CIOTA2203三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)作業(yè)指導(dǎo)書

KONICAMINOLTARANGEKONICAMINOLTARANGE5掃描儀操作及保養(yǎng)規(guī)程技術(shù)中心HQ／WI－SY-11.41.目的1.1首先檢查儀器的各個(gè)部件（包括：主機(jī)、打印機(jī)、測(cè)量機(jī)、操作盒等）已按規(guī)定要求正確安裝和連接。檢查打印紙是否正確放入了打印機(jī)。1.2檢查三坐標(biāo)的環(huán)境要求是否達(dá)到1.2.1溫度，檢定溫度為20±2℃，溫度變化＜0.5／h℃1.2.2濕度：室內(nèi)相對(duì)濕度應(yīng)控制在55%±75%之間。1.2.3振動(dòng)：鑒于振動(dòng)對(duì)精密測(cè)量的嚴(yán)重影響，測(cè)量機(jī)附近的振動(dòng)符合。2.TU01操作盒使用2.1TU01是機(jī)動(dòng)坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的操作控制單元，其中有四個(gè)鍵功能沒有設(shè)定。各應(yīng)用鍵功能如下：2.1.1速度調(diào)節(jié)旋鈕：調(diào)節(jié)采點(diǎn)速度大小和程序執(zhí)行時(shí)速度快慢。2.1.2應(yīng)急旋鈕:用于緊急停止，恢復(fù)時(shí)需旋轉(zhuǎn)彈起。2.1.3左右使能按鈕：所有操作必須在此鍵按下之后才能進(jìn)行。2.3.4采點(diǎn)按鈕：按下時(shí)紅燈亮，測(cè)量機(jī)以低速運(yùn)動(dòng)進(jìn)行采點(diǎn)。2.3.5碰撞恢復(fù)按鈕：用于碰撞后恢復(fù)測(cè)量機(jī)的運(yùn)動(dòng)。2.3.6微動(dòng)按鈕：用于控制測(cè)頭以微米級(jí)低速移動(dòng)。2.3.7定位按鈕：用于在自學(xué)習(xí)時(shí)采進(jìn)定位點(diǎn)。2.3.8方向控制作桿：控制X、Y、Z三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)。其大小由扳動(dòng)的角度決定。2.2使用注意事項(xiàng)：2.2.1掌握運(yùn)動(dòng)方向，避免誤操作，尤其是Z軸上下方向。Z軸的運(yùn)動(dòng)方向可用右手法則判斷：若四指握拳方向?yàn)閆軸運(yùn)動(dòng)控制旋扭方向，則大拇指豎起時(shí)的指向即為Z軸運(yùn)動(dòng)方向。2.2.2體會(huì)并掌握控制速度大小與扳動(dòng)角度的關(guān)系，尤其注意Z軸向下運(yùn)動(dòng)較快，避免測(cè)頭及Z軸碰撞。2.2.3機(jī)器停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，注意將采點(diǎn)狀態(tài)開關(guān)打開，防止發(fā)生不必要的危險(xiǎn)。2.2.4碰撞后恢復(fù)時(shí)，扳動(dòng)角度一定要小，以免出乎意料的相反方向碰撞。3.測(cè)頭管理3.1PH9自動(dòng)標(biāo)定和校正3.1.1功能簡介：PH9是PH9/PH10系列測(cè)頭自動(dòng)標(biāo)定和校正程序。3.1.2操作步驟：物理找正PH9/10測(cè)頭：3.1.3程序運(yùn)行所需外界參數(shù)如下：3.1.3.1測(cè)量速度百分比一般設(shè)置為50；3.1.3.2標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)球標(biāo)準(zhǔn)球未移動(dòng)時(shí)，并且測(cè)頭未改變，可以N；3.1.3.3標(biāo)準(zhǔn)球直徑見標(biāo)準(zhǔn)球標(biāo)稱值；3.1.3.4測(cè)尖直徑測(cè)尖標(biāo)稱值；3.1.3.5PH9偏置實(shí)際的從PH9/10旋轉(zhuǎn)中心到測(cè)尖中心距離（正）；3.1.3.6在球極采一點(diǎn)3.