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| | 基于3D数模的三坐标测量机曲面检测 | | 发表时间：2006-10-24 李海 徐海卫 来源：测试技术 | | 关键字：数据转换 对齐 测尖补偿 理论值 | | | 计算机辅助设计/制造技术的发展，对曲面工件的检测提出了更高的要求，这一任务的完成通常依靠三坐标测量机。本文结合ZCRMDT三坐标测量机测量软件的研发，从数据转换、对齐、测尖补偿、理论值捕获等四个关键方面，对基于3D数模的三坐标测量机曲面检测技术进行了深入剖析。同时对三坐标测量机测量软件现状和发展趋势进行了探讨。 |
| | | (4)、理论值捕获
在解决了数模的导入和对齐后，理论值的捕获就比较简单。对于圆等标准特征，软件只需要能从CAD数模上选取识别该特征，即可直接从其特性中提取理论值。对于自动测量来说，就可以直接根据数模特征进行编程，指导机器运行到特征的理论值位置附近进行测量。
对于曲面工件上的点，通常分为曲面点和边缘点，有的软件分得更细。对于曲面上的点，通过直接测量，测量点沿数模曲面法向投影到曲面上，即可获得理论点。但边缘点就不同了，边缘是CAD曲面的边界所在，例如，钣金件的边，最简单的如方体的棱边等。如果要检测边缘上的点，由于测针无法直接准确测量到，并且测头的补偿方向无法确定，因此，无法直接测量，只能采用间接测量的方式。通常，其处理原理如图3所示，为了测量边缘上P点，可以在其两边测点。此例采用前3点用于确定上面，第4,5点确定边界方向，而最后一点6确定目标点的位置，其投射到前面确定的边所产生的点，视为边缘测量点，其理论值为数模中曲面边缘距其最近点。 
图3 边缘点测量示意 通过以上方式，即可实现边缘点的检测。具体到不同软件，可能有不同的处理方法。
4．曲面测量软件现状
基于3D数模对曲面工件进行检测，在三坐标机测量里属于高级应用范畴，一般在高端测量软件才包含该功能。目前国内市场上比较常见的如PC-DMIS的 CAD++版，VIRTUL DMIS等，它们是由WILCOX、ENTELEGENCE等专业测量机软件公司开发而成。POWER INSPECT软件由于其在数模处理上的功能较强，也被引用到坐标机上，它是由英国的CAD/CAM软件商DELCAM提供，这也体现了测量机软件与CAD软件结合越来越紧密的趋势。
事实上，对于曲面质量评价，作为曲面建构、编辑、分析的一部分，CAD软件制造商较早就有比较好的解决办法，尤其是在逆向工程处理软件，在将采集的点云处理成曲面后，往往需要比较点云和设计曲线、曲面的偏离，以便在保证精度的同时提高表面质量。图4为imageware中对点云与曲面的比较分析，并以不同颜色梯度表示结果。 
图4 Imagewave点云与曲面分析实例 5．ZCRMDT测量软件的研发
国内对于测量软件的研发相对滞后，对于需要具备数模检测等高级功能的，一般都配套国外软件。中国测试技术研究院测量仪器研究所（中测量仪）推出的ZCRMDT手动版测量软件，完全的三维图形化测量环境，支持数模导入，测头轨迹动态模拟，可视化测量，视图旋转、缩放，图形选取，实现了利用曲面数模进行检测的功能，值得一提的是，还可以利用CAD平台的功能对数模进行编辑处理。图5为利用ZCRMDT软件对一曲面检具进行检测，软件将工件上测量点直接与数模比较，得出偏差，检验人员根据结果对该点进行调整，直到偏差在许可的范围内。 
图5 ZCRMDT测量实例 从技术水平来看，ZCRMDT软件作为一款手动版测量软件，已达到或接近国外同类软件的水平，在国内处于先进地位，同时，相对于国外软件，具有明显的价格优势。目前，ZCRMDT软件已配套于中测量仪生产的手动测量机上，被全国数十家用户所采用，使客户不需花太多钱就可以实现先进测量功能，解决了客户的测量问题。
6．结束语
基于3D数模的三坐标曲面检测技术属于一项综合性强的高级测量技术，涉及到CAD、三坐标测量机、软件编程及计量等专业学科，绝非简单一篇文章所能囊括，本文为笔者工作中对相关软件的测试和开发经验的一点体会，特提出与大家共同探讨。随着三坐标测量技术的发展，三坐标测量软件必定会取得更加长足的进步。 | | | | |
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