三坐標測量機的虛擬測量方案及應用

　　三坐標測量機，作為一種高精度的通用測量設備，已經有了幾十年的發展歷史，其在工業生產領域中的使用越來越廣泛，也越來越受到生產型企業的重視。而三坐標測量軟件中對CAD功能的引入，更是將三坐標測量機的應用領域和易用性推到一個新的高度。
 

　　以下就以三坐標測量機測量方案為例，對CAD在三坐標測量中的應用做簡要介紹。
 

　　1.虛擬測量
 

　　虛擬測量，就是在沒有實際工件的情況下，對CAD模型在軟件中進行測量。
 

　　三坐標測量軟件擁有強大的CAD功能，要進行虛擬測量時，打開軟件，選擇脫機工作模式，然后導入所要測量的CAD模型，并將CAD模型對應到選定的坐標系中即進行測量。根據所要測量的幾何元素，使用鼠標在CAD模型上點擊所要采點的位置，此時，CAD模型上會顯示所采點的位置及其矢量方向。根據所測量的幾何要素的需要，可進行多次采點。
 

　　當采夠所需要的點數后，再在采點窗口中點【確定】，系統將會驅動虛擬測頭進行采點，并擬合出要測的幾何元素及其圖形。
 

　　虛擬測量可以通過對沒有尺寸數據的CAD模型進行測量，確定其各種尺寸參數，但這不是虛擬測量的主要目的，虛擬測量的主要功能是：為在脫機狀態下進行自動測量編程做服務。
 

　　2.脫機編程
 

　　數控三坐標測量機，使批量測量的效率有所提高，通過對給定工件的測量進行編程，可以實現全自動的快速測量。
 

　　三坐標測量軟件沒有引入CAD功能之前，對測量程序的編制要求專業人員對應圖紙進行編程，這種編程方法使用較為復雜，且對操作人員要求較高。有一種方法就是使用三坐標測量軟件的自學習編程功能，在對工件進行實際測量的同時自動生成測量程序。當再次測量同樣的工件時，即可調用此程序進行自動測量。由于這種方法簡單易用，適應面廣，因此，在業內被廣泛使用。
 

　　但由于這種編程離不開實際工件，所以也就帶來了很多難以克服的缺點：
 

　　一是由于編程離不開硬件環境，必須要將給測量機配套的氣源等打開，使測量機能正常運行方能進行編程，這樣編成較為繁瑣；二是編程離不開工件，所以就必須等工件加工完成后才能進行編程，這樣便會降低工作效率，從而影響生產。
 

　　坐標機測量軟件中引入CAD功能之后，由于可在脫機狀態下通過對CAD模型進行虛擬測量，從而可完成自學習編程的過程，因此解決了以上問題。
 

　　無論生產是否進行，只要將設計部門設計的CAD文件輸入到測量軟件中，就可以進行編程，等工件加工完成，就可以進行程序測量，這樣就大大提高了生產效率。
 

　　其具體的方法是：先在三坐標測量軟件中打開要測量工件的CAD模型，然后打開測量程序自學習功能，建立好坐標系后，就可以開始模擬對工件的測量，系統將自動生成測量程序。
 

　　在程序編制完成之后，還可以在CAD環境中調用程序，進行模擬測量，對程序進行驗證，找出運行過程中出現的錯誤、測量路徑和采點，并對程序進行修正，將實際測量中可能出現的問題降到低，也程度地保證了測量過程中的安全性。
 

　　3.使位置公差評定更加方便
 

　　在以往的三坐標測量軟件中，要對幾何元素的位置公差進行評定，必須手工輸入幾何元素的理論位置，然后再和實際測量得到的值進行比對，這樣對位置公差的評定很不方便。當坐標測量機軟件引入CAD功能之后，就可以在軟件中對CAD模型進行測量，由于模型是設計出來的，所以，對其進行測量所測得值即為幾何元素的理論值。
 

　　在有了理論值之后，在對應的坐標系下，再對實際工件進行測量，即可得到所需幾何元素的實際值。這樣，就可以對所測幾何元素的位置公差進行評定。這在使用中，既省去了手工逐個輸入幾何元素理論值的麻煩，而且也可以避免為了與圖紙上的標注尺寸相對應而頻繁變動坐標系，這大大降低了操作人員的勞動強度，也減少了出錯的幾率，同時也提高了測量的精度及效率。
 

　　4.CAD輸出用于逆向工程
 

　　在當前的生產制造中，往往會碰到這么一種情況，客戶能提供給制造者的只有實物而沒有任何圖紙或CAD數據，特別是樣件中有曲線、曲面等很難通過測量獲得其準確的數據的復雜模型。在這種情況下，傳統的加工方法是，使用雕刻法或其他方法制作出一個一比一的模具，再用模具進行生產。這種方法無法獲得工件準確的尺寸圖紙，也很難對其外型進行修改。
 

　　逆向工程就是為了解決以上難題而提出的一套理論。
 

　　逆向工程，是指由工件產生圖紙或各種相關尺寸數據的過程，是相對于傳統的由圖紙數據而產生工件的過程而言的。三坐標測量軟件中，引入CAD功能用于逆向工程，使傳統的三坐標測量機用于成品檢測的功能，有了更大的擴展。
 

　　在逆向工程中，首先使用三坐標測量機對樣件的外型進行準確測量，然后用CAD功能對所測得的數據進行處理，終生成一種或幾種CAD格式的數據文件。三坐標測量軟件可以生成IGS格式的數據，也還可以使用此軟件附帶的功能，使數據在多種CAD格式之間進行轉換。
 

　　這些數據文件可以被一般的CAD/CAM軟件系統所接受，利用這些軟件系統可以對數據進行修改，或直接進行數控機床的加工編程，終指導數控機床進行加工；也可以對這些數據進行切片處理，指導3D打印設備進行快速成型與加工。
 

　　逆向工程，不僅能使工件快速地進入批量生產，而且可以得到工件的CAD數據，有了這些數據，就可以再使用三坐標測量機對生產出來的工件進行檢測，保證產品的質量。
 

　　三坐標測量機作為一種通用測量機，由于其具有很高的測量精度和測量效率，并且具有操作方便、可實現在線測量等眾多優點，已經在現代工業中有了不可替代的地位；而CAD功能的引入，必給三坐標測量機帶來更大的使用空間。