坐标测量员工作职责具体内容

2024-10-23

坐标测量员工作职责具体内容（精选11篇）

1.坐标测量员工作职责具体内容篇一

1 锅炉检验工作的内容探究

锅炉在应用期间, 对其进行定期检验极为重要, 在检验期间, 需要有效的提升相关工作人员重视的力度, 检验中需要对水压试验情况、内部检验与外部检验情况等进行验证。如果锅炉出现了不运行的情况, 则需要安排相应的工作人员对锅炉的内部进行检验。而锅炉外部检验内容主要有检查锅炉内是否存在漏水的情况, 检验锅炉阀门是否通气, 除此之外, 还需要对锅炉管道运行安全情况与整个设备是否能够正常运行进行严格的检查[1]。这与李宇鑫在《锅炉检验中安全问题及主要应对措施探析》一文中有着极为相似的观点。与此同时, 对锅炉的附件也需要进行严格的检验, 如检验其是否由于高质量的灵敏度等。在检验锅炉过程中, 需要对工作人员的工作进行严格的监督, 确保其严格的按照规范要求实施工作。最后, 还需要对锅炉水处理设备是否能够良好的运行进行严格的检查, 其原因在于该设备在应用期间能够起到良好降温的效果, 这在保障锅炉安全稳定运行方面有着积极的推动作用。

锅炉检验期间, 通常需要掌握的工作内容体现在以下几点, 如:

第一在之前检验期间出现过问题的部分, 需要重新的严格进行检验, 这些部门通常在锅炉受压元件上, 而受压元件上通常都会出现腐蚀或者裂缝的现象;在锅炉的拉撑原件上, 也常常出现变形的现象, 尤其在受热之后, 很容易出现由于温度升高而逐渐变形的现象, 因此进行有自效的处理极为重要[2];第二, 由于锅炉的受压元件长期和水接触, 这很容易导致受压元件产生水垢。因此, 需要保证排污管连接通常, 同时也需要确保附件具有较高的灵敏度。这些工作都是相关工作人员在锅炉检验期间需要掌握的重要内容, 应该引起高度重视。

2 锅炉检验中常见的问题与措施分析

2.1 锅炉锅筒检验与腐蚀结构问题与措施

在锅炉应用中, 锅炉的锅筒极易出现裂纹问题, 因此相关工作人员在检验锅筒的过程中, 需要对其重要的部分进行检查与清理。例如, 在检验锅炉内部的过程中, 其内部会存在预埋的焊缝, 因此工作人员需要检查汽水挡板焊缝是否会出现裂缝现象[3]。除此之外, 锅炉的下降管或者安全阀等位置也较容易出现裂缝问题。所以在检验的过程中, 工作人员需要细心谨慎的检查, 对每个重要部位都需要进行严格的检验, 从而确保锅炉能够安全稳定的运行。另外, 对于锅炉锅筒腐蚀问题, 通常在筒体汽空间或者在两侧的封头处出现, 因此工作人员在检测过程中应该重视这两个部位。

2.2 锅炉水冷壁检验

由于锅炉水冷壁过热常常会引起变形问题, 同时锅炉也会出现磨损现象, 而磨损部位主要为折焰角、燃烧器周围以及吹灰器附近等区域, 其原因在于, 这些区域的烟气流速比较快, 当锅炉运行期间, 磨损现象极易出现。另外, 锅炉运行过程中也存在着水冷壁鼓包或者胀粗的现象, 并且这两种现象在高热负荷区域。除此之外, 在锅炉检验期间, 也存在人为机械刮伤情况, 导致锅炉的一些重要部位出现了开裂现象, 影响其工作效率。针对这一现象, 工作人员需要仔细的检查, 严格按照规范执行检查工作。

最后锅炉运行期间还存在锅炉过热等问题。锅炉过热、省煤器与再热器磨损现象常常存在其中, 一般在锅炉上部管排与出烟气走廊管子等部位。因此在检验期间, 工作人员一定要重视这几个部位的检查, 对于腐蚀问题要全面的分析[4], 这与车铁在《锅炉检验中安全问题及主要应对措施探析》一文中的观点极为相似。制定合理的措施解决该问题, 从而为提升锅炉的整体质量奠定坚实的基础。

3 结语

本文从两个重要方面着手, 第一方面探究了锅炉检验工作的内容, 第二点分析了锅炉检验中常见的问题与措施。通过分析明确, 锅炉在应用期间常常会出现不同的问题, 这些问题如果得不到有效的解决, 则会影响其运行的质量。因此检验人员在检验期间, 必须明确锅炉检验的内容, 在明确检验内容的基础之上, 严格的按照规定标准要求进行检查。与此同时, 相关工作人员还需要对结构腐蚀问题等进行严格的分析, 从而制定相应的解决措施有效解决这些问题, 最终为锅炉运行质量提供保障。

参考文献

[1]李宇鑫.锅炉检验中安全问题及主要应对措施探析[J].中国新技术新产品, 2011, (24) :251-251.

[2]刘长华.锅炉检验中安全问题及措施分析[J].才智, 2012, (19) :51-52.

[3]刘跃林.浅析锅炉检验中安全问题及应对措施[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2013, (12) :56-89.