1.3.7測(cè)頭姿態(tài)參數(shù)來自文件F；3.1.3.8文件名該文件必須儲(chǔ)存在C:WTUTOR＼DATA目錄下，其格式：00290039090490180590－903.1.43.1.4.1運(yùn)行該程序前必須對(duì)測(cè)頭進(jìn)行必要的物理找正，保證測(cè)頭信號(hào)與測(cè)量機(jī)X軸基本一致；3.1.4.2PH9/PH10旋轉(zhuǎn)到（90，0）位置時(shí)，與機(jī)床坐標(biāo)系X軸偏差不超過1mm；3.1.4.3找正方法是：在Y軸不移動(dòng)的情況下，（90，0）與（90，180）測(cè)尖在Y方向物理相差不超過1mm；3.1.4.4采樣第一點(diǎn)時(shí)，測(cè)量盡可能靠近極點(diǎn)；3.1.4.5測(cè)頭姿態(tài)文件最后一行必須為有效的測(cè)頭姿態(tài)，不能回車；3.1.4.6測(cè)頭參考系文件自動(dòng)儲(chǔ)存在C：\WTUTOR\DATA\quail.tip，refsys.ref.4.坐標(biāo)系管理4.1建立坐標(biāo)系從立體幾何的概念，要建立一個(gè)空間坐標(biāo)系，需要知道原點(diǎn)位置及三個(gè)坐標(biāo)軸的方向。由此看來，需要有六個(gè)坐標(biāo)要素。而實(shí)際上我們采用的直角坐標(biāo)系，其中第三軸可以用右手定則確定，因此，只要有五個(gè)要素，即兩個(gè)坐標(biāo)軸和原點(diǎn)的坐標(biāo)（X，Y，Z）即可完全建立一個(gè)坐標(biāo)系。由此看來，建立坐標(biāo)系的過程，實(shí)質(zhì)上是舊坐標(biāo)系下坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)和原點(diǎn)的平移過程。測(cè)量機(jī)本身在初始化的時(shí)候已經(jīng)建立了一個(gè)機(jī)床坐標(biāo)系，在以后的測(cè)量中會(huì)經(jīng)常用到，這就是“0”號(hào)坐標(biāo)系。其原點(diǎn)設(shè)置在機(jī)床零位，三個(gè)坐標(biāo)軸分別平等于X，Y，Z光柵。因此在“0建立坐標(biāo)系的屏幕包括15項(xiàng)內(nèi)容，其中第一行四個(gè)，第二行四個(gè)，和第三行的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)共九個(gè)過程，稱作宏過程。第三行的后三個(gè)稱作自由過程。最后是三個(gè)輔助操作：存儲(chǔ)，調(diào)用，刪除。4.2坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)宏過程為了實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)軸的空間旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)分為依角度旋轉(zhuǎn)和依偏移量旋轉(zhuǎn)，分別介紹如下：角度旋轉(zhuǎn)：輸入角度數(shù)值，逆時(shí)針方向?yàn)檎槙r(shí)針方向?yàn)樨?fù)，即可實(shí)現(xiàn)第一軸固定情形下的旋轉(zhuǎn)。偏移量旋轉(zhuǎn)：輸入兩個(gè)坐標(biāo)分量，也可以實(shí)現(xiàn)固定軸下的旋轉(zhuǎn)。其旋轉(zhuǎn)方法如下（假設(shè)固定Z軸）：旋轉(zhuǎn)角度：A=arctg|y/x|旋轉(zhuǎn)方向：y／x＞0時(shí)為逆時(shí)針，反之為順時(shí)針。4.3自由過程自由過程的寄存器直接選取元素來建坐標(biāo)系是相當(dāng)靈活的過程，非常實(shí)用，三個(gè)自由過程分別是：建第一軸建第二軸建原點(diǎn)。第一軸的建立過程是：通過寄存器選定元素，再選定坐標(biāo)軸方向即可。注意指定的坐標(biāo)系號(hào)，否則將覆蓋原有的坐標(biāo)系。第二軸的建立和第一軸相似，只是先要確定固定軸（即第一軸）。一定是原點(diǎn)的建立可以選取一些點(diǎn)級(jí)元素，如圓心，槽心等?？梢杂盟x元素原點(diǎn)，也可以作一定的偏移，例如作為X=0，Y=10,Z=10.5.元素測(cè)量、構(gòu)造及存貯器的管理5.1基本元素測(cè)量基本元素測(cè)量是使用測(cè)量機(jī)的一個(gè)基礎(chǔ)，必須牢固掌握。其中的難點(diǎn)在于：A點(diǎn)、線的測(cè)量及補(bǔ)償。b三階平面的測(cè)量。5.1.1點(diǎn)的測(cè)量測(cè)點(diǎn)一般用于建坐標(biāo)系，或測(cè)量沿某個(gè)軸線方向的長度。其點(diǎn)位所處的平面一般垂直于某一個(gè)坐標(biāo)軸。手動(dòng)采點(diǎn)后的補(bǔ)償方向一般是沿著與采點(diǎn)方向最接近的坐標(biāo)軸的方向進(jìn)行的。這是隱含的補(bǔ)償方向，當(dāng)我們沒有給定補(bǔ)償方向的時(shí)候，機(jī)器自動(dòng)采用這種方法補(bǔ)償。當(dāng)點(diǎn)位處于不垂直坐標(biāo)軸方向的斜平面上或曲面上時(shí)，要得到點(diǎn)的位置，就要用補(bǔ)償向量。補(bǔ)償向量是測(cè)量點(diǎn)法矢量的反向量。這種補(bǔ)償方法就是資料里講的should方式。因此要準(zhǔn)確知道一個(gè)點(diǎn)的位置，其位置上的法矢必須先知道。機(jī)器對(duì)點(diǎn)的補(bǔ)償在不同的情況下是不同的。之所以必須進(jìn)行補(bǔ)償才能得到點(diǎn)的準(zhǔn)確坐標(biāo)，是因?yàn)闇y(cè)頭都有半徑數(shù)值。實(shí)際上我們測(cè)量得到的坐標(biāo)為：X=x0+R×cxY=y0+R×cyZ=z0+R×cz其中x0、y0、z0為測(cè)尖的球心坐標(biāo)，R為測(cè)尖的動(dòng)態(tài)半徑，cx、cy、cz為補(bǔ)償方向分量。如何給采樣補(bǔ)償向量：a首先給出測(cè)量點(diǎn)的法矢量。b在Compens.Vector下拉列表框中先set項(xiàng)；c在彈出Compens.Vector窗口填入測(cè)量點(diǎn)法矢量的反向量值。單擊OK鍵。關(guān)于點(diǎn)的測(cè)量的補(bǔ)償，應(yīng)該明確：如果未設(shè)定補(bǔ)償量，而2.測(cè)量方向與某一坐標(biāo)3.軸平行，4.則只有沿采樣方向的坐標(biāo)5.能夠得以正確補(bǔ)償。這是隱含補(bǔ)償方向，6.機(jī)器自動(dòng)判斷并補(bǔ)償。如沿著+X方向測(cè)量，7.則補(bǔ)償向量為{1，8.0，9.0}。10.如果給出補(bǔ)償向量，則點(diǎn)的三個(gè)坐標(biāo)12.都得到正確補(bǔ)償。當(dāng)然這種情況臺(tái)肩是傾斜的.13.自動(dòng)執(zhí)行程序時(shí)，14.如果未給出補(bǔ)償向量，15則是按定位點(diǎn)到測(cè)量點(diǎn)的連線方向進(jìn)行補(bǔ)償，16.這樣經(jīng)常導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果有0.1～0.3mm誤差。所以自動(dòng)測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)17.時(shí)，18更應(yīng)注意給定補(bǔ)償向量。5.1.2線的測(cè)量測(cè)線一般用于建坐標(biāo)軸。在測(cè)量直線時(shí)有兩種補(bǔ)償方法。一般情況下用投影面進(jìn)行補(bǔ)償。在測(cè)量屏幕上選出測(cè)量線所在的平面，如XY平面等，測(cè)量之后系統(tǒng)會(huì)沿著平面法線方向進(jìn)行補(bǔ)償。這種方法稱作選投影面法（selpl），主要用于垂直坐標(biāo)軸的平面內(nèi)的線的補(bǔ)償。補(bǔ)償方法是與所選投影平面平行且與直線本身垂直的方向，并與最后一個(gè)采樣點(diǎn)的接近方向一致。當(dāng)線處于斜平面內(nèi)的時(shí)候，其補(bǔ)償要用補(bǔ)償向量（should模式）。補(bǔ)償向量的方向是平面法矢的反矢量。要補(bǔ)償一條線，其斜面法矢必須預(yù)先設(shè)定。5.1.3與坐標(biāo)軸有關(guān)元素的測(cè)量在測(cè)量圓、橢圓、圓槽、方槽時(shí)，由于這些元素屬于平面元素，其測(cè)量必須在其投影平面內(nèi)進(jìn)行才能得到正確尺寸。其測(cè)量結(jié)果CX、CY、CZ是沿軸線的，尺寸計(jì)算也是沿著垂直軸線方向進(jìn)行的。如果軸線與其投影面法線偏斜，必然導(dǎo)致形狀誤差加大，測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。所以，測(cè)量這些元素要首先確定第一軸，其方向垂直于元素的投影面。測(cè)量三階平面時(shí)，要輸入距離，其正負(fù)判斷方法為：點(diǎn)到平面的方向與測(cè)量方向一致時(shí)為正，反之為負(fù)。5.3其他元素的測(cè)量除了點(diǎn)、線、圓、橢圓、圓槽、方槽之外的其他元素都是空間基本幾何元素，在測(cè)量時(shí)不必人為地去考慮補(bǔ)償方向的問題，系統(tǒng)在計(jì)算其相關(guān)幾何參數(shù)時(shí)將自動(dòng)補(bǔ)償。5.4構(gòu)造及其幾何構(gòu)造概念的區(qū)別TUTOR里的構(gòu)造（CONSTRUCTION），主要是想完成一些間接測(cè)量即沒有辦法進(jìn)行直接測(cè)量的元素，這主要是依靠計(jì)算機(jī)。這里講的構(gòu)造，都是以點(diǎn)級(jí)元素進(jìn)行的，這些點(diǎn)分布在所構(gòu)造元素的表面上，如同測(cè)量里的測(cè)量點(diǎn)一樣，這一點(diǎn)必須明確。TUTOR的構(gòu)造和幾何構(gòu)造是截然不同的兩個(gè)概念。比如說我們要構(gòu)造一個(gè)平面，至少選擇該平面內(nèi)的三個(gè)點(diǎn)來進(jìn)行，而不能象幾何上的那樣，由一點(diǎn)一線，相交兩線來構(gòu)造平面。5.5寄存器管理在存貯器的管理項(xiàng)里主要包括存貯器的保存、調(diào)用、元素的新建、修改、刪除、復(fù)制、注釋以及多窗口顯示?？梢詫⒋尜A器里的元素以文件的格式保存在磁盤上，當(dāng)再次調(diào)用時(shí)存貯器的狀態(tài)可以回到保存前的狀態(tài)，一般情況下和測(cè)頭、坐標(biāo)系的保存、調(diào)用一起使用。6.元素的相關(guān)關(guān)系及輸出設(shè)置6.1相關(guān)關(guān)系元素的關(guān)系包括：距離、相交、中間元素、投影、角度五個(gè)部分。距離：共有8個(gè)宏過程，列出了求距離的多種情形。其過程引導(dǎo)測(cè)量，然后自動(dòng)求出結(jié)果。其中距離有二維，三維差別，二維是在所選投影面內(nèi)求出的，三維是空間的。二維有點(diǎn)-點(diǎn)，點(diǎn)-線距離。二維測(cè)量時(shí)注意選擇投影面。相交：共有14個(gè)宏過程，含義一目了然。最后三個(gè)線-線相交，寓意是分別求在XY、YZ、ZX三個(gè)面內(nèi)的交點(diǎn)及交角。求相交關(guān)系時(shí)，如果元素未相交，一般計(jì)算相距最近的兩相點(diǎn)，分別存儲(chǔ)在WM1，WM2中，如果是線性元素未相交，則是求出線上相距最近的兩相點(diǎn)的中間點(diǎn)。中間元素：共有6個(gè)宏過程，主要是求對(duì)稱點(diǎn)，對(duì)稱線，對(duì)稱面。其過程為點(diǎn)-點(diǎn)，線-線，面-面，點(diǎn)-線和點(diǎn)-面中間，線-面投影的中間線。投影：主要有三個(gè)過程，即點(diǎn)線、點(diǎn)面、線面投影。角度：其宏過程有9個(gè)。角度關(guān)系是在自動(dòng)進(jìn)行相交或投影之后得到的交點(diǎn)及交角。四個(gè)線線過程，即空間和交角計(jì)算處于XY、YZ、ZX、平面時(shí)的情形。另四個(gè)是線面，面面及用圓柱軸線代替直線時(shí)的線線，線面交點(diǎn)及交角，最后一個(gè)是兩對(duì)圓心連線交點(diǎn)及交角。在宏過程執(zhí)行