三坐标测量机的虚拟测量方法

三坐标测量机的虚拟测量方法（16篇）

1.三坐标测量机的虚拟测量方法 篇一

Q/SC

xxxxxxx公司标准

Q/SC×××-××××

三坐标测量机操作规范

200— —发布200— —实施 ————————————————————————————————

发布

前言

本标准适合工厂各型三坐标测量机

本标准由xxxxxx公司理化计量中心测定组起草并技术归口。

本标准起草人：

标准审查：

批准：

三坐标测量机操作规范范围

本规范适用于工厂各型号的三坐标标测量机，包括xxxxxxx三坐标。测量的技术保障条件

2.1：熟悉产品零件图、工艺要求和相关的技术文件以及产品的精度验收标准，分析产品结构，了解零件装配关系和技术要求，为测量做好必要的技术准备。

2.2：测量环境的要求：

测量室内环境的温度、湿度、防尘等必须符合相应的规定，保证测量温度在20°±2°、湿度在40%～70%之间。

2.3：测量零件的要求：

零件在测量前必须用汽油清洗干净，无毛刺、外观无明显缺陷、无锈蚀情况。

2.4：测量前按照图纸工艺要求，明确测量的项目，做相应的一些技术准备。3测量原理

将被测零件放入它允许的测量空间，精确地测出被测零件表面的点在空间三个坐标位置的数据，将这些点的坐标数值经过计算机数据处理，拟合形成测量元素，如圆、球、圆拄、圆锥、曲面等，经过数学计算的方法得出其形状、位置公差及其他几何量数据。测量仪器装置

4.1:xxxxxx型三坐标测量机，精度：U1=2.5+L/350U3=3.5+L/250

重复性：0.002㎜

测量范围：1000*1200*2000㎜

xxxx三坐标测量机：精度：U1=3.5+6L/1000U3=6+6L/1000

重复性：0.004㎜

测量范围：2650*970*970㎜

xxxx三坐标测量机，精度：U3=2.9+L/250

重复性：0.003㎜

测量范围：1200*900*800㎜

4.3：稳压电源：均为：5KVA

4.4：压力表：用于控制仪器气浮导轨的压力

4.5：测量仪器必须在鉴定证书发放的有效合格期内方能使用

4.6：电路、气路均正常情况下方可使用

5测量步骤

5.1：测量前的准备

5.1.1： 未经培训取得合格证的人员禁止使用测量机。

5.1.2： 确保操作间内温度和湿度在测量机的正常工作范围内。（温度：20°±2°、湿度：40%～70%

之间）

5.1.3：仪器使用压力应大于5Pa，检查看有无漏气现象

5.1.4开机前，用酒精脱脂棉清洁机器导轨，保证导轨的洁净。

5.1.5： 按仪器操作说明书的开机步骤进行：打开总电源→打开压缩空气→打开三坐标测量机的控

制箱→打开计算机显示屏→接通打印机、绘图仪等→进入QUINDOWS或PCDMIS操作系统→进入应用软件→机器回零

5.1.6：机器回原点时，先检查机器测头是否停留在安全位置（在回机器原点的路线上有无障碍物）

确认无误后方可进行回零操作。

5.1.7：安装工件时，先将龙门架移动到安全位置，避免重物落下损伤导轨。

5.1.8：两人以上同时使用测量机时，禁止在手动运行机器的同时进行软件操作。

5.1.9：在调试程序时要将机器运行速度降低到50㎜/s,在验证好程序后再将速度恢复到正常。6零件测量

6.1：组装前连杆身和连杆盖的测量（以连杆身为例，连杆盖测量方法与之相同）

6.1.1： 用USEPRB命令，调用PRB（0，0）方向的测针，用MEPLA命令，测量连杆的大端面并定

其为基准面，取名为MA-PLA1

6.1.2： 用PRB（0，0）方向的测针，用MECIR命令，测量大头孔（此时孔为半圆孔）取名为C1

6.1.3： 用USEPRB命令，调用PRB（90，180）方向的测针，用MEPLA命令，测量齿形结合面并定其为投影面，取名为MA-PLA2

6.1.4： 用BLDCSY命令，建立手动坐标系：用MA-PLA1面建立零件坐标系的Z轴，用MA-PLA2面定X轴，用大头孔C1定坐标系的X、Y的原点（即X=0，Y=0），MA-PLA1定Z的原点（即Z=0）

6.1.5： 手动坐标系建好后，用自动的方法重新测量运行一次，以提高测量的精度

6.1.6： 用PRB（90，180）方向的测针，用MECIR命令，分别测量定位销孔和四个螺栓孔，并将之投影于投影面 MA-PLA2上

6.1.7： 用MCDCICI命令，评价定位销孔和螺栓孔间的距离以及螺栓孔相互间的距离

6.2：组装后连杆整体的测量

6.2.1： 用USEPRB命令，调用PRB（0，0）方向的测针

6.2.2： 用MECYL命令，分别测量大小头孔为两个圆柱

6.2.3： 用MEAXI命令，分别在大小头相同的位置各测一条侧母线

6.2.4： 用MEPLA命令，测量小头孔上端的面

6.2.5： 用MCDCICI命令，评价两个圆柱之间的距离

6.2.6： 用PARALL命令，评价两个圆柱之间的平行度

6.2.7： 用PAPAXAX命令，评价两条侧母线间的平行度

6.2.8： 用SQRCYPL命令，分别评价两圆柱对小端面的垂直度

6.3： 测量完成后，将零件吊下，把大理石工作台擦干净

6.4： 最后做好测量记录及台帐

7测量时要注意的事项

7.1： 在测量连杆销子孔和螺栓孔时，投影面的放置方向一定要与工作台的X 方向一致

7.2： 在测量圆柱时，在软件中选哪种方法，测量时就用对应的方法去测，否则就得不到准确的数据

7.3： 在评价大小头控制加的距离时，只有测量两个圆柱或两条中心线才可直接进行计算评价，若分别测量两个圆就必须通过建立直角坐标系来评价

7.4： 测量软件上的各种数据不得随意更改。

8测量机的维护与保养

8.1： 严格控制好房间的温、湿度，并做好记录

8.2： 每天使用测量机前应检查管道和过滤器，放出过滤器内的水、油、杂质等

8.3： 每隔三个月要清洗随机过滤器和前置过滤器的滤芯

8.4： 每天都要擦拭导轨油污和灰尘保持气浮导轨处于正常工作状态

8.5： 保持标准球和测杆的清洁，保证测座、测头、测杆、标准球固定牢靠

8.6： 定期对仪器进行校准，并做好记录，如出现不合格现象，应及时通报上级计量部门进行校准

2.三坐标测量机的虚拟测量方法 篇二

随着汽车工业的发展, 三坐标精密测量以其高效、准确的优势在轿车零部件质量控制方面发挥着越来越重要的作用。本文以标志某车型发动机罩盖为例, 阐述虚拟装夹在轿车零部件三坐标精密测量领域的一种应用方式。

1对轿车注塑成型零部件的三坐标精密测量

1.1 采用三坐标精密测量的零部件的特点

这类产品种类繁多, 形状复杂, 易损伤, 易变形, 刚性较差, 特别是在测量装夹过程中容易因装夹受力问题而造成装夹误差。

1.2 传统的测量方式

首先根据测量要求, 制定装夹方案, 在确定装夹方案后, 针对方案制作该零件专用夹具;然后按既定方案在三坐标测量机工作台面上将其装夹固定, 在此基础上建立测量坐标系后方可测量。

2虚拟装夹在测量过程中的应用

2.1 分析确定初步装夹方案

首先根据图纸找出基准点, 本产品测量时必须保证图1中Point A、B、C、D 4个基准孔在数模的理论位置。然后根据客户要求分析测量部位, 在装夹时要保证避开检测部位, 保证定位和夹紧元件互不干涉, 并且在一次装夹中完成尽量多的测量取点。

本产品主要需检测产品的轮廓尺寸和孔的位置, 为便于产品的装夹和测量数据的采集, 采用与产品表面内法线方向相反的方向装夹产品。图2为装夹位置示意图。

(1) 将主支撑范围S1、S2选在装配孔C、D的正下方区域内, 将主支撑范围S3选定在靠近产品投影轮廓边缘A、B点间的 (11, 4) 号基板孔位, 如图2引线所对应数字 (列, 行) , 产品被测量表面曲率较小的面可被用来辅助支撑产品。

(2) 采用滑块配合球头顶杆在T型槽列6、列4、列3内滑动靠近产品, 完成对产品的定位。

(3) 为保证Point A、B、C、D 4个基准孔安装在准确位置, 其夹紧方案为:①A孔选择配合滑块的球头顶杆在列6处夹紧, 配合列5处的球头顶杆辅助夹紧;②B孔选择配合滑块的球头顶杆在列3处夹紧, 其他可用行、列处均安装辅助压紧装置配合装夹;③C孔选择配合滑块的球头顶杆在列6处夹紧;④D孔选择配合滑块的球头顶杆在列3处夹紧, 协同列2处和行5处的球头顶杆辅助夹紧。

