三坐标测量机坐标系的常用建立方法

Equipment Manufacturing Technology No.1,2015

三坐标测量机坐标系的常用建立方法

芜湖

241000)

安徽合肥230009;2.安徽机电职业技术学院,安徽(1.合肥工业大学,

要:三坐标测量机随着我国制造业的发展而迅速普及。本文以PC-DM I S 软件为例,介绍了三坐标测量机建立坐标

系的常用设置方法。本文重点介绍了3-2-1法建立坐标系的过程,这种方法对坐标测量机工程应用,具有重要的现实意义和借鉴价值。

关键词:坐标测量坐标系PC-DM I S 中图分类号:TP391

文献标识码:B

文章编号:1672-545X(2015)01-0246-02

1三坐标测量机的应用情况

坐标测量机(简称CMM,CoordinateMeasuring

2测量机坐标系建立意义

在零件精确的测量中,正确的建立坐标系,与具

Machining),特点是精度高(测量结果可达μm级)、效率高(较传统测量手段效率要提高数十、数百倍)、高柔性(是多种长度计量仪器的数字化测量的替代

工具)。坐标测量机多用于零件测绘,工装夹具测量,自由曲面检测,产品研制过程中的测量,数控机床和柔性自动生产线在线测量等先进制造行业的自动化测量;通过测量机的测头感受到的部位,这种测量机的“感受”也分为接触法与非接触法,就可以借助于计算机软件完成数据处理,测得相应的几何尺寸、相互位置关系等数据结果。这种三维坐标的测量方式方法具有极大的实用性和适应性,可以进行相关数据处理与测量过程自动控制。因此三坐标测量机既在精密检测和产品质量控制方面有出色表现,也在产品设计、生产过程控制和模具制造与检测方面有着突出贡献。测量机目前已经在汽车工业、航空航天机床工具、船舶工业、国防军工、电子和模具等制造业领域得到广泛应用。从表1中可看出,相对于传统测量技术,坐标测量技术对测量和后续工作的便利性方面有更好的表现。

表1

传统测量技术

对工件要进行人工的精确及时的调整专用测量仪和多工位测量仪很难适应测量任务的改变(柔性差)

与实体标准或运动标准进行测量比较尺寸、形状和位置测量在不同的仪器上进行不相干的测量数据手工记录测量数据

有精度的测量机,校验好的测头一样重要。由于工件图纸都是有设计基准的,所有尺寸都是与设计基准相关的,要得到一个正确的检测报告,就必须建立零

件坐标系,同时,在批量工件的检测过程中,只需建立好零件坐标系即可运行程序,从而更快捷有效。

坐标测量机中的坐标系有:原始坐标系,也就是开机时的坐标系;机器坐标系(MCS),回机器零位后的坐标系,又称机器坐标系;零件坐标系(PCS),利用零件的基准建立的坐标系,也就是测量的基准,零件坐标系可以根据需要建立若干个。

正确建立坐标系的意义:找正零件,有时零件的放置与机器坐标系不平行,可以通过坐标系的建立过程找正,避免误差;建立零件测量基准;指出零件放置的位置,运行程序,便于自动编程;能够使零件与CAD模型坐标系一致,以便使用CAD模型编程。

3三坐标测量机坐标系建立的方法

在未建立零件坐标系前,所采集的每一个特征

现代坐标测量技术与传统测量技术的比较

坐标测量技术

不需要对工件进行特殊调整简单的调用所对应的软件完成测量任务

与数学或数字模具进行测量比较尺寸、形状和位置的评定在一次安装中即可完成

产生完整的数字信息,完成报告输出、统计分析和CAD设计

元素的坐标值都是在机器坐标系下。通过一系列计算,将机器坐标系下的数值转化为相对于工件检测基准的过程称为建立零件坐标系。

以下介绍海克斯康(HEXAGON)PC-DMIS软件建立零件坐标系的“3-2-1”法设置方法。

应用场合:主要应用于PCS的原点在工件本身、机器的行程范围内能找到的工件,如箱体类零件,是

2014-10-16收稿日期:

作者简介:李庆(1981—),男,山东菏泽人,讲师,硕士,教研室主任,主要从事计算机辅助设计与制造、数控技术应用研究。

246

《装备制造技术》2015年第1期

一种通用方法。又称之为“面、线、点”法。

建立步骤:建立坐标系有三步:找正,确定第一

轴向,使用平面的法相矢量方向;旋转到轴线,确定第二轴向;平移,确定三个轴向的零点。

首先应用手动方式测量建立坐标系所需的元素

—选择—进入选择“插入”主菜单——“坐标系”——“新建坐标系”对话框

选择特征元素如:平面1(PLN1)用面的法矢方向作为第一轴的方向如Z正,点击“找正”。选择特征元素如:直线1(LIN1)用线的方向作为坐标系的第二个轴向如X正,点击“旋转”,以确定旋转到“X正”方向。

选择特征元素如:

点1(PNT1),用点的X坐标分量作为坐标系的X方向的零点,然后点击原点。

线LIN1,用线的Y坐标分量作为坐标系的Y方向的零点,然后点击原点。平面PLN1,用面的Z坐标分量作为坐标系的Z方向的零点,然后点击原点。

上述步骤完成后,如果有CAD模型,需要执行CAD=工件,使模型和零件实际摆放位置重合

最后,按“确定”按钮,即完成零件坐标系的建立。

轴向———将其中两个坐标轴锁定,只移动未锁定的坐标轴,查看坐标值的变化,验证轴向是否正确。

4保存坐标系

保存坐标系选项用于将当前坐标系保存在外部

文件中,以供其它零件程序回调。保存坐标系步骤:

路径:插入/坐标系/保存;在文件名框中键入坐标系名称(最多十个字符,*.aln)。选择英寸或毫米选项,以英寸或毫米为单位保存坐标系。所有坐标系的默认测量单位都将是为其创建坐标系的零件程序所使用的测量单位。如果要在其它零件程序中使用坐标系,不必将该坐标系的测量单位另存为新零件程序的单位类型。坐标系将自动转换为与新坐标系相同的单位。单击确定按钮。

如果未键入坐标系标识的名称,PC-DMIS将自动复制文件名用于外部保存。坐标系可以保存到任何目录中。但是,如果要在屏幕上显示坐标系,则必须将标识保存到零件程序所在的目录中。

5总结

三坐标测量机建立坐标系有三步,而且需严格

按照步骤顺序执行:找正平面,确定第一轴方向;旋转到轴线,确定第二轴方向;设置原点。建立坐标系的原则:右手螺旋定则。建立零件坐标系是非常灵活的,在测量过程中可根据具体情况和测量的需要多次建立和反复调用零件坐标系,而在评价零件的被测元素时要准确的识别和采用各种要求的基准进行计算和评价。至于使用哪种建立零件坐标系的方法,要根据零件的实际情况。合理的建立坐标系是提高测量效率和测量精度的必需途径。

参考文献:

[1]祖文明.逆向工程测量规划与扫描技术的应用[J];昆明理工大学硕士论文,2011.05.[2]刘

培;黄

玲;石小明;王灿红.基于三坐标测量机的白车

身质量控制[J];汽车零部件,2013.05.

坐标系功能对话框

验证坐标系:

—将测头移动到PCS的原点处,查看原点——

PCDMIS界面右下角“X、Y、Z”(或者打开侧头读出窗口:CTRL+W)三轴坐标值,若三轴坐标值近似为零,则证明原点正确;

(下转第250页)

247

Equipment Manufacturing Technology No.1,2015

零件磨损后密封间隙增大、密封装置损坏、油的粘度过低等都会使泄漏增加,增加能量损失。判明原因后,采取相应措施。

(2)缷荷回路工作不正常。系统不需要油液时,压力油从溢流阀(或安全阀)溢回油箱,要产生大量热。要认真检查缷荷回路中各类阀,恢复缷荷回路的正常工作。

(3)误用粘度太大的油,引起压力损失过大。

(4)换向时的冲击现象,造成不必要的能量损失,也会转化为热能,应该调节缓冲装置,消除冲击。(5)散热不良,要检查冷却器等装置。

3结论

根据上述常见故障分析及实际经验,要使一个

液压系统能够可靠工作必须在设计和使用过程中认真注意以下几个问题:

(1)防止空气混入系统中,并及时排走混入系统中的空气,空气混入系统中,会引起振动、噪音、运动

不平稳、爬行和油液氧化变质等不良后果。

(2)要经常保持油液的清洁。油液中混入杂质,会引起滑阀卡住、堵塞节流小孔或缝隙,相对运动件磨损加剧,使液压系统不能正常工作。因此,除了装设滤油器及各防护装置外,要定期清洗滤油器和更换旧油。拆装修配要认真清洗。