2.三坐标测量技术实战应用篇二

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：

3.工程测量员工作职责具体内容篇三

2.建立测量仪器台账，加强仪器保养、使用、自检工作，防止仪器损坏，定期对所使用的仪器进行自检，自检记录妥善保管;

3.负责制订项目测量方案和执行测量、测量的管理实施办法;

4.负责开工前的测量交接工作和复测工作，形成测量成果，施工期间的控制网布设、施工放样、测量技术资料交底等工作，保证工程项目正常施工;

5.负责测量原始记录的整理，内业资料的编制工作，保存测量记录，履行签字手续;

4.坐标测量员工作职责具体内容篇四

三坐标测量曲线和曲面必须通过测量点的法向矢量进行打点, 否则在三坐标机数据处理及测头半径补偿时将产生投影余弦的误差, 如何得到测量点的法向矢量数据信息主要有2条途径。

一是从三坐标机测量软件平台直接获取, 见图1。

二是利用CAD软件平台获取, 见图2。

以上2种取点方法具有不同特点。

方法一, 因为是在三坐标测量机的测量软件平台上读取被测零件的CAD数模, 在CAD数模上取点后获得测量点的坐标值和矢量值, 因此可直接测量, 不需要考虑数据从CAD到测量软件的转化问题。但是三坐标测量机软件的CAD数模的编辑功能不如普通CAD的编辑功能, 不能任意地加截面、加直线。取点时的条件设置功能也不如普通C A D, 所以难以取得有规则的某些点。另外, 当需要取点数量较多时所用时间较多, 故影响三坐标机的测量利用率, 所以该方法适用于CAD数模上取点比较简单、随机且测量点数不多的情况。

方法二, 因为CAD软件本身具有强大的编辑功能, 在选择各不同曲面时, 可对图形曲面, 尤其是内腔曲面加些截面, 得到交线后需要按设置点数均匀取点, 或需要按曲面曲率大小不同取疏密不同的点时都比较方便。如果被测曲面大, 需要加若干个截面, 取点数多, 就越体现其优势。但问题是从CAD平台到测量平台之间需要数据转换, 要有数据接口。为此我们用VB语言编制了通用性的FormUG2数据转换接口程序, 针对UG2输出点的几何属性信息框中的数据格式, 取出需要的X、Y、Z、I、J、K数据, 按TXT文件格式排列, 而且可以不受取点数量限制。在测量平台中为了读取TXT文件中的数据, 并能自动打点, 我们又用VB语言编制了通用性的blade程序, 即自动读取测量点, 在被测件坐标系内自动测量的程序, 也不受打点数量限制, 并将测量结果文件储存在指定的目录。这样, 在CAD数模上取点方便, 编程测量也比较流畅且简单可行。

2 二类不同被测曲面的不同检测方法

当被测件本身可以找到特征元素用于建立零件坐标, 坐标系原点在被测件上, 完全可用上述流程操作, 例如车灯、内饰件、发动机气缸体的气道型腔等可以通过安装孔或定位点的测量来建立零件坐标。汽车发动机零件“下进”的气道曲面和液力变矩器中重要零件“导轮”的叶片都有明确的基准, 通过测量夹具定位能直接建立零件坐标, 然后测量曲面。见图3。

当被测件本身找不到特征元素可以用于建立零件坐标时, 如液力变矩器中的涡轮叶片, 零件坐标原点是叶片的回转中心, 不在零件上, 为了测量叶片的面轮廓度, 就需要插入另外一段流程。

汽车液力变矩器中的涡轮叶片, 被测件本身可以通过测量某要素来建立零件坐标, 加上复杂曲面和边缘的加工误差, 其正确定位有困难。见图4、图5。

首先必须设计测量夹具, 在CAD中将被测件安装定位到夹具上, 并建立零件坐标系与夹具坐标系的转换关系 ( (1) 对夹具的定位可靠性必须进行MSA分析合格, (2) 因为夹具制作存在误差, 被测件定位点加工也会有误差, 使得实际夹具定位及坐标转换后与理论坐标之间还会存在不可忽略的误差, 所以必须进行数次最佳拟合, 在测量软件中运用“Best fi t”功能修正由于定位的偏差而造成的坐标转化的偏差) , 同样可以按上述流程获取测量点的TXT文件, 然后在编制测量程序时, 首先对夹具测量建立夹具坐标系, 按转换关系转换到零件坐标系, 再执行通用性的blade程序, 即可打点测量曲面, 并自动输出测量结果。

3 输出曲线、曲面检测数据结果的图形报告

在曲面测量的流程中还有一个重要特点是被测曲面与指定截面交线的测量结果图形输出报告, 见图6。图6是我公司为SGM配套的液力变矩器其中的一个泵轮壳冲压成形时测量回转体曲面轮廓度的部分图形报告。因为泵轮壳是回转体, 所以过回转中心的2个垂直截面与曲面相交的曲线进行测量, 得到4个曲线组成的1份报告。该报告是用VB语言编制的接口, 将测量数据文件转换到Excel平台, 然后利用Excel的绘图功能, 画出理论、上/下公差及实际测量结果4条曲线。为了能在1份报告中放入4个图形, 又能把误差明显地表达出来, 我们采用上、下公差和实际测量结果3条曲线均在各个点的法向矢量上放大50倍, 得到上述图形报告。在图形中有超差点的状态, 又有轮廓度数值。经过数年的实践, 无论是新产品试制, 还是批量生产过程的监控, 都获得一目了然的效果。根据图形报告, 结合现场加工的信息, 能分析出各种缺陷。如冲压压力不足的图形特点;模具个别弹簧断裂的图形特点;钢板屈服极限造成的材料局部堆积增厚的图形特点等。测量结果图形输出报告是快速初步判断, 进而采取措施的重要依据。在排除隐患后可得出如图7所示的合格产品质量图形报告。经过多年坚持至今, 已经为过程产品质量保持稳定状态发挥了巨大的作用。