2.2 零件数模的虚拟装夹

通过上一步确定的装夹方案, 可在计算机上对此产品数模进行虚拟装夹。

首先调出自行设计完成的夹具模型 (见图3) , 将产品数模放置在预定平面位置, 再将支撑杆适当上升到其球头同产品表面相切的高度来完成对产品的支撑;然后将侧滑块向产品侧边靠近, 直至侧滑块上的圆柱杆同产品侧边相切来完成对产品的侧向定位;旋动球头顶杆使其球头下半部压紧产品侧边, 完成对产品的夹紧工作, 最终完成对零件的可靠装夹, 如图4所示。

2.3 坐标位置的数据导出

为了准确完成产品在三坐标测量机工作台的实际装夹, 需要对产品数模虚拟装夹数据 (参与装夹的球头顶杆球心坐标) 进行导出, 球头顶杆球心坐标z值即为其装夹高度。这样, 配合三坐标测量仪就可实现对球头顶杆和滑块的准确定位, 最终完成对产品的可靠装夹。

其数据导出处理过程为:

(1) 创建坐标系:选择夹具坐标系为参照坐标系, 在数据导出时便可据此建立参照坐标系。

(2) 数模层操作:在层操作中将除基准点外的所有图层隐藏。

(3) 保存格式设置:选择保存副本为IGES格式。

(4) 保存数据设置:保存IGES副本后会弹出选择具体的输出IGES细节, 此时选择导出基准线和点, 并在坐标系选项中选定夹具坐标系。

(5) 导出数据处理:在Master CAM软件中打开球心点云IGES文件, 删除所有非点的特征。然后将文件转换为ASCII文件保存, 即可得球头顶杆球心坐标值, 按从下到上从左到右的方式整理后见表1。

3结束语

本文阐述了笔者自主开发的柔性装夹系统虚拟装夹方式在轿车零部件三坐标测量中的一个典型应用过程。其内容如下:

(1) 积极尝试了CAFD (计算机辅助夹具设计) , 使工艺装备与现代制造业的发展同步。使用Pro/E软件对夹具进行设计, 满足产品快速虚拟装夹的要求。

(2) 利用虚拟装夹导出的坐标数据, 配合三坐标测量机可完成对产品的精确定位。

参考文献

[1]孙慧祯, 于忠海.基于Pro/E创建相似零件库[J].机械研究与应用, 2004, 17, (1) :81-83.

[2]王昊.三坐标测量技术在汽车制造业中的应用[J].现代制造工程, 2005 (7) :76-77.

[3]方和平.柔性夹具的发展与应用[J].现代制造工程, 2005 (7) :76-77.

[4]朱正德.现代测量技术在轿车车身匹配工作中的应用[J].天津汽车, 2001 (1) :24-27.

[5]王素琴.孔系组合夹具压紧方案的CAD方法[J].河海大学常州分校学报, 2004, 18 (1) :42-45.

[6]贾建华, 范建蓓.柔性夹具应用技术之解析[J].轻工机械, 2006, 24 (3) :98-100.

[7]吴玉光.孔系组合夹具的零件定位方案自动确定方法[J].计算机集成制造系统, 2005, 10 (10) :1438-1443.

[8]王建军.利用Pro/E开发组合夹具通用件图形库[J].华侨大学学报, 2004, 25 (4) :415-417.

[9]孙慧祯, 于忠海.基于Pro/E创建相似零件库[J].机械研究与应用, 2004, 17 (1) :81-83.

3.三坐标测量技术实战应用 篇三

关键词：测量机理；测量流程；案例解析；编程技术

引言

三坐标测量技术最主要的应用就是实现对形位公差的快速、精准测量。如何达到这一目的？就需要对三坐标测量的机理及整个检测流程有所了解，更要对产品的形位公差有一个正确的理解，对测量软件能够熟练应用。

1.三坐标测量机理

三坐标测量机，其控制系统一般采用伺服电机数控系统控制，由花岗岩导轨等构件组成。其主要工作原理就是将被测物体置于三坐标测量空间，通过采集被测物体上的点，得出点的X、Y、Z坐标值，将这些坐标值经过计算机数据处理，拟合形成几何测量要素，如：平面、直线、圆柱、圆锥、球面等。再通过理论位置（或尺寸）与实际位置（或尺寸）的比较得出其形状、位置公差。三坐标测量机一般采用三个直线光栅尺进行测量，当触发测头发出测量信号时，三个坐标的光栅数据被同时锁定，测得点的坐标，即X、Y、Z值，如此，得出工件的实际位置或尺寸。

2.三坐标测量流程

当进行实际测量工件时，为保证测量数据的准确和三坐标测量机能正确使用和维护，应严格按照测量流程进行检测。

（1）分析被测零件图纸，了解测量要求和方法，确定检测方案或调用的程序；

（2）根据测量要素选择测头，校准测头；

（3）将被测零件小心的置于测量平台上，并按策划要求放置、固定；

（4）编制或调用测量程序实施检测，首次运行程序应注意减速运行，发现异常，及时按“紧急停”按钮；

（5）评价测量要素，输出测量结果，保存测量程序；

（6）拆卸零件，清理工作台面，进行必要的保养。

3.典型案例解析

公司MCP新产品开发试制过程中，后桥被动锥齿轮端面齿位置度检测较典型，如图所示：

这是一个不常见且较难理解的端面齿位置度标注示例。每个齿的位置度公差带为两平行平面之间的距离。被测齿中心与框架基准C重合，两齿之间的理论正确角度为45°。每个齿的中间面应限定在间距等于0.1，且对称于理论正确位置的两平行平面之间。该两平行平面对称于由基准轴线C和理论正确尺寸45°所确定的被测面的理论正确位置。依次测量8个齿的位置度。

如何完成这样一个较为复杂的端面齿位置度测量呢？主要对以下几点进行说明：

（1）正確建立坐标系。对于任何一个工件的检测，正确建立坐标系是非常重要的。因为它直接影响之后的所有被测尺寸的测量结果。坐标圆点应按位置度标注要求选定，很显然应将C基准，即Φ的中心作为坐标圆点O；Z坐标方向应由端面齿底平面来确定； X坐标方向应由两个相对端面齿的中心来确定，即由A、B两点确定。尽可能选择被测要素的中间点，这两个中间点应是分别在齿两侧中间位置采点后构造中点得出。X坐标的选择对测量结果影响较大，应慎重考虑。

（2）采集测量点构造测量要素。由于该端面齿较浅且理论上垂直齿底平面，因此可忽略高度方向的倾斜误差，以端面齿底平面为工作平面进行二维数据采集。测量其中一端面齿两侧面，得出点1、点2、点3、点4，分别构造1和2的中点，3和4的中点。依次类推，每个端面齿都构造出内外两个中点，代表端面齿的实际位置。这样总共测得32个点，构造出16个点，以供后续评价计算使用。

（3）计算测量结果。利用极坐标法计算位置度，输入极角理论值45°，极径理论值与实际值相同即可。因为齿的结构不同于孔，在径向位置是不需要控制的，只需控制其周向位置。依次算出16个点与理论正确位置的偏离值，再将每个偏离值乘以2，即为16个点的位置度，也就是8个齿的位置度。

（4）分析测量结果。为什么构造这么多点？主要是考虑端面齿齿长方向的误差，如果只采集齿的内、外或中间点，则不能代表整个齿的特性，易导致测量结果与实际不符，影响装配质量。如果这些代表端面齿的点都包含于限定间距0.1范围内，则端面齿的位置度即为合格；如果某个齿有一个点超出范围，或两个点均超出范围且位于理论正确位置两侧，说明该齿至少在角度方面不合格，需要调整角度或旋转坐标系重新评价；如果均超出范围且在同一侧，说明该齿中心偏离基准中心C，需要对工装进行调整。

4.三坐标编程技术应用

在编制端面齿位置度测量程序时，考虑到重复测量的需要，特编制了自动测量程序。有几点编程技巧供大家参考。

（1）先粗建坐标系，再精建坐标系完成测量程序的编制。粗建坐标系一般采点较少，且较易采集。每次测量时，只需手动完成粗建坐标系的采点，然后自动运行程序即可。能够提高重复测量时的检测效率，降低测量人员的劳动强度。

（2）在本案例中编程采点时，可利用阵列的方法，完成其中一个端面齿的采点后，以基准C为中心，通过偏转角度、复制，脱机完成其余端面齿的采点程序，然后按照编好的程序自动运行其它端面齿的采点即可。能够大副度降低测量人员的劳动强度，节省测量时间，提高测量的准确性。

（3）在计算位置度的时候，可适当旋转坐标系，找到最佳基准，减少周向累积误差，使所有端面齿误差的最大值为最小。事实证明此方法能够减少不良品率，提高技术经济效益。

5.结束语

本文给大家阐述了三坐标测量技术的实战应用理论、方法及形位公差分析。随着三坐标测量机的广泛应用，越来越多的人投入到三坐标测量中来，希望能给大家提供借鉴，更希望通过不断地交流与探讨，让三坐标测量技术的应用水平有更大提高。

参考文献：

4.三坐标测量机检测室管理制度 篇四

质量管理体系作业性文件分发号：版本：A

修订状态：①②③④⑤⑥⑦⑧⑨

三坐标测量机检测室管理制度实施日期：2007年6月27 日

为了加强本室的管理，确保检测精度，更好地为质量控制和工程设计提供可靠的检测数据，特制定本制度。

一、工作现场必须保证环境、场地符合测量机的测量要求：环境温度20℃

±2℃，相对湿度：40%～60%。

二、加强人员管理，非操作人员严禁进入检测室，外来人员未经许可谢绝

参观。

三、严禁未经专业培训的人员随意操纵机器，以免造成机器的意外损坏，影响检测精度，违者追究责任。

四、工件送检前必须清理干净，保证工件光滑干净无毛刺，保证工件无油、无水、无其他杂质或液体粘附在表面。

五、接到待测工件，不得立即进行检测，必须放在检测室等温30分钟以

上。

六、开始检测前，必须认真检查工件裝夹的可靠性和牢固度，以防出现机

器的意外损坏或出现意外的检测误差。

七、机器运行过程中发现异常，必须立即停止使用，并马上报告直接上级。

八、随机工具登记建账，妥善保管，不得丢失。

九、每周周日检查机器空气过滤器运行情况及气路状态，并排出管路中的水分，机油等。每月月末清洗各处滤芯。

十、检测人员应当客观公正及时地出具检测结果，对检测结果负责，并在报告上签字确认。

十一、检测报告按统一格式进行编号，并建档保存。保存期限为一年。

十二、保持工作环境的整洁干净，每天进行卫生清理。每天上班前，认

真擦拭机器机身。

十三、每天工作完毕，认真检查机器情况、电源及门窗关闭情况、空调的关闭情况，在一切正常后才能离开。

十四、休息日下班前不得打扫卫生，对机器、电源及门窗关闭情况、空

调的关闭情况进行彻底检查，以消除不安全因素。

5.三坐标测量机的虚拟测量方法 篇五

摘要：三坐标测量机是一种高效率、高精度的测量设备，在现代工业中得到了广泛的应用。在3+1教学模式下所设计的三坐标测量课程有着重要的意义。课程的设立，便于学生掌握现代测量技术，提高学生的工程实践能力，有利于学生的就业。实践证明，三坐标测量机开设实践教学，有利于学生巩固公差、测量等理论知识，增强学生的创新能力，拓宽学生的就业方向。

关键词：三坐标测量；实践教学；测量技术

三坐标测量是20世纪60年代逐渐兴起的一个产业，随着人们对于产品加工能力的进步，对于测量技术也有进一步的要求。三坐标测量机是一种以精密机械为基础，集光、机、电、计算机综合为一体的现代精密测量设备。将三坐标测量机作为学生的实践教学内容之一，有利于学生巩固测量技术的理论知识，同时能掌握先进的测量技术。便于拓展学生的知识结构，提高他们的工程实践能力，为学生的就业打下良好基础。

1教学设计

课程设计采用西安爱德华测量有限公司生产的Dasiy686的三坐标测量机。测量系统所配备的软件AC-DMIS是一种基于DMIS语言的交互式测量软件，既能检测规则的特征元素，也能检测自由曲面。在实践教学环节分为手动测量和自动测量。手动测量是用手操器控制测头系统进行测量。自动测量是在CNC模式下，运行预先借助CAD编制好的程序，来控制机器实现自动测量。课程中将被测件的CAD模型导入测量软件中，由学生根据教学要求在数模上直接编程，再自动模式下检测工件，最后输出测量报告并打印。为提高学生学习积极性，将被测零件定为他们在数控铣床上自主加工的零件。通过对该零件的检测使学生对于产品质量检测有进一步的认识，并了解自己在数控加工方面的欠缺。

2教学内容

课程内容共分为七个方面，分别为：开机、测头选择、基本几何元素的测量、相关功能的使用、工件坐标系的建立、借助CAD编程和结果输出。（1）开机。开机操作中主要注意两点：一回零，即回到测量机的机械初始状态。二是检查气源供压力能否实现此气浮导轨形式的三坐标测量机的运动。（2）测头选择。本课程采用的是雷尼绍的PH10T测头系统，基本组成是测头座、连接器本体、模块选项、测针。此外可根据测量需要可添加测头加长杆或测针加长杆。其中对于测针的选用，要注意：一在满足测量要求的情形下，尽量选用短测针，以便减少由测针弯曲带来的偏移；二要尽量减少连接点，因为加长杆的接入会额外引入新的弯曲和变形点，从而降低测量精度。（3）基本几何元素的测量。三坐标测量包含十二个基本几何元素，分别是点、圆、圆弧、椭圆、球、方槽、圆槽、圆环、直线、平面、圆柱和圆锥。它们是由测量点通过最小二乘法、最大内切法或最小外接法计算得出的。前八个是点元素，它表达元素的尺寸和空间位置。后四个是矢量元素，它既要表达元素的空间方向，同时也可能表达元素的尺寸和空间位置。此外，还有组合元素，它主要是针对点元素之间的组合。比如两个圆可以通过两个圆心的组合得到一条组合直线。（4）相关功能。三坐标测量的相关功能分别是：相交、角度、距离、垂直、对称、镜像、圆锥、投影以及平面相交点的计算。通过相关功能的应用使学生对基本几何元素有进一步的认识理解。（5）工件坐标系的建立。三坐标测量机的坐标系有：原始坐标系、机械坐标系、工件坐标系以及模型坐标系。原始坐标系，是开机时的坐标系；机械坐标系，是回零后的坐标系，它是唯一的；工件坐标系，是根据零件的基准建立的坐标系，也就是测量基准，可以根据测量需要建立若干个；模型坐标系，是三维模型的基准。建立工件坐标系意义在于：一是找正零件，当零件放置位置与机械坐标系不平行时，可通过建立坐标系来实现找正，从而避免误差；二是指出零件放置位置，实现程序的自动运行；三是使零件与模型坐标系一致，以便编程。建立工件坐标的方法有很多种，其中最常用的是工件位置找正法，即3-2-1法则。具体如下：①3个点确定基准平面。基准平面的目的是空间找正，其法线就作为Z轴。②2个点确定基准直线。基准直线的目的是轴向摆正，它是围绕第一轴旋转而产生的第二轴。③1个点确定坐标零点。根据右手直角笛卡尔坐标系，确定了两个轴，第三轴也就固定了。再用前面学过的相关功能之类的运算求得坐标零点。按照X=0，Y=0以及Z=0进行同时偏置即可得到坐标原点。（6）借助CAD编程。三坐标测量的编程方式有三种：一是自学习编程；二是脱机编程，即高级语言编程；三是借助CAD编程，是此课程的重点，它是一种数模比对测量的编程方法，必须有CAD模型，将其导入测量软件中，在模型上进行编程，可实现高效无图化生产。编程的步骤分别为：①建立工件坐标系，来找正零件位置；②建立安全平面，避免自动运行程序时出现撞针现象；③在自动模式下，打开CAD系统中的特征测量直接在模型上拾取被测元素，如用线拾取要测量的圆，面拾取要测量的圆柱等；④查看所有节点路径，确定路径无碰撞，再运行程序。首次运行程序注意减慢速度，防止撞针；⑤保存程序文件。（7）结果输出。测量结束后，软件可输出多种形式的检测报告。根据图纸的加工要求选择需要的测量结果，显示在检测报告中，将其保存并打印出来。

3结语

三坐标测量课程的引入，填补了学生在先进测量技术上的空缺，可以激发学生的学习热情，提高学习的主观能动性。同时通过检测自主设计生产的被测件，使学生对于设计、生产和测量有更直观、更深刻的认识，从而提高他们的综合创新设计能力以及解决复杂问题的能力，对于他们今后的就业有一定的指导意义。

作者:张竹青

肖龙雪

刘建鹏

花国然

单位:南通大学

参考文献

6.三坐标测量机的虚拟测量方法 篇六

非洲测量的现状以及坐标系统的特点

介绍了非洲测量的`历史,论述了非洲测量系统大地基准、参考椭球、投影方式等主要特点,列出了非洲主要参考椭球参数以及非洲主要国家当地基准与WGS84基三参数转换关系,提出了非洲工程测量的应对方法.

