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        PC-DIMS中CAD數(shù)模坐標(biāo)轉(zhuǎn)換實(shí)例解析

        2021-11-02 02:59:12盧志強(qiáng)金晶
        科技信息·學(xué)術(shù)版 2021年20期
        關(guān)鍵詞:坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

        盧志強(qiáng) 金晶

        摘要:本文講述在PC-DIMS中導(dǎo)入CAD數(shù)模并轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系輸出報(bào)告的問(wèn)題

        關(guān)鍵詞:機(jī)器坐標(biāo)系? 工件坐標(biāo)系? 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換? 點(diǎn)坐標(biāo)? 構(gòu)造平面

        我單位目前使用的??怂箍禈蚴饺鴺?biāo)測(cè)量機(jī),在WINXP操作系統(tǒng)下,使用PC-DIMS CAD 2010測(cè)量軟件,配置了讀取PRO/E等制圖軟件的功能。在檢測(cè)過(guò)程中會(huì)遇到外形尺寸很復(fù)雜的工件,如果使用傳統(tǒng)的手動(dòng)測(cè)量方法是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的,因?yàn)楸粰z測(cè)工件輪廓曲線是普通游標(biāo)卡尺無(wú)法測(cè)量的,其形狀位置公差沒(méi)有辦法評(píng)價(jià),因此,在導(dǎo)入三維數(shù)模以后,使用測(cè)量軟件中的掃描功能可以正確快速的實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)以及其它被測(cè)要素的輸出。

        一.CAD數(shù)模中坐標(biāo)系的確定

        圖一所示是某公司送檢的檢具工裝,首先我們需要在繪圖軟件中確定工件的坐標(biāo)原因?yàn)樵跊](méi)有導(dǎo)入數(shù)模之前,我們無(wú)法確定工件坐標(biāo)系,怎樣正確擺放被測(cè)工件也不太清楚,因此通過(guò)導(dǎo)入數(shù)模如(圖一),我們就可以與之相對(duì)應(yīng),方便接下來(lái)的測(cè)量,圖一中所示的“工件坐標(biāo)”是我們需要對(duì)此進(jìn)行檢測(cè)的建立的坐標(biāo)位置,這個(gè)坐標(biāo)原點(diǎn)很容易實(shí)現(xiàn),運(yùn)用“3-2-1”法建立工件坐標(biāo)系,手動(dòng)采集特征要素,按照建立坐標(biāo)系規(guī)則進(jìn)行選擇后,然后點(diǎn)擊“CAD=工件”,最終點(diǎn)擊“確定”,這就完成了工件擬合了。

        二.通過(guò)CAD數(shù)模求點(diǎn)坐標(biāo)

        圖二所示的是工件在PRO/E軟件下的三維模型,要求測(cè)量的尺寸依次是PNT1,PNT2,PNT3…PNT7等7個(gè)點(diǎn)(與“點(diǎn)1”等7點(diǎn)是對(duì)應(yīng)關(guān)系),表一是設(shè)計(jì)要求的PNT1,PNT2…等7個(gè)點(diǎn)的理論坐標(biāo)位置,也就是要以PNT1點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)的理論坐標(biāo)值,設(shè)計(jì)要求實(shí)測(cè)值和理論值的偏差在“正負(fù)1毫米”。圖三是經(jīng)過(guò)三坐標(biāo)測(cè)量后點(diǎn)的位置,它的坐標(biāo)原點(diǎn)如圖所示,并不是PNT1這個(gè)點(diǎn)。但是三坐標(biāo)測(cè)量出來(lái)的結(jié)果如表二,和設(shè)計(jì)要求的坐標(biāo)值相差甚遠(yuǎn),原因就在于工件坐標(biāo)系發(fā)生變化,工件坐標(biāo)系按設(shè)計(jì)要求應(yīng)改為PNT1,這就需要我們用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換來(lái)判定這些點(diǎn)實(shí)測(cè)值。

        但是PNT1這個(gè)點(diǎn)矢量方向并不確定,設(shè)計(jì)要求中沒(méi)有注明,這讓我們犯了難,我采用第一種方法:重新建立坐標(biāo)系,將工件坐標(biāo)原點(diǎn)平移到PNT1點(diǎn),將坐標(biāo)原點(diǎn)設(shè)置成X0,YO,Z0得出的結(jié)果如表三所示,結(jié)果也差的很遠(yuǎn),以PNT1為坐標(biāo)原點(diǎn),其它6個(gè)點(diǎn)都不是設(shè)計(jì)要求可以接受范圍的值,所以這種方法求這些點(diǎn)的實(shí)測(cè)值是錯(cuò)誤的,只能另辟蹊徑想其它的方法。