图8是液力变矩器重要零件导轮叶片轮廓测量图形报告, 图9是发动机“下进”零件气道内腔轮廓测量图形报告, 在图形上点击其中任一测量点, 可立即显示其坐标数据。

在三坐标机的软件中有一种形式的图形输出报告, 即在被测零件的图形上对每个测量点都引出数据框, 如图10是液力变矩器涡轮叶片的测量图形报告, 显示每个点的理论值和测量值, 当测量点多到一定量时, 数据框就会布满整个报告版面, 从中要找出有问题的点则感觉不是很容易。所以, 我们更改为采用图11形式的报告, 图中既有超差点的状态, 又有轮廓度数值且比较直观。图11是以零位线作为理论曲线, 设立上、下公差线, 然后用实际测量点描述的曲线。每枚叶片测量分内、外2条曲线, 所以有2幅曲线图。

5.坐标测量员工作职责具体内容篇五

关键词： RTK；坐标转换；七参数；四参数

1 引言

目前GPS测量已得到广泛应用，RTK（Real - time kinematic）实时动态差分法作为一种新的常用的GPS测量方法，因其能够在野外实时得到厘米级定位精度，为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。但它一个显著特点就是输出的坐标为WGS84 椭球下的经纬度坐标，而我们实际工作中需要的多是北京54、西安80、地方独立等平面直角坐标，因此正确进行坐标转换是灵活应用GPS RTK测量中的一个重要技术环节。

2 现有坐标转换方法

2.1 七参数法

即X平移，Y平移，Z平移，X旋转，Y旋转，Z旋转，尺度变化K。最为严密参数法，控制范围广（一般大于50平方公里），尤其适用于高程测量要求高的区域。

数学模型为：

七参数的计算至少需要3组以上包含高精度的WGS84坐标及平面直角坐标的公共控制点，适用于大范围区域的坐标转换。

2.2 三参数法

即X平移，Y平移，Z平移，而将X旋转，Y旋转，Z旋转，尺度变化K视为0，是七参数的一种特例。只需一组包含WGS84坐标及平面直角坐标的公共控制点即可求取，主要应用于最远点间的距离不大于30Km范围的区域。

2.3 四参数法

即X平移，Y平移，旋转，尺度变化K。需二组以上包含WGS84坐标及平面直角坐标的公共控制点，数学模型为：

四参数法参数求取方便，但只能转换平面x，y坐标，没有进行高程拟合，不能对高程产生作用。控制点等级的高低和分布直接决定了四参数的控制范围，理想的控制范围在20-30平方公里以内。

从以上各参数的求解条件可以看出，无论是哪种转换参数的求解，都必须求取WGS84坐标，因此 WGS84 坐标的获取在这里就显得至关重要。WGS84坐标的获取有两种方式：一种是GPS移动站在没有任何校正参数起作用的固定解状态下的记录；一种是事先布设好静态控制网，从静态处理结果中获取。

3 坐标转换具体实际应用

下面以三亚崖州湾中心渔港疏浚工程项目为例来分析使用南方工程之星3.0软件来进行坐标转换的具体应用。

三亚崖州中心渔港是海南省及三亚市重点建设项目，位于三亚市西面的崖州湾、宁远河出海口处，背靠崖城镇，渔港面向南海北部湾海域，距三亚市40km，我处承担该项目清淤工程施工测量任务。

首先分析工区具体情况，该施工区域业主交付3个控制点，平面坐标为海南平面坐标系，高程为当地理论最低潮面，施工区及各控制点之间距离均在方圆5公里范围之内。由于控制范围较小，且为当地独立坐标，综合考虑若采用七参数，因其要求较严格，交付的控制点间距太近，且为图根点控制精度，较难满足计算精度要求，极可能出现求取参数不能使用的情况。若直接采用四参数转换不仅求取方便实用，其平面控制精度也能有效满足施工测量需求。高程控制中因控制范围小，距离较近，直接在已知点上校正获得的高程也能满足施工测量需求。

3. 1 新建工程

依次按要求编辑或选取如下工程信息：坐标系统、椭球系名称、投影参数设置，四参数设置、七参数设置和高程拟合参数设置此时未启用均不填写，最后确定，工程新建完毕。

3.2 采集原始坐标：在施工区域附近选择任意地点架设基准站，采集该点的单点定位坐标后，输入坐标启动基准站，待移动站收到差分信号后，分别在两个已知控制点上采集固定解坐标，做为该控制点的WGS84原始坐标。