作 者：王黎 陈功 易t 袁小勇  作者单位：中南电力设计院,武汉,430071 刊 名：绿色大世界・绿色科技 英文刊名：LVSE DASHIJIU 年，卷(期)：2009 “”(9) 分类号：P228 关键词：大地基准   参考椭球   投影  

7.三坐标测量机的虚拟测量方法 篇七

关键词：三坐标测量,矢量测量,汽车零件

1 引言

综合光、电、机械、计算机、自动控制等多种高科技为一体的三坐标测量机 (Coordinate Measuring Machine简称CMM) , 作为高精密的测量设备, 通过X、Y、Z轴的移动, 将工件中各种几何元素的测量变换为对点坐标位置的测量, 通过配套软件对其进行准确地计算, 最后评价工件中被测的几何元素的尺寸以及元素间的空间位置和相互关系。随着三坐标测量机的软、硬件的飞速发展, 促使其应用更加广泛, 现已成为航空、航天、船舶、国防、机械、汽车制造等各项领域的设计、制造、检验环节中不可缺少的重要设备。

2 三坐标测量机的矢量检测功能及其应用

机械制造行业不断发展, 工件中以自由曲面为主要特征的零部件数量呈现增加趋势, 相应地企业、行业对加工制造出的成品的质量要求也在大幅提升。工厂在进行制造加工时零件的数字模型是已有的, 在质量检验时利用这个数模, 作为加工和事后检查的重要依据。这个特点在汽车制造行业里尤为明显, 汽车的整车存在一个确定的坐标系, 车身上的任何零部件, 小至单一的冲压件、拼接后的焊接总成件, 大至整个车身, 它们的数字模型都要以整车所在的坐标系为基础。

2.1 三坐标机矢量测量方法

测量前先选择安装合适的测头并进行校验, 再将工件的CAD模型进行处理并使用PC-DMIS软件进行打开, 通过拟合命令使工件的实际与数模中的型面重合, 方便快捷的建立好工件的坐标系。另外还要尽量使设计、工序、测量基准和定位基准统一起来, 以满足机械行业统一性原则, 有利于测量时进行尺寸检验和位置关系的比较, 更有利于在测量发现偏差后在工艺上进行相应调整。当然, 作为工程技术的人员必须使与产品零件在装配时的位置与坐标系基准的位置统一, 要对所检验的产品 (产品的构造、使用特性、关键尺寸) 有足够的认知, 往往在检测时, 很多尺寸与位置关系不是简单的靠理论值分析得来的, 必须要考虑被测工件的使用位置和装配情况。只有在综合考虑各个方面因素后进行测量, 才能选取准确的测量基准, 保证检验质量。

2.2 曲面测量中的误差表述

现代坐标测量机均具备矢量检测的功能, 它可以对组成复杂零件的自由曲面进行准确的测量和评价。对于一个具有自由曲面的工件, “矢量检测”是非常重要的一个概念。是一个有着明确的定义和严谨的数学表达的矢量, 而非一个简单的数值去表达曲面上被测点的误差。

从工件的数模中可以得到曲面上点K0 (X0、Y0、Z0) 以及过该点的法线矢量cosα10、cosα20、cosα30, 其中α10、α20、α30分别是该点的法线矢量与X、Y、Z三个坐标轴的正向的夹角。为减小测量误差, 当对工件的曲面进行测量时, 坐标机的测头部分是沿着该点的法线方向去接触工件表面的。但是制造误差是不可避免的, 被测工件的实际型面是不会与数模中的理论型面相完全重合, 因而测头与工件的接触点, 也就是测头的实际测量点的法向量也不一定会与理论测量点的法向量重合。曲面测量中的误差表述由此而来, 往往人们将工件曲面某一点的误差简单轻易的说成是“法向偏差”, 这自然是不够严谨科学的。法向偏差的真正意义是从理论点到实测点的向量在理论点法线方向上的投影, 并通过矢量测量得出误差的“正”、“负”指向, 误差值的规定见图1。在下图中a工件曲面呈凸形, b工件曲面呈凹形。

2.3 矢量检测的实际应用与评价

2.3.1 后地板加强梁的检测

当要使用三坐标测量机对结构复杂、不规则、精度要求高的梁类零件进行检测时, 首要的工作是正确选择工件的定位方式。

(1) 对工件 (如图2) 的CAD模型进行分析, 因零件的结构复杂外部形状不规则, 各孔所要求的精度高, 只用利用三坐标测量机才能准确、高效地检测出各部分尺寸。

(2) 首先确定零件在三坐标测量机上的装夹方式为自由支撑, 再确定零件在三坐标测量机上的空间定向和确定零件在三坐标测量机上的平面定向, 本零件用的是“3-2-1”零件找正法建立坐标系, 在顶面采3个点确定一个面, 2个槽的中心连线确定一条直线, 再采一个点即可确定一个坐标系。

2.3.2 结果评价

具有矢量检测功能的三坐标测量机能清楚地体现矢量检测功能和综合信息的提供。被测的15个点 (P4—P18) 、5个圆 (C2-C6) 、7个槽 (L2-L8) 都在曲面上, 二通过三坐标测量机检测的结果在图形中各个测量元素引出的框中显现出来 (如图3) , 同时又被归纳在不同类别元素的表中 (如图4点的测量报告) , 方便调取, 使得工程师在校验过程中能够非常直观的检查参数, 如本例的测量报告中, 绿色标识为测量值在公差允许范围内, 即为合格;红色为超出正公差;蓝色为超出负公差。这个标识由工厂制定而统一, 需要工程技术人员具体情况具体分析。

3 三坐标矢量检测的实际意义与展望

随着汽车、飞机、机床等装备制造业向高、精、尖领域发展, 叶轮叶片、蜗轮蜗杆、反射面、腔体等具有复杂几何形状的机构使用越来越广泛。复杂曲面的精密测量离不开三坐标测量机和性能优良的计量软件, 而利用三坐标矢量化测量也为复杂零件的制造与检测提供了可靠的技术支持, 也为复杂曲面精密测量、逆向工程、建模技术的深入研究提供了有效借鉴和启发意义。

参考文献

[1]陈明, 刘新宇.基于CAD模型的三坐标机矢量检测方法与误差分析[J].微计算机信息, 2006:25.

[2]朱正德.三坐标测量机的矢量检测功能及其应用[J], 机械工人 (冷加工) , 2003 (01) .

[3]郑东.三坐标测量复杂曲面法向矢量参数求解方法途径研究及应用[Z].2012年海克斯康先进测量技术论文集, 2012.

[4]胡学军, 王俊亮, 王刚.全最小二乘法在三坐标测量中的应用[J].武汉工程大学学报, 2008 (04) .

[5]覃爱梅, 陈燕云.复杂曲面实物三坐标机数字化扫描测量的研究[J].现代制造工程, 2005 (12) .

8.三坐标测量机的虚拟测量方法 篇八

【关键词】三坐标测量；模具设计；模具制造

随着科技的不断发展，有效的提高模具制造行业的发展，主要是由于三坐标测量技术的应用。通常来说，三坐标测量技术主要的作用是：能够实现空间为点的数据测量，实现对各个零件的尺寸、位置等进行精准测量；在实际的工作过程中，由于计算机技术的使用，有效的实现了相关数据的运算以及对各个工作程序的控制，同时，还实现了设备的智能化，实现了对三维坐标测量，保证了模具制造的科学性以及合理性。因此，积极的加强三坐标测量技术在模具制造业中的应用十分必要。

一、三坐标测量机概述

1.三坐标测量机分类 通常来说在实际的工作过程中，三坐标测量机依据其工作方式能够分为二种：点位测量、连续扫描测量方式。所谓的点位测量主要是由相关的设备对模具零件的一些空间点进行特定的处理，最后获得相关的数据信息，同时还能获取特定的一些几何元素的形状以及位置。所谓的连续扫描主要是通过对曲线、曲面等相关内容进行连续测量，获取相关的数据，基本上都是一些大型的测量机。依据的测量机的测量方向的差异依据三维坐标测量机的总体布局结构模式能够分为：悬臂式、桥式、龙门式、立柱式、坐标镗床式等，由于不同工作方式，这些设备的使用范围也不相同。通常来说，悬臂式结构较为紧凑，能够适应各种工作、操作简单，便于携带，但是，在实际的应用过程中，容易发生变形，所以，它的测量范围收到极大的限制。桥式结构其稳定性较，三个轴的运行范围较大，通常都是应用于一些大型的机器；龙门式，这种设备便于携带，并且能够随意进行移动但是在移动过程中会产生一定的惯性，龙门式通常都是一些小型的机器。在实际的模具制造过程中，常用的形式有：桥式、龙门以及立柱式[1]。

2.三坐标测量机的构成 在实际工作过程中，三坐标测量机能够分为主体部分、测量系统、控制系统体以及相关的数据处理系统等。其中主要的测量设备主体部分在运动过程中主要包括了：X轴的主滑架、Y轴的副滑架以及Z轴，在实际的应用过程中，相关的工作台通常都是采用花岗岩制作的，具有良好的稳定性以及强度。所谓的测量系统主要包括了测量所需要的测头、标准器等，标准器一般都是采用金属光栅或者增量光栅；在实际的工作过程中，三维测头的使用，有效的提高了测量的精确度以及测量的智能化。另外测量过程中，相关的计算机设备以及相关的软件都需要使用专用的计算机以及软件，才能完成相关数据的收集以及处理输出。通常来说，工作过程中所需要的软件主要有通用程序、公差比较程序、轮廓测量程序、统计程序、计算机辅助编程等。

3.三坐标的测量方式 通常来说，三坐标在实际的测量工作过程中，主要采用的测量方式有直接测量、程序测量、自学习测量。在实际的工作的过程中，相关工作人员首先应该依据合实际情况，进行手动测量；程序测量指的是在测量过程中，及时的将所需测量的零件安装相关需求进行全部操作，然后，通过对测量方式进行控制，实现对数据的测量适用于批量生产的零件，所谓的测量指的是对第一个零件进行测量，通过相关的指令实现对相关的程序的循环利用，在实际的工作过程中，应该注重其正确性。

