三坐标测量技术应用

XX大学本科生毕业设计（论文）1摘要汽车、飞机等现代高新技术工业发展的突飞猛进，三坐标测量技术是关键控制技术手段。而目前市场上三坐标测量机品牌较多，海克斯康三坐标是其中在中国目前应用最广泛的三坐标测量机，并配置国际最先进的数字控制系统及友好界面，因此,研究三坐标测量机的选择、零件的装夹、程序编辑应用、程序优化，对了解坐标测量机的测量过程质量和提高测量效率保证产品质量与机械性能不可以或缺。对三坐标测量机分类，程序详细规划测量程序的步骤,并对模具强度要求做了说明.通过本设计,可以对注塑模具有一个初步的认识,注意到设计中的某些细节问题,了解坐标测量机结构及工作原理，同时也对测座、测头和PC-Dmis软件高级语言应用进行了学习。关键词:三坐标测量机PC-DMISAbstractCars,planesandothermodernhigh-techindustrydevelopmentbyleapsandbounds,threecoordinatemeasuringtechnologyisthekeycontroltechnology.Andcoordinatesmeasuringmachinebrandsonthemarketatpresentismore,sea,kangisoneofcoordinatesinChinaatpresentthemostwidelyusedcoordinatemeasuringmachine,andconfigurethemostadvanceddigitalcontrolsystemandfriendlyinterface,therefore,studiestheselectionofthreecoordinatemeasuringmachine,theclampingparts,theapplicationofprogrameditingandtheoptimization,theunderstandingofcoordinatemeasuringmachinemeasurementprocessqualityandimprovetheefficiencyofmeasurementtoensuretheproductqualityandmechanicalpropertiescan’torlackof.Tocoordinatemeasuringmachineclassification,programdetailedplanningmeasurementsteps,andthemoldstrengthrequirement.Throughthisdesign,injectionmoldhasapreliminaryunderstandingof,canbenoticedinthedesignofsomedetails,knowthestructureandworkingprincipleofcoordinatemeasuringmachine,butalsoonmeasuring,measuringheadandPC-DMISsoftwareapplicationsinahigh-levellanguageforlearning.Keyword:CoordinateMeasuringMachinePC-DMIS设计者：XXX指导老师：XXXXX大学本科生毕业设计（论文）2前言近年来，三坐标测量技术应用和水平发展十分迅速，高效率、自动化、精度高、重复性、坐标测量机测量在测量质量管控中所占比例越来越大。坐标测量机是将被测量零件放入它允许的测量行程内，精确测量出被测零件空间表面点在相对应的坐标系下的位置，将这些实际测量点输入至海克斯康测量软件PC-DMIS中进行数据处理，构造成特征组或一般的测量几何特征，圆、圆槽、圆柱、球等。再经过数据科学计算的方法得出其特征组或一般几何特征，再进行结果的评价与分析。此毕业设计是根据目前在工厂中实际应用与经验总结的理论性、实践性相结合的设计。