三坐标测量分度圆孔组位置度的方法及计算分析
三坐标测量位置度的方法及注意事项
三坐标测量位置度的方法及注意事项作者：申学利杨丽云来源：《中小企业管理与科技·上旬刊》2015年第08期摘要：位置度检测是机动车零部件检测中经常进行的一项常规检验。
所谓“位置度”是指对被评价要素的实际位置对理想位置变动量的指标进行限制。
在进行位置度检测时首先要很好地理解和消化图纸的要求，在理解的基础上选择合适的基准。
位置度的检测就是相对于这些基准，它的定位尺寸为理论尺寸。
关键词：三坐标；位置度1 位置度的三坐标测量方法1.1 计算被测要素的理论位置①根据不同零部件的功能要求，位置度公差分为给定一个方向、给定两个方向和任意方向三种，可以根据基准体系及确定被测要素的理论正确位置的两个理论正确尺寸的方向选择适当的投影面，如XY平面、XZ平面、YZ平面。
②根据投影面和图纸要求正确计算被测要素在适当投影面的理论位置。
1.2 根据零部件建立合适的坐标系。
在PC-DMIS软件中，可以把基准用于建立零件坐标系，也可以使用合适的测量元素建立零件坐标系，建立坐标的元素和基准元素可以分开。
1.3 测量被测元素和基准元素。
在被测元素和基准元素取点拟合时，最好使用自动程序进行，以减少手动检测的误差。
1.4 位置度的评价。
①在PC-DMIS软件中，位置度的评价可以直接点击位置度图标。
②在位置度评价对话框中包含两个页面，特征控制框和高级，首先根据图纸要求设置相应的基准元素，在基准元素编辑窗口中只会出现在编辑当前光标位置以上的基准特征，如图1所示。
③基准元素设置完成，回到特征控制框选择被测元素，设置基准，输入位置度公差。
④在位置度评价的对话框中选择高级，在此对话框中可以设置特征控制框尺寸的信息输出方式和分析选项。
如图2的对话框，在标称值一栏中手动键入被测要素的理论位置值，点击评价。
1.5 在报告文本中刷新就可以看到所评价的位置度结果。
2 三坐标测量位置度的注意事项2.1 评价位置度的基准元素选择和建立坐标系的元素选择有相似之处，都要用平面或轴线作为A基准，用投影于第一个坐标平面的线作为B基准，用坐标系原点作为C基准。
孔组作为基准的三坐标测量机测量方法
孔组作为基准的三坐标测量机测量方法Coordinate measuring machine evaluation methodologyfor Hole Pattern Identified as Datum张爽高金刚王华ZHANG Shuang, GAO Jin-gang, WANG Hua（长春工程学院，长春 130012）摘要：由于实际孔组与基准参考框之间允许存在一定的位移，当孔组做为基准时位置度很难定量的进行测量。
以凸轮轴罩盖为例，首先介绍三坐标测量机软件关于孔组位置平移与旋转的数学定义。
其次，定量评价基准为孔组的位置度与传统基准建立方法比较。
从位置度曲线表中可以得出结论，孔组作为基准的曲线比传统方法的曲线平滑。
这种方法可以减少孔组位置度的偏差，从而对孔组类零件做出更符合功能或装配实际要求的判断。
关键词：孔组；基准；位置度；三坐标测量机中图分类号：TP202+.30 引言形位公差是用来规定零件尺寸和公差的操作标准。
形位公差的目的是保证零件与其配合件顺利安装并给出零件的几何形状从而体现设计意图。
根据零件的功能，很多情况都需要将孔组定义为一个单一的基准。
尤其是两个零件都有螺栓孔需要使用螺栓与螺母联接的结构。
通常，图纸上建立基准的传统的方法是以零件的安装平面为第一基准，一个孔作为第二基准，再选取另外一个孔作为第三基准。
这种方法可能会将可以安装的零件的误判为不合格。
因为根据零件的设计功能，孔组与基准参考框之间允许存在一定的位移，如图2所示。
在实际的装配过程中，孔组允许移动，这是应用孔组作为基准的目的。
然而，不同于传统的基准建立方法，孔组作为基准在实际应用中很长采用，其中主要的一个原因就是测量上很困难。
在本文中，采用凸轮轴罩盖为例，介绍了三坐标测量机以孔组为基准测量孔的位置度的方法。
传统的基准建立方法与孔组基准方法得到的孔位置度以图表的方法做对比分析。
详细的结果见下面的章节分析。
1 凸轮轴罩盖的孔位置度测量在本文中，凸轮轴罩盖的孔位置度作为研究对象，使用三坐标测量机，介绍以孔组作为基准的操作方法。
三坐标测量圆柱度和圆度的方法
3. 使用圆度评价指令，设置相应参数后运行，评价出圆度值。
三坐标测量圆柱度和圆度的方法
测量对象
测量方法
采样方案
测量步骤
评定标准
圆柱度
三坐标测量法
1. 等距横截面：从被测零件的内孔距底部10mm处开始，分五段等距离横截面进行测量，从下往上依次从截面1至截面5测量，重复测量五次，记录数据。
1. 将被测零件在精密测量室里等温两个小时后，校好三坐标测量机的零位及测头各个方位的角度。
被测零件的圆柱度误差值为提取圆柱面上的各测点到拟合导出要素（轴线）的距离的最大值与最小值之差。
2. 单螺旋线：从被测零件的内孔距底部10mm处开始，沿一条螺旋线从下往上进行测量，重复测量五次，记录数据。
2. 选择合适的采样方案进行测量，并记录各点的示值，得到提取圆柱面。
3. 双螺旋线：结合等距横截面和两条螺旋线进行测量，具体方案可根据实际需求设计。
3. 采用最小区域法对提取圆柱面进行拟合，得到拟合导出要素（轴线）。
圆度
三坐标扫描测量法
在被测圆度截面上采集足够多的点进行扫描测量，确保采样间隔足够小（最小可达到0.01mm）。
1. 输入生成扫描圆指令，设置点密度、扫描速度和过滤类型等参数。
圆度值为扫描得到的圆上各点到圆心距离的最大值与最小值之差的一半。
三坐标测量机检测圆度及同轴度的误差和方法
测明显要差于面扫描式 ，并且三坐标作为一种灵敏
仪器 ，也受到测量方法、三坐标设备 、测量环境 、
测 量人 员和 被测 工 件本 身 误 差五 个 方面 影 响 。
（ ）处理措施 ３
当被检测物 件基准处 比较长
时 ，我们可以在构造基准轴线时 ，将两个基准截面 圆的距离尽量拉大 ，这样 ，会减小基准轴线延长后
轴 度 测量 进 行探 讨 和研 究 。
的 一 个 内 径 １ ０ ０ ｍｍ的 轴 套 来 进 行 打 点 试 验 。 ①
将 被测工件清洗干净后 ，放在恒温 室 （０ ）１ ｈ ２℃ ０ 后 ，放在三坐标测量机上 ，手动测量确立坐标系。 ②在零件坐标 系下 ，确立轴套内孔的圆心位置 ，然
ＭＷ （ 收稿 日期 ：２ １１０ ） ０ １ １２
参 籼 磊
＿９ ６
时候 ，如果 基准轴上的第二个截面 圆的圆心偏离理
想 轴 ００ ｍｍ，那 么 当被 构 造 的基 准轴 延 伸 到 被 测 ．１
轴 的第一截 面时 ，已经偏差 了００ ｍｍ，最大处 已 ．３
经 偏 离 了００ ｍｍ。 被测 件 可 能超 差 ，这 种 测量 误 ． ４ 差 原 因是 基 准 轴 本 身 出现 的偏 移 。
值 ，经过 软 件 运算 ，求 出被 测 工 件的 几 何尺 寸 、形
法。由于所用三坐标不具备扫描面的功能 ，只能采
用采 点 法测 量 。 （ ）试 验 过 程 ２ 我们 以 Ｋ Ａ 控 车 床 加 工 后 Ｉ数
状和相对位置。因此 ，从原理上来看 ，三坐标检测 具有万能性 。但是它在实际使用中，由于环境 ，测 量方法的不 同，仍有不足之处 ，文本仅对圆度和同
