三坐标检测技术论文
三坐标测量应用于实际生产测量过程中中，有很多工件空间结构特别复杂，而且相互位置尺寸精度要求很高。下面是小编为大家精心推荐的三坐标检测技术论文，希望能够对您有所帮助。
三坐标检测技术论文篇一
基于三维数模的零件三坐标检测技术分析
【摘要】三坐标测量机能够对零部件实现各向尺寸的检测，结合基于CAD三维数模的三维检测技术，本文围绕数模的导入、坐标对齐、捕获理论值、ARCO Reporter报表输出等多个角度进行了分析，比较详细的解释了基于三维数模的零件三坐标检测技术。
【关键词】三维数模;零件;三坐标;检测
三坐标测量机是一个先进的测量设备，它的出现是计量仪器发展的一个重要里程碑，预示着测量方式已经从古典的手动方式向现代化自动测试技术发展，它是一种通用的三维尺寸测量仪器，由三个互相垂直的测量轴和各自的长度测量系统组成的机械主体，它已经成为检测行业的必须配备。随着三维软件的不断进步，各大测量机生产厂家都推出了各自的基于CAD技术的测量软件，可以将设计好的CAD模型直接导入到测量软件中。目前，基于CAD的三维检测成为发展的热点。
1 三维测量原理
三坐标测量需要x、y、z三个方向的运动导轨，以便于精准的测量出空间范围测点的坐标位置，也可以这样认为，三维测量可以对其可测量允许范围内任意点、线、面等实施测量。不管测量物体的形状如何复杂或者表面的形状如何的不规则，只要是测量机的测量头能够感受到的地方，都可以通过一定的方法得到它的坐标值，经过数学计算算出它们的集合尺寸和相互位置关系，并借助于计算机完成相应的数据处理。三坐标测量机在测量时把需要测量的工件置于测量的范围内，通过机器运动系统带动传感器即测头实现对测量空间内任意位置的被测点的瞄准，当瞄准实现时测头即发出读数信号，通过测量系统就可以得到被测点的集合坐标值，根据这些点的空间坐标值，经过数学运算求出待测的几何尺寸和相互位置关系。
2 基于CAD的三坐标检测技术
以往的零件三坐标检测技术，通用的方法是通过设备的数模软件生成测量所需要的特征点或者特征线，并将生成的这些特征点或线作为测量的参考值，控制三坐标测量机对这些特征点或线进行测量，由此得出工件的实际尺寸数值，将这些实际数值与参考值进行比较。这种测量方法有一定的局限性，它必须要提前获取测量工件各监测点的理论数值，并且，在测头测尖半径磨损后很难进行补偿。而现在最先进的测量方法，就是把已经建好的三维模型采用合适的方法导入到三坐标测量机的检测软件里，然后将工件坐标系和机器的坐标系找正，然后将捕获的工件数值与理论数值进行对比，最后输出测量结果。从上面的分析可以看出，要想得到最终的对比数据，必须要解决三维模型导入、坐标系找正、数值比较这三个最关键的技术问题，下面将围绕这些方面进行探讨。
2.1 导入模型
正确的导入零件的三维模型是最终实现测量要求的首要要求，必须要采用合理的方法，使三维模型正确的导入三坐标测量机的检测软件里面。目前在市面上有很多各种不同类型的CAD软件，例如UG、PROE等，由于软件开发商开发方式的不同、开发商利益等问题，软件的开发语言也各不相同，在完成零件绘制以后，各自生成的零件格式很不相同，并且它们之间不能互相无障碍的打开，没有互相读取的功能。这是必须要要解决的一个技术难题，为了顺利的解决这个必须要解决的技术难题，目前在这个行业内建立了几种数据交换标准，里面比较典型的代表有STEP和ICES。从目前来说，IGES在我国应用的最广泛，IGES能够实现CAD或CAM之间系统数据的相互交换，比较方便，虽然它也有一些缺点，例如模型导入的时间过长、导入后过大、容易丢失模型的部分特征等，但是国内的三维测量机厂商也都将IGES作为推荐模型导入的标准，因为它的接口标准比较通用，它为CAD/CAM技术在世界的推广和应用都起到了很好的促进作用。当然，目前一些三坐标测量机的软件开发商也开发了一些直接的模型读入接口，例如CATIA模型直接读入、UG模型直接读入等，这些虽然不需要中间的转换过程，但是，这种直接接口一般都需要花比较昂贵的价格进行购买。
2.2 坐标系的找正
坐标系的找正是三维数模零件三坐标检测中非常关键的一部分，不管检测软件中是否有三维模型的导入，都必须要很好的完成这个工作，将机器坐标系与工件坐标系正确的对齐，只有这样，以后测量的数值才具备可比性。一般来说，对于箱体类的零件，一般来说都会采用3-2-1的方式建立坐标系，根据零件上互相交错的点、线、面来确定坐标的坐标轴位置和坐标原点，通过这个坐标系来对工件进行找正，这是最常用的找正方式，通行用很强。在寻找坐标的基准时，应该首先考虑那些便于加工、位置比较恰当的特征，最大限度的减小找正误差，对于已经建立好的坐标系，还应该考虑一些别的因素，例如坐标系可以移动、旋转等，以便于后续的实际应用。不规则的零件的坐标系找正比箱体类零件复杂的多，特别是零件中找不到具有明显特征点的情况，例如三个空心，通常采用方法是量出实际数值，并将此与理论数值对比然后进行找正。下面着重的说一下当在工件上找不到明确特征的这种情况的处理方法，实际的测量中，这种现象是普遍存在的，在这种情况下，我们无法将丈量数值和理论数值进行恰当的直接对应，采取的解决方法一般都是迭代找正。
2.3 恰当的捕获理论数值
在完成了三维模型的导入和机器坐标系与工件坐标系的找正工作后，恰当的捕获理论数值就变的简单一些，对于一些比较标准的特征零件，例如箱体、圆轴等，软件只需要能从CAD数模上选取识别该特征，可直接对理论数值进行提取。对于自动测量这种情况，机器可以根据导入的三维模型而进行自动的程序编制，指导设备运动到特征的理论值附近进行数据测量，ARCO CAD的用户可以在使用DMIS语言进行测量程序的编写。
2.4 报表的输出
ARCO Reporter是ARCO软件中的一个应用子程序，它的功能是根据测量的结果生成结果输出报告，并且将她与ARCO测量软件创建的项目互相联系起来。在进行结果输出之前，必须要注意这样一个问题，在建立输出报告以前，必须要有项目的文件、DMIS语言的零件程序或测量输出文件，尽可能的搜集全面的数据，以便于输出报告的可信度更高。这样以后，我们建立的数据输出报告便可以与后面的多次测量紧密联系，以便于得到带有测试结果的可打印输出的报告。
3 结论
上文首先介绍了三坐标测量的原理和测量方法，然后介绍了三维数模的零件三坐标检测的检测过程，使读者能够了解三维模型的导入方法和方式、工件坐标系和机器坐标系的找正对齐、理论值的捕获方法、报表如何输出等。希望上文的所有相关介绍能够对相关的技术工作人员起到一定的参考意义。
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