三坐标测量基础知识
三坐标基础知识
定球时将测头角度转到A0B0 ，在标准球顶部大致 中心位置采一个点 ，单击屏幕上的确定按钮 ，此 时软件开始自动进行定球操作 ，直到软件提示 “定球成功 ”，完成定球 3.测头角度校验
为什么要校验测头？
1、使软件得到测针宝石球的“等效直径 ”， 自动 进行“测头半径的补偿 ”。
2、使软件建立不同测头位置的关系矩阵 ，使我们 调用不同测头位置进行测点时 ，都通过矩阵转换
通过以上特征的构造都可以确定一个完 整的坐标系
8.程序执行中注意观察是否有采点不到 位的地方(例如毛刺 ，加工面加工不到位等）
9.程序执行结束检查报告中是否有异常， 对于异常尺寸要再次确认
10.执行单段程序检查当前坐标系是否与 该段程序要求的相同
产品上容易造成的采点异常
加工不到位
孔内铝屑粘在宝石球上
孔内带铝 屑
怎么得到图上P点的坐标，有哪些方法？ 测量图中孔的I,J,K分别等于多少? I= — 0.809，J=0.5878，K=0
测座型号：PH10MQ
转接头型号：PAA1x32_TO_M8 传感器型号：TP20_TO_AG 吸盘型号： TP20_SF_M2(标准测力) 这些参数可在设备的测头测座部分查看得到
4） 、装配顺序
装配顺序为： 测座——转接头——传感器——吸盘 长杆（可不装配） ——测针
测座
______________ 器
C.标准球直径 ，根据标准球校准证书的实测
值进行设置 ，我司两台爱德华设备标准球直 径分别为25.0023和25.0027
2.定球
定球： 确定标准球在机器坐标系下的空间位 置便以测头校正
定球只能用软件默认的测头文件名称的装配 进行校正 ， 否则无法完成定球操作 。默认的 测头文件名称为“DEFAULT ”，装配可自行 定义。
三坐标测量基础知识学习资料
3.2.3 通过小球:
作基准用的小球通过使用钻套放置在检 验平台上
3.3 建立参考系几种方法
• 3-2-1建立参考系 • 几何法建立参考系 • 三个中心点建立参考系 • 六个曲面点建立参考系 • 基准元素建立参考系 • 最佳拟合建立参考系
3.3.1 3-2-1建立参考系
2.2 检具的检定报告
检具的测量和夹具的测量原理相同，先测 量检具或夹具的基准，根据图纸提供的条 件建立检具或夹具的坐标系，然后对检具 或夹具的定位销和定位面进行测量。
根据图纸或验收要求对比测量结果判断是 否满足使用要求。
3.1 为什么创建参考系?
• 果不查参考系，那么只有机器的坐标系。 例如，测量一个下面的零件：
• 这种建立参考系方法的原则是，通过在基准表面上采集六个点， 从而创建参考系。
• 上图的例子中，点1, 2, 3 设定 了X方向，这些点的坐标位置是 X=-100， 点4, 5 设定了Y 方向坐标是 Y=45， 点 6 设定了Z方向是 Z=50. 选择3-2-1构建坐标系时，显示右侧 的对话框：
照窗口中的顺序采集六个点，并确认。 参考系显示出来。
三坐标测量基础知识
前言
•
三座标测量是焊装白车身几何尺寸监控的重要手段
，随着公司发展，3D测量也纳入了冲压零件的质量监控范
围。可以说伴随着每个工厂的开工建设， 3D测量间是同
步开工的。也就是说，所有的焊装车身和冲压零件几何尺
寸分析都离不开3D测量数据。因此，掌握一些三座标测量
原理，了解如何分析阅读3D的测量报告，如何提出测量需
1.4测量软件介绍--目前武汉工厂全部使用Metrolog软件，整体界面如下。
2024版三坐标测量培训教程课件
目录
• 三坐标测量基础 • 三坐标测量操作 • 数据处理与分析 • 误差来源与补偿技术 • 典型案例分析 • 三坐标测量发展趋势与展望
01
三坐标测量基础
三坐标测量原理
01
02
03
坐标系的建立
