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并非只有DCC方式才能进行零件坐标系的精找正

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    很多人认为零件坐标系必须由粗找正和精找正两个步骤来完成,其理由是手动操作不可能获得一个精确的找正结果。从而,不少用户的零件程序都是先手动操作一遍(如3-2-1找正),接着再用DCC方式学习一遍手动采样的建轴过程,似乎这样的找正才放心。

       那么,我们首先要明确什么是粗找正,什么是精找正。

      

   所谓的粗找正,通常指的就是机器原点的平移(或者叫不完全找正)。如,机器零点平移到夹具、机器零点平移到工件等。其平移的原则又本着采点最少,并且便于复现多个工件的同一位置的手动采样。通常用的最多的如一球、一点一圆、隅角3点等。其主要目的是为了用最少的手动采点,来换取更多的自动程序测量。


    

    显然,上述都仅仅是一个机器坐标系的原点平移过程。从这点上来看,没有上述定义的 粗找正(不完全找正),就没有接下来的DCC方式的精找正(完全找正)。反过来说,若已经有了完全的零件找正(即便是手动找正1轴,旋转2轴,平移原点),那么,也没必要再重复走一遍了(即便是自动测量方式)。因为,手动操作误差也不会超出机器给定的测量精度范围的。


        一句话,粗找正指的并不是手动找正,手动测量也不是不能进行精找正。


   个人觉得,手动测量误差大,最主要体现在矢量方向的余弦误差和操作触测力度。


所以,一般在有数模的情况下,对于操作不熟练的量友们来说,最好先手动测各元素建坐标,再采集可以建基准的自动元素来建立坐标系,可以在一定程度上减少余弦误差和力度误差。


绝大多数手动(确切应叫机动方式,因为它不同于手动测量机的那种通过转轮的操作方式),所以精找正一般都没有问题,而有问题到应该说是“个案”。这个结论不仅我们已在N万件大型精密加工件的检测中得已证实,想必许多用户也都能体会到。回顾一下,70年代引进的基本都是手动测量机,想自动测量也没有功能,难道那时的检测结果都得否决吗?随着光、机、电、计算机和自动控制技术的飞速发展,80年代初才开始引进机动+数控的配有微型化的小型计算机的测量机。它的突出特点就是即可手动测量,也能自动测量,测量机销售商也没特别告知手动操作方式不能保证测量精度。


事实上,由手动转轮 操作提升为操作盒来控制机器运动的方式,已经使测量机手动测量的人为误差变得更小,再加上机械、材料和测量软件系统的不断提升,使得手动测量与数控测量效果更加接近一致。其关键就在于手动也能匀速采样。至于能否按照给定的矢量方向进行采样,就不必担忧了,测量软件系统早就通过先计算后补偿测头半径的方法将其解决。否则,数控测量也照样保证不了测量精度。因为,数控测量也并非是按照测量元素的法矢量去采点的。所以说,手动测量诸如平面、直线、圆、球等元素是没有一点问题的,它们都不会因为能否垂直元素采样而降低测量精度的。


只要操作正确,手动测量与自动测量的精度差没有太大区别,但是手动测量的效率实在大低了,所以我这边手动测量所建的基准只是给工件定位用,真正的测量基准还是要自动测量来完成的。




来源:山涧果子
材料控制数控
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首次发布时间:2024-12-28
最近编辑:1月前
山涧果子
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为RPS何最佳拟合算法选择特征和约束