分别建立各 自的中间截面 ，然后这两个截面中心连线 作为公共轴线，分别计算基准体和被测体相对公共轴 线的差值，最大值作为同轴度检测值。 如 图３ 所示 ，被 测 零件 的两 端 都很 短 ，只有 １ｒｍ，并且相距比较远 ，有 １０ ５ ａ ５ｍｍ。那么可以采取
三坐标位置度计算公式
三坐标位置度计算公式三坐标位置度计算是指计算目标点在三维坐标系中的位置，并在此基础上进行误差量的计算。
它在制造业、机器人技术、航空航天等领域中都有广泛应用。
此处介绍三坐标位置度计算的公式，以及如何在实际应用中进行调整和校准。
三坐标位置度计算公式中，需要考虑的是目标点在三个坐标轴（x、y、z）上的坐标值。
以二维坐标系为例，我们可以简单地使用勾股定理来计算两个坐标点之间的距离，即(sqrt((x2 - x1)^2 + (y2 -y1)^2))。
但在三维空间中，我们需要考虑三个坐标轴的影响，因此公式变为：(sqrt((x2 - x1)^2 + (y2 - y1)^2 + (z2 - z1)^2))。
此公式可以表示出两个点在三维空间中的距离，进而计算出它们之间的位置差异量。
在实际的三坐标位置度测量中，还需要考虑误差的影响。
误差包括系统误差和环境误差两种。
系统误差是指由于测量设备的精度、测量方法的限制，导致的固有误差；而环境误差则是由于测量条件的变化而产生的误差。
为了减少误差，我们需要在测量前对设备进行校准，确保其精度和稳定性。
三坐标位置度计算还需要考虑三坐标的坐标系之间的转换。
如果三个坐标轴不是互相垂直的，则需要进行坐标系变换。
在实际应用中，需要根据测量设备的特点和测量需求，合理选取坐标系，并进行合适的变换。
综合来看，三坐标位置度计算公式涉及到距离计算、误差分析、坐标系变换等多个方面。
在实际操作过程中，需要根据具体需求和设备特点进行合理的调整和校准，以保证精度和可靠性。
对于制造业和机器人技术等领域的从业人员而言，熟练掌握三坐标位置度计算公式是必不可少的基本技能之一。
三座标测量方法分析
測量元素的分析
• 面、線的測頭補償。 • 圓、圓柱、圓錐的半徑補償。 • 曲線、曲面的半徑補償。 • 星型測針的半徑補償，取平均值。 • 測量誤差和測點的數量
坐標系
零件坐標系
• 為什麼建零件坐標系
✓測量公差（如：位置度）的需要。 ✓程式測量的需要。 ✓準確測量的需要。 ✓輔助測量。
幾個難題
測量距離 • 小平面的距離。 • 圓心距離，測孔還是測圓柱。
幾種測量方法
• 柱與平面的垂直度 ✓互為基準時選擇大基準。
幾種測量方法
• 毛坯件的測量
✓選擇大球的測針 ✓多采點 ✓指定位置 ✓去毛刺
幾種測量方法
• 螺紋孔測量 ✓用銷子輔助測量孔位置。
編程注意的問題
編程的思路
• 編程要求：安全、高效、精確、可靠。
• 模組化編程。 • 編程的整體結構。 • 程式要優化、要有容錯措施。
程式結構
程式初始化
手動測基準元素
建立坐標系
自動測量基準 自動建坐標系
保存坐標系
測量全部元素
構造、計算、評價
輸出檢測報告
測量模組結構
調用坐標系 設置測頭 設置速度、距離 起始點 測量所有元素 設置結束點
優化程式
• 刪減多餘虛點，增加必要的虛點。 • 更改測量元素的順序，縮短測量路徑。 • 改善重複性差的測量方法。 • 檢查、修改元素編號，不能重複。 • 設置檢測數據的格式和保存路徑。 • 適當加注說明語句，便於記憶。 • 設置必要的迴圈。 • 設置必要的人機對話語句。 • 設置必要的容錯語句。
✓ +Z方向是向側面打滑後觸發，誤差比較大。只能用球形 測針，不能用柱形。