通过三个互相垂直的坐标 轴（X、Y、Z）建立三维 坐标系，确定被测物体在 空间中的位置。
壁厚较薄、刚度较差、易变形等。
03
测量步骤
建立零件的三维模型，确定测量点 和路径，进行数据采集和处理，生
成测量报告。
02
测量方法
采用接触式测量，如三坐标测量机、 测微仪等。
04
注意事项
保证测量设备的精度和稳定性，选 择合适的夹持方式和测量力，避免
零件的变形和损坏。
齿轮类零件的测量
齿轮类零件的特点
形状复杂、尺寸精度要求高、齿形齿向精度要求高 等。
降。
误差补偿技术介绍
软件补偿
通过测量软件对测量数据进行实时修正，以消除误差。
硬件补偿
在测量设备上增加补偿装置，如温度补偿器、湿度补偿器等，以 减小环境因素对测量精度的影响。
组合补偿
综合运用软件补偿和硬件补偿技术，以最大限度地提高测量精度。
提高测量精度的方法
选择高精度测量设备
控制环境因素
采用更高精度的测量设备可以直接提高测量 精度。
控制系统
负责控制测量机的运动、数据采 集和处理等任务，通常由计算机 和相关软件组成。
数据处理与分析软件
对测量数据进行处理、分析和输 出，提供测量结果和图形化展示。
三坐标测量机分类及应用
桥式三坐标测量机
具有高精度、高稳定性和高效率等特 点，广泛应用于机械制造、汽车制造、 航空航天等领域。
三坐标测量知识点总结
三坐标测量知识点总结
一、坐标系
坐标系是指用来定位一个点位置的参考系统。
常见的坐标系有直角坐标系、极坐标系、三维坐标系等。
在三坐标测量中，通常使用的是三维坐标系。
三维坐标系由三个相互垂直的坐标轴构成，分别是x轴、y轴和z轴。
x轴和y轴在平面上，z轴垂直于平面。
二、坐标变换
在实际测量中，常常需要把一个点的坐标从一个坐标系转换到另一个坐标系。
这就涉及到坐标变换的问题。
坐标变换的基本原理是通过旋转、平移和缩放等方法将一个点在不同坐标系下的表示相互转换。
在三坐标测量中，常见的坐标变换方法有欧拉角、四元数、矩阵变换等。
三、测量仪器
在三坐标测量中，常用的测量仪器有全站仪、GPS、测距仪等。
全站仪是一种多功能的测量仪器，它可以同时测量水平角、垂直角和斜距，并且可以通过计算得出点的三维坐标。
GPS可以通过卫星信号定位确定点的三维坐标。
测距仪可以测得点到测量仪器的距离，结合水平角和垂直角可以计算出点的三维坐标。
四、误差分析
在三坐标测量中，测量误差是不可避免的。
误差的产生可能源于仪器精度、环境条件、人为因素等。
对误差进行分析和控制是保证测量精度的重要环节。
常见的误差分析方法有残差分析、最小二乘法等。
综上所述，这四个方面是三坐标测量中的重要知识点。
通过学习这些知识点，可以掌握三坐标测量的基本原理和方法，为实际工程测量提供技术支持。
三坐标测量仪初步知识
一、三坐标测量机的产生三坐标测量机（Coordinate Measuring Machining，简称CMM）是20世纪60年代发展起来的一种新型高效的精密测量仪器。
它的出现，一方面是由于自动机床、数控机床高效率加工以及越来越多复杂形状零件加工需要有快速可靠的测量设备与之配套；另一方面是由于电子技术、计算机技术、数字控制技术以及精密加工技术的发展为三坐标测量机的产生提供了技术基础。
1960年，英国FERRAN TI公司研制成功世界上第一台三坐标测量机，到20世纪60年代末，已有近十个国家的三十多家公司在生产CMM，不过这一时期的CMM 尚处于初级阶段。
进入20世纪80年代后，以ZEISS、LEITZ、DEA、LK、三丰、SIP、FERRANTI、MOORE等为代表的众多公司不断推出新产品，使得CMM的发展速度加快。
现代CMM不仅能在计算机控制下完成各种复杂测量，而且可以通过与数控机床交换信息，实现对加工的控制，并且还可以根据测量数据，实现反求工程。