3.3 计算参数：进入输入—求转换参数菜单，分别输入两个控制点的原始坐标和已知坐标，即可计算出四参数。

3.4 校核结果

计算出四参数后，在两个以上已知点上进行比对，其平面坐标完全满足精度要求，每次测量前在已知点上进行校正后即可对整个施工区域实施三维控制。

4 注意事项

1）转换参数都有控制范围，不同区域的转换参数是不同的。因此在某个区域第一次测量前首先要计算出适用于该区域的转换参数。

2）转换参数的使用实际上是灵活多变的，测区范围大于50平方公里或最远点间的距离大于30Km时应采用七参数转换，小于上述范围可采用四参数转换或三参数转换。

3）七参数的转换最为严密，但七参数的控制范围和精度虽然增加了，但七个转换参数都有参考限值，X、Y、Z 轴旋转一般都必须是秒级的；X、Y、Z 轴平移一般小于 1000。若求出的七参数不在这个限值以内，一般是不能使用的。这一限制还是比较苛刻的，因此在具体使用七参数还是四参数要具体分析。

4）许多相关文献认为不同椭球宜采用七参数法，同一椭球宜采用四参数法，但笔者以为，控制范围的大小和公共控制点精度的高低才是选择转换方法考虑的核心。本例中坐标转换前的原始经纬度是WGS84椭球，转换后的平面直角坐标是北京54椭球，采用的四参数法是直接把 WGS84 的经纬度坐标当作北京 54 的经纬度坐标（肯定会存在偏差），经过投影后再通过四参数转换成平面坐标。这里的四参数是由 WGS84 坐标和平面坐标求得的，因此，在把 WGS84 的坐标当作北京 54 的坐标投影时存在的固定偏差也能被四参数改正。

5 结束语

坐标转换在GPS测量中处在一个首要的位置，RTK的出现为实时、快速、准确采集WGS84坐标并及时计算转换参数提供了方便，较以前需静态控制网平差求得控制点WGS84坐标有了更高的效率。但坐标转换方法是否正确、求得的转换参数是否科学将直接影响到测量结果，测量人员只有充分考虑现场情况，结合各方面因素合理选择坐标转换方法，才能保证获得理想的控制范围和测量精度。

参考文献：

[1]七参数法GPS-RTK技术的应用张秋民

6.坐标测量员工作职责具体内容篇六

【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.

7.三坐标球头测量系统误差分析篇七

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.

8.坐标测量员工作职责是什么篇八

2.支持并于相关部门沟通(物流，PE等)，确保批量生产产品的质量;

3.使用常规检验仪器(如CMM，齿轮测试仪，投影仪灯)进行测量;

4.记录检验结果;

5.确保测量仪器处于良好的状态，若发现测量仪器有偏差应及时汇报给质量主管;

6.根据有效的程序标识合格的产品;

7.根据有效的的程序标识不合格品并写出不合格材料报告;

8.向质量主管汇报质量事故;

9.确保交接班移交正确的信息;

10.严格遵守实验室手册中的规定;

9.三坐标测量方法与实际应用探讨篇九

关键词：三坐标测量,实际应用,发展趋势

三坐标测量仪器自问世以来,作为世界先进的测量系统,在对结构复杂的工件进行精密测量的过程中起着越来越重要的作用,其不仅能够对各种形状的机械零件进行精确测量,而且还能够应用于空间性的结构测量工作中,是从二维到三维的跨越式升级,使测量更加精准、高效,在测量仪器的专业化发展方面发挥着十分重要的指导意义。

1 三坐标测量机的构成要素

坐标测量机的主要是由四大部件系统组成,分别为仪器的主体构架(X、Y、Z三轴)、数据分析系统、数据采集测头/测座、控制系统,在这当中主体结构的作用是进行一些基础性的功能。运行方式一般是通过相关的程序指令来进行零件中的位置信息的收集,在通过数据分析系统整合数据进行分析,最后输出用户需要的测量结果。

2 三坐标测量机的坐标系

三坐标测量机通过建立坐标系,采集所在区域空间内所测要素的坐标位置,再通过复杂的数据处理计算所测要素数值。

2.1 机器坐标系(回机器零位后的坐标系):

测量机运用于日常工作当中的时候,需要接收指令后,测量机通过使用三轴光栅从零点来进行计数。若是添加了补偿模式,三坐标测量机将会保持一种正常的工作状态,在这个时候就要重点关注所有的坐标点相对于机械的坐标原点,这也被称作为“机器坐标系”。使用机器坐标系的好处是做临时测量或者零件无明显的直线特征时,构造被测要素非常方便。

2.2 零件坐标系(以零件作为基准建立的坐标系):

当我们使用三坐标测量机对某机械进行正常测量时,测量人员一般都会以某一个机械的零件的三个典型特征方向建立新的坐标系,并为基准来展开测量工作。在这种情况下得到的坐标系是“零件坐标系”。使用零件坐标系的好处是在有图纸的情况下,对此零件各种要素进行测量,可以非常方便地构造要素,而且进行评价是与图纸对比非常直观[1]。