        三.工件坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換

        經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間思考,我們發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)給出的PNT1,PNT2,PNT3三個(gè)理論點(diǎn)有一定的規(guī)律(見(jiàn)表一)。PNT1的X,Y,Z坐標(biāo)值都是0,PNT2的Y,Z坐標(biāo)值是0,PNT3的Z坐標(biāo)是0,說(shuō)明這3個(gè)點(diǎn)都在一個(gè)平面,且Z坐標(biāo)為0,根據(jù)“3-2-1”建坐標(biāo)系法則,就可以確定Z平面,PNT1,PNT2的Y坐標(biāo)是0,PNT2的X 的坐標(biāo)值可以判定其兩點(diǎn)連線確定X軸的方向,原點(diǎn)為PNT1,這樣就建立了轉(zhuǎn)換后工件的坐標(biāo)系(注:PNT1,PNT2,PNT3是在PRO/E設(shè)計(jì)原圖中標(biāo)注的理論點(diǎn)坐標(biāo)值,不是三坐標(biāo)測(cè)量出來(lái)的實(shí)測(cè)值)。圖四所示的是坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換后的CAD模型,我們可以清楚的看到工件坐標(biāo)系已經(jīng)建立在點(diǎn)1(PNT1)上,然后依照這個(gè)方法輸出報(bào)告,如表四所示,實(shí)測(cè)點(diǎn)1,點(diǎn)2,點(diǎn)3的坐標(biāo)值分別為(-0.2773,-0.0636,0.5786),(-103.5048,-0.0140,0.5338),(-103.5972,86.3945,0.5246)輸出的結(jié)果基本上是與設(shè)計(jì)要求對(duì)應(yīng)了,也都在設(shè)計(jì)要求的公差范圍內(nèi),因此,我們判定工件坐標(biāo)系建立是正確的,輸出點(diǎn)的坐標(biāo)值為被檢測(cè)工件的實(shí)測(cè)值。

        以上這是個(gè)典型案例,設(shè)計(jì)給出的轉(zhuǎn)換后的理論坐標(biāo)點(diǎn)有一定的特征。如果給出的理論坐標(biāo)值不管是哪個(gè)方向都不在同一個(gè)平面呢,那么以上的特定方法就不適用了,因此,要編寫坐標(biāo)轉(zhuǎn)換程序,能包容特定測(cè)量方法。我在沒(méi)有轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系前選取三個(gè)點(diǎn),這三個(gè)點(diǎn)輻射面能包含被檢測(cè)工件的最大外形尺寸(檢具的長(zhǎng),寬為≤400,≤300),如圖五所示:

        在工件坐標(biāo)系下我們?nèi)∪齻€(gè)特征點(diǎn),分別為(400,0,0),(0,0,0)(0,300,0)即分別A1坐標(biāo)系三個(gè)點(diǎn), ,A,O,B三點(diǎn)在A2坐標(biāo)系下得出的理論值

        A’O’B’坐標(biāo)值可以通過(guò)數(shù)模中的三個(gè)已知點(diǎn)建立坐標(biāo)系,建立坐標(biāo)系的依據(jù)是A1坐標(biāo)系下得到的點(diǎn)1,點(diǎn)2,點(diǎn)3的理論值(建立坐標(biāo)系必須是理論值) 這三點(diǎn)的理論坐標(biāo)值一定是在轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系A(chǔ)2下同一平面上的,通過(guò)點(diǎn)1,點(diǎn)2,點(diǎn)3在空間的坐標(biāo)值以及三點(diǎn)所構(gòu)成坐標(biāo)所指的矢量方向可以判斷坐標(biāo)軸的方向,這就構(gòu)成了建立A2坐標(biāo)系的要素,通過(guò)坐標(biāo)擬合將A’O’B’三個(gè)特征點(diǎn)與點(diǎn)1,點(diǎn)2,點(diǎn)3矢量統(tǒng)一,根據(jù)“面-線-點(diǎn)”原則建立A2,A’O’B’通過(guò)三維數(shù)模的點(diǎn)坐標(biāo)讀取是比較很好實(shí)現(xiàn)的,設(shè)計(jì)一旦給出此三點(diǎn)轉(zhuǎn)換后坐標(biāo)就可以通過(guò)以上坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系得到轉(zhuǎn)換后的坐標(biāo)系。值得注意的是往往轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系前測(cè)量的理論值是沒(méi)有特征的,沒(méi)有規(guī)律的,那就需要我們?nèi)?gòu)造一個(gè)特征平面所需的坐標(biāo)點(diǎn),而且要包容工件的外形尺寸,這樣建立坐標(biāo)誤差會(huì)小,輸出真實(shí)報(bào)告。

        四.結(jié)論

        我們?cè)跍y(cè)量工件輸出報(bào)告后,如果輸出的實(shí)測(cè)值與被測(cè)工件要求測(cè)量的理論值有很大出入的時(shí)候,那就說(shuō)明我們所建立的工件坐標(biāo)系不符合被測(cè)要求,這需要我們想辦法去找到坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的關(guān)系,結(jié)果表明用這樣的轉(zhuǎn)換方法可以解決很多問(wèn)題,是實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換通用的轉(zhuǎn)換關(guān)系式。

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