二、三坐标测量机在实际中应用

文章主要通过对尖头旋钮的冷挤压型腔以及冲头进行测量，如下图：

尖头旋钮冷挤压型腔模坯及凸模

在上述测量过程中，胚料直径大约为58mm，其高度大约为40mm，吨位大约为100t，采用LH120.5.106桥式三坐标测量机进行测量，相关的系统采用增量式光栅，其分比率为0.005mm，测量不准确依据VDI/VDE2617-1986《坐标测量机床的精度》作为标准，其线性不确定度大约为。最要的测量过程重要包括了：触头定义以及检验。在实际的测量过程中，触头和相关李零件进行接触时，相关计算机就会将测头的中心坐标进行记录。另外，触头的测量检验工作主要还包括了测量机不同测量点时常的差距，计算机通过各触头进行分开测量，能够通过三维坐标计算出各个触头的实际球径以及位置和尺寸，并且能够将相关数据进行储存，当做补偿值。这种通过不同的测点进测量的方式，依旧能够得带准确的测量值。

2.零件的找正 在實际的测量工作中，零件的找正工作主要包括了：通过相关的三维找正或者二维找正，及时的对原始参数进行确定；及时启动找正程序；选定第一坐标轴；积极的对相关的程进行调试，并且对相关的测量数据进行储存；选择的第二坐标。如果采用三维找正，工作人员还应该积极的对第三轴进行确定，在确定过程中，主要依据右手标准进行确定。

3.工件测量坐标设定 在实际测量工作中，相关工作人员在工件测量坐标设定以后，然后可以对其进行调试指令的测试，通常来说，主要能够分为直线坐标测量、平面坐标测量、高度关系测量、曲面轮廓测量、三坐标测量以及角度关系测量等，在测量过程中工作人员还应该积极的对测量过程进行把握，保证测量结果的准确性。

三、在模具设计中的应用

在实际的模具设计过程中，三坐标测量机的应用，能够为相关的设计工作人员提供精准的数据标准，保证设计的合理性，另外，对于一些较为复杂的模具零件，三坐标测量还能提供准确的三维立体图像，一定程度上保证了设计质量。

四、总结

本文主要通过对三坐标测量机在模具制造以及设计进行研究，明确了三坐标测量机相关的内容，并且结合实际进行分析，希望能够促进三坐标测量在模具制造设计中的应用，保证良好的模具质量。

参考文献

9.坐标测量员工作职责描述 篇九

1、主要负责公司模具、检具及相关产品的三坐标测量，填写检验记录，并生成和归档检验报告;

2、负责测量设备(如三坐标、2D投影仪、卡尺等)的保养和维护;

3、负责测量室的其他日常管理工作。

坐标测量员工作职责21、操作各种测量设备完成样品测量，主要操作三坐标测量(温泽三坐标测量机LH108-1600);

2、做样品测量报告，懂测量室日常管理;

3、对所有测量报告的整理归档和测量室物品的保管及5S的维持;

4、完成上级交办的其他工作。

坐标测量员工作职责31、负责模具和零件的三座标检验，并出具真实、可靠的检验报告;

2、负责测量仪器的点检﹑维护﹑保养，确保测量仪器能正常使用。

3、负责模具及三坐标零件检验报告的整理存档及发布;

4、负责对润测量零件及工件测量结果加以分析判断，并组织相关人员进行测量结果分析讲评;

5、三座标测量室的温湿度控制及5s维持

6、负责零件手工样件测量工作;

坐标测量员工作职责41、负责编制测量程序及测量报告;

2、负责三坐标测量机的日常管理及维护;

3、负责日常测量及新产品样件及检具测量;

4、负责向相关人员解读测量结果。

坐标测量员工作职责51、负责检验使用检具和测量设备的日常维护。

2、负责统计产品检验数据。

3、对产品按照图纸要求进行检测测量，及时准确的出具完整的检验报告。

坐标测量员工作职责61、熟练使用海克斯康三坐标，能独立进行编程和对其保养;

2、主要职责测量汽车检具，模具，工装并出具测量报告;

3、能独立对检具进行调试优先。

坐标测量员工作职责71、参与建立、实施和维护质量管理体系的运行，实施内部质量审核(产品审核)工作。

2、参与新产品测量工作，对新策划的量检具/或每年定期使用的量检具进行检测，利用现有

计量器具协助新产品检验、试验和测量工作。

3、负责计量器具的使用和管理，定期维护CMM和按照规定的校准周期提出校准。

4、对制造过程中发现的不合格品进行分析、鉴定并协助质量工程师作出判断，严格按照规定的流程处置不合格品。对出现的质量问题及时向有关部门和人员报告，参与质量问题的分析

和制定整改措施。

5、合理使用、维护测量设备，保证设备的完好性，日常维护按照要求执行。对测得的结果出具检测报告。

6、研究和探讨新的测量方法，提出新的理念，当测量设备出现异常应立即汇报。做好传帮带工作，培训和指导计量管理员的工作。

10.三坐标测量机的虚拟测量方法 篇十

1.相对坐标法的原理及适用范围

1.1基本原理

相对坐标也叫相对直角坐标或独立直角坐标，在煤矿测量中是针对真坐标（矿区3度带坐标）相对来说的，就是用观测区域具有代表性的一个切平面来代替大地水准面，并将坐标原点选在测区适当的位置（一般位于西南角），以子午线为X轴。向北为正；相对的纬度线作为Y轴，向东为正这样就构成了独立（相对）的直角、坐标系统。

1.2适用的范围

（1）在巷道掘进或采面开采过程中，遇到条件变化临时决定改向或重新配巷，而附近又没有导线点或原有导线系统已不能使用，可采用相对坐标来应急。

（2）在贯通测量中，当开口处与贯通点附近的原有导线系统已被破坏时，也可以使用相对坐标法。即甩开原系统的影响，建立只针对本项工程的独立坐标系统，其能减少影响因素，提高贯通精度，预防和减少贯通偏差。待工程完工再根据工程的用途决定是否与真坐标系统相连。

（3）在特殊地段，受周围环境条件的限制，测量工作不允许占用大量生产时间。即在原有导线点下架设仪器要受到刮板或皮带输送机运行振动的影响，施测时输送机不能运行，这必将影响正常的掘进或出煤。使用相对坐标可缩短施测时间，为多进尺或多出煤创造了更好的条件。

2.应用实例

下面以该办法在我矿1214采面回风配巷施工中的应用为例加以说明。

2.1基本情况

该采面为下山开采，矿山压力大，回风巷AB段顶板破碎，冒过顶（冒高平均5m，最高达7m），巷道返修后煤层落在巷底以下，如果采面强行推进，一是增加了顶板管理的难度，安全没有保障；二是混人大量矸石，严重影响原煤质量。经研究决定新作一段配巷解决此问题。

AB为采面回风巷；BC段及延长为临时采至线，ADC段为即将施工的回风配巷，其中DA段垂直回风巷的AB段；DC段平行于AB段。设计上AB段长为50m，回风巷与配巷之间净煤柱为10m。由于采面压力大，底软顶碎，加上本煤层上部采空区的涌水大约每小时有60m3流入，使得采面不能长进间停下来。故决定从A点和C点同时开口施工。时間紧迫，而原回风巷内的测点有的被瓦斯抽放管等设施遮挡；有的由于巷道返修被弄掉；有的即使存在也发生了严重变形。从开口位置距能用的永久导线组最近距离达800m，重新布设已来不及。只能利用相对坐标来解决。

2.2操作过程

操作过程分以下几步：第一步在原回风巷内选择居于巷中的两点A点和B点，将A点作为施测点，B点作为后视点，根据设计按90°的夹角视线方向给出AD段的掘进中线方向；第二步以A点为后视点，B点为设站点，按设计的煤柱密度在临时停采线上找到C点，并作为前视点，测出∠ABC得263°；第三步以B点为后视点，C点为设站点按推出的夹角277°给出CD段巷道的掘进方向；第四步是严格控制AD段的掘进长度，掘到位后准确收集数据，代人假定的坐标系统，以D、C两点的假定坐标求出贯通方位，就是最后的贯通中线。

3.相对坐标法运用中要注意的几个问题

（1）设计图上的已知数据要经过严格检查，对有关参数的量取或推算要力求准确。

（2）作为巷道的参照中线要尽量居中，长度必须达到要求。

（3）对于放线长度，可参照巷道的用途和目的来选取，同时要注意新掘巷道与周围巷道的空间立体几何关系以及对周围井巷工程的可能影响程度。一般来说重要巷道和牵涉有过巷等与邻近巷道有影响的巷道放线要力求精确，角度取值应达到1′以下，长度取值误差不能超过100mm。次要巷道精度可适当放宽。

（4）对于次要巷道，若条件确实困难没有办法架设测量仪器，可使用地质罗盘仪，但要注意使用场所磁性物质影响。重要巷道禁止使用。

（5）在使用相对坐标时，如牵涉到重要巷道贯通，很有必要先将贯通点进行施测，施测的方法和精度要求按《煤矿测量规程》规定的经纬仪测量方法精度要求进行：即先将贯通点与掘进迎头点建立在同一假定的坐标系统中，分别计算出在同一坐标系统中的坐标值，在求取必要的坐标参数后，再用经纬仪在掘进头给出贯通的中、腰线。如果贯距长或本项工程对邻近采掘工程有较大影响时，事后必须将此假定的坐标系统与矿区的真坐标系统进行联测，以便取得统一资料。