3 三坐标测量方法分析

3.1 坐标系转换

在运用三坐标测量机进行实践测量时,通常用到的转换方法一般有两种,既是平移式坐标系与旋转式坐标系。如果在实际工作的时候,有斜孔测量情况的时候,斜孔会同坐标轴产生一个角度,因而就要通过坐标系来进行旋转以及转换。所以,通过旋转操作之后,在达到某一个角度的时候,其斜孔的方向就会同其中一个坐标轴出现同向性的情况,这就给后期的数据的处理带来了一定的帮助,如图1所示。坐标系可由X0、Y0转换到X1、Y1。在通过坐标系的旋转所得到的所有数据,其实都可以利用原来的坐标系来进行计算,这就极大的提升了实际测量的方便性、精确性。

3.2 构造被测要素法

通常来讲,进行产品的生产当中,台阶孔的大小是有着极为重要的作用。但是由于台阶面本身构型以及大小就不一,所以,进行测头监测就会遇到较大的难度。在三坐标检测机运用操作当中,就要使用到垫块的方法去不停的延伸被检测物的增加。在最终数据产生后,就要把延展部分的数据减掉,剩下的便是有价值的数据。因为大部分的待检测样都是不规则的物体,这就给尺寸大小的检测带来了不小的麻烦,因而就要引入三坐标测量机来辅助数据的分析,从而能够极大的提高数据分析的精准性以及快速性。

3.3 转换测量基准法

在对比较复杂的模型的测量时,常常会出现基准同被测量的要素出现不一致的情况,因为这种工件具有较为特别的性质,因此对其精度的测量就极为难,所以,以往的检测手段以及检测方法就不能够满足其检测要求。在这种情况下,需要使用到转换基准法,其实是把被测性要素同中间的基准进行对比以及计算,然后经过大量的换算来确定需要检测的元素、实际基准相互间的关联。进行实际操作当中,就能够极大的降低操作的复杂度,把工件稳定在加工正面,也就会导致工艺基准、被测要素没有保持在同一平面的情况出现。比如,进行壳体形状的加工当中,一般来说都会使用地面两孔来对位置进行确定,然后再进行正面的加工。因为,该方式对加工孔和底面孔的位置度等的确定都有着极为严格的标准,因而就需要通过实际测量来进行基准孔的相互变换,除此以外,同样需要关注的是在角度上的定向性。所以,在针对壳体的测量当中,能够利用壳体当中的两个瞳孔对角度固定、转换基准确定等,实际的操作当中,就要使用到同一个平面当中的两点来进行定位孔从而获得实际的基准,进一步构建坐标系,随后测量出壳体两孔具体的坐标值。然后通过对工件的翻转还有两个通孔角对坐标信息进行反置,从而获得实际的坐标系。

4 其他尺寸测量应用

在实际的机械制造当中,机械产品需要收集很多尺寸数据,从而得到比如导向装置总的直度、圆度、拱度还有平行度上的大小数据,此外还需要针对角度、球、同心度和轮廓的尺寸进行测定,是因为这些零件会牵涉到几何问题,因而对于零件的实际空间信息的测定就会比较的困难。比如在机械行业中广泛应用的球体,有时当球体圆度不足时,会严重影响使用效果,导致球体提前磨损而失效。这个时候通过使用三坐标测量机进行数据的处理就十分的重要,它能够把形状公差缩小在极小的范围当中。

5 三坐标测量方法的发展趋势

三坐标测量作为新生代的测量方式发展迅速,是测量行业进步的主要驱动力,目前三坐标测量机主要从以下几个方向发展:三坐标的测量精度、三坐标测量机的运行速度、三坐标测量软件的智能化。

5.1 有利于提高测量的精密度

如今的三坐标测量机发展里程当中,现代化超精细的加工方法可以将其测量的精确度提升至纳米级别,所以,在测量的公差度就要确保其精确度不能够超过公差的十分之一,所以,开展这些工作的时候,通过使用三坐标测量机就能够极大的提升其精准度,提升测量设备的精度。

5.2 有利于提高实际的测量工作效率

实际操作三坐标测量机进行测量的时候,它可以在一定范围内有效的改进机械的总体结构,侧重于轻型还有热变形不大的新型材料的应用,比如空心薄壁结构、人工合成材料还有铝陶瓷等等,能够极大的提升零部件加工的科学性,从而能够提升机械结构的优化;三坐标测量机的使用可以有效的提升控制系统在作业当中的性能,借助测量机在高速运行,并且可以确保其平稳性的性质,因而测量机工作的精度影响因素就是,确保设备不会出现较大的振动;运用三坐标测量机进行实际的操作过程当中,就要使用到动态性收集,进一步的提升其采集效率,深入地研究测量机运用于实际操作时的动态性误差,同时对产生的误差进行相应的补偿,比如漂浮、测头还有刚度等一些情况,极大的提升软件在运用时的运行效率。

5.3 在航天领域的发展

在航天领域,对于航空发动机的生产当中,就要重点对其中的一些关键性零件部位进行不断的提升,所有研发过程都与三坐标测量机密切相关,这也就显示出了其重要的价值,在生产制造的行业的整体发展当中,对于原件质量的控制是尤为关键的一个步骤,并且还是航空制造行业非常关注的一个问题。针对航空发展动机的零部件研制过程中,相关企业对元件的检测方法以及检测设备的要求变得更加的精密化、科学化,所以,进行实际的生产时,便于确保航天行业发展的水平以及进展速度的先关要求,三坐标测量机逐渐成为了航空领域发展不可或缺的重要组成部分。比如,在进行航空领域逐渐前行过程当中,发动机的不断研发对于航空领域的提升有着至关重要的意义,但发动机当中很多的元件有不同的构型存在,这也就使得数据的直接性测量带来了不小的麻烦,通过使用三坐标测量机就能够较好的对其尺寸大小进行准确的测算,于是能够极大的提升航天零部件的精确度[4]。

参考文献

[1]唱宇,杨桂栋.三坐标测量机的发展趋势[J].民营科技,2015(03).