三坐标测量孔距的方法-概述说明以及解释
三坐标测量孔距的方法-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:三坐标测量是一种精密测量技术，通过三坐标测量仪器可以实现对物体形状、尺寸、孔距等多种要素的测量。
孔距是指两个孔之间的距离，是工程设计和生产制造中常见的重要参数之一。
本文将探讨三坐标测量技术在测量孔距方面的方法和应用。
首先介绍三坐标测量技术的原理和特点，然后深入探讨不同的孔距测量方法及其优缺点，最后通过实际应用案例分析，总结该技术在孔距测量中的实际效果和应用价值。
通过本文的阐述，读者将深入了解三坐标测量在孔距测量中的重要性和实用性，为相关领域的工程技术人员提供参考与借鉴。
1.2 文章结构:本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，会先对三坐标测量孔距的方法进行简要介绍和目的阐述。
接着在正文部分，分为三个小节：一是对三坐标测量技术进行简要介绍，以便读者对三坐标测量有一个全面的了解；二是对孔距测量方法进行探讨，包括不同的测量方法及其优缺点比较；三是通过实际应用案例分析，展示三坐标测量孔距方法在实际工程中的应用情况。
最后，在结论部分将对整篇文章进行总结，对不同孔距测量方法进行优劣比较，并对未来研究方向进行展望。
通过以上结构的安排，读者可以系统地了解三坐标测量孔距的方法的相关知识。
1.3 目的本文旨在探讨利用三坐标测量技术来测量孔距的方法。
通过对孔距测量方法的研究和实际应用案例分析，我们旨在总结出一种准确、高效的测量方法，并对其优劣进行比较。
同时，我们希望能够在实践中发现问题并提出未来研究方向，为这一领域的发展和提升提供有益的参考。
通过本文的研究，我们希望能够为工程领域的孔距测量提供更加有效的解决方案，促进相关技术的进步和应用。
2.正文2.1 三坐标测量技术简介三坐标测量技术是一种精密实时测量技术，通过测量目标物体上各个点的三维坐标来实现对目标物体尺寸、形状等参数的准确检测。
该技术利用三个直角坐标轴上的测量探头，可以实现对物体空间内的任意点坐标的测量。
蔡司三坐标阵列孔位置度
蔡司三坐标阵列孔位置度的测量涉及到对多个孔的位置度进行测量。
这些孔可能是相对基准进行公差的，也可能是在不同的方向上受到限制的。
具体测量方式如下：
1. 常规方法：配置小测针，测针直径小于孔径，测针进入孔内进行触测测量圆或圆柱进行评价。
2. 针规辅助测量：运行程序前在小孔插入匹配合适的针规，用常规测针测量针规外露的圆柱部分，再用此测量圆柱与孔口和孔底两处虚构横截平面分别相交构造成点或圆，分别评价两点或圆的位置度，两结果中取最大值为该小孔的位置度。
3. 自定心测量法：用大于孔径1.5倍以上直径的测针在小孔口部中心测量自定心点，评价该自定心点的位置度即为小孔的位置度。
此方法的优点是减少了小直径测针、吸盘、库位等部件的投入，无需使用针规，无额外操作，程序运行测量时间短，测量效率极高。
缺点是自定心点测量的是孔口倒角的中心，跟小孔的真实中心有一定的误差，故此方法整体测量误差相对较大，精度相对较低。
自定心测量法适用于位置度或尺寸要求不高的短小孔的测量，如压铸件的通油孔，一般来说小孔位置度要求在0.5以上均可使用此简易测量法。
以上内容仅供参考，如需更多信息，建议查阅蔡司三坐标的使用说明或咨询相关专业人士。
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三坐标测量分度圆孔组位置度的方法及计算分析
