1.直角坐标系
由相互垂直的 X/Y/Z 轴和相交原点,构成了直角坐标系;
空间中的点坐标可以通过投影到 3 个坐标轴的数值来表达(x,y,z) ;
坐标有正负号区别;
坐标系包括以下元素:X 轴、 Y 轴、 Z 轴, XY 坐标平面、 YZ 坐标平面、
ZX 坐标平面,原点;
RationalDMIS 中坐标系遵循右手坐标系规则;
2.向量
在 RationalDMIS 中向量用(i,j,k)来表示;向量指示了元素在坐标系中的方向;
I是在 X 轴方向的分量,J 是在 Y 轴方向的分量, K 是在 Z 轴方向的分量;
当一个元素的矢量和 X 轴平行时它的 IJK 是(1,0,0); 当一个元素的矢量和 Y 轴平行时它的 IJK是(0,1,0); 当一个元素的矢量和 Z 轴平行时它的 IJK 是(0,0,1);
如下图中显示的点元素箭头方向即为元素的 ijk 方向;
3.自由度
一个工件在空间具有 6 个自由度,即沿着 X 轴、 Y 轴、 Z 轴的 3 个平移自由度和绕 X 轴、 Y轴、 Z 轴的 3 个旋转自由度;要定位一个工件在测量机空间的位置,需要将 6 个自由度确定;
采用六个按一定规则布置的支承点,限制工件的六个自由度,使工件在机床或夹具中占有正确的位置。
4.3-2-1 定位坐标系
3-2-1 坐标系是最常用的建立坐标系方法, PT1,PT2,PT3 在同一个平面上,限制了沿 Z 轴移动的自由度,限制了绕 X&Y 轴旋转自由度;PT4,PT5 在一条线上,限制了绕 Z 的旋转和沿Y 轴的平移;PT6 限制了沿 X 的平移, 6 个自由度固定了, 坐标系位置就固定了;
5.MCS/PCS
坐标系类型通常分为直角坐标系、圆柱坐标系(极坐标系)及球坐标系。
通常使用过程中会接触到机器坐标系(MCS)及工件坐标系(PCS)。一般情况下,当一台三坐标组装完成后, MCS 就已经定了下来。PCS 一般是根据图纸建立起来的坐标系,它的建立方便于评价公差输出数据等。
软件中坐标系可以分为 MCS(机械坐标系 Machine Coordinate System)和 PCS(工件坐标系Parts Coordinate System);
MCS 是测量机生产时确定的,一般生产完成后固定不变。机械坐标系的原点一般位于机器的一个角上;
PCS 是根据工件的图纸上的基准建立起来的测量坐标系,不同的工件摆放方式不同有不同的 PCS,一般在测量工件前都需要先建立好各自的 PCS;PCS 是将 MCS 经过平移和旋转操作得到的,这个过程一般是测量软件内部完成;RationalDMIS 具有多种建立 PCS 的方法 。
坐标系建立的原理:
建立坐标系的过程,一般认为是限制其自由度的过程,空间共 6 个自由度,其中 3 个旋转 3 个平移,限制了它们就能够确定一个坐标系。
以 3-2-1 方式为例,先说说限制的‘3’ ,用一个平面限制 Z 的方向和位置后,坐标系只可以在 X、Y 方向上移动,并只看绕 Z 轴旋转。
其次,限制‘2’ 后,用直线 1 限制 X 方向, Y 的位置后,坐标系只能沿 X 轴方向移动 。
最后,用点 1 限制 X 轴的移动即可。坐标系的位置已经固定完成
“3-2-1”法建立零件坐标系的主要原理通过三句话来概括:
一个“找正”-确定第一个轴向;平面,圆柱,圆锥,3D直线
一个“旋转”-确定第二个轴向; 平面,圆柱,圆锥,3D直线,2D直线
三个“平移”-确定三个轴的零点即零件坐标系的原点 平面,圆柱,圆锥,3D直线,2D直线,点,圆,球,键槽。
坐标系的第一轴为了能够与第二轴垂直,一般采用平面,因为平面的法向矢量与平面肯定是垂直的。如果第一轴采用圆柱轴线定义,则同时确定了与其相垂直的坐标平面。建立(找正)第一轴必须用平面或轴线。
注意:
必须强调的是“3-2-1”法建立零件坐标系的工作原理与工件有无CAD模型是没有任何关系的。
拓展知识:
1.余弦误差
在使用测量机进行测量时, 正确的方法是沿着测量点的向量方向去触测,如果使用了错误的触测向量,就会导致实际测量点坐标和软件补偿后得到的点位置坐标存在误差,我们把这个误差叫做余弦误差;
所以使用正确的向量方向来测量很重要;
2.探头补偿开关:
在软件右下角的工具栏中有“探头补偿开关”,关闭探头补偿后测量得到的元素是红宝石球心坐标拟合得到的结果;一般测量中我们会保持探头补偿打开状态;
3.运动参数设置
速度/加速度设置:
为了保证测量精度,需要在厂家规定的最大速度/加速度内进行测量;
RationalDMIS 机器状态操作区可以设置速度/加速度;
自学习打开的情况下会记录速度设置的 DMIS 语句;
一般要求测头校验时候的速度设置和测量时候速度设置一致,这样能得到最佳测量精度;
4.接近回退设置:
测量时候需要根据元素尺寸大小等因素设置接近/回退/测量深度等参数,可以在软件右下角“设置”窗口中修改;
当接近、回退设置了不合适参数时会造成测量时探头碰撞,例如孔直径是 5MM, 接近回退设置为 10MM,就会在测量第一个点的时候发生碰撞错误;
5.FLY 模式:
FLY 模式打开时,机器在运动时候将走圆弧路径。FLY 模式关闭时,机器在运动时候将走直
线路径。