CMM检测路径的生成及其在NC验证环境中的仿真

　　引　言

　　坐标测量机(Coordinator measuring machine, CMM)是一种具有很强柔性的尺寸测量设备。CMM在工业界的应用开始于对棱柱类零件的快速、精确测量。但随着CMM各方面技术的发展(如回转工作台、触发式测头的产生),特别是计算机控制CMM的出现,目前,CMM已广泛应用于对各类零件的自动检测。与投影仪、轮廓测量仪、圆度测量仪、激光测量仪等相比较,CMM具有适应性强、功能完善等特点,它的出现,不仅提高了检测设备的水平,而且在自动化检测中也是一个重要的突破。CMM的主要优点是:使用起来比较方便;采用合适的测头配置形式可以对不同形状的零件进行测量;可以有效地消除人为因素造成的测量误差。随着对制造质量的要求越来越高,CMM将会被越来越多的工厂采用[1]。

　　使用CMM进行检测时有许多的相关技术需要解决,主要有:工件在测量工作台上的正确定位技术[2,3]、检测点数量和分布的确定技术[4～7]、检测路径的自动生成及仿真技术[8]、检测数据的处理及检测结果的分析评价技术[2～4,9,10]等。本文主要讨论了坐标测量机使用触发式测头进行测量时检测路径的生成方法,定义了和检测路径生成直接相关的一些控制参数。针对目前对数控加工过程的NC验证研究比较多,而且比较成熟,但专门针对CMM检验过程路径仿真的软件系统并不多的现状,根据球头铣刀数控加工过程与CMM检测过程在运动上的相似性,利用数控加工过程的NC验证环境有效地对CMM的检测路径进行了仿真。

　　1　检测路径的生成

　　在基于被测工件CAD模型的CMM检测中,检测路径的生成是在检测点确定以后,根据检测点位置、被测表面在测点处的法向、检测次序生成检测路径的过程。为了缩短检测时间,降低检测成本,对检测路径生成的基本要求是:生成的检测路径要尽可能短且在检测过程中避免碰撞发生。

　　有关检测路径的优化可参阅文献[11]。

　　1.1　DCC控制参数

　　DCC是直接计算机控制(Direct Computer Control)的缩写。DCC参数主要包括定位点和快速定位点、测头运动速度、测量距离等。它们的设定与检测路径的生成直接相关,下面分别进行说明。

　　1.1.1　定位点和快速定位点

　　CMM在用触发式测头进行点位测量时,为了避免测量过程发生碰撞,需要设置一些中间定位点。如果测头在移动过程中移动距离比较长,而且在移动方向上空间比较开阔,则可以设置快速定位点,从而使测头以快速定位速度前进,提高测量效率。

　　1.1.2　测量距离

　　根据CMM在测量过程中所走路径的规律,我们定义了以下三种距离: