CAD功能在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)中的應(yīng)用

    三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)作為一種高精度的通用測(cè)量設(shè)備已經(jīng)有了幾十年的發(fā)展歷史，其在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中的使用越來(lái)越為廣泛，也越來(lái)越受到生產(chǎn)型企業(yè)的重視。而三坐標(biāo)測(cè)量軟件中對(duì)CAD功能的引入，更是將三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域和易用性推到一個(gè)新的高度。

以下就以西安力德測(cè)量設(shè)備有限公司的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量方案為例，對(duì)CAD在三坐標(biāo)測(cè)量中的應(yīng)用做簡(jiǎn)要介紹。

虛擬測(cè)量

    虛擬測(cè)量就是在沒(méi)有實(shí)際工件的情況下對(duì)CAD模型在軟件中進(jìn)行測(cè)量。

    西安力德測(cè)量設(shè)備有限公司的測(cè)量軟件擁有強(qiáng)大的CAD功能，要進(jìn)行虛擬測(cè)量時(shí)，打開(kāi)軟件，選擇脫機(jī)工作模式，然后導(dǎo)入所要測(cè)量的CAD模型，并將CAD模型對(duì)應(yīng)到選定的坐標(biāo)系中即進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)所要測(cè)量的幾何元素，使用鼠標(biāo)在CAD模型上點(diǎn)擊所要采點(diǎn)的位置，此時(shí)CAD模型上會(huì)顯示所采點(diǎn)的位置及其矢量方向。根據(jù)所測(cè)量的幾何要素的需要，可進(jìn)行多次采點(diǎn)。當(dāng)采夠所需要的點(diǎn)數(shù)后再在采點(diǎn)窗口中點(diǎn)確定，系統(tǒng)將會(huì)驅(qū)動(dòng)虛擬測(cè)頭進(jìn)行采點(diǎn)，并擬和出要測(cè)的幾何元素及其圖形。

三坐標(biāo)測(cè)量軟件的CAD環(huán)境

    虛擬測(cè)量可以通過(guò)對(duì)沒(méi)有尺寸數(shù)據(jù)的CAD模型進(jìn)行測(cè)量，確定其各種尺寸參數(shù)。但這不是虛擬測(cè)量的主要目的，虛擬測(cè)量的主要功能是為在脫機(jī)狀態(tài)下進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量編程做服務(wù)。

脫機(jī)編程

    數(shù)控三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)使批量測(cè)量的效率有所提高，通過(guò)對(duì)給定工件的測(cè)量進(jìn)行編程，可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的快速測(cè)量。

    在三坐標(biāo)測(cè)量軟件沒(méi)有引入CAD功能之前，對(duì)測(cè)量程序的編制要求專業(yè)人員對(duì)應(yīng)圖紙進(jìn)行編程，這種編程方法使用較為復(fù)雜，且對(duì)操作人員要求較高。

    還有一種方法就是使用三坐標(biāo)測(cè)量軟件的自學(xué)習(xí)編程功能，在對(duì)工件進(jìn)行實(shí)際測(cè)量的同時(shí)自動(dòng)生成測(cè)量程序。當(dāng)再次測(cè)量同樣的工件時(shí)即可調(diào)用此程序進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量。由于這種方法簡(jiǎn)單易用，適應(yīng)面廣，因此在業(yè)內(nèi)被廣泛使用。但由于這種編程離不開(kāi)實(shí)際工件，所以也就帶來(lái)了很多難以克服的缺點(diǎn)。一是由于編程離不開(kāi)硬件環(huán)境，必須要將給測(cè)量機(jī)配套的氣源等打開(kāi)，使測(cè)量機(jī)能正常運(yùn)行方能進(jìn)行編程，這樣編成較為繁瑣。二是編程離不開(kāi)工件，所以就必須等工件加工完成后才能進(jìn)行編程，這樣便會(huì)降低了工作效率從而影響生產(chǎn)。

    坐標(biāo)機(jī)測(cè)量軟件中引入CAD功能之后，由于可在脫機(jī)狀態(tài)下通過(guò)對(duì)CAD模型進(jìn)行虛擬測(cè)量，從而可完成自學(xué)習(xí)編程的過(guò)程，因此解決了以上問(wèn)題。無(wú)論生產(chǎn)是否進(jìn)行，只要將設(shè)計(jì)部門設(shè)計(jì)的CAD圖紙文件輸入到測(cè)量軟件中，就可以進(jìn)行編程。等工件加工完成就可以進(jìn)行程序測(cè)量，這樣就大大提高的生產(chǎn)效率。其具體的方法是先在三坐標(biāo)測(cè)量軟件中打開(kāi)要測(cè)量工件的CAD模型，然后打開(kāi)測(cè)量程序自學(xué)習(xí)功能，建立好坐標(biāo)系后就可以開(kāi)始模擬對(duì)工件的測(cè)量。系統(tǒng)將自動(dòng)生成測(cè)量程序。