目前，CMM已广泛用于机械制造业、汽车工业、电子工业、航空航天工业和国防工业等各部门，成为现代工业检测和质量控制不可缺少的万能测量设备。
二、三坐标测量机的组成及工作原理（一）CMM的组成三坐标测量机是典型的机电一体化设备，它由机械系统和电子系统两大部分组成。
（1）机械系统：一般由三个正交的直线运动轴构成。
如图9-1所示结构中，X向导轨系统装在工作台上，移动桥架横梁是Y向导轨系统，Z向导轨系统装在中央滑架内。
三个方向轴上均装有光栅尺用以度量各轴位移值。
人工驱动的手轮及机动、数控驱动的电机一般都在各轴附近。
用来触测被检测零件表面的测头装在Z轴端部。
（2）电子系统：一般由光栅计数系统、测头信号接口和计算机等组成，用于获得被测坐标点数据，并对数据进行处理。
（二）CMM的工作原理三坐标测量机是基于坐标测量的通用化数字测量设备。
它首先将各被测几何元素的测量转化为对这些几何元素上一些点集坐标位置的测量，在测得这些点的坐标位置后，再根据这些点的空间坐标值，经过数学运算求出其尺寸和形位误差。
三坐标基础知识
三坐标基础知识摘要：本文介绍了三坐标测量中的基础知识，包括三坐标测量原理、常用术语以及数据处理方法。
三坐标测量是一种精确测量技术，可以用于测量物体的尺寸、形状和位置等参数，广泛应用于制造业、汽车工业以及航空航天等领域。
1. 引言三坐标测量是一种基于数学几何和物理原理的测量方法，通过测量物体在三个坐标轴上的位置，来确定物体的尺寸、形状和位置等参数。
三坐标测量广泛应用于工程领域，是一种非常重要的测量技术。
2. 三坐标测量原理三坐标测量的原理基于数学几何和物理原理，通过测量物体在三个坐标轴上的位置，来确定物体的尺寸、形状和位置等参数。
三坐标测量仪通常由测量头、测量座和计算机等组成。
测量头可以在三个坐标轴上移动，并进行测量。
测量座是测量头的支撑，提供稳定的测量环境。
计算机负责收集、处理和分析测量数据。
3. 常用术语在三坐标测量中，常用的术语包括：- 坐标轴：在三坐标测量中，使用的是直角坐标系。
通常用X、Y和Z分别表示水平、垂直和深度坐标轴。
- 测量范围：指测量仪器可以测量的最大范围。
测量范围通常由测量仪器的移动范围决定。
- 测量精度：指测量结果与真实值之间的差异。
测量精度越高，测量结果越准确。
- 测量误差：指测量结果与真实值之间的偏差。
测量误差可以由仪器本身或环境因素引起。
4. 数据处理方法三坐标测量得到的数据通常需要进行处理和分析。
常用的数据处理方法包括：- 数据过滤：将无效数据或异常数据从测量数据中排除。
- 数据平滑：通过数据平滑方法，去除测量数据中的噪声和波动。
- 数据拟合：使用适当的数学模型，对测量数据进行拟合，从而得到更精确的结果。
- 数据比对：将测量数据与标准数据进行比对，评估测量结果的准确度。
- 数据分析：对测量数据进行统计和分析，得出结论和决策。
5. 应用领域三坐标测量在制造业、汽车工业以及航空航天等领域有着广泛的应用。
以下是三坐标测量在这些领域的一些应用。
- 制造业：三坐标测量可以用于检测制造过程中的零件尺寸和形状等参数，保证产品质量。
三坐标培训教程
三坐标培训教程三坐标测量是一种用于测量物体形状、位置和尺寸的高精度测量技术。
它适用于各种行业，如制造业、航空航天、汽车、船舶等。
本篇文章将介绍三坐标测量的原理、基本步骤以及培训教程。
一、三坐标测量的原理三坐标测量是通过在物体表面上触摸点，然后根据这些点的坐标计算出物体的尺寸和形状。
它由三个主要组成部分组成：探头、坐标测量系统和数据处理系统。
探头是与被测物体直接接触的部分。
它通常由硬质材料制成，如钢制或碳纤维材料。
探头通过与物体表面接触并测量表面的形状和位置。