在此次设计中，主要用到在所学的测量与互换性，以及机械设计、GDT等方面的知识。着重说明了一个零件在需测量的一般流程，即需测量尺寸、测量机的选择及测针选择、测头文件的编辑，校验、测量程序的新建、编辑、优化、评价结果与输出等。其中使用高级程序语句应用与解析是程序设计的重点与难点，主要包括条件判断语句、流程控制命令的使用，注释语句的使用，变量赋值的应用等。通过此次设计，使我了解到三坐标测量编程时所经历的一般过程以及对测针选择、测头文件的配置要求，图纸的了解，高级程序的应用，同时也令我了解到需要将程序设计优化与实际进行有机的结合，界面更加友好，这对我后续的工作和学习有着深刻的影响与总结作用。在完成大学本科两年半的课程后，我掌握了机械制图、机械设计、机械工程专业英语、测量与互换性等一系列基础知识的课程，而正是这次的毕业设计让我对所学知识有了一个系统的、全面的梳理、理解以及总结。对于此次三坐标测量课题，我进行了大量的资料查询和导师的指导，对设计步骤有了更深层次的理解。在导师的耐心指导、同学间的讨论以及自身的努力下，尽力去完成本次的毕业设计。在毕业设计中，我不仅深入学习到关于测量技术知识，同时也体会到沟通以及知识总结能力的重要性。此次毕业设计中，要特别感谢施老师的耐心指导。由于知识和实际经验有限，测量技术的不断飞速发展。在设计中难免不足之处还望大家批评指正。XX大学本科生毕业设计（论文）3第1章概论第1.1节坐标测量机目前的应用三坐标（CoordinateMeasuringMachine，简称CMM）是现代制造型业与研发型企业不可或缺的精密测量仪器，是功能最强大、通用性、互换性极强的数字化测量设备。在20世纪60年代研发出的一种新型、多功能的精密测量仪器。一方面由于电子信息技术、数字控制技术以及精密加工技术的需求；另一方面由于自动数字控制机床的高效率、高精度加工以及越来越复杂几何特征与形位尺寸检测，1963年海克斯康测量技术有限公司研制出世界上第一台三坐标测量机。三坐标测量技术的广泛应用体现了工业生产过程中的测量水平在逐步提升，也体现了我国工业生产质量由最初的制造出产品到管控产品测量水平也在逐步提升。三坐标测量机既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术批量生产的重要控制手段。广泛应用于机械、国防军工、电子、汽车、模具、航空航天等重点领域。目前中国是世界上现代生产制造业大国，从低端制造工业正在转型成为创新制造大国，其中，必不可少使用测量技术的监控。然而在制造行业中有“万能测量机”之称的坐标测量机的应用尤其是高端制造业提升和发展的关键技术。研究和发展三坐标测量技术，降低产品检测时间，缩短项目开发进度周期，提高制造水平，产品质量，对于促进现代高端制造业的发展有着特别重要的意义。第1.2节三坐标测量机技术的原理三坐标测量机技术的原理：任何形状都是由空间矢量点构成，然而所有的几何测量都可以归结为空间的点特征的测量。因此需精确的进行空间点特征的采集，是评价任何二维尺寸、GD&T（GeometricDimensioningandTolerancing）尺寸的基础。将矢量点精确的采集完成后的被测量点进行构造所需要特征，如特征组、圆、球、圆槽、再经过数据科学计算的方法进行结果的评价与分析。XX大学本科生毕业设计（论文）4第1.3节坐标测量机的基本组成与常用结构形式1.3.1坐标测量机的基本组成1）坐标测量机主机2）控制系统3）测座、测头系统4）计算机测量软件，四部分组成完整的坐标测量机。1.3.2坐标测量机主机的结构形式1）活动桥式测量机，是目前使用最为广泛的一种测量机构形式。从字面理解为桥架道可移动式。其特点是结构简单、上下装夹零件方便、零件在台面上装夹时不会影响测量机的正常运行，目视空间视角好，精度比较高。零件的重量对测量机沿导轨运动不产生任何影响，因大理石平台承载能力强，本身具有台面，不受地基影响，精度相对于固定桥式测量机稍差。