PC-DMIS能力指数计算与测试
基于PC—DMIS车身钣金件的三坐标测量方法分析
基于PC—DMIS车身钣金件的三坐标测量方法分析文章从坐标系的建立、零件特征元素的测量、出具检测报告的方法等方面介绍了PC-DMIS软件如何实现车身钣金件的三坐标测量。
标签：PC-DMIS软件；钣金件；三坐标测量1 概述PC-DMIS软件是美国开发的一款三坐标测量软件，具有强大的测量几何量的功能，所以受到广大汽车生产企业的青睐。
车身钣金件分为冲压件和焊接总成件，下面简单介绍一下如何用PC-DMIS软件测量车身钣金件。
2 钣金件的类型对于需要进行三坐标测量的制件，首先要明确是否具备测量支架，两者的测量方法存在很大的差异，文章将分别进行介绍。
3 测量前的准备工作3.1 工件CAD（数模）制件在进行三坐标测量之前，需要测量人员根据检测要求准备好一系列的资料，例如被测工件的数模，图纸、工艺部门提供的检测表等。
PC-DMIS软件需要的数模格式为*.igs、*.stp等，而设计部门通常会把产品数模制作成*.CATIA格式，所以需要先通过CATIA软件将数模转换成*.igs、*.stp 等格式才能使用。
3.2 PC-DMIS软件新建零件程序文件打开PC-DMIS，新建一个以零件号为名称的程序文件*.PRG文件，进入软件后，自动弹出测头校验对话框，测头文件下拉菜单会出现之前已经校验好的测头文件，操作者可以根据需要选择合适的测头文件。
4 建立坐标系对工件进行测量，最重要的步骤就是建立零件坐标系，正确建立零件坐标系对于保证迅速而准确地进行测量工作至关重要。
常用的建立坐标系的方法有三二一法和迭代法。
对于车身钣金件检测工作，通常带检测支架的钣金件使用三二一法，不带检测支架的钣金件使用迭代法，下面将分别进行说明。
4.1 三二一建立坐标系方法三二一建立工件坐标系必须具备以下三个条件：（1）被测零件上必须有一个确定第一个坐标轴方向的实际基准元素。
（2）必须能在垂直于第一坐标轴的平面上确定第二坐标轴的方向。
（3）必须能确定坐标系原点。
PCDIMS 术语总览
CAX 软件研发中心
重心
物体的重心。
BASIC 脚本
Basic 脚本是用 BASIC 编程语言编写的一系列 Basic 命令。
波特
此为计算机发送或接收数据的速度。通常将其定义为比特/秒 （bps）。
弯曲半径
弯曲半径实际上是薄壁件的圆柱（销）测量中，用来测量中心位置 和大小。
最佳拟合
误差最小的拟合方式。
为了将过程标记为“支持”，计算的效率（上面等式）必须大于用户 输入的效率阈值。如果过程不支持，则认为“不支持”。
CD
碰撞检测。
质心
特征中最接近中心的点。
特征点
NC-100 视频测头所使用的测量，实际上是角度点测量。具有两种 测量类型。
1) 测量位于两个曲面相交处的一个点（此测量类型很象 角度点）。
2) 测量两个点，位于每个曲面上距相交处指定距离的位 置。
3
Email: 3dimcad@
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来确定何时停止扫描。
边界平面矢量
边界平面矢量最初由从扫描起点到扫描方向点的方向来确定。
边界点
将确定包含在扫描线或曲面中的区域限制的样例点。
框选
框选为“图形显示”区域的一个功能，允许使用鼠标围绕一组特征拉 出一个框，在“特征标识”列表框中突出显示这组特征。
有在使用模拟测头、硬测头或一些激光测头和光学测头时，才可 以执行连续接触式扫描。这种扫描的测头尖与零件曲面接触，以线 性方式移动，在全部扫描或部分扫描完成之前始终触测零件曲面。
控制器
每个坐标测量机都有一个控制器，控制器驱动伺服系统移动测量 机，读取刻度以跟踪位置，连接实际测头等。给定的坐标测量机的 控制器类型不尽相同。
PC-DMIS测量软件介绍
1C PC-DMIS-Jan.08 Rev.A
PC-DMIS EMS 家族
PC-DMIS
PC-DMIS VISION
PC-DMIS NC
PC-DMIS INSPECTION PLANNER
PC-DMIS WEB REPORTER
PC-DMIS Our pride
PC-DMIS
1C PC-DMIS-Jan.08 Rev.A
PC-DMIS
PC-DMIS VISION
PC-DMIS NC
PC-DMIS INSPECTION PLANNER
PC-DMIS WEB REPORTER
PC-DMIS Our pride
针对不同特征类型设置不同的构 造方法，包括：投影、相交、镜 像、最佳拟合、最佳拟合并重新 修正误差、相切、平行、垂直、 组合、移动、旋转、偏移线、偏 离面和以原点作为构造基准
全面的评定方法，考虑各种 测量要求；例如：轮廓度评 价具有最佳拟合功能
位置度等其他位置公差具有 输入评定长度 / 区域、以及 对被测和基准特征应用公差 原则 (独立原则、最大 / 最 小实体原则) 的功能
1C PC-DMIS-S EMS 家族
PTB认证的软件算法
PC-DMIS可自动 识别测量特征元 素
PC-DMIS Our pride
1C PC-DMIS-Jan.08 Rev.A
PC - DMIS自动显示测量元素
PC-DMIS 有CAD模型下的测量: (高效/可靠/安全)
EMS 家族
PC-DMIS
PC-DMIS VISION
PC-DMIS NC
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可以构造3D曲线、曲面数模
PC-DMIS尺寸评价应用技巧
• 公差值前不加注ø表示：公差帶是距離為公差值t 且垂直於基準線的兩平行平面之 間的區域；
• 如在公差值前加注ø表示：公差帶是直徑為公差值t 且平行於基準線的圓柱面內的 區域。
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3.2 定向位置公差 垂直度
• AX NOMINAL
MEAS
DEV
• X 0.000
-10.606
-10.606
• Y 0.00000
0.000
0.000
• TP 22.96101
21.213
21.213
• 37終止尺寸 位置5
• 當勾選從軸兩端時會彈出兩個評價，一個是起點的，一個是終點的，如下
• 平行度公差注意事項： • 分為線對線、線對面、面對線、面對面4種情況； • 公差帶標注分兩種情況：
• 公差值前不加注ø表示：公差帶是距離為公差值t 且平行於基準線、位於給定方向 上的兩平行平面之間的區域；
• 如在公差值前加注ø表示：公差帶是直徑為公差值t 且平行於基準線的圓柱面內的 區域。
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3.1 定向位置公差 平行度
• 半角：對於圓、圓柱或圓錐，形狀
30
4.1 特徵位置 尺寸資訊選項卡
• 尺寸資訊
31
4.2 位置度評價
傳統評價對話框
32
新評價對話框
4.2. 位置度 “ 料體條件”選項卡
• 傳統對話框當勾選上“使用基準”後，要在左側特徵欄選擇基準元素，第一項 為評價元素。第二項為基準1、第三項為基準2、第四項為基準3；
在圖中如虛線延長線所示，且比實際測量的長度還要長，則也可以用負值。
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PC-DMIS高级应用试题B卷
PC-DMIS高级应用试卷（B）姓名：单位：考试时间：PC-DMIS高级应用考试（B卷）1、下列关于盘形针说法不正确的是（）A.要先校验普通测针，然后再校验盘形测针B.盘形测针通常配加长杆一起使用C.盘形测针的后缀为“DISK”D.校验盘形针时，不需要校验普通测针，可直接进行校验2、关于星型针的说法不正确的是（）A、安装测针时，尽量保证2号，4号针的连线同X轴平行；3号，5号的连线同Y轴平行。
B、自动校验多个测针角度的星型测针前，首先应根据定义的测针角度，调整标准球的支撑杆，使其指向与需校验星型测针测头定义角度后的1号测针平行，之后使用已经标定过的测针重新标定一下标准球的位置，然后进行校验。