(3)要防止泄漏和油温过高。

RigHydraulicSystemDebuggingandTroubleshootingMethods

HUZhong-quan

(AssetManagementtheBeachTownofChongqingLongevityAreaofEastSichuanDrillingCompanyStation,

Chongqing401237,China)Abstract:Therighydraulicdrivesystemfromthepowercomponents,actuators,controlcomponentsandauxiliary

components.Testandadjusttheirsystemsbyvisualinspection,loadtestandloadtestthreesteps,thehydraulicsys-tembeforeassembly,thevariouselementstobecarefullycleanedandcheckedandconfirmedtheirperformanceinor-dertomeettherequirementsafterassemblydebugging.Fromthesystemactuatordoesnotmovefastenoughorcompletely,significantlyreducingtheoperatingspeedoftheliquidmotiveAfterloading,thesequenceofactions,suchasautomaticcyclecannotbeproperlyimplemented,noiseorvibration,andhighoiltemperatureandothercommonfailureswereanalyzed,andthecorrespondingexclusionmeasurestotroubleshoottechnicalperformanceofeachcom-ponent,ifnecessary,cleaned,adjustedefficiency,repairandreplacement,topreventairmixingsystemtokeeptheoilcleanandpreventsystemleaksandoiltemperatureistoohigh.Keywords:rig;hydraulictransmission;debugging;fault;exclusion

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! (上接第247页)

TheCommonlyUsedMethodstoEstablishThreeCoordinateMeasuringMachineCoordinate

System

LIQing

(1.HefeiUniversityofTechnology,HefeiAnhui230009,China;

2.AnhuiMechanicalandElectricalEngineeringoftheCareerTechnicalCollege,WuhuAnhui241000,China)Abstract:Withthedevelopmentofthemanufacturingindustryinourcountry,threecoordinatemeasuringmachineispopularatlighteningspeed.InthecaseofPCDMISsoftware,thispaperintroducesthecommonlyusedmethodsofthreecoordinatemeasuringmachinecoordinatesystemestablished.Thepapermainlyintroducestheprocessofestablishingacoordinatesystembythemethodof3-2-1.Ithasimportantpracticalsignificanceandreferencevalueforthecoordinatemeasuringmachineengineeringapplication.Keywords:coordinatemeasuring;coordinatesystem;PC-DMIS

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三坐标测量机坐标系的常用建立方法

芜湖

241000)

安徽合肥230009;2.安徽机电职业技术学院,安徽(1.合肥工业大学,

要:三坐标测量机随着我国制造业的发展而迅速普及。本文以PC-DM I S 软件为例,介绍了三坐标测量机建立坐标

系的常用设置方法。本文重点介绍了3-2-1法建立坐标系的过程,这种方法对坐标测量机工程应用,具有重要的现实意义和借鉴价值。

关键词:坐标测量坐标系PC-DM I S 中图分类号:TP391

文献标识码:B

文章编号:1672-545X(2015)01-0246-02

1三坐标测量机的应用情况

坐标测量机(简称CMM,CoordinateMeasuring

2测量机坐标系建立意义

在零件精确的测量中,正确的建立坐标系,与具

Machining),特点是精度高(测量结果可达μm级)、效率高(较传统测量手段效率要提高数十、数百倍)、高柔性(是多种长度计量仪器的数字化测量的替代

工具)。坐标测量机多用于零件测绘,工装夹具测量,自由曲面检测,产品研制过程中的测量,数控机床和柔性自动生产线在线测量等先进制造行业的自动化测量;通过测量机的测头感受到的部位,这种测量机的“感受”也分为接触法与非接触法,就可以借助于计算机软件完成数据处理,测得相应的几何尺寸、相互位置关系等数据结果。这种三维坐标的测量方式方法具有极大的实用性和适应性,可以进行相关数据处理与测量过程自动控制。因此三坐标测量机既在精密检测和产品质量控制方面有出色表现,也在产品设计、生产过程控制和模具制造与检测方面有着突出贡献。测量机目前已经在汽车工业、航空航天机床工具、船舶工业、国防军工、电子和模具等制造业领域得到广泛应用。从表1中可看出,相对于传统测量技术,坐标测量技术对测量和后续工作的便利性方面有更好的表现。

表1

传统测量技术

对工件要进行人工的精确及时的调整专用测量仪和多工位测量仪很难适应测量任务的改变(柔性差)

