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(多图) 基于3D数模的三坐标测量机曲面检测

来源:聪慧网/中国测试技术研究 李海 徐海卫?? 2006年04月28日 ?? 收藏0

?????? 1.引言

?????? 从60年代初发明到现在,三坐标测量机(CMM)在制造业得到世界范围广泛应用,成为3D检测工业标准设备。三坐标测量技术得到迅速发展,而配套检测软件的发展,更是突飞猛进。最早的三坐标测量机只能显示XYZ坐标,而目前的各种检测软件几乎可以解决用户的绝大部分问题。软件日益成为影响用户使用好坏的关键所在。

?????? 2.CMM测量软件发展趋势

?????? 对于传统的三坐标测量机检测来说,通常是设计部门提供二维图纸,检验部门根据图纸对工件进行尺寸及形位公差的检测。随着三维CAD软件的应用,越来越多的技术部门使用三维CAD建模技术进行设计。因此,各坐标机厂家纷纷推出了基于三维CAD技术的测量软件,直接将客户设计好的三维CAD模型导入测量软件进行检测。这样做的优点非常明显,不需要额外的图纸,理论值可以直接捕获

,更可以进行测量仿真,测头干涉检查等,所以,受到用户的一致好评。基于CAD的测量成为目前三坐标测量软件的发展热点。

?????? 在CAD设计中,一般的规则工件通过基本的特征命令即可完成三维实体设计,比如拉伸、打孔等,对于此类工件的检测,相对比较简单。随着工业造型的发展,以及加工中心的应用,越来越多的工件被设计成复杂的形状表面,比如覆盖件、内饰件等。曲线曲面的建构技术在CAD造型中属于比较高级的设计范畴,许多高档三维CAD软件都有专门的曲线、曲面处理模块,使得用户可以设计出B级甚至A级曲面。曲面类工件的检测,对三坐标测量软件提出了更高的要求。

?????? 3.CMM曲面检测

?????? 3.1传统测量方法

?????? 在没有采用CAD数模的情况下用三坐标测量机对曲面件检测,通常是,先在CAD软件里用相关命令在曲面数模上生成截面线和点的坐标,以此作为理论值,控制测量机到对应的位置,进行检测,并比较坐标值的偏离。这种方法需要设计人员额外提供理论数据,同时测头测尖球径的补偿不容易准确实现,对于单点测量来说,由于无法确定矢量方向,测头的补偿根本无法实现。因此,这种办法具有一定的局限性。

?????? 3.2基于3D数模的测量

?????? 利用曲面数模对曲面进行检测是CMM测量技术发展的需要。由于曲面建构技术比较复杂,在CAD应用范畴里也属于高端技术,一般由专业的CAD/CAM系统完成。在测量软件内,则是通过导入设计数模而利用的问题。为了实现这一目的,就必须解决好四个方面的技术问题:数模导入接口、对齐、测尖补偿、理论值捕获。

?????? 一、数模导入接口

?????? 利用数模进行检测,首先要做的工作,当然是保证数模正确导入到测量软件。事实上,由于技术、利益等众所周知的原因,全世界各大CAD制造商各自开发着不同的软件和格式,例如国内影响比较大的UG、PROE、CATIA等,均不能直接互读文件。

?????? 为了解决这一矛盾,国际上建立了一系列的数据交换标准,如国际标准数据交换STEP(Standard for the Exchange of Product Model Data),美国的初始图形交换标准IGES (Initial Graphics Exchange Specification)等。尽管IGES标准存在数据文件大、转换时间长、信息不够全等缺点,但不可否认,它是目前应用最广泛的接口标准,绝大部分CAD软件均支持该标准,我国也将IGES作为推荐标准。

?????? 目前具备数模检测功能的测量机软件,均支持IGES格式。差异基本上主要体现在复杂数模输入后个别曲面的丢失、破损,还有就是导入速度的快慢。对于一个10M的数模,有的可能用几十秒钟,有的可能要几分钟。目前市面上比较有名的CMM测量软件,均基本较好的解决了

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