)號：用于定義一個標(biāo)號當(dāng)每個輸入特征在基準(zhǔn)方向上的誤差超過在夾具

17、公差框中定義的夾具公差時，PC-DMIS 將轉(zhuǎn)到此標(biāo)號。5、 例子如何運用迭代法建立如下圖所示坐標(biāo)系？分析：對于此零件坐標(biāo)系是由三個點、二個圓作為特征元素建立的。PCS坐標(biāo)軸向及原點如方框圖所示，具體操作步驟如下：一、由理論值創(chuàng)建程序l 新建零件程序-“TEST-diedai”；l 配置測頭系統(tǒng)；l 導(dǎo)入CAD模型，并進(jìn)行相關(guān)圖形處理與操作；l 確認(rèn)程序開頭為“手動”模式；l 選擇“自動特征”，打開自動測量矢量點對話框；l 確定當(dāng)前模式為“曲面模式”；l 用鼠標(biāo)在CAD模型“點1”位置點擊一下，注意此點的法線矢量方向，對照工件圖紙的要求，在“自動測量”界面中對該點的坐標(biāo)值進(jìn)行相應(yīng)的更改，點擊“

18、查找（F）”按鈕；在不激活“測量”的前提下，點擊“創(chuàng)建”；（注意：設(shè)置“移動”距離）； l 此時，PCDMIS將自動在編輯窗口中創(chuàng)建該點的程序，同時在視圖窗口中出現(xiàn)“點1”的標(biāo)識；l 如上步驟，創(chuàng)建其余2點程序；l 打開自動測量圓界面，按照有CAD模型的工件方法及步驟進(jìn)行測量，并配置相關(guān)測量參數(shù)，不激活“測量”選項的情況下點擊“創(chuàng)建”按鈕，產(chǎn)生測圓的程序及標(biāo)識；（注意：若參與迭代的特征元素有圓， “起始”、“永久”必須為“3”），如下圖所示：l 按此方法創(chuàng)建“圓1、圓2”的程序； 二、手動操縱機(jī)器，產(chǎn)生實測值l 將所有的理論值創(chuàng)建的程序進(jìn)行標(biāo)記（光標(biāo)選中程序段，點擊快捷鍵“F3”），執(zhí)行此三個

19、矢量點、二個圓的程序，在PCDMIS軟件的提示下，手動采集特征元素；（注意：打圓時先采表面三點） 三、按照相應(yīng)的規(guī)則配置參數(shù)，進(jìn)行自動迭代l 將光標(biāo)移動到程序的末尾，打開“插入-坐標(biāo)系-新建”界面，點擊“迭代法”；l 點擊“迭代法”按鈕之后，迭代法建立零件坐標(biāo)系的界面就打開了，如下圖所示：l 在左下角的特征列表中選擇相應(yīng)的特征元素，“點1”、“點2”、“點3”，點擊上圖的“選擇”按鈕，這樣，PCS的一個軸向就確定了，同時“找正”選項前面的選擇點自動調(diào)轉(zhuǎn)到“旋轉(zhuǎn)”；l 再選擇“圓1”、“圓2”，點擊功能按鈕“選擇”，如下圖所示：l 最后，選擇特征元素“圓2”，“原點”、“選擇”，PCS的坐標(biāo)軸向

20、、原點確定完畢；四、保存坐標(biāo)系：（*.aln） 保存坐標(biāo)系選項用于將當(dāng)前坐標(biāo)系保存在外部文件中，以供其它零件程序回調(diào)。 保存坐標(biāo)系步驟：1.路徑：插入/坐標(biāo)系/保存2.在文件名框中鍵入坐標(biāo)系名稱（最多十個字符）。3.選擇英寸或毫米選項，以英寸或毫米為單位保存坐標(biāo)系。所有坐標(biāo)系的默認(rèn)測量單位都將是為其創(chuàng)建坐標(biāo)系的零件程序所使用的測量單位。如果要在其它零件程序中使用坐標(biāo)系，不必將該坐標(biāo)系的測量單位另存為新零件程序的單位類型。坐標(biāo)系將自動轉(zhuǎn)換為與新坐標(biāo)系相同的單位。4. 單擊確定按鈕。如果未鍵入坐標(biāo)系標(biāo)識的名稱，PC-DMIS 將自動復(fù)制文件名用于外部保存。坐標(biāo)系可以保存到任何目錄中。但是，如果要在屏幕上顯示坐標(biāo)系，則必須將標(biāo)識保存到零件程序所在的目錄中。五、回調(diào)坐標(biāo)系：回調(diào)：用于回調(diào)先前在當(dāng)前程序（內(nèi)部坐標(biāo)系）或其它零件程序（外部坐標(biāo)系）中創(chuàng)建的坐標(biāo)系。在將坐標(biāo)系回調(diào)到其它零件程序之前，必須使用保存坐標(biāo)系菜單選項將其保存。 如果回調(diào)的坐標(biāo)系用不同于當(dāng)前零件程序的測量單位保存，坐標(biāo)系單位將自動轉(zhuǎn)換為當(dāng)前零件程序的測量單位。要回調(diào)坐標(biāo)系，請執(zhí)行以下步驟：1.訪問回調(diào)菜單選項（或插入/坐標(biāo)系/回調(diào)），選擇坐標(biāo)系選擇框出現(xiàn)。2.鍵入已保存的 15（或更少）個字符的坐標(biāo)系標(biāo)識，或使用下拉列表選擇所需的坐標(biāo)系。