与实体标准或运动标准进行测量比较尺寸、形状和位置测量在不同的仪器上进行不相干的测量数据手工记录测量数据

有精度的测量机,校验好的测头一样重要。由于工件图纸都是有设计基准的,所有尺寸都是与设计基准相关的,要得到一个正确的检测报告,就必须建立零

件坐标系,同时,在批量工件的检测过程中,只需建立好零件坐标系即可运行程序,从而更快捷有效。

坐标测量机中的坐标系有:原始坐标系,也就是开机时的坐标系;机器坐标系(MCS),回机器零位后的坐标系,又称机器坐标系;零件坐标系(PCS),利用零件的基准建立的坐标系,也就是测量的基准,零件坐标系可以根据需要建立若干个。

正确建立坐标系的意义:找正零件,有时零件的放置与机器坐标系不平行,可以通过坐标系的建立过程找正,避免误差;建立零件测量基准;指出零件放置的位置,运行程序,便于自动编程;能够使零件与CAD模型坐标系一致,以便使用CAD模型编程。

3三坐标测量机坐标系建立的方法

在未建立零件坐标系前,所采集的每一个特征

现代坐标测量技术与传统测量技术的比较

坐标测量技术

不需要对工件进行特殊调整简单的调用所对应的软件完成测量任务

与数学或数字模具进行测量比较尺寸、形状和位置的评定在一次安装中即可完成

产生完整的数字信息,完成报告输出、统计分析和CAD设计

元素的坐标值都是在机器坐标系下。通过一系列计算,将机器坐标系下的数值转化为相对于工件检测基准的过程称为建立零件坐标系。

以下介绍海克斯康(HEXAGON)PC-DMIS软件建立零件坐标系的“3-2-1”法设置方法。

应用场合:主要应用于PCS的原点在工件本身、机器的行程范围内能找到的工件,如箱体类零件,是

2014-10-16收稿日期:

作者简介:李庆(1981—),男,山东菏泽人,讲师,硕士,教研室主任,主要从事计算机辅助设计与制造、数控技术应用研究。

246

《装备制造技术》2015年第1期

一种通用方法。又称之为“面、线、点”法。

建立步骤:建立坐标系有三步:找正,确定第一

轴向,使用平面的法相矢量方向;旋转到轴线,确定第二轴向;平移,确定三个轴向的零点。

首先应用手动方式测量建立坐标系所需的元素

—选择—进入选择“插入”主菜单——“坐标系”——“新建坐标系”对话框

选择特征元素如:平面1(PLN1)用面的法矢方向作为第一轴的方向如Z正,点击“找正”。选择特征元素如:直线1(LIN1)用线的方向作为坐标系的第二个轴向如X正,点击“旋转”,以确定旋转到“X正”方向。

选择特征元素如:

点1(PNT1),用点的X坐标分量作为坐标系的X方向的零点,然后点击原点。

线LIN1,用线的Y坐标分量作为坐标系的Y方向的零点,然后点击原点。平面PLN1,用面的Z坐标分量作为坐标系的Z方向的零点,然后点击原点。

上述步骤完成后,如果有CAD模型,需要执行CAD=工件,使模型和零件实际摆放位置重合

最后,按“确定”按钮,即完成零件坐标系的建立。

轴向———将其中两个坐标轴锁定,只移动未锁定的坐标轴,查看坐标值的变化,验证轴向是否正确。

4保存坐标系

保存坐标系选项用于将当前坐标系保存在外部

文件中,以供其它零件程序回调。保存坐标系步骤:

路径:插入/坐标系/保存;在文件名框中键入坐标系名称(最多十个字符,*.aln)。选择英寸或毫米选项,以英寸或毫米为单位保存坐标系。所有坐标系的默认测量单位都将是为其创建坐标系的零件程序所使用的测量单位。如果要在其它零件程序中使用坐标系,不必将该坐标系的测量单位另存为新零件程序的单位类型。坐标系将自动转换为与新坐标系相同的单位。单击确定按钮。

如果未键入坐标系标识的名称,PC-DMIS将自动复制文件名用于外部保存。坐标系可以保存到任何目录中。但是,如果要在屏幕上显示坐标系,则必须将标识保存到零件程序所在的目录中。

5总结

三坐标测量机建立坐标系有三步,而且需严格

按照步骤顺序执行:找正平面,确定第一轴方向;旋转到轴线,确定第二轴方向;设置原点。建立坐标系的原则:右手螺旋定则。建立零件坐标系是非常灵活的,在测量过程中可根据具体情况和测量的需要多次建立和反复调用零件坐标系,而在评价零件的被测元素时要准确的识别和采用各种要求的基准进行计算和评价。至于使用哪种建立零件坐标系的方法,要根据零件的实际情况。合理的建立坐标系是提高测量效率和测量精度的必需途径。

参考文献:

[1]祖文明.逆向工程测量规划与扫描技术的应用[J];昆明理工大学硕士论文,2011.05.[2]刘

培;黄

玲;石小明;王灿红.基于三坐标测量机的白车

身质量控制[J];汽车零部件,2013.05.