[2]李志芬,逯永,王尧,胡建英.三坐标测量方法的研究[J].科技创新导报,2015(26).

[3]黄沛丽.关于三坐标测量机坐标系的建立[J].科技信息,2010(18).

10.坐标测量员工作职责具体内容篇十

关键词：实验教学；改革；三坐标

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）09-0091-03

实验教学是工科类高等教育的重要组成部分，它在高素质应用型人才的培养中发挥着重要作用。如何通过实验教学培养学生的实践动手能力、技术创新基本能力，是我们不断探索的重要课题。重庆汽车学院实践教学及技能培训中心三坐标实验室，作为先进的大精仪器设备实验室，对开阔学生的视野、拉近学生理论与实践的距离，培养学生的动手能力的做出了主要贡献[1]。近年来实验室开设了一些国内先进且与工程实践紧密结合的实验项目，在时间和空间上对学生开放进行了一些初步尝试，积累了一些经验，同时也发现了一些存在的问题。根据实验室的具体特点，对三坐标相关实验项目进行了尝试性的教学改革，探讨了通过必要的管理体系及开放措施来使学生提高自主学习的积极性。在此就一些实践体会略作介绍。

一、三坐标测量实验室简介

三坐标测量实验室隶属于重庆理工大学实践教学与技能培训中心，实验室建设得到中央与地方共建实验室、日元贷款项目等资金的大力支持。2005年、2007年先后购置了海克斯康GLOBL STATUS 7107三坐标测量机、法如国际的FARO Laser ScanArm三维激光扫描测臂系统等先进检测实验仪器。这两台三坐标测量设备都是国内一流的零部件检测以及逆向工程的数据采集设备。GLOBAL STATUS 7107三坐标测量机是一种多用途的综合性空间尺寸测量仪器，属于自动型桥式臂、导轨平台式测量机。具有多测头配置和扫描功能，可完成首件检测、轮廓外形测量、逆向工程、工具设置、过程控制等应用。FARO测量系统是一种便携式的测量臂系统，测量系统将接触式与非接触式探头安装在手柄上可同时使用，对于关键特征使用接触式探头测量，对于曲面使用非接触式扫描头扫描，适用于检测、逆向工程、快速成形、3D建模，是目前在制造业中最为广泛被使用的便携式三坐标测量机。实验室现有实验师三名、实验助管二名，主要承担三坐标测量的实验教学和服务任务。

二、课程实践教学现状分析

自2005年以来，三坐标实验室为机械设计制造及其自动化专业、车辆工程专业的本科生开设了相应的实验项目。通过教学实践以及与学生的交流和评价，我们总结了一些经验也发现了其中存在的一些问题。实验室的开放方面，通过网络化实验教学平台，学生可以方便地了解各个学期开设的实验项目、实验室开放的时间和单元数，根据自身的学习计划和安排，在网上预约和选择实验项目。在学生的课程设计、毕业设计、科技活动时，学生也采用预约的方式进入实验室，实验室做到了管理上的开放。但我们在实验教学内容、教学方法和教学手段的开放程度较低。我们现有实验项目内容具体如下，针对机械设计制造及自动化专业的本科生，我们开设了三坐标检测实验（以模型零件为例，演示零件的尺寸误差、形状误差的检测过程）、机械零部件逆向设计实验（以典型机械零部件为例，演示机械零件的逆向设计过程），针对车辆工程专业的本科生，我们开设了汽车零部件三维反求实验。以上每个实验项目均为2学时的演示实验，实验内容比较简单。学生在实验过程中听取教师对实验相关基础知识、实验相关内容的介绍，观察教师操作实验设备实现实验数据的测量，记录实验数据，而后做相应的数据分析，完成实验报告。完成实验后，学生只能达到对相关仪器和技术基本了解的效果。例如，通过三坐标检测实验，学生实验后对利用三坐标测量机进行零件的形状误差、几何误差的基本过程步骤、三坐标测量机的使用方法有个初步的了解，而没有仔细思考拿到一个被测零件以后如何设计它的检测过程，也没有机会亲自动手去实现零件的检测、检测报告输出的过程。

总体来讲，学生在实验过程中的主体位置、他们的主观能动性、积极性都没有得到充分的发挥。这种实验模式显然不能适应培养高素质应用型人才的要求。成绩考核方面，由于所有实验均为演示实验，教师只能通过学生的考勤、在实验过程中的听、看、记等的认真程度做一个初评，再结合实验报告中的数据处理内容以及思考题做一个总评。这种实验评价方法无疑会出现一些不合理的评价结果，不利于提高学生实验的积极性。因此，迫切需要对现有的实验内容、教学方法、成绩考核等进行改进，主动开展实验教学改革的探索活动，不断提高实验教学的成效，进而培养学生丰富的实践和全面的能力。