C、T IPSTAR2BY30中的30为测杆的长度D、星型测针测座每添加一个角度A*B*,五根测针会同时添加此角度3、下列关于测针的校验说法不正确的是（）A.校验完测头后，需要从校验结果中检查校验结果是否正常B.如果新加了一个测针角度，并且之前的标准球没有移动，可以直接自动校验这个角度C.发生碰撞后，需要重新校验测针D.测量过程中，发现测针松了，拧紧继续使用即可4、由坐标系1到坐标系2需要的操作是（）A.X+轴绕Z+旋转45°B.Y+轴绕Z+旋转45°C.X+轴绕Z+旋转负45°D.X+轴绕Z+旋转45°5、下列关于测头的说法正确的是（）A.同一种测头在不同的使用状态时，有时需要更改测力设置B.任何测头都不需要设置测力选项C.扫描测头只进行扫描校验D.扫描式测头不能进行触发式测量6、脱机编程时手动在数模上取点需要切换到哪种模式（）A.平移模式B.程序模式C.命令模式D.曲线模式7、自动特征测量中，使用测量策略的说法错误的是（）A.策略保存在自定义构建的DLL文件中B.可以将预先定义的策略与PC-DMIS执行特征的策略进行互换C.提供了模块化的方式扩展PC-DMIS的默认功能，以满足特殊测量需要D.支持该功能的特征包括：圆，平面，圆柱，圆锥，直线，球8、对于径向全跳动公差，下列论述不正确的是（）A.与同轴度公差带形状相同B.属于形状公差C.属于位置公差D.当径向全跳动误差不超差时，圆柱度误差肯定也不超差9、延伸公差带采用的符号是（）A.○MB. ○PC. ○LD. ○S10、关于下图位置度标注描述不正确的是（）A.图中位置度标注的是组合位置度B.第一格只控制这个尺寸形体组位置和/或方向C.图中位置度标注第二格仅表示孔组与A基准垂直D.下格公差值一定比上格公差值小11、下面关于碰撞测试说法错误的是（）A.进行碰撞测试时，应保证“图形显示”窗口以“曲面模式”显示零件模型B.PC-DMIS提供了碰撞测试功能，方便了用户在软件中自动模拟测量的实际过程，检测编辑的程序在运行时是否发生碰撞C.无论DCC模式还是手动模式都可以进行碰撞测试D.碰撞测试之前先要生成路径线12、下列关于样例点的描述不正确的是（）A.使用样例点测量时，测量机会在特征的周围平面上测点B.样例点会构造成一个新的平面，作为测量特征的投影平面C.因为二维特征需要投影所以测量二维特征时，必须使用样例点才能保证测量结果的准确性D.使用圆特征建立迭代法坐标系时，圆的样例点数必须是313、即使工件发生了较大偏差，仍然可以根据特征之间的相对位置，实现自动测量的方式是（）A.拟合坐标系B.相对测量C.查找孔D.读取位置14、下列说法不正确的是（）A.零件坐标系的原点不在工件本身或者无法找到相应的基准元素确定轴向和原点时，可以使用迭代法建立坐标系B.只有在导入数模的情况下才可以使用迭代法坐标系C.迭代法建立的零件坐标系的轴向和原点无限逼近于数模本身的坐标系D.如果测量点不在点目标半径区域内，PC-DMIS将以DCC模式重新测量此点，直到测量点落在该区域。
基于PC_DMIS的同轴度检测方法研究与应用
度 。这条公共轴线近似于一个模拟心轴 ,因此这种方法 接近零件的实际装配过程 。
212 直线度法 在被测元素和基准元素上测量多个横截面的圆 ,然后
选择这几个圆构造一条 3D 直线 ,同轴度近似为直线度的两 倍。被收集的圆在测量时最好测量其整圆 ,如果是在一个 扇形上测量 ,则 PC - DMIS 计算出来的偏差可能很大。 213 求距法
两端轴承内孔同轴度为φ0105 mm ,如果两端孔的同轴 度不好 ,则会影响半轴和齿轮的装配 ,导致齿轮转动不 畅 ,因此需要准确的测量出差速器壳的同轴度 。差速器 壳简图如图 2 所示 。
图 1 同轴度测量原理图
2 用 GLOBAL 活动桥式三坐标进行同轴度检测的方法 研究
对于基准圆柱与被测圆柱 (较短) 距离较远时不能用 PC - DM IS 直接求得 ,经过分析可考虑在 PC - DM IS 中 使用公共轴线法 、直线度法 、求距法等三种方法解决 。 211 公共轴线法
在被测元素和基准元素上测量多个横截面的圆 ,再 将这些圆的圆心构造一条 3D 直线 ,作为公共轴线 ,每个 圆的直径可以不一致 ,然后分别计算基准圆柱和被测圆 柱对公共轴线的同轴度 ,取其最大值作为该零件的同轴
图 2 差速器壳简图
表1
被测元素
利用测量软件的 常规方法
公共轴线法
A孔
以 B 孔为基准评价 A 孔的同辆 Φ010468/
同轴度为被测元素和基准元素轴线间最大距离的两
倍 。即用关系计算出被测元素和基准元素的最大距离
后 ,将其乘以 2 即可 。求距法在计算最大距离时要将其 投影到一个平面上来计算 ,因此这个平面与用作基准的 轴的垂直度要好 。这种情况比较适合测量同心度 。
3 实际应用 现以 EA TON 差速器壳为例 :据图纸要求差速器壳
PC-DMIS测量软件介绍
3.关联要素评价：平行度、
垂直度、倾斜度、位置度、 同轴度、对称度、圆跳动、
全跳动、线轮廓度、面轮廓
度
5.7图形功能
强大的图形功能
1.强大的图形处理器-高 效的处理大型CAD文件 （200M+） 2.图层生成功能-利用导 入的模型，可建立相应 的CAD图层 3.CAD文件的编辑功能-删 除其中的无关特征，改变 CAD图形的基本特征（如： 文件名和颜色） 4.全面控制OPEN GL图形 设置，实现测量性能最 大化 5,更多功能访问思瑞官网
2010
PC-DMIS2010 PC-DMIS2010 MR1 PC-DMIS2010 MR2 PC-DM-DMIS2011 MR1
2012
PC-DMIS2012 PC-DMIS2012 MR1
2013
PC-DMIS2013 PC-DMIS2013 MR1
三坐标测量仪测量软件
PC-DMIS测量软件介绍
一、PC-DMIS测量软件简介
PC-DMIS 软件开发公司(Wilcox) 是Hexagon集团 的全资美国子公司, 拥有100名以上的员工，是 全球最大的CMM软件开发商，有完善的全球支持 网络，能够保证客户软件产品的持续升级和维护。 PC-DMIS软件包核心算法经德国标准局(PTB)认证， 是目前三坐标测量机市场使用最多的软件，是经 多年考验的软件，中英文等17种语言操作界面任 意切换，目前国内拥有至少6000家用户使用该软 件。
5.4有CAD模型的检测
有CAD模型的检测（高效/可靠/安全）
特点：“所见及所测” 1.可直接读取CAD数据，生成检 测程序 2.图形化的触测路径操作 3.具有图形化工件和探测路径模 拟，使得在实测之前发现并纠 正编程的错误，提高操作的安 全性
PCDMIS测头校验讲义.ppt
校验测头
15
支撑方向矢量I，J，K： 此矢量通过支撑杆的中心线， 方向为通过标准球向外。 （相当于一个矢量放在坐标系下面， 和三个轴夹角的余弦值）
校验结果
校验结果
直径 形 状 偏差
1、各个角度的红宝石直径 差别不大
2、形状偏差要越小越好， 一般几个微米
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思考题：
1.什么时候需要校验测针？是不是重启了控制柜或者重启了PCDMIS就要校验测针？
A角和B角是如何定义的？
B 角旋转 A 角旋转
A角向前为正，向后为负 B角角度的正负判定， 根据右手法则：拇指指向Z轴正方向， 顺四指旋转角度为正，反之为负角。
添加角度的几种方式
1
2 3
1.知道要转的是什么角度，可以在1区直接添加，或者在2区直接选择 2.如果角度很多，而且有规律，可以在3区添加
测头校验
12
手动：手动打12个点
DCC：自动打12个点，并进行安全移动，一般采用DCC
MAN+DCC：手动和自动混合，有助于校验不易建数模的模 型的特异配置
DCC+DCC：所有测尖位置的第一次都手打点，不进行安全 移动
终止角
起始角
一般采用用户定义， 在采点数为9~12点时， 应该选用三层，球形测针 一般采用0~90度
PC-DMIS 培训之 测头校验
1
为什么要进行测头校验
校验测头的目的 P40 1、理论测针半径与实际测针半径之间的误差；
补偿半径 2、测头旋转角度之误差，及建立个角度之间的关系。
参考角度
2
校验前的注意事项
测针和标准球要保持清洁。测针、测头、测 座等包括标准球都要固定牢固，不能有间隙 。
测头校验的速度要与测量时尽量保持一致。 标准球的摆放位置
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能力指数：计算表
能力指数的计算基于选定的控制图以及群组大小的不同而不同:
* 如果不存在下公差，则`Cpk = Cpu`。
也可参见：
基于正态分布参数的能力计算
基于控制图的标准差评价
能力测试类型
这一测试类型基于用户键入GR&R选择对话框内的主值和Sigma值而产生计量器可变性报告。