    在程序編制完成之后，還可以在CAD環(huán)境中調(diào)用程序進(jìn)行模擬測(cè)量，對(duì)程序進(jìn)行驗(yàn)證，找出運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤測(cè)量路徑和采點(diǎn)，并對(duì)程序進(jìn)行修正，將實(shí)際測(cè)量中可能出現(xiàn)的問(wèn)題降到最低，也最大程度的保證了測(cè)量過(guò)程中的安全性。

使位置公差評(píng)定更加方便

    在以往的三坐標(biāo)測(cè)量軟件中，要對(duì)幾何元素的位置公差進(jìn)行評(píng)定，必須手工輸入幾何元素的理論位置，然后再和實(shí)際測(cè)量得到的值進(jìn)行比對(duì)，這樣對(duì)位置公差的評(píng)定很不方便。

    當(dāng)坐標(biāo)測(cè)量機(jī)軟件引入CAD功能之后，就可以在軟件中對(duì)CAD模型進(jìn)行測(cè)量，由于模型是設(shè)計(jì)出來(lái)的，所以對(duì)其進(jìn)行測(cè)量所測(cè)得值既為幾何元素的理論值。在有了理論值之后，在對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)系下再對(duì)實(shí)際工件進(jìn)行測(cè)量，即得到了所需幾何元素的實(shí)際值。這樣就可以對(duì)所測(cè)幾何元素的位置公差進(jìn)行評(píng)定。

    這在使用中，既省去了手工逐個(gè)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(biāo)注尺寸相對(duì)應(yīng)而頻繁變動(dòng)坐標(biāo)系。這大大降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，也減少了出錯(cuò)的幾率，同時(shí)也提高了測(cè)量的精度及效率。

CAD輸出用于逆向工程

    在當(dāng)前的生產(chǎn)制造中往往會(huì)碰到這么一種情況，客戶能提供給制造者的只有實(shí)物而沒(méi)有任何圖紙或CAD數(shù)據(jù)，特別是樣件中有曲線、曲面等很難通過(guò)測(cè)量獲得其準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)的復(fù)雜模型。在這種情況下，傳統(tǒng)的加工方法是使用雕刻法或其他方法制作出一個(gè)一比一的模具，再用模具進(jìn)行生產(chǎn)。這種方法無(wú)法獲得工件準(zhǔn)確的尺寸圖紙，也很難對(duì)其外型進(jìn)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(chǎn)生圖紙或各種相關(guān)尺寸數(shù)據(jù)的過(guò)程，是相對(duì)與傳統(tǒng)的由圖紙數(shù)據(jù)而產(chǎn)生工件的過(guò)程而言的。三坐標(biāo)測(cè)量軟件中引入CAD功能用于逆向工程，使傳統(tǒng)的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)用于成品檢測(cè)的功能，有了更大的擴(kuò)展。 

    在逆向工程中，首先使用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)樣件的外型進(jìn)行精確測(cè)量，然后用CAD功能對(duì)所測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最終生成一種或幾種CAD格式的數(shù)據(jù)文件。如西安力德公司的三坐標(biāo)測(cè)量軟件生成IGS格式的數(shù)據(jù)，而且還可以使用此軟件附帶的功能，使數(shù)據(jù)在多種CAD格式之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。     

    這些數(shù)據(jù)文件可以被一般的CAD/CAM軟件系統(tǒng)所接受，利用這些軟件系統(tǒng)可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，或直接進(jìn)行數(shù)控機(jī)床加工法編程，最終指導(dǎo)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工。也可以對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行切片處理，指導(dǎo)激光成型機(jī)進(jìn)行快速成型。

    逆向工程不僅能使工件快速的進(jìn)入批量生產(chǎn)，而且可以得到工件的CAD數(shù)據(jù)，有了這些數(shù)據(jù)，就可以再使用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)生產(chǎn)出來(lái)的工件進(jìn)行檢測(cè)，保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

結(jié)束語(yǔ)

    三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)作為一種通用測(cè)量機(jī)，由于其具有很高的測(cè)量精度和測(cè)量效率，并且具有操作方便，可實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量等眾多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在現(xiàn)代工業(yè)中有了不可替代的地位。而CAD功能的引入，必將給三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)帶來(lái)更大的使用空間。