三、实验教学的新目标

1.培养学生掌握实验相关理论知识。在我们的理论教学中，没有任何课程介绍过三坐标测量机，学生对测量、控制等仪器设备的原理等相关理论知识缺乏，三坐标实验可以实现测控等相关理论知识有效的补充。

2.培养学生掌握实验基本技能。在三坐标实验这个重要的实践环节中，给学生仪器设备动手操作的机会，逐步提高学生工程实践动手能力。

3.培养学生应用现代技术解决工程实际问题的能力。把工程实际中的重要环节引入实验过程，培养学生独立思考解决工程实际问题的能力。

4.培养学生的创新和综合设计能力。在实践教学环节培养学生创新和综合设计的实际能力，是我们以前在实验教学中所欠缺的。

四、改进方案

对实践操作内容与操作形式不断改革创新，加大实验教学内容、教学方法和教学手段的开放力度，开设选修实验项目和自行设计实验项目，使得实验教学内容更加具有开放性[2]。给学生更多独立思考以及动手的机会，尤其是那些学习态度积极上进的学生，给他们一个发挥个人能力的空间。在网络化实验教学平台上提供实验指导书、实验教学演示视频、实验仪器设备图片与文字解说、实验讲义等多种媒体资源，通过网络平台给定一些自学资料，并通过网上实验教学交流平台及时解决疑难问题。三坐标实验实践操作性强，理论方法及技术应用发展较快，在教学过程中必须及时将最新的理论与成果引入到教学中。改变实验教学中均为短学时基础实验项目的现状，提出多层次实验项目设计[3]。第一层次是基础型实验。包括演示性实验、基本操作技术训练等基础性实验。该层次实验主要针对低年级的本科生，使学生初步掌握科学的实验方法。第二层次是提高型实验。包括综合性实验、设计性实验，该层次实验面向高年级学生和研究生等对实验有较大兴趣的学生。在这一层次教学过程中，注重培养学生独立思考、独立设计、独立操作的能力。第三层次是研究型实验，主要是课程设计类实验、毕业设计类实验和学生课外科技活动。该类实验活动是学生针对研究任务，在教师的指导下设计实验方案，进行科学实验、理论研究等实践探索。研究型实验可以使学生在较为复杂的实验过程中得到更大的锻炼，重在科学研究能力的训练和创新意识的培养。学生可根据自己的学习要求，选择实验项目，充分调动学生学习的主动性。例如，对于机械设计制造及其自动化本科专业可以开设6学时的零部件手动检测实验，12学时的零部件自动检测实验。对于机械设计制造及其自动化本科专业、车辆本科专业可以开设12学时的逆向设计实验。实验安排由浅到深，由简单到综合，为学生提供独立的思考和实验的空间。使大多数学生达到了教学的基本要求，同时又为学有余力、有潜能的学生提供个人发挥的空间。实验课程的考核应注重实验理论与实验技能相结合、实验过程与结果相结合的综合评定方式，采用出勤、实验预习、实验操作、实验数据处理及实验报告等按比例综合累加的办法确定最终总成绩，鼓励学生在实验中有所创新，对于有创见的学生，成绩从优。每学期第一次实验教学课开始时，就将本学期实验课程成绩考核体系告诉学生，使之公开、透明，这样就能充分调动学生的学习积极性。出勤占实验成绩的10%。要求每位学生参加实验之前，必须预习。尤其提高型的实验，要求学生写预习报告。占每次实验成绩20%。学生实验时是否按照正确的操作步骤自己动手操作，学生在遇到实验困难时的应变能力占实验成绩的50%。实验报告、数据分析占实验成绩的20%。

总之，只有教师和学生都从思想上重视实验课的重要性，大胆改革实验教学，才能充分调动学生的自学意识、转变学生学风，从而为社会培养出具有扎实理论与丰富实践技能的全面发展的复合型人才。

参考文献：

[1]张海，付伟.三坐标测量机在实验教学中的应用[J].华东交通大学学报，2005，22（12）：231-233.

[2]郭海波，何竞飞.机械基础实验中心开放的改革与实践[J].实验室研究与探索，2007，26（12）：85-87.

[3]张列林，聂昌平，罗意平，等.机械基础实验系列教学改革[J].实验室研究与探索，2001，20（6）：26-28.

