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          三坐標測量機的虛擬測量方案及應用

          發布日期: 2020-12-03
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            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。
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