坐标测量系统是一组用于测量探头位置的传感器和测量装置。
它通常包括三个传感器，分别用于测量X、Y和Z轴的坐标。
传感器可以是光学传感器、激光传感器或机械传感器，具体选择根据测量要求而定。
数据处理系统是用于处理和分析测量数据的计算机系统。
它通过收集坐标测量系统输出的数据，计算出物体的尺寸和形状。
数据处理系统通常具有数据可视化和数据分析功能，并能生成报告和图形。
二、三坐标测量的基本步骤1.零点设置：在进行三坐标测量之前，首先需要设置探头的初始位置，也称为零点。
零点设置是通过将探头接触到已知位置的参考物体上，并将其坐标设置为零点来完成的。
2.测量点选择：选择需要进行测量的点，通常是物体表面的关键点或特征点。
选择合适的测量点是确保测量结果准确性的重要步骤。
3.探头接触：将探头轻轻接触到选定的测量点上。
接触过程需要小心，避免探头损坏或对物体表面造成划伤。
4.数据记录：随着探头接触到测量点，坐标测量系统将测量到的坐标数据传输到数据处理系统。
数据处理系统记录和保存这些数据。
5.数据处理和分析：通过计算和分析测量数据来确定物体的尺寸和形状。
数据处理系统会根据输入的数据进行相应的计算，并生成相应的报告和分析结果。
6.验证和调整：对测量结果进行验证，确保其准确性。
如果发现测量结果与要求不符，可能需要进行调整或重新测量。
三、三坐标测量的培训教程三坐标测量是一项高精度的测量技术，需要专业的培训来掌握。
三坐标机基础
5 输出 X = 5 Y=5 Z=5
基本几何元素 直线
最小点数: 2 位置: 矢量: 重心 第一点到最后一点。 直线度 2维/3维
Z
5
2
1
形状误差: 2维/3维:
Y
5
输出 X = 2.5 Y=0
I = -1 J=0
X
5
Z=5
K=0
基本几何元素
圆
最小点数: 位置: 中心 矢量*: 相应的截平面矢量 形状误差: 2维/3维: 圆度 2维 Z=0 K=1 3 5
P ro b e D ia A n g le E rro r 1 .0 ° 5 .0 ° 1 0 .0 ° 1 5 .0 ° 2 0 .0 °
0 .5 0 .0 0 0 0 0 .0 0 1 0 0 .0 0 3 9 0 .0 0 8 8 0 .0 1 6 0
1 .0 0 2 .0 0 3 .0 0 4 .0 0 M a g n it u d e o f e rro r in t ro d u c e d b y n o t p ro b in g n o rm a l t o su rfa c e 0 .0 0 0 1 0 .0 0 0 2 0 .0 0 0 2 0 .0 0 0 3 0 .0 0 1 9 0 .0 0 3 8 0 .0 0 5 7 0 .0 0 7 6 0 .0 0 7 7 0 .0 1 5 4 0 .0 2 3 1 0 .0 3 0 9 0 .0 1 7 6 0 .0 3 5 3 0 .0 5 2 9 0 .0 7 0 9 0 .0 3 2 1 0 .0 6 4 2 0 .0 9 6 3 0 .1 2 8 4
坐标系类型 三坐标测量中常使用三种类型坐标系：直角坐 标系、极坐标系和球坐标系。 由于直角坐标系可用线性转换矩阵实现坐标变 换，故在三坐标测量机中大都以直角坐标系作为 坐标系转换基础。 直角坐标系：指由三条数轴相交于原点且相互 垂直建立的坐标系，又称笛卡尔直角坐标系。
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度、圆度、圆柱度、平行度、垂直度、倾斜度、位置度、同轴
（心）度、对称度、圆（全）跳动等形位公差。
本章知识要点
测头标定的原理及意义。
余弦误差产生原因及避免方法。
构建坐标系的意义及对3-2-1法的理解。
