运用三坐标测量机进行曲面检测方法的研究应用

　　曲面检测技术属于一项综合性强的高级测量技术，涉及到几何量测量、CAD 和软件编程等专业技术领域，它能高效、高精度的获取曲面表面离散点的几何坐标数据，将工件的几何形状数字化，属于三维测量里的高级应用范畴。由于工件的设计普遍采用三维 CAD 建模技术进行设计，所以我们只要研究解决了数模导入接口转换、工件坐标系与机器坐标系的对齐、测端半径补偿、理论值捕获问题后就可以使用三坐标测量机通过数据交换软件建立数模导入接口后转换数模对曲面进行检测。

　　1、数模导入接口

　　目前具备数模检测功能的测量机软件，均支持IGES 格式。差异基本上主要体现在复杂数模输入后个别曲面的丢失、破损及导入速度。针对目前主流 CAD 软件，一些测量机软件商也开发了各种直读接口，如UG文件直读、PROE 文件直读等，不需中间文件格式转换，避免了转换带来的影响。不过，这种接口一般都需要另外购买。

　　2、对齐

　　对齐(Align)是采用三坐标测量机进行测量的一项重要内容，无论有无数模，都必须通过对齐，将机器坐标系与工件坐标系重合，测量值才具有可比性。

　　对于箱体类零件，基本都采用 3- 2- 1 方式建坐标，利用面、线、点特征来确定坐标轴和原点，通过建立工件坐标系来将工件找正，这也是最基本、最准确的对齐方法。应尽量选用加工好、范围大的特征来作为建坐标基准，以减小对齐产生的误差。通常，对于建立的坐标系，还需要可以进行平移、旋转等操作，以产生新的对齐。对于不规则形体，计算就要复杂得多。如果工件上有明确的特征点，如 3 个孔心，则通常测量出实际值，与理论值对应，进行3点找正。

　　对于没有明确特征的工件测量软件常用的是迭代找正的方法。对于单点触发采数的测量机，通常是软件在数模曲面上选取多点作为目标点，通常选用3个圆、6个点或3个球，所选取的点应能在全部6个自由度上固定零件，以防零件出现旋转和移动，然后将测量机移动到工件上尽量对应的位置采集实测点，软件将测量点在数模上目标点的附近区域进行迭代找正，直到找正误差在指定的精度内。有的测量软件在迭代超差时，将指导你重新测量到更接近的点进行更准确的计算。

　　3、测头半径补偿

　　要单独对一点进行补偿，则必须知道补偿的方向矢量，也是接触点处的法向矢量方向。为了找到该法线方向，比较准确的做法是，在测点的周边测量微平面，以该微平面的法向视为测点处曲面的法向，从而完成测尖补偿。对于工件测点本身曲率变化不大的地方，或者工件与数模本身偏差较小的情况下，如果要求不高，为了减少采点数，也可以不测量微平面，软件直接以测点刺穿数模的方向矢量进行测尖补偿，即以数模上该处的法向矢量代替工件上实测处的法向矢量做为测尖补偿的方向。但是如果工件与数模本身该处曲率偏差大，则测尖补偿将不准，导致测量数据不可靠。对于非接触式测头，不存在测针半径补偿问题。