报告包括主值，计量器均值和计量器sigma值以及显示以下值的能力表格：
Cg:潜在计量指数(Cg), 用于确定计量器是否正在准确测量零件。
Cg是测量所给规格限制内符合的sigma曲线的数量。
用户可通过GR&R选择对话框来设置sigma值。
Cg将由测量标准差除以过程标准差计算。
`Cg = (0.15\ x\ sigma_(process))/S_(gag\e)`
如果用户不输入过程标准差的值，Cg将按如下计算：
`Cg = (0.15\ x\ Tol )/(6 \ x\ S_(gag\e))`
其中`Tol`=全公差
Cgu：规定测量系统指数的上限值，用于确定Cgk。
按如下方式计算：
`(X_(master) + 0.45sigma_(process) - barX_(gag\e))/(3S_(gag\e))`
Cgl: 规定测量系统指数的下限值。
按如下方式计算：
`(barX_(gag\e) - (X_(master) + 0.45sigma_(process)))/(3S_(gag\e))`
Cgk：测量系统的实际能力指数。
Cgk测定在中心和最接近的规格限制间可插入多少个标准差半曲线。
用户可以通过GR&R选择对话框设置标准差的值。
% Variation (Cg)：依据用户选项中的设置（美标或者欧洲标准）显示不同类型的标准差的值。
基于Cg的测量系统偏差的百分比表示，按如下方式计算：
`15/(Cg)`需要购买本软件或咨询软件更多交流信息请联系pc-software#（#改成@）
最大可接受值为15%。
% Variation (Cgk)：基于Cgk的测量系统偏差的百分比表示，按如下方式计算：
`15/(Cgk)`
最大可接受值为15%。
计算能力指数
Datapage+能够基于过程标准差评估计算四个不同的能力指数。
基于控制图评估的能力指数是：Cp，Cpk，Cr和PC%。
基于样例标准差的能力指数是：Pp，Ppk，Pr和PP%。
计算基于标准差评估以及上下规格限定(USL和LSL)。
针对如下项目进行计算。
注释:
1. 使用样例标准差‘S_(Sample)’计算的能力指数是：Pp，Ppk，Pr和PP%。
当使用非常
规分布为数据建模时将采用不同的计算方式。
2. 指数Pp，Pr，PP%，Cp，Cr和PC%是全公差带`((USL - LSL))`的函数。
应用单边公
差过程中将询问这些指数的值，如位置度，直线度等等。
这种情况下并不存在公差带，因为0.0是一个数学极限而非规定限。
在单边公差的情况下，非正态公差更有用。
3. 指数Ppk和Cpk使用最接近平均数的规定极限进行计算。
对于单边公差过程，计算只
适用于实际公差。
例如，对于位置度和平面度情况，Cpk和Ppk按照'((USL - mu))
(3*S_(???))'计算。
如果不做这种改变，Cpk和Ppk的计算就会显示该工序不合适，但实际上却是越来越接近零的目标值。
这往往导致Cpk（或Ppk）大于Cp（或Pp），这显然是不可能的。
这里的问题并不在于Cpk和Ppk的计算，而是在于Cp和Pp的无效性。
4. 使用控制图评价来计算能力指数；`S_(XMR2)`, `S_(XMR3)`, `S_(RX)`, `S_(XBR)`,
`S_(XBS)`,和`S_(XTR)`,是Cp, Cpk, Cr, and PC%.
5. 能力计算中一个共通混淆点将使用样例标准差并检查Cp，Cpk，Crk和PC%的计算；
这些值实际应用于Pp，Ppk，Pr和PP%的计算中。
基于正态分布参数的能力计算
如果X1, X2, ...Xn是测量样例值集，正常分布参数是通过下面方程式计算出来的：
平均值：
`mu = (sum x_i)/n`
`sigma = sqrt (sum(x_i-mu)^2/(n-1))`
`sum_(i=1)^n i=(n(n+1))/2`
Sigma:
`Pp = ((USL * LSL))/(6sigma)`
`Ppu = ((USL - mu))/(3sigma)`
`Ppl = ((mu - LSL))/(3sigma)`
`Ppk = \M\i\n(Ppu,Ppl)`
[If no lower tolerance exists, then `Ppk=Ppu`]。