位置度是多种形状和位置公差中的一种。
国家标准规定，位置度误差是被测实际要素对其想要素的变动量。
即理想要素是对于基准的位置由理论正确尺寸来决定的。
本文通过三坐标测量机对特殊位置度的测量，就分度圆位置度的计算方法进行了详细的分析。
标签：分度圆；位置度；理论正确尺寸
1 概述
三坐标已被广泛应用于工业产品精密零件的测量，对于手工不易操作的特殊零件的测量，通过三坐标测量机就很容易实现。
比如：平面度、直线度、园柱度等。
空间元素间的位置关系，如：内孔公共轴线间的垂直、平行，公共轴线、公共平面的建立与体现等，都可以通过三坐标测量后获得。
因此，三坐标测量机为对现代工业的高速发展起到了无可替代的作用。
但对于形位误差的确定是个比较复杂的问题，本文对特殊位置度的测量，通过三坐标采集一定的数据，再对数据进行合理计算获得的。
2 位置公差的概念
在形位公差标准中，位置度是一种重要的公差标准。
当最大实体原则应用于被测要素时，实际上是将被测要素的公差带予以放宽，有利于产品的加工和装配，因此，位置度公差在产品设计和实际工作中得到了广泛的应用。
在位置度误差检测中，对图样上经常出现的变化多样的不规范位置度，检验人员对测量结果进行技术处理。
并按照位置度的定义，进行公式推导，再通过测量机检测的数据，准确计算出位置度的误差值。
3 孔的位置度公差带
点的位置度公差带是直径为公差值t，且以点的理想位置为中心的圆或球内的区域。
孔的位置度必须位于直径为公差值t1、t2的两圆柱的重叠部分。
4 分度圆孔组位置度的测量与计算
4.1 被测要素分析
图1为分度圆孔组位置度的典型零件，要求6—ΦD1孔均布，对基准A、B 的位置度公差为Φt。
被测孔位置度的公差带为：被测轴线必须位于直径为公差值t且相对于基准A、B所确定的理想位置为轴线的圆柱面内的区域。
孔对于基准A的误差，是指孔在整个有效长度上所有截面的位置都不能超过允许范围，对于基准B的误差包括径向误差和角向误差。
4.2 分度圆孔的测量及坐标系的建立
首先，通过三坐标的测量建立零件坐标系。
测量基准面A建立第一轴，测量基准孔B及圆周上任一孔。
并在二维状态下计算两孔心连线，将其建为第二轴，取B孔中心为原点，在该坐标系中依次测量圆周上其余各孔，将各孔圆心分别与基准孔B圆心二维连线，并分别计算各连线之间的夹角及两孔心之间的距离。
将分别与其理论正确尺寸、理论正确角度、进行比较，分别得到被测孔的径向误差和角度误差。
4.3 位置度误差计算分析
图2中，设：O点为基准孔B的中心点，A点为圆周孔的理论中心点，C点为圆周孔的实际中心点。
在三角形AOC中：OA=，∠AOC=，CD=
由余弦定理，求被测孔理论中心与实际中心的距离AC则：
圆周孔的位置度=2AC= 2 （1）
按公式（1）计算虽然结果准确，但非常麻烦。
在实际工作中，也可按下述计算弧长的近似公式来进行计算。
经过工作实践中计算比较，计算结果所引起的误差较小，可以忽略不计。
圆周孔的位置度=2 （2）
在工作中，当被测孔的轴线在5mm以内，因为它的误差很小，可不考虑孔对基准A的位置误差，可以忽略不计。
但如果孔的轴线较长，则必须求得圆柱孔与两端面相交的交点位置。
与孔相交的交点的位置度均应在技术要求的范围内，才能保证孔的轴线在技术要求的长度上，位置度都是合格的。
5 结束语
本文对位置度测量进行了具体的分析和计算。
给出了相应的计算公式，为今后的工作提供了可靠的依據。
三坐标精确的测量数据为数控机床的调整和加工提供了可靠的依据，不愧为现代工业发展的得力助手。
参考文献：
[1]形状和位置公差GB/T1182-1996[S] .。