11.三坐标测量机的虚拟测量方法 篇十一

关键词：三坐标测量机,自动测量,NX8,碰撞检测校准,仿真工艺

1 引言

随着机械加工精度的不断提高, 质量的检测也随着需要发生了很大的变化, 高精度的工件需要使用三坐标测量机CMM进行检测, 传统的方法已不能满足生产的需要。三坐标测量机能够测量传统方法不能测量的零件 (如复杂形状表面轮廓尺寸的测量等) , 能提高测量的精度和效率, 因此三坐标测量机的应用越来越多。然而, 在三坐标测量机的测量过程中, 现有的许多三坐标测量软件无法进行碰撞仿真检测, 通常是由人的大脑进行判断和控制的。这样对于编程人员工作强度大, 效率也难以提高, 而且比较容易出现测头与工件的碰撞, 以及很难进行较短路径测量。

2 一种新的CMM数控测量编程方法

为了解决以上问题, 西门子公司NX8软件中的CMM模块完全能达到以上功能。NX CMM测量编程是NX中的一个新模块, 在NX7.5版本中被全面集成到NX里, NX拥有CMM所需要的CAD工具, 以及PMI创建和PMI集成需要的所有工具, 新的CMM检验编程产品完全嵌入到NX中。故NX中的CMM模块能够非常直观地进行测量编程以及三坐标机床仿真。

3 基于NX CMM三坐标测量机数模的零件检测

基于NX CMM三坐标测量机数模的零件检测流程如图1所示。首先在NX8中导入CAD数模, 或者直接在NX8中建模, 然后采用“新建”的方式进入到检测模块中。在检测模块中, 首先进行坐标对齐, 然后在PMI中创建要测量的公差, 创建好公差后并进行链接, 生成测量轨迹后, 进行后处理并生成测量程序。

3.1 CAD数模的导入或建立

由于NX8集成了CAD/CAM/CAE, 故要检测的零件可以直接通过NX8中的CAD模块直接建模。同样, 若在外部已经建好了模型, 我们可以通过软件的导入功能, 将数模直接导入到NX8软件中。NX8软件可以读入多种格式的CAD数据文件, 通过导入功能可以导入IGES、VDA-FS、DXF、STL、CATI.A V4、CATIA V5、Pro-E等等。

3.2 坐标对齐

为了使编程与实际测量时数据一致, 必须将理论CAD数模坐标系与实际零件的坐标系对齐, 因此, 首先需要在编程时建立编程坐标系。在NX8中, 利用坐标对齐命令, 将PCS坐标系建立在圆孔上表面, 如图2所示, Z轴垂直于上表面1, X轴平行于面2, 原点建立在圆孔1上表面。

3.3 在PMI中创建公差

为了测量, 可以直接在CAD模型上创建要测量的公差。打开NX8的PMI模块, 在PMI模块中, 选择“特征控制框”, 在“特征控制框”中选择面轮廓度, 并输入公差值, 在“关联对像”中, 选择CAD模型中的曲面 (如图2中的曲面) , 如图3所示, 将面轮廓度公差标注好。

3.4 链接到PMI中

在NX8的CMM模块中有一个名为“连接PMI”的独特功能。“连接PMI”命令实际上是取得三维零件几何图形以及附在模型上的PMI, 然后从该软件提取被识别的所有特征和公差, 这是创建检验零件所必需的所有检验操作。通过利用“链接到PMI”工具, 则将在PMI中创建公差测量数据, 以及待测量的特征类型和附在上面的PMI信息生成测量路径, 如图4所示。利用“连接PMI”命令, 我们可以将传统的编程时间缩短80%~90%。对于没有附加可用PMI数据的零件 (如点) 的测量, 我们可以根据需要, 采用手动创建测量特征和操作。

3.5 碰撞检测校准和仿真工艺

由于在测量过程中, 可能会发生撞针的现象, 为了避免碰撞, 我们需要在检测前进行模拟检测。利用NX8中的CMM编写程序, 能够对测头的运动进行模拟, 分析运动路径的合理性, 分析测头与工件会不会发生碰撞, 然后由此完成相应DMIS程序的生成。在NX8软件中, 在链接到PMI后, 打开软件中的信息导航器, 并按右键, 选择“生成”, 则检测路径就生成了。在检测路径生成后, 我们可以清楚地看到, 路径是否合理, 测头与工件会不会发生碰撞, 若会发生碰撞, 则需要修改路径, 在导航器中, 右击路径进行编辑, 可以将安全平面、进入及退出点进行修改, 使测头与工件不会发生碰撞。

3.6 后处理及程序输出

将所有的步骤设置完毕后, 在信息导航器中选择CMM程序, 按鼠标右键进行后处理。后处理后生成DMIS程序, 部分程序如下所示:

3.7 导入程序并测量

将生成的程序, 导入到PC-DMIS软件中。为了在零件上建立三轴垂直的坐标系, 利用三坐标测量仪自带测量软件PC-DMIS, 手动测量平面1, 测量完后将工作平面改为平面1, 再手动测量侧面2以及圆孔1, 再利用PC-DMIS软件建立坐标系。运行程序后, 检测结果如图5所示。

4 结语

基于NX8三坐标测量机自动测量是CMM测量技术一个新的发展方向。本文结合NX8中的CMM模块测量软件, 研究了基于NX8中的CMM数模的零件自动检测技术, 分析了零件的测量流程、坐标系的建立、以及在CAD数模上进行碰撞检测校准和仿真工艺等。事实证明, 基于NX8三坐标测量机自动测量零件能够有效提高检测效率和测量精度。

参考文献

[1]杨雪荣.基于CAD数模的零件自动检测[J].工具技术, 2009 (7) :92-94.

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[3]王正明.三坐标测量机自动测量技术的研究[J].机床与液压, 2009 (12) :127-129, 123.

[4]李秀玲.CMM测量路径的生成与仿真[J].组合机床与自动化加工技术, 2009 (6) :71-72.

12.坐标测量员工作职责描述 篇十二

2、参与新产品测量工作，对新策划的量检具/或每年定期使用的量检具进行检测，利用现有

计量器具协助新产品检验、试验和测量工作。

3、负责计量器具的使用和管理，定期维护CMM和按照规定的校准周期提出校准。

4、对制造过程中发现的不合格品进行分析、鉴定并协助质量工程师作出判断，严格按照规定

的流程处置不合格品。对出现的质量问题及时向有关部门和人员报告，参与质量问题的分析

和制定整改措施。

5、合理使用、维护测量设备，保证设备的完好性，日常维护按照要求执行。对测得的结果出具检测报告。

6、研究和探讨新的测量方法，提出新的理念，当测量设备出现异常应立即汇报。做好传帮带工作，培训和指导计量管理员的工作。

13.三坐标测量机的虚拟测量方法 篇十三

关键词：三坐标测量机,自由曲线测量,坐标变换

机械制造是国民经济的基础,测量技术则是机械制造发展的先决条件之一。较大自由曲面物体三维测量在计量测试领域中占有越来越重要的地位,测量这些较大物体的三维测量仪有三坐标测量仪、经纬仪、摄影测量系统、激光跟踪仪等先进的三维坐标测量仪器。尽管三坐标测量技术得到了广泛应用,而能测量较大自由曲面的大型测量设备因价格昂贵,一些中小企业无法负担,由此,本文提出一种基于一条平行于一基准面的自由曲线在两个坐标系中的坐标值,实现两坐标系之间坐标变换的测量方法,使得小型三坐标测量设备如虎填翼,只要能容下探头的地方就可以获得这一位置的三维数据,扩大了它的测量范围,加快了测量速度。

一、用坐标变换与自动测曲线进行较大自由曲面的测量原理

1. 建立坐标系

在测量过程中,坐标系的建立相当的重要,坐标系选择合理与否,对采集数据有很大的影响。建立坐标系时要考虑选择哪个点为原点,如何确定x、y、z轴,建立第二个坐标系时,还要考虑如何减小两个坐标系之间转换误差,下面详细介

绍坐标系的建立。

(1)按照笛卡儿准则建立第一个坐标系(如图1所示)。

(2)建立第二个坐标系。为了建立第二个坐标系,在探针上涂上颜料,利用三坐标测量仪自带的软件Metromec software中自动测绘平行于第一个坐标系的某一坐标平面(例如平行于X O Z平面)的空间曲线的功能,在装夹工件的夹具上自动打下标记点,这些标记点构成了一个平面X’O’Z’,这个平面和第一个坐标系下确定的XOZ平面是平行的。再在X’O’Z’平面上测一个点作为坐标原点O’,由垂直于所测X’O’Z’平面确定y’轴的方向,利用软件测直线的功能,在所测标记点中选取相隔较远的两点A和B测直线定为x’轴,从而惟一建立了第二个笛卡儿坐标系x’y’z’(如图2所示)。为减

小误差,三坐标测量仪的探针应尽量小,标记的点的范围尽量宽,在进行后续坐标系转换中才能使误差更小。

2. 坐标系转换

第二个坐标系需要经过平移、旋转、变换来与第一个坐标系完全重合。这样才可以使前半段测量的数据和后半段测量的数据有共同的基准和坐标系。在第一个坐标系下,通过测量原点o’得到它的3个方向的坐标值,由这3个坐标值就可以确定第二坐标系需要平移的偏移量,假设它们分别是xo、yo、zo。它与o’有如下关系:

在第一个坐标系下,通过上述测量的直线的两点A和B的坐标值可以求出它与第一坐标系x轴的交角α。

由于在两个坐标系中xoz平面和x’o’z’平面是平行的,因此沿x’轴和z’轴的旋转角度为0度,第二坐标系只要沿y’轴旋转α角,然后将原点o’分别沿x’轴、y’轴和z’轴平移xo、yo和zo的距离。这样通过坐标变换获得的新的坐标系x’y’z’就与第一坐标系完全重合。

二、应用

在如图3所示的风力发电叶片,需要求出平行于叶片的前端面每隔50或100m m距离处截面的中段距离以及叶片的偏转角度。根据叶片的特点,它的整个轮廓除了前段部分是规则的,其余都是自由曲面。由于叶片的长度为1463.7mm,现有的设备是德国LH65型的三坐标测量机,它最大的测量长度为750m m。所以要分两段才能将整个零件测量完。在分段测量中,要建立两次坐标系。为了处理数据的方便,使前后两次坐标系可以统一,用前面所讲到的坐标变换原理,通过坐标系的转化,移动夹具,从而可以在同一个坐标系下测量到整个叶片的数据,其关键技术是坐标系的建立和坐标系的转化。

1. 建立第一个坐标系

如图3所示,于风叶前端的中间孔的圆心在S1平面投影为原点,由垂直于平面S1的法向定为y轴,由S1和S2两平面的交线定为z轴,建立了第一个坐标系xyz。

2. 建立第二个坐标系

为了建立第二个坐标系,在探针上涂上颜料,自动测绘平行于X O Z平面的空间曲线,在装夹工件的台虎钳处自动打下标记点,这些标记点构成了一个平面S3。在S3平面上测一个点作为坐标原点o’,在台虎钳上选取相隔较远的标记过的点中的A、B两点测直线定为x’轴,建立了第二个坐标系x’y’z’(如图3所示)。本次试验使用的的探针的直径是Φ0.3mm。

三坐标测量仪测量得到的数据如图4所示的点云信息。使用逆向工程软件Imageware12.1版将数据导入到软件后,经过相应的数据处理,就可以得到所需风叶的截面尺寸和偏转的角度值(如表1所示)。

备注:叶片测量距离是以前端面位置为初始零点,尺寸是XOY平面截取的每一个截面的距离;角度为YOZ平面与大叶片侧面的夹角。

三、结束语

逆向工程技术在产品研究开发中是一项开拓性、实用性和综合性很强的技术。而三位坐标测量仪测量超长物体在逆向工程中占了很重要的位置,如何测量较大自由曲面物体是逆向工程需要考虑的一个重要问题,本篇文章就如何使用三维坐标测量仪测量超长物体做了重点的论述,其重点就在坐标系的建立和坐标系的转换。本文采用的分段测量的方法经实践证明是简单易行的的一种方法,而且精度较高,值得推广。

参考文献

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[2]李广云.工业测量系统[M].北京:解放军出版社,1994

[3]印玉明.基于三坐标测量机对涡轮叶片测量的研究与实践.上海大学计算机集成制造和机器人中心,2004

14.三坐标测量机的虚拟测量方法 篇十四

【关键词】工程测量；坐标系转换；设计实例

工程測量常用的建模方法就是工程坐标系，为了保证工程满足计算要求，需要合理控制投影的变化效果。为了使施工测量更加方便，需要使用中央子午线作为平均经度，并且将X轴设为主轴线，边长设为平均高程面，通过国家坐标系作为基准，完成坐标系与边长得确认，并且制定出合理的独立坐标系。

一、坐标系统概述

在工程测量工作中，坐标系统选择与转换是非常重要的工作内容。社会发展的过程中，城市、水利工程、铁路等建设活动，均需采取全面的测量工作，既需要进行大比例地图测绘，还需要进行高精度的施工放样测绘。根据我国工程测量标准规定，城市测量值应符合投影变形值<2.6cm/km，在进行水利工程与重要工程施工时，需要根据施工区域的投影变形值进行测量设计，如投影变形值<6cm/km，则使用国家标准，根据3°高斯投影进行计算，如投影变形值≥6cm/km，则使用高斯投影建立平面直角坐标，或者根据我国两个地点方位建立大坐标。为了建立出全面的测量体系，需要根据工程实际施工环境，建立出覆盖面广的工程平面控制坐标体系，明确不同坐标系的转换方法，从根本上解决工程测量中存在的问题。

二、三维坐标系

空间直角坐标与大地坐标作为三维坐标系统中的常见坐标，对空间直角与大地两种坐标体系进行转换，是三维坐标转换的基础工作。在进行空间直角坐标转换时，使用的两个坐标系通过7种参数完成转换，假设坐标系为O1-X1Y1Z1与O2-X2Y2Z2，则得出平移参数[X0、Y0、Z0]T，旋转参数[ ]T、缩放参数m，通过转换公式： ；可以得出：

R= ；

所以在求解转换参数时，需要3个点进行计算。通过公式可以得出，在进行[X1、Y1、Z1、X2、Y2、Z2]转化到[ 、X0、Y0、Z0、m]时，属于非线性转化，可通过线性计算方法进行求解，目前常用的计算公式为高斯牛顿与最小阻尼乘估法，在[ ]T作为最小角度进行计算，可以通过该简化公式进行计算： ；设a1=m 、a2=m 、a3=m ，可以得出公式 + 。

三、二维坐标系

目前我国使用的国家坐标系为北京54与国家80，也是我国各类工程测量常用的基础坐标，在这种情况下，经常涉及到转换的问题。国家坐标转换应包括观测资料转换、改化、控制坐标换算、地图变更处理等内容。目前北京54使用克氏椭球进行计算，而国家80则使用国际椭球进行计算，两坐标间存在定向差别。为了精准求出北京54在国家80中的准确位置，需要求出国家80的大地坐标，即通过公式计算坐标（B80、L80）：

该公式中，W= ，M= ，N= ， =偏心率平方差，a=克氏椭球长半径， =偏心率平方。 、 均为北京54的大地经纬度，而 、 、 为椭球参心差值。通过公式计算得出，P点国家80大地坐标为 ；根据高斯投影进行计算，可以求出国家80中的点P坐标，设置平面直角坐标为（x80、y80），该计算方法主要考虑两个坐标系中椭球参数与定位定向问题，并没有考虑国家坐标大地控制点差别，也就是说该计算工程中，国家80为整体平差，而北京54则是局部平差，所以该方法的严密性存在一定不足，在无公共点或极少量公共点中可以进行局部地图转换。

在国家坐标系用于计算低等级控制点时，可以通过近似变化法进行计算，也可以用于工程坐标系的计算之中，通过相似变化法，获得控制点的新坐标系内坐标。假设有一旧坐标系X1O1Y1，在逆时针进行α角旋转后，平移（x0、y0），即可得出新坐标系X2O2Y2，而计算点P在新坐标系的坐标关系方法为： ；如果需要根据尺度因子进行计算，则可以根据公式： ；通过上述公式可以计算得出，为了求出4个参数[x0、y0、α、m]，以最小乘法公式进行计算，计算过程中需要3个以上的公共点，在α角度较小时，该公式可以简化为 。

可以看出四参数转换主要在计算小区域平面坐标换算中应用，特点为新旧坐标几何形状不会出现变化，而公共点则会出现一定间隙。为了保证公共点坐标不会发生变化，可以根据配置发进行非公共点转换值配置，在计算公共点时，Vi=已知结果-转换结果，而公共点坐标则需要使用已知值进行计算。在进行工程坐标向国家坐标转换时，需要将变成转变为椭球面结构，之后通过高斯投影进行计算，根据国家坐标系的点与方位角合进行平差计算，或者使用近似变化法完成坐标系转换的计算工作。

结束语

在进行工程测量工作时，需要涉及到的坐标系转换工作较多，无论选择何种建立方法，必须满足测量规范要求，在进行施工控制计算时，需要保证坐标反算边长与实测边长相互一致。通过科学的坐标转换方法，可以有效提高工程可行性研究、设计、勘测、施工等工作的一致性，通过系统化的测量流程，可以为工程建设施工提供可靠保障。采取合理的坐标转换方法，可以降低施工成本，而且转换的过程简便，转换结果精度高，适用于各大勘测单位与施工单位。

参考文献

[1] 戴友伟.煤田地质勘查中常用参心坐标系转换为CGCS2000地心坐标系[J].矿山测量，2013，15（06）：46-47.

[2] 范生宏.基于数字摄影测量的轨道板快速检测关键技术研究[D].中国矿业大学（北京），2014（04）：1-58.

[3] 陈登海.基于室内GPS的飞机数字化水平测量技术研究[D].南京航空航天大学，2010（01）：1-64.

[4] 王晓东.机载惯导及制导天线安装精密测量关键技术研究[D].解放军信息工程大学，2012（12）：1-53.