RPS是德语 Referenz Punkt Systematik的缩写 RPS(Referenz-Punkt-Systematik)说明的原则是使用一系列RPS特征定义的组件对准,每个会应用一或多个轴约束。组件设计者指定特征和公差,根据工件修正的方式,反过来也决定了工件将如何物理偶合其他工件。 RPS是应用于单件或总成件在产品设计、制造、检测及批量装车所有阶段中的基准点系统,可使零件设计基准点、工艺定位基准点、测量基准点相统一,实现零件精确定位,减少了因基准不统一而产生的偏差,提高了汽车的尺寸精度。 3-2-1法则 每个刚性物体在三维空间中都有6个自由度,即沿X,Y,Z三个坐标轴的移动和绕X,Y,Z三个坐标轴的转动,如图 2所示。为了确定一非旋转体的位置,必须用所有六个可能的运动方向来对其定位,此3-2-1法则便规定了一个此类明确的定位法。此法则决定了下列主定位点的分布: 如 3个定位点在Z方向(确定一个基准面) 2个定位点在Y方向(确定一个基准线) 1个定位点在X方向(确定一个基准点)A 尺寸公差可直接标注在图纸上,或以表格的方式来表达(详见图 6和表 2)。B 零件的尺寸标注一般以坐标系的原点为起始点,并附有形位公差标注。C 主RPS点在其定位方向上相对汽车坐标系公差为0。D 辅助RPS点必须满足相应的公差要求。 典型情况下,会指定三个轴:第一个会约束所有三个轴,第二个特征约束两个轴,最后一个特征约束一个轴,该轴被前两个共同约束。因此,总共有六个约束:第一个轴有三个约束,另外的轴有两个约束,最后一个有一个约束。就其真正的意义来说,对准是全约束的,不是过约束的。这是经常的情况:RPS对齐常常是全-但不是过度-限制,并因此不是最佳拟合对齐。典型情况下有三个RPS特征,但是这并不总是这样。可能有三到六个特征被指定,但是这总是有六个约束,约束被以3-2-1的形式分配到三个轴上。用于创建RPS对准的参照点对准(RPS)对话框会自动选择一个最有可能被已选特征约束的轴(尽管您可以重新键入它)。轴的选项如下:CIRCLE, ARC, CPARLN, CYLNDR, CONE - 这两个轴与特征方向正交。POINT, PLANE, EDGEPT, PARPLN - 最靠近特征方向的轴。SPHERE - 所有三个轴。LINE - 离直线法向最近的轴。不会支持其他特征。另外,如果一个 CIRCLE, ARC,或CPARLN 特征都已经被一个向量建造(RMEAS/... 测量了VECBLD), 最靠近特征方向的轴也被考虑为限制,该轴优先于另外两个轴。为每个特征选择的轴,是基于物理工件上特征所代表的。 例如,圆形的孔可能是一个附属了两个工件的安装点。因为这个,RPS表可能会将特征标记为约束全部三轴。样本RPS表显示使用的句法。字母H指代一个孔(圆或槽),字母F指代一个曲面。大写字母用于主装配点,小写用于“支持”点。 约束的轴被小写x, y, 或 z标记。当在参考点对准(RPS)对话框中选择一个特征,特征类型和其名义定义被用于决定约束。在以下例子中,选择圆,槽和点特征。首先选择圆,并且由于它已经使用建立的向量测量了,所以所有的三个轴已被约束。 下一个,槽已经被选中。再次, 它由构建的向量进行测量,这样所有三个轴会被限制,但是,由于圆已经限制了这三个轴,插槽只能限制两个:离它的方向最近的轴和另外一个。最后,点被选中了,并且被决定了,要去约束最接近它的方向的轴。因为程序被“正确”定义,这会在轴上产生一个3-2-1约束模式。 注意,相对测量(RMEAS)优先于这些默认值。 例如,您可能已经使用RMEAS在同一平面内测量了三个圆。默认的,当您选择第一个圆的适合,所有的三个轴都被约束了。当您选择了第二个圆的时候,两个轴会被约束:最近接特征方向的轴(即,应用了RMEAS的轴)以及另一个。 当您选择第三个圆时,只有一个约束还没有被设置,因此,应用了RMEAS的轴会被约束。 用于RPS和最佳拟合对准的LOCATE命令是依靠数学优化算法的,可以减少沿着指定向量的名义值和实际值之间的位置误差。请确保最优方案 在基准计算中的第一个操作,是一个大约的对准,它计算出替代的旋转组件以及粗略的移动,从而调整数据,使得算法可以成功。这是因为,在计算变换时,如果这个变换在任何单独轴内具有一个最大大约30度角度,或者在任何两个轴有最大20度角时,后者在所有三轴具有最大10度角时,则对准是受限制的(移动是不受限的)。 如果在这个初始对准之后,数值依旧在这些约束以外,则,算法可能会成功但却会返回一个并非最佳的解决方案(在数学用语中,即为解决方案聚集为一个本地最小值)。在理想情况下,已测量的特征应该被间隔成尽可能的广泛:更普遍的,将测量特征分隔开始很重要的,它使得任何测量位置误差相较于特征间距在比例上是很小的。 如果真实数值采集不准确,那么在手动执行初始化设置时这种情况不可避免,当执行一个RPS定位,而这个定位中有6个约束条件和6个自由角度,则,这个缺乏收敛的最优算法可能还会发生。在这种情况下,对准应该被重复,或者在CNC模式下重复(在CNC机器上),或者使用目标-驱使测量(在人工系统中)。约束的选择 所选的,应用于特征的约束,对于确保计算最佳对准也是很关键的。从算数角度而言,拟合的自由度的每个角度都必须有至少一个约束以便实现一个解决方案,但是它们仍需要被谨慎的选取。考虑将被用于RPS-风格对准的三个共面圆的测量。如果约束条件选择如下:例1CIR001 - xyzCIR002 - yzCIR003 - z对准很可能趋于最佳解决方案。然而,如果下面的约束被选中了:例2CIR001 - xyzCIR002 - xzCIR003 - z或者,更差:例3CIR001 - yCIR002 - xyzCIR003 - yz然后,对准很可能趋于本地最小值。基础数学要求,如果两个特征将在相同方向起着约束的作用,那么,它们之间的直线不应该与那个方向平行。在上面的实例中,圆CIR001和CIR002之间的替代,几乎是在x方向的;而CIR002和CIR003之间的替代只在y方向,即,各自沿着示例2和3中的约束方向。来源:山涧果子

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