11.坐标测量员工作职责具体内容篇十一

关键词：逆向工程,三坐标测量机,测量规划

逆向工程CAD建模的首要任务是准确、快速、合理地获得产品复杂的表面数据。测量数据可用性决定了重建模型的效果和速度。因此, 如何根据曲面的几何造型特点, 合理地规划产品测量过程就成为复杂曲面重建的首要问题[1,2]。

1 逆向工程技术基本流程

逆向工程是以已有的产品或技术资料为研究对象, 利用现代设计理论、生产工程学等相关知识, 应用三坐标测量机测量或ICT机扫描等方式获取实物的表面数据, 利用计算机软件对数据进行处理和对表面三维重建, 改进设计后经数控机床加工出仿型产品, 最终实现对研究对象的认识、再现和创造性的开发。它可以大大缩短产品研制和改进设计的周期。逆向工程的基本流程如图1所示:

2 数据测量方式及原理

2.1 测量方式。

在接触和非接触测量中, 三坐标测量机 (CMM) 是广泛采用的一种测量设备。基于海克斯康测量技术有限公司生产的GLOBAL型三坐标测量机, 对“奥利康制”外摆线螺旋锥齿轮逆向工程建模过程中复杂曲面测量技术进行研究, 为最终构造出精度高、品质好的CAD模型奠定基础。

2.2 三坐标测量机的组成及测量原理。

三坐标测量机 (CMM) 主要由主机、测头、计算机控制系统和供气系统组成。

三坐标测量机的测量原理是:将被测物体置于三坐标机的测量空间, 可获得被测物体上每个测点的坐标位置, 根据这些点的空间坐标值, 经计算可求出被测的几何尺寸、形状和位置。具体扫描过程如下:建立零件坐标系, 移动测头至测量起始点, 固定某一坐标 (如y值, 使测头沿着曲面在相应的坐标平面 (x Oz平面) 内以扫描方式采点测量至曲面边界;接着在坐标y轴方向移动测头一个增量, 继续以上述方式在x Oy平面内扫描测量, 依次遍及整个待测平面。

3 数据测量路径规划研究

进行测量路径规划的目的, 一是在一定采样点数目下尽可能真实地反映曲面原始形状, 二是在给定一定采样点精度下选取最少的采样点。测量路径规划的任务包括:测头和测头方向的选择、测量点数的确定及其分布、检测路径的规划等。基于对“奥利康制”螺旋锥齿轮外形的测量, 总结了下面几条规则。

3.1 测量路径优化数学模型。

在测量路径规划中, 如何减少测头运转的空行程和测头的旋转测量, 提高三坐标测量机的测量效率, 是主要考虑的问题。

在具体的工艺规划中, 测量路径优化可分为可分为两种情形:一种是测面的测量顺序优化, 以减少测头在测面间移动的路径长度。第二种是同一测面上测点的测量顺序优化, 以减少测头在测点间移动的路径长度。

测量路径优化问题的数学模型为:

式中:L为测量路径长度;n为测量点数目;Li为测头从当前位置到接近点的距离;mi为接近点到工件表面的距离。

在具体的工件测量规划过程中, 为了防止在测量过程中发生碰撞, 有时需要根据旋转一定的角度进行测量, 测头要完成从一个方向到另一个方向的旋转。在完成旋转一系列动作中, 解锁和锁定占有相当一部分时间, 且这段时间在整个检测时间中所占比重也相当可观, 所以在生成测头路径时要尽可能的减少测头旋转的次数。这样一来, 仅仅生成最短的检测路径并不能达到测量时间最少的要求, 因此在测量路径规划中, 我们要综合考虑这些因素[3]。

在式中, Ps为总体测量规划所需的最少时间, Ls为沿着最短检测路径所需要的时间, S即为旋转所需的时间。

3.2 统一坐标系。

使用CMM进行测量时, 由于零件本身的复杂性、CMM测量范围和测量角度的限制, 一次装夹往往不能获得所需的全部数据, 此时需要调整零件和测量系统的相对位置。如果逆向测量系统采用不同的内部坐标系来描述不同装夹位置测量得到的数据点, 在逆向造型时就首先需要进行坐标归一化数据预处理, 这不仅大大增加了逆向工程中造型数据预处理的工作量, 而且多块测量数据的拼合误差也难以控制。在工程应用中, 鉴于多次测量过程中被测物体表面点之间的相对位置并未发生改变, 采用建立零件坐标系的方法来保证多次测量数据坐标系的统一。

3.3 分块测量。

一般来讲, 实物样件外形可以被划分为规则部分和不规则部分。根据其外形特点, 可以制定如下测量规划:对自由曲面部分, 利用扫描测量获得密集的扫描数据, 如螺旋锥齿轮的齿面;对平面部分, 可以只测量几条扫描线即可, 如螺旋锥齿轮的形位尺寸, 对孔、槽等部分单独测量[4]。

离散点数据应和自由曲面的特征分布相一致。即在曲率变化大的区域测量点的分布较密, 在曲面曲率变化小的地方测量点的分布应较为稀疏[5~7]。

设自由曲面的参数方程表示为:

若曲面用M个采样点离散, 则在物理域上采样点的集合为:

参数域上采样点的集合为:

若Ni为第I个邻域集合, 则所有邻域集合的集合N为:

式中:, , 则, Ni可以定义为网格的四邻域或八邻域, 也允许采用非均匀的网格形式。

令p (c) 为反映曲面局部曲率的形状函数, p (c) >0, 则:

式 (6) 确定了与形状函数相适应的采样集合C, 显然, 在形状函数较大的地方, 曲面越弯曲, 所需的采样点就越多。

4 测量结果

根据以上所述方法, 实际测量得到的点云经proe软件逆向造型后的模型如图2所示。与螺旋锥齿轮的原始模型对比, 点云数据测量准确, 数据误差小。