智能三坐标测量机检测规划问题的研究

　　机械制造业的发展对产品质量控制的要求越来越高,三坐标测量机(CMM)已成为CIMS的重要组成部分。这就要求CMM不仅能够通过编制程序实 现自动测量,而且能够根据CAD设计图纸进行自动测量,即信息处理自动化;还要能够依据测量常识和规则自动选择测量方法和测量路径,即基于知识的决策智能 化。目前,CAD和CAM的集成技术及CAPP技术的研究已经取得了很多成果,但测量机和CAD的信息集成研究即CMM/CAD的集成却远远落后于机械加 工和CAD的信息集成。CMM/CAD集成的目标是利用CAD的设计结果,自动确定零件的检测规划,即确定检测工序和确定针对检测工序的检测方法和步骤, 进而生成控制CMM测量的程序。因此,随着信息密集型工业的迅速发展和知识密集型工业的兴起,研究与CAD、CAM等集成的基于知识的智能三坐标测量机成 为了必然。智能型测量机将是高度自动化的系统,它应是CIMS中的有机部分[1]。

　　随着三坐标测量机软件的不断发展,使编程日益简化,但总还是需要编程的。编程不是一种简单的事,要有一定的知识与技巧,也不可避免发生差错。另 一方面,虽然大部分测量机提供了自学习功能,但是仍需要人工操作一遍,对单件的测量几乎没有意义。同时,由于人工编程完全基于检测人员的经验和对工件检测 原则的理解,这不仅无法保证获得最优的检测效率,而且还可能导致如下错误:①不正确地选择几何元素;②不正确地选择检测顺序;③不正确地选择测头;④频繁 变换测头和测头方向;⑤频繁变换工件和工件方向。

　　智能测量机的研究是利用计算机内的知识库与决策库确定测量策略,其中包括测头及其方向的选择、测量点数及其分布的选择、测量路径的确定、碰撞检 查和避障算法等,即检测规划的策略。可以看出,检测规划在智能测量机中所处的地位是至关重要的,它的好坏不仅决定测量机智能化的实现,也直接体现了检测效 率的高低[2]。

　　1　测头和测头方向的选择

　　三坐标测头可视为一种传感器,只是其结构、功能较一般传感器更为复杂。按测量方法,测量头可分为接触式测头和非接触式测头两类,其中接触式测头 便于拾取三向尺寸信号,应用得更为广泛。由于多数测量机附带的测头种类单一和条件所限,因此关于测头选择的问题很少被讨论。对有些工件,由于测量元素的位 置不同、形状不同,往往需要不同的测头,因此在对工件进行测量时会出现更换测头的情况。测头的选取原则是在能够满足测量要求的前提下,尽可能减少测头的更 换次数。不同测头及附件所造成的测头误差是不一样的。如果工件在测量中选用了几种测头的组合,就可能会由于测头误差的不同而导致测量误差的变化。因此在选 择测头时,应选择在测量工件时使用最多的测头,或者选择工件中精度要求最高的测量要素所需的测头。