三坐标测量机智能技术

　　随着现代工业的发展,三坐标测量机正逐渐成为机械制造业的主导检测设备。三坐标测量机本身自动化、智能化的程度也在不断增大,由手动型发展到计算机数字控制型。近几年各国又纷纷推出了新型的坐标测量机,例如德国PTB的虚拟坐标测量机,意大利IMGC的专家坐标测量机等。在我国也提出并进行研制了坐标测量机的各种智能技术。智能化已经成为下一代坐标测量机的发展方向。

　　1　智能三坐标测量机的实现功能和总体设计方案

　　智能三坐标测量机是能够实现信息自动化和决策智能化的三坐标测量机。它能够根据被测对象图纸和给定的测量任务,自行正确确定测量策略,自动实现测量编程、测量方案的优化、精度的优化等,使测量机的测量过程尽可能地减少人为的干预的管理。智能坐标测量机的总体设计结构如图1所示。

　　智能三坐标测量机主要包括CAD文件特征识别系统、零件定义模型、零件位置自动识别系统、测量路径规划和优化系统、数据库系统、知识库系统、人机交互接口等8部分。CAD文件特征识别系统根据CAD设计图形文件IGES提取测量信息、测量件的特征以及各组成特征之间的位置关系,然后将二维的CAD图纸信息转化为三维的带有公差信息的零件定义模型。零件位置自动识别系统是利用计算机视觉处理零件的图像,完成零件在测量机中的位姿测量,并在此基础上建立零件坐标系。测量路径规划及优化系统根据三坐标测量机测量知识库自动规划测量顺序和路径、选择测头及其附件、设计测量精度最优的测量点数及其分布等。

　　为便于用户对运行过程的了解和交互,设计了人机交互接口。为扩充和完善知识库,设计了专家接口供开发人员使用。这几部分采用统一的数据结构、统一的数据库,便于整个系统的管理、数据之间的正确传递。

　　2　面向对象零件定义模型的建立

　　利用面向对象技术建立零件的定义模型,不仅能提供把有关对象进行分类并组织成层次的归纳机制和能把有关对象归并在一起的聚集机制,还把设计和测试看成一个整体,提供了能把设计对象的几何体和其可测试性、路径等有机结合起来统一表达的机制。我们定义的零件模型如图2所示。把零件的特征表示为对象,把相似特征的对象归为一类,进而得到零件的几何特征类、零件的精密特征类和零件的坐标位置类等。由图2可以看出,零件包括名字、定位基准坐标两个变量和几何特征树类、公差树类两个子类。零件的几何体用构造几何体来表示,即引入了正几何体(实体)和负几何体(虚体)的概念。表面方向离开体素的几何体称为正几何体,例如长方体、圆柱体、圆锥体、球体等。表面方向和正几何体的方向相反的几何体是负几何体,例如长方体对应的负几何体为孔或槽,圆柱体对应的负几何体为圆孔或圆槽等。