工作平面的理解及掌握其适用场合。 基本几何元素的最少点数及矢量方向记忆。 元素构造的意义及其功能应用。 元素尺寸偏差及形位公差的理解。
示例一：点构造
圆心（球心）点构造 两直线相交点构造 线2
圆
线1
投影点 偏移点 原 始 点 任一点偏置某一距离
原始点
任一点投影至某一平面
示例二：圆构造
在一个圆锥指定的直 径位置产生一个圆。
同时通过所选的几个元 素拟和产生虚拟圆。
平面和圆锥相交产生 某一高度的截面圆。
示例三：镜像构造
矩 形 阵 列
法向矢量 实际接触点
期望接触点 导致的误差·
坐标系
一、测量机的坐标空间（MCS）
测量机的空间范围可用一个立方体表示。立方体的每 条边是测量机的一个轴向。如下图所示，X轴为左右指向， Y 轴为前后指向，Z 轴为上下指向，三条边的交点为机器的 原点。
Z
Y
原点
X
二、建立零件坐标系的意义
a、通过建立零件坐标系，限制被测工件的6个自由度；
b、添加新测头角度后
c、添加加长杆后
d、测针更换过后
e、标定结果超差时
f、标定数据过期时
矢量与余弦误差
一、矢量的定义
矢量可以被看做一个带有箭头的单位长度直线，I 方向
在X轴，J方向在Y轴，K方向在Z轴。矢量I、J、K值介于1和
-1之间，分别表示与X、Y、Z夹角的余弦。 在三坐标测量中矢量精确指明测头垂直触测被测特征 的方向，即测头触测后的回退方向。 Z (+k) Y (+J )
来。
基本几何元素
点
元素: 矢量: 位置: 点 无 XYZ 位置
最少点数: 1 形状误差: 无
元素名前缀: PT
直线
元素: 直线 位置: 重心 矢量: 第一点到最后一点
形状误差: 直线度
最小点数: 2
元素名前缀: LN
圆
元素:圆 位置:圆心
矢量:与所在平面矢量一致
形状误差: 圆度
最小点数: 3
自由度，并确定零件坐标系X轴方向。
点 6 拟合一个单点，确定任一坐标轴 起点位置。
工作平面
一、工作平面定义
工作平面用来定义二维元素数学计算的平面。软件在默认
情况下，定义XY平面作为元素计算的工作平面。当被测二维元 素所在平面与XY平面不重合或者不平行时，需要提前定义好它 们的测量工作平面，否则会导致测量结果不正确。一般来说， 我们会选择被测二维元素所在平面作为其测量的工作平面。
卢新祖
2014-8-20
测头标定
一、测头校准定义及目的
测头校正过程是指对所定 义测头的有效直径及位置参数 进行测量的过程。为了完成这 一任务，需要用被校正的测头 对一个校验标准进行测量。 测头校正的目的为：① 准确得 到测针的红宝石球的有效直径 以便测量软件进行测头半径的 补偿。② 准确得到不同测头角 度和默认第一个测头角度之间 的位置关系。
有效测头半径
拓展知识—测头颜色含义
根据测头标定前后显示的颜色分类，总共分为5种颜色，分 别为黑色、绿色、蓝色、红色以及灰色，每种颜色都代表测头 不同的含义。
黑色：测头未经标定；
绿色：测头标定过且标定结果合格；
蓝色：测头标定过但标定结果超差；
红色：测头标定结果数据过期； 灰色：已删除的不存在测头；
三、测头需要重新标定的情况 a、测座或者测针有拆卸过
元素名后缀：CIR
圆柱
元素:圆柱 位置:轴线中点
矢量:从下到上
形状误差:圆柱 度 最小点数:5 元素名后缀:CYL
圆锥
元素:圆锥 位置:顶点
矢量:从小圆到大圆
形状误差:锥度
最小点数:6
元素名后缀:CON
元素构造
元素构造的意义
元素构造时测量软件测量功能中的辅助模块，便于用户 在测量中由于受测量局限性的影响，而我们有必须得到某些 特定元素所设立的功能操作区，其主要意义如下： 通过已测的元素构造出无法直接测量得到的元素。 构造元素可以是计算辅助元素，也可以是测量结果元 素。
END!