2）固定桥式测量机，是目前使用较为广泛的一种测量机的机构形式。从字面理解为桥架是被固定的，结构与活动桥式测量机类似。其特点是相对于活动桥式结构更加稳定、刚性好、中央动台中心前后驱动，工作台固定不动。因大理石平台不动，中央动台中心前后驱动这种结构使测量机测量精度非常高，是高精度与超高精度的首选结构。3）高架桥式测量机，是目前应用于大中型产品零件中广泛使用的一种测量机的机构形式，从字面理解为桥架是活动的X轴、Y轴、Z轴三个轴向相对于活动桥式测量机与固定桥式测量机都有超大的量程，结构与活动桥式测量机类似。主要应用于如航空航天、船舶制造行业的大零件或者大型模具的测量，其特点是刚性好，对于大尺寸测量而言具有更高的精度、效率。数十米的量程便是它最大的优势，因地基是与立柱与工作台面相连接的，整体的稳定性也是非常好的。但是立柱的会影响操作人员的视角开阔性。4）水平臂式测量机，是目前应用于主机厂汽车白车车身与各种总成部件使用较为广泛的一种测量机的机构行式，从字面理解为不同于前面所讲的三款桥式测量机结构，为手臂式。其特点是测量量程大，结构相对简单，相对于桥式测量机更便于X轴、Y轴两个轴向的测量，X轴、Y轴、Z轴的量程可达到数十米以上，相对于高架桥式测量机由于Z轴向较高，测量机的开敞性较好，操作人员的视角开阔性好。1.3.2控制系统这是坐标测量机的控制中枢，主要功能体现在1）驱动坐标测量机的三个轴向运动，加减测针的触测运动速度。当通过操纵盒或者计算机发出运动或触测指令零件与测头传感器接触时，测头传感器就会发出触测信号。信号传递至控制中枢时，立即启动测头保护功能停止运动，同时锁定此时XX大学本科生毕业设计（论文）5接触的坐标数据反馈至测量软件中，这就是测量机测量一个矢量点的坐标。2）1.3.3坐标测量机测座、测头系统1）目前市场上Renishaw与Tesastar是常用测座、侧头系统，测座、侧头系统是数据采集的传感器系统，测座分为手动和自动两种类型。主要区别于自动测座测量软件发出指令或者程序控制并驱动自动测座旋转到指定的位置。手动测座当软件发出指令时，测座不响应指令，并弹出对话框提示人员由手动方式旋转测座到对应的角度。2）测头可分为三类，触发式测头、扫描式测头、非接触式测头，侧头是坐标测量机在探测时发送信号的装置，主要作用是发出信号到计算机软件系统，测量头的精度高低很大程度上决定了测量机的精度与重复性。触发式测头是进行零件表面直接触测矢量点，进行数据的收集传输。扫描式测头分为两种模式：一种是触发模式，一种是扫描模式，扫描测头既可以触发式工作也可以扫描式工作。非接触式测头是不在零件表面进行接触采用如激光、蓝光或影像扫描的方式采集轮廓三维数据进行零件与三维数模的比对测量。1．3.4计算机测量软件坐标测量机对于机器本体来说机器的精度主要取决于机械结构、测头、和控制系统。实现交流功能则由测量软件实现。操作是否方便、快捷、也与软件应用有很大的关系。现代计算机技术、科学计算算法和几何形状特征测量的迅速发展，其智能化程度提高，以前需使用专门的测量仪器才可以实现复杂零件测量的。现在的三坐标测量机就可以完成，变的更加的高效、方便。先进的结果评价算法不断的更新，使得评价出的结果更加具有可靠性及科学性。目前在职公司使用的海克斯康PC-DMIS坐标测量机软件，该软件包括三种配置：PC-DMISPRO,PC-DMISCAD和PC-DMISCAD++,Pro版本可进行基本的几何形状位置，及二维尺寸测量，单不支持导入三维数模，CAD版本可进行数模的导入，进行脱机的数模编程，CAD++版本增加侧头扫描的功能，在测量不规则曲面时较常用。XX大学本科生毕业设计（论文）6第2章三坐标测量机的应用三坐标测量机作为一个高精度的测量设备，精度是最关键的指标。第2.1节主要技术指标坐标测量机的技术指标主要有测量行程、测量精度、运动速度与分辨率。第2.2节坐标测量机的功能现代三坐标测量机软件的不断更新，其功能也取决与软件的不断开发。1）基本尺寸验证。一般的基本几何形状如圆、圆槽、球、平