三坐標檢測技術論文

　　三坐標測量應用于實際生產(chǎn)測量過程中中，有很多工件空間結(jié)構(gòu)特別復雜，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三坐標檢測技術論文，希望能夠?qū)δ兴鶐椭?/p>

　　三坐標檢測技術論文篇一

　　基于三維數(shù)模的零件三坐標檢測技術分析

　　【摘要】三坐標測量機能夠?qū)α悴考崿F(xiàn)各向尺寸的檢測，結(jié)合基于CAD三維數(shù)模的三維檢測技術，本文圍繞數(shù)模的導入、坐標對齊、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于三維數(shù)模的零件三坐標檢測技術。

　　【關鍵詞】三維數(shù)模;零件;三坐標;檢測

　　三坐標測量機是一個先進的測量設備，它的出現(xiàn)是計量儀器發(fā)展的一個重要里程碑，預示著測量方式已經(jīng)從古典的手動方式向現(xiàn)代化自動測試技術發(fā)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(tǒng)組成的機械主體，它已經(jīng)成為檢測行業(yè)的必須配備。隨著三維軟件的不斷進步，各大測量機生產(chǎn)廠家都推出了各自的基于CAD技術的測量軟件，可以將設計好的CAD模型直接導入到測量軟件中。目前，基于CAD的三維檢測成為發(fā)展的熱點。

　　1 三維測量原理

　　三坐標測量需要x、y、z三個方向的運動導軌，以便于精準的測量出空間范圍測點的坐標位置，也可以這樣認為，三維測量可以對其可測量允許范圍內(nèi)任意點、線、面等實施測量。不管測量物體的形狀如何復雜或者表面的形狀如何的不規(guī)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坐標值，經(jīng)過數(shù)學計算算出它們的集合尺寸和相互位置關系，并借助于計算機完成相應的數(shù)據(jù)處理。三坐標測量機在測量時把需要測量的工件置于測量的范圍內(nèi)，通過機器運動系統(tǒng)帶動傳感器即測頭實現(xiàn)對測量空間內(nèi)任意位置的被測點的瞄準，當瞄準實現(xiàn)時測頭即發(fā)出讀數(shù)信號，通過測量系統(tǒng)就可以得到被測點的集合坐標值，根據(jù)這些點的空間坐標值，經(jīng)過數(shù)學運算求出待測的幾何尺寸和相互位置關系。

　　2 基于CAD的三坐標檢測技術

　　以往的零件三坐標檢測技術，通用的方法是通過設備的數(shù)模軟件生成測量所需要的特征點或者特征線，并將生成的這些特征點或線作為測量的參考值，控制三坐標測量機對這些特征點或線進行測量，由此得出工件的實際尺寸數(shù)值，將這些實際數(shù)值與參考值進行比較。這種測量方法有一定的局限性，它必須要提前獲取測量工件各監(jiān)測點的理論數(shù)值，并且，在測頭測尖半徑磨損后很難進行補償。而現(xiàn)在最先進的測量方法，就是把已經(jīng)建好的三維模型采用合適的方法導入到三坐標測量機的檢測軟件里，然后將工件坐標系和機器的坐標系找正，然后將捕獲的工件數(shù)值與理論數(shù)值進行對比，最后輸出測量結(jié)果。從上面的分析可以看出，要想得到最終的對比數(shù)據(jù)，必須要解決三維模型導入、坐標系找正、數(shù)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 導入模型

　　正確的導入零件的三維模型是最終實現(xiàn)測量要求的首要要求，必須要采用合理的方法，使三維模型正確的導入三坐標測量機的檢測軟件里面。目前在市面上有很多各種不同類型的CAD軟件，例如UG、PROE等，由于軟件開發(fā)商開發(fā)方式的不同、開發(fā)商利益等問題，軟件的開發(fā)語言也各不相同，在完成零件繪制以后，各自生成的零件格式很不相同，并且它們之間不能互相無障礙的打開，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(yè)內(nèi)建立了幾種數(shù)據(jù)交換標準，里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?qū)崿F(xiàn)CAD或CAM之間系統(tǒng)數(shù)據(jù)的相互交換，比較方便，雖然它也有一些缺點，例如模型導入的時間過長、導入后過大、容易丟失模型的部分特征等，但是國內(nèi)的三維測量機廠商也都將IGES作為推薦模型導入的標準，因為它的接口標準比較通用，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，目前一些三坐標測量機的軟件開發(fā)商也開發(fā)了一些直接的模型讀入接口，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(zhuǎn)換過程，但是，這種直接接口一般都需要花比較昂貴的價格進行購買。

　　2.2 坐標系的找正

　　坐標系的找正是三維數(shù)模零件三坐標檢測中非常關鍵的一部分，不管檢測軟件中是否有三維模型的導入，都必須要很好的完成這個工作，將機器坐標系與工件坐標系正確的對齊，只有這樣，以后測量的數(shù)值才具備可比性。一般來說，對于箱體類的零件，一般來說都會采用3-2-1的方式建立坐標系，根據(jù)零件上互相交錯的點、線、面來確定坐標的坐標軸位置和坐標原點，通過這個坐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。在尋找坐標的基準時，應該首先考慮那些便于加工、位置比較恰當?shù)奶卣?，最大限度的減小找正誤差，對于已經(jīng)建立好的坐標系，還應該考慮一些別的因素，例如坐標系可以移動、旋轉(zhuǎn)等，以便于后續(xù)的實際應用。不規(guī)則的零件的坐標系找正比箱體類零件復雜的多，特別是零件中找不到具有明顯特征點的情況，例如三個空心，通常采用方法是量出實際數(shù)值，并將此與理論數(shù)值對比然后進行找正。下面著重的說一下當在工件上找不到明確特征的這種情況的處理方法，實際的測量中，這種現(xiàn)象是普遍存在的，在這種情況下，我們無法將丈量數(shù)值和理論數(shù)值進行恰當?shù)闹苯訉扇〉慕鉀Q方法一般都是迭代找正。

　　2.3 恰當?shù)牟东@理論數(shù)值

　　在完成了三維模型的導入和機器坐標系與工件坐標系的找正工作后，恰當?shù)牟东@理論數(shù)值就變的簡單一些，對于一些比較標準的特征零件，例如箱體、圓軸等，軟件只需要能從CAD數(shù)模上選取識別該特征，可直接對理論數(shù)值進行提取。對于自動測量這種情況，機器可以根據(jù)導入的三維模型而進行自動的程序編制，指導設備運動到特征的理論值附近進行數(shù)據(jù)測量，ARCO CAD的用戶可以在使用DMIS語言進行測量程序的編寫。

　　2.4 報表的輸出

　　ARCO Reporter是ARCO軟件中的一個應用子程序，它的功能是根據(jù)測量的結(jié)果生成結(jié)果輸出報告，并且將她與ARCO測量軟件創(chuàng)建的項目互相聯(lián)系起來。在進行結(jié)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，必須要有項目的文件、DMIS語言的零件程序或測量輸出文件，盡可能的搜集全面的數(shù)據(jù)，以便于輸出報告的可信度更高。這樣以后，我們建立的數(shù)據(jù)輸出報告便可以與后面的多次測量緊密聯(lián)系，以便于得到帶有測試結(jié)果的可打印輸出的報告。

　　3 結(jié)論

　　上文首先介紹了三坐標測量的原理和測量方法，然后介紹了三維數(shù)模的零件三坐標檢測的檢測過程，使讀者能夠了解三維模型的導入方法和方式、工件坐標系和機器坐標系的找正對齊、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?qū)ο嚓P的技術工作人員起到一定的參考意義。

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