15.三坐标球头测量系统误差分析 篇十五

关键词：三坐标,测量,测头,系统,补偿,误差

1 现状分析

在三坐标测量中, 对于测量软件中测头系统补偿误差存在两个观点, 第一个观点:测量机厂家海克斯康认为其补偿系统误差很小, 对于我们公司现有产品的测量精度要求完全可以满足, 我们现在在测量中是打开测头补偿系统进行测量的;第二个观点:608 所和西工大认为测头系统补偿有一定的误差, 所以在测量时关闭测头补偿系统。最近在测量叶轮中, 有设计人员提出了测头选取的大小会一定的测量误差, 对零件的测量结果有一定的影响, 针对该问题, 我们决定作以理论和实际的分析研究, 得到确切的结论。

2 球头补偿原理

2.1 测头的定义及校验

在对工件进行检测之前, 需要对所使用的测杆进行定义及校验。在PC-DMIS的测头功能中按照实际采用的测杆配置进行定义, 并添加所用到的测头角度。之后用标准球对其进行校验, 得到正确的球径和测头角度。

2.2 校验测头的目的

在进行工件测量时, 在程序中出现的数值是软件记录测杆红宝石球心的位置, 但实际是红宝石球表面接触工件, 这就需要对实际的接触点与软件记录的位置沿着测点矢量方向进行测头半径、位置的补偿, 消除以下三方面误差:

(1) 理论测针半径与实际测针半径之间的误差。

(2) 理论测杆程度与实际测杆长度的误差。

(3) 测头旋转角度之误差。

通过校验消除以上三个误差, 得到正确的补偿值。因此, 校验结果的准确度, 直接影响工件的检测结果。

3 观点说明

3.1 错误观点

一部分人认为, 在实际测量是, 每测量一个元素, 系统都可以自动区分测球半径的补偿方向, 计算正确的补偿半径。在采点开始后, 测量软件将在沿着测针接触工件的方向上对测球进行半径补偿。但被补偿点并非真正的接触点, 而是测头沿着测针接触工件方向的延长线上的一个点。这样就造成了测头半径补偿误差, 产生误差的大小与测球的半径与该工件被测面与笛卡尔坐标轴的夹角有关, 夹角越大, 误差越大, 详见图1。

3.2 正确观点

软件在获取每一个触测点时, 得到的是测针红宝石球球心点的位置, 我们最终想要获得的是红宝石球与工件表面接触的特征点, 这两个点之间的间距为触测方向 (矢量方向) 上的测针半径值, 这就需要通过测头补偿来实现, 即将红宝石球心点沿测针触测方向 (矢量方向) 补偿测针半径之后, 得到工件的特征点, 而不是竖直方向的延长点。

4 测量验证

从研究三坐标测量系统的补偿原来我们可以发现, 正常经过校验的测头, 打开补偿控制要求, 理论上不会出现测量误差。为了验证测头打开补偿状态测量误差, 进行了不同球径在平面与曲面的测量对比。

4.1 平面测量

(1) 使用准1.5 球头测量平面上的一点, 重复测量10 次, 得到测头校验精度为0.002mm。

(2) 使用准2 球头测量平面上的一点, 重复测量10 次, 得到测头校验精度为0.002mm。

(3) 使用准3 球头测量平面上的一点, 重复测量10 次, 得到测头校验精度为0.001mm。

(4) 使用准5 球头测量平面上的一点, 重复测量10 次, 得到测头校验精度为0.001mm。

4.2 曲面测量

(1) 使用准5 球头测量曲面上的一点, 重复测量10 次, 得到测头校验精度为0.001mm。

(2) 使用准2 球头测量曲面上的一点, 重复测量10 次, 得到测头校验精度为0.002mm。

(3) 使用准3 球头测量曲面上的一点, 重复测量10 次, 得到测头校验精度为0.001mm。

(4) 使用准5 球头测量曲面上的一点, 重复测量10 次, 得到测头校验精度为0.001mm。

5 结束语

经过对球头测量原理的分析与实际测头直径在平面与曲面上的测量对比, 我们可以得出结论, 就是测头直径的大小对测量精度有一定的影响, 测头直径大比直径小的精度要低万分之三到万分之五左右, 这样的精度对测量常规零件的影响是可以忽略不记, 实际测量中出现的问题是由于产品本身不合格所导致。

参考文献

[1]QUINDOS7培训手册[Z].海克斯康测量技术有限公司.

16.基于虚拟仪器的电子测量系统 篇十六

关键词：虚拟仪器；电子测量；现实意义

中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 24-0000-01

科学信息化技术的不断发展，电子测量方法已经呈现出各种各样的姿态，早在20世纪80年代，美国著名的NI公司就率先提出了“软件就是仪器”这一虚拟仪器概念，通过这个概念，可以为用户提供其所需要的仪器系统，进而把计算机系统强大的计算处理信息的能力和仪器的测量、控制能力有机结合到一起，这样不仅仅减少了仪器设备的体积，而且大大减少了企业的成本[1]。虚拟企业实质上是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种各样的测试、测量和自动化的应用，利用计算机的显示功能来模拟传统仪器的控制面板，展示出检测结果，然后再利用计算机的运算、分析、处理信息的能力，对信息进行采集和测量，最终完成各种测试。此次研制使用的是一台工控机连接了4套测试平台，进而测量每套测试平台的各项数据，绘制出相应的波形，最终得出的数据经过自动处理后存放在报表文件中。

一、系统硬件组成

系统硬件的组成分成三个部分：电源部分、信号部分以及测试部分。

电源部分指的是在整个测试过程中提供高精度的电源，保持在50mV以内，电源纹波的有效值小于5mV，输出的电流量在500mA以上。

信号部分使用的是DDS方波发生器，由77E58单片机控制DDS芯片AD9850，生成频率为5MHz、精度为1Hz可调节的方波。在此次研究设计中，单片机以及测试系统之间利用串口保持通信，自动测量的时序信号使用FPGA来实现，使用这种方法产生的时序波形相对来说较为稳定，容易实现。对于此次的研究设计，采用的是一托四的系统，FAGA的逻辑进行编程[1]。

对于测试部分，该部分将返回整个系统的测量值。使用的是GPIB总线与计算机相连进行通信，不同的测量设备会发出不同的参数，通过计算机发送的不同指令进行相应的测量，最终经过分析处理，显示给用户，同时还会根据产品的指标对最终的测量结果自动进行评判，如果评判的最终结果超出了误差的范围，那么在屏幕上就会提示用户是否继续进行测量或者悬着检测设备连接，如果在正常值范围内，用户则把认可的数据存放在报表文件中，并进行备份。该系统的总体结构如图1所示。

二、系统实现难点

（一）在实际的实际控制过程中，在保证高速的闭环控制的同时，还要实现对大量数据完成有效的采集、存储、分析、处理工作，对于一台计算机而言，可能存在着诸多矛盾，所以此次研究设计就希望能够找到一个权衡点，通过合理布局的方法完成系统设计的要求。

（二）此次设计采用的是四托一的方式，所以对于信号而言，存在着一个共同问题，即信号的接受。有些信号是被测产品自身就已经拥有的，还有些信号是控制系统产生出来的，每一个产品的待测信号路都有很多种，所以此次研究设计使用了多片FPGA来进行扩展，进而让信号实现同步锁存输出。

（三）为了满足用户的需求，采用了高性能射频接插件，将最终形成的信号直接发送到被测试的设备里，然后用户通过手动的方法进行相应的连接。电源输出采用的是负反馈的方式供电，保证稳定的电压值。

三、系统软件设计

考虑在实际的操作情况，后台对环境参数的监控不能够过多地占用CPU资源，所以在此次研究设计中采用的是VB中的Timer控件，为监控进程分配尽可能少的时间，每隔一分钟进行一次监控操作。当发现环境参数超出了误差的范围时，需要人工调整环境参数设置，进而让其能够快速地返回到预设值，研究中采用的是变尺度逼近的方法，在距离待调节值较远的地方使用较大的步长，如果情况相反，则采用较小的步长[2]。

系统使用的是小型的Microsoft Access数据库进行备份，采用基于ADO.NET编程技术进行编程，数据库引擎为Microsoft jet 4.0 OLEDB Provider，实现对数据库的搜索、修改、删除等操作。在卡板的控制上，在VB6中采用ActiveX DLL编程技术，生成ActiveX DLL文件，同时发布相应的COM组件，最终在VB.net中调用，解决关键的通信问题[3]。

四、结束语

本次研究设计采用了分时检测和高效的优化反馈控制的方法，这种设计方法在保证了安全可靠的基础上，同时也给用户提供了一个有效的监控平台，最终的控制精度也完全符合硬件组成的具体标准[4]。该系统已经通过了用户的验收，并开始使用，用户反应性能良好，数据精确，大大地减少了工作人员的劳动强度，降低了企业的生产成本和经济效益。

参考文献：

[1]肖浩，李锦涛，罗海勇.基于虚拟仪器架构的电子测量工作站设计[J].计算机工程，2008（14）：234-236.

[2]杨鹭怡.基于虚拟仪器的电子技术网络实验系统的设计与实现[A].中国仪器仪表学会.2010全国虚拟仪器大会暨MCMI2010’会议论文集[C].中国仪器仪表学会2010，04：24-27.

[3]梁涛，朱玉振，李成垚.基于虚拟仪器的纳米器件电学性能测量系统的实现[J].北京大学学报（自然科学版）网络版（预印本），2009，01：33-38.

[4]张伟东，袁昊，周荫清.基于虚拟仪器的电子测量系统[J].电子测量技术，2010，04：44-45.