坐标系功能对话框

验证坐标系:

—将测头移动到PCS的原点处,查看原点——

PCDMIS界面右下角“X、Y、Z”(或者打开侧头读出窗口:CTRL+W)三轴坐标值,若三轴坐标值近似为零,则证明原点正确;

(下转第250页)

247

Equipment Manufacturing Technology No.1,2015

零件磨损后密封间隙增大、密封装置损坏、油的粘度过低等都会使泄漏增加,增加能量损失。判明原因后,采取相应措施。

(2)缷荷回路工作不正常。系统不需要油液时,压力油从溢流阀(或安全阀)溢回油箱,要产生大量热。要认真检查缷荷回路中各类阀,恢复缷荷回路的正常工作。

(3)误用粘度太大的油,引起压力损失过大。

(4)换向时的冲击现象,造成不必要的能量损失,也会转化为热能,应该调节缓冲装置,消除冲击。(5)散热不良,要检查冷却器等装置。

3结论

根据上述常见故障分析及实际经验,要使一个

液压系统能够可靠工作必须在设计和使用过程中认真注意以下几个问题:

(1)防止空气混入系统中,并及时排走混入系统中的空气,空气混入系统中,会引起振动、噪音、运动

不平稳、爬行和油液氧化变质等不良后果。

(2)要经常保持油液的清洁。油液中混入杂质,会引起滑阀卡住、堵塞节流小孔或缝隙,相对运动件磨损加剧,使液压系统不能正常工作。因此,除了装设滤油器及各防护装置外,要定期清洗滤油器和更换旧油。拆装修配要认真清洗。

(3)要防止泄漏和油温过高。

RigHydraulicSystemDebuggingandTroubleshootingMethods

HUZhong-quan

(AssetManagementtheBeachTownofChongqingLongevityAreaofEastSichuanDrillingCompanyStation,

Chongqing401237,China)Abstract:Therighydraulicdrivesystemfromthepowercomponents,actuators,controlcomponentsandauxiliary

components.Testandadjusttheirsystemsbyvisualinspection,loadtestandloadtestthreesteps,thehydraulicsys-tembeforeassembly,thevariouselementstobecarefullycleanedandcheckedandconfirmedtheirperformanceinor-dertomeettherequirementsafterassemblydebugging.Fromthesystemactuatordoesnotmovefastenoughorcompletely,significantlyreducingtheoperatingspeedoftheliquidmotiveAfterloading,thesequenceofactions,suchasautomaticcyclecannotbeproperlyimplemented,noiseorvibration,andhighoiltemperatureandothercommonfailureswereanalyzed,andthecorrespondingexclusionmeasurestotroubleshoottechnicalperformanceofeachcom-ponent,ifnecessary,cleaned,adjustedefficiency,repairandreplacement,topreventairmixingsystemtokeeptheoilcleanandpreventsystemleaksandoiltemperatureistoohigh.Keywords:rig;hydraulictransmission;debugging;fault;exclusion

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! (上接第247页)

TheCommonlyUsedMethodstoEstablishThreeCoordinateMeasuringMachineCoordinate

System

LIQing

(1.HefeiUniversityofTechnology,HefeiAnhui230009,China;

2.AnhuiMechanicalandElectricalEngineeringoftheCareerTechnicalCollege,WuhuAnhui241000,China)Abstract:Withthedevelopmentofthemanufacturingindustryinourcountry,threecoordinatemeasuringmachineispopularatlighteningspeed.InthecaseofPCDMISsoftware,thispaperintroducesthecommonlyusedmethodsofthreecoordinatemeasuringmachinecoordinatesystemestablished.Thepapermainlyintroducestheprocessofestablishingacoordinatesystembythemethodof3-2-1.Ithasimportantpracticalsignificanceandreferencevalueforthecoordinatemeasuringmachineengineeringapplication.Keywords:coordinatemeasuring;coordinatesystem;PC-DMIS

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