Thank you !
b、通过建立零件坐标系，实现数模对齐以方便测量；
c、通过建立零件坐标系，提高检测结果的准确性；
三、3-2-1法建立坐标系
3-2-1法建立坐标系是三坐标测量机最常用的建立坐标 系方法，测量软件中很多其他建坐标系方法都是基于该方 法进行延伸与拓展。 默认情况下， 点 1 、 2 、 3 拟合一个平面进行零件找 正，并确定零件坐标系Z轴方向。 点4、5拟合一条直线以控制工件旋转
未知直径和位 置的测头。
已知直径并且可以溯源到 国家基准的标准器。
二、测头校验过程
利用操纵杆在标准球的 最大范围内触测 5 点，点的 分布要均匀（图3-13）。计 算机软件在收到这些点后 (宝石球中心坐标X、Y、Z 值 ) ，进行球的拟合计算， 得出拟合球的球心坐标、直 径和形状误差，将拟合球的 直径减去标准球的直径，就 得出校正后测针宝+I )
I = 0.707 J = 0.707 K = 0 45度方向矢量
二、余弦误差
用三坐标测量机进行元素测量时，正确的测量 方法是应该沿着被测点的法线方向进行测量，但由 于我们人为检测过程中把握不了相应的法向而导致 测量有误差，我们把这人为测量产生的误差叫做余 弦误差。 逼近方向
元素尺寸公差——三维距离
三维距离计算的是两个元素之间的最小距离 , 与工作 平面无关。典型例子有点到面的距离，面到面的距离，面 与面的夹角。
PLN1 DISTANCE
PLN2
元素形位公差
加工后的工件不仅有尺寸误差，构成工件几何特征的点、
线、面的实际形状或相互位置与理想几何体规定的形状和相互
位置还不可避免地存在差异，这种形状上的差异就是形状误 差，而相互位置的差异就是位置误差，统称为形位误差。 测量软件支持国家或国际标准的大部分几何元素的形位公 差评价项目，包括：基本几何元素尺寸偏差，直线度、平面
于当前坐标系的任何坐标轴，也不垂直于任一坐标轴，此时
要注意区分哪个方向的位移才是我们要的有效距离。
圆与圆二维距离分析
距离1的计算可以是:平行 于X轴,垂直于Y轴。
Y
距离2
距离2的计算可以是：平行 于Y轴，垂直于X轴。
距离1 X
距离 3 的计算可以是：用中 心到中心，不需要选择坐标 轴。
矩形阵列结果
环 形 阵 列
环形阵列结果
思考
1、如何得到下图所示，从圆锥斜平面沿轴线向上偏置30mm 处的直径？
2、如何得到下图所示，两小圆的最大距离与最小距离？
元素的尺寸及公差
元素尺寸公差——二维距离
二维距离的计算是两元素相对于当前工作平面的距离。 典型例子有点到线、圆到圆、圆到线的距离等。 元素到元素的二维距离在计算时，此距离可能既不平行
二、RationalDMIS工作平面
RationalDMIS 在“工作平面”选项里可以选择所需的
面，作为当前的工作平面。“最近的CRD平面”这个窗口 接受从元素数据区拖放平面元素。 计算需要工作平面的元素有：直线元素, 圆元素, 圆 弧元素,椭圆元素, 键槽元素和二维曲线元素；
对于其他所有元素, 工作平面选择窗口会自动隐藏起