三坐标测量机与CAD/CAM系统接口的应用研究

    一、引言

    智能制造是一项跨世纪的工程，代表生产的自动化、柔性化、集成化的发展方向。对机械加工而言，由三坐标测量机、数控机床、机械加工中心、机器人等所构成的FMC和FMS以及质量数据采集、质量反馈控制系统等是实现制造柔性自动化的最有效途径。在CAD/CAM/CAT的有机集成中，测量的集成表现为以CNC三坐标测量机为代表的测量设备不再只是与制造过程相脱离的实验室仪器，而必须搬到生产车间使用，实现测量设备与加工设备的一体化。

    在仿形加工过程中，目前广泛使用的几何造型系统，设计前通常必须给定模型的理论数据。但在实际的设计过程中，设计常常并不是从已知的理论数据开始而是直接从塑造实物模型中进行。这样就需要由三坐标测量机来完成对实物模型的三维采样，应用数字方法进行曲面拟合，光顺处理后，在CAD/CAM系统中进行几何造型，并生成数控加工指令，此时的三坐标测量机也可看作CAD/CAM系统的实物模型三维扫描输入装置。这样将大大提高CAD系统的设计能力，实现复杂型面的仿型和数控编程，大大提高设计和生产效率。

    为此，我们利用三坐标测量机，运用C语言实现了三坐标测量机和CAD/CAM系统的接口，并在机械加工中心上完成了复杂型面的仿型加工，效果良好。

     二、三坐标测量机测量

        自由曲面的方法

    我院从德国蔡司公司引进的C700三坐标测量机能直接通过计算机控制对自由曲面进行测量，并能将测量结果转化为诸如DXF等数据交换文件。在对自由曲面进行测量时，探头沿着一组平行的截面对曲面扫描。从而获得一组表示曲面形状的截线。每一条截线是由该截线上的一系列顺序的离散点近似地表示的。利用直接计算机控制对自由曲面进行测量时获得的离散点的分布有两个特点:一是各截线在XOY平面内的投影是一组平行线;二是同一截线上的离散点的间隔没有一定的规律。一个自由曲面经测量后，就被表示成具有上述特点的一组离散点，并将这些离散点的信息转化为DXF数据交换文件，利用开发的软件读取DXF文件的信息，从而获得测量点的坐标值。

    三、DXF文件的结构剖析

    图形交换文件实际上是以DXF为扩展名的ASCI码文件。其文件结构共包括五个段:

    标题段:记录与图形有关的各种变量设置;表段:记录四种类型的表(线型表、层表、形体表、视图表);

    块段:记录组成图形各块的实体描述;

    实体段:记录组成图形的实体的说明;

    EOFOFFILE是文件结束标志。

    DXF文件的全部信息以组的形式出现，每组点有两行。第一行为组码，第二行为组值。分析整个DXF文件结构相当繁杂，而与图形有关的儿何信息均在块段、实体段中反映出来，故块段、实体段是DXF文件的必须部分。