三座標檢測技術論文

　　三座標測量應用於實際生產測量過程中中，有很多工件空間結構特別複雜，而且相互位置尺寸精度要求很高。下面是小編為大家精心推薦的，希望能夠對您有所幫助。

　　篇一

　　基於三維數模的零件三座標檢測技術分析

　　【摘要】三座標測量機能夠對零部件實現各向尺寸的檢測，結合基於CAD三維數模的三維檢測技術，本文圍繞數模的匯入、座標對齊、捕獲理論值、ARCO Reporter報表輸出等多個角度進行了分析，比較詳細的解釋了基於三維數模的零件三座標檢測技術。

　　【關鍵詞】三維數模;零件;三座標;檢測

　　三座標測量機是一個先進的測量裝置，它的出現是計量儀器發展的一個重要里程碑，預示著測量方式已經從古典的手動方式向現代化自動測試技術發展，它是一種通用的三維尺寸測量儀器，由三個互相垂直的測量軸和各自的長度測量系統組成的機械主體，它已經成為檢測行業的必須配備。隨著三維軟體的不斷進步，各大測量機生產廠家都推出了各自的基於CAD技術的測量軟體，可以將設計好的CAD模型直接匯入到測量軟體中。目前，基於CAD的三維檢測成為發展的熱點。

　　1 三維測量原理

　　三座標測量需要x、y、z三個方向的運動導軌，以便於精準的測量出空間範圍測點的座標位置，也可以這樣認為，三維測量可以對其可測量允許範圍內任意點、線、面等實施測量。不管測量物體的形狀如何複雜或者表面的形狀如何的不規則，只要是測量機的測量頭能夠感受到的地方，都可以通過一定的方法得到它的座標值，經過數學計算算出它們的集合尺寸和相互位置關係，並藉助於計算機完成相應的資料處理。三座標測量機在測量時把需要測量的工件置於測量的範圍內，通過機器運動系統帶動感測器即測頭實現對測量空間內任意位置的被測點的瞄準，當瞄準實現時測頭即發出讀數訊號，通過測量系統就可以得到被測點的集合座標值，根據這些點的空間座標值，經過數學運算求出待測的幾何尺寸和相互位置關係。

　　2 基於CAD的三座標檢測技術

　　以往的零件三座標檢測技術，通用的方法是通過裝置的數模軟體生成測量所需要的特徵點或者特徵線，並將生成的這些特徵點或線作為測量的參考值，控制三座標測量機對這些特徵點或線進行測量，由此得出工件的實際尺寸數值，將這些實際數值與參考值進行比較。這種測量方法有一定的侷限性，它必須要提前獲取測量工件各監測點的理論數值，並且，在測頭測尖半徑磨損後很難進行補償。而現在最先進的測量方法，就是把已經建好的三維模型採用合適的方法匯入到三座標測量機的檢測軟體裡，然後將工件座標系和機器的座標系找正，然後將捕獲的工件數值與理論數值進行對比，最後輸出測量結果。從上面的分析可以看出，要想得到最終的對比資料，必須要解決三維模型匯入、座標系找正、數值比較這三個最關鍵的技術問題，下面將圍繞這些方面進行探討。

　　2.1 匯入模型

　　正確的匯入零件的三維模型是最終實現測量要求的首要要求，必須要採用合理的方法，使三維模型正確的匯入三座標測量機的檢測軟體裡面。目前在市面上有很多各種不同型別的CAD軟體，例如UG、PROE等，由於軟體開發商開發方式的不同、開發商利益等問題，軟體的開發語言也各不相同，在完成零件繪製以後，各自生成的零件格式很不相同，並且它們之間不能互相無障礙的開啟，沒有互相讀取的功能。這是必須要要解決的一個技術難題，為了順利的解決這個必須要解決的技術難題，目前在這個行業內建立了幾種資料交換標準，裡面比較典型的代表有STEP和ICES。從目前來說，IGES在我國應用的最廣泛，IGES能夠實現CAD或CAM之間系統資料的相互交換，比較方便，雖然它也有一些缺點，例如模型匯入的時間過長、匯入後過大、容易丟失模型的部分特徵等，但是國內的三維測量機廠商也都將IGES作為推薦模型匯入的標準，因為它的介面標準比較通用，它為CAD/CAM技術在世界的推廣和應用都起到了很好的促進作用。當然，目前一些三座標測量機的軟體開發商也開發了一些直接的模型讀入介面，例如CATIA模型直接讀入、UG模型直接讀入等，這些雖然不需要中間的轉換過程，但是，這種直接介面一般都需要花比較昂貴的價格進行購買。

　　2.2 座標系的找正

　　座標系的找正是三維數模零件三座標檢測中非常關鍵的一部分，不管檢測軟體中是否有三維模型的匯入，都必須要很好的完成這個工作，將機器座標系與工件座標系正確的對齊，只有這樣，以後測量的數值才具備可比性。一般來說，對於箱體類的零件，一般來說都會採用3-2-1的方式建立座標系，根據零件上互相交錯的點、線、面來確定座標的座標軸位置和座標原點，通過這個座標系來對工件進行找正，這是最常用的找正方式，通行用很強。在尋找座標的基準時，應該首先考慮那些便於加工、位置比較恰當的特徵，最大限度的減小找正誤差，對於已經建立好的座標系，還應該考慮一些別的因素，例如座標系可以移動、旋轉等，以便於後續的實際應用。不規則的零件的座標系找正比箱體類零件複雜的多，特別是零件中找不到具有明顯特徵點的情況，例如三個空心，通常採用方法是量出實際數值，並將此與理論數值對比然後進行找正。下面著重的說一下當在工件上找不到明確特徵的這種情況的處理方法，實際的測量中，這種現象是普遍存在的，在這種情況下，我們無法將丈量數值和理論數值進行恰當的直接對應，採取的解決方法一般都是迭代找正。

　　2.3 恰當的捕獲理論數值

　　在完成了三維模型的匯入和機器座標系與工件座標系的找正工作後，恰當的捕獲理論數值就變的簡單一些，對於一些比較標準的特徵零件，例如箱體、圓軸等，軟體只需要能從CAD數模上選取識別該特徵，可直接對理論數值進行提取。對於自動測量這種情況，機器可以根據匯入的三維模型而進行自動的程式編制，指導裝置運動到特徵的理論值附近進行資料測量，ARCO CAD的使用者可以在使用DMIS語言進行測量程式的編寫。

　　2.4 報表的輸出

　　ARCO Reporter是ARCO軟體中的一個應用子程式，它的功能是根據測量的結果生成結果輸出報告，並且將她與ARCO測量軟體建立的專案互相聯絡起來。在進行結果輸出之前，必須要注意這樣一個問題，在建立輸出報告以前，必須要有專案的檔案、DMIS語言的零件程式或測量輸出檔案，儘可能的蒐集全面的資料，以便於輸出報告的可信度更高。這樣以後，我們建立的資料輸出報告便可以與後面的多次測量緊密聯絡，以便於得到帶有測試結果的可列印輸出的報告。

　　3 結論

　　上文首先介紹了三座標測量的原理和測量方法，然後介紹了三維數模的零件三座標檢測的檢測過程，使讀者能夠了解三維模型的匯入方法和方式、工件座標系和機器座標系的找正對齊、理論值的捕獲方法、報表如何輸出等。希望上文的所有相關介紹能夠對相關的技術工作人員起到一定的參考意義。

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