三坐标测量系统与CAD系统接口技术研究

　　0　引言

　　三坐标测量仪(简称CMM)是一种新型的精密测量设备.目前已得到广泛的应用.它的用途在于测量各种零件、模具等形状尺寸、孔位置以及各种复杂的曲面信息.随着计算机技术的发展,三坐标测量系统也得到了很大的改进.它不但能测量各种复杂形状的零件表面,而且能直接与绘图系统和数控机床等设备相连,成为一种模拟量数字化的转化设备.尤其是在当今的集成制造技术发展中,非常注重CMM、CAD、CAM、CNC的集成.但是,由于CMM技术的发展是独立于一般CAD、CAM技术发展的.因此,一般的CMM系统有自己的信息处理系统,从实物模型信息到几何模型信息转换方法也是相对独立的,有其自己的几何定义方式和数据结构,通常采用DMIS(Dimensional Measurement Interface Speci-fication)文件形式.DMIS文件格式的几何定义和数据结构有别于CAD系统的数据结构.为了能使测量系统测量的信息在CAD系统中表现其几何模型,有必要对三坐标测量系统的数据结构进行剖析,并建立从三坐标测量系统几何模型到CAD系统几何模型之间的转换机制.

　　1　三坐标测量系统与CAD系统的关系

　　对于一般的三坐标测量系统,与数控机床相似.计算机部分不仅对测量结果进行必要的数据处理,还要驱动控制测量机进行自动检测.计算机与外围设备、伺服系统、位置测量系统、测量头信息系统以及其它各组成部分通过专用的接口联系起来,进行数据传输、协调控制.图1表示了一种三坐标测量系统的组成.

　　QUINDOS是三坐标测量仪的一种操作系统.在此操作系统支持下机床执行各种操作指令,与各种外部设备通讯,执行相应的功能.同时,三坐标测量仪在QUINDOS支持下可以输出各个测量图形元素的有关信息,以一种DMIS文件的形式存储,并可以转化为CAD所接受的几何信息,在CAD系统中构造出所检测的几何实体模型.当然也可以在CAD系统下构造几何实体模型,从CAD几何模型转化为DMIS信息模型.在QUINDOS系统操作下,按要求进行相应的测量.它们之间的关系如图2所示.

　　1.1　从QUINDOS系统到CAD系统

　　当测量某个零件时,由QUINDOS产生一个DMIS文件,借助文件转换把DMIS文件转换为DXF文件,从而在CAD系统中生成相应的几何模型.若与CAM系统相连,便可直接产生加工代码,传输给CNC加工系统即可加工实物.其过程如图3所示.

　　1.2　从CAD系统到QUINDOS系统

　　当进行零件设计时,采用了CAD系统进行设计,经过CAM系统实现自动编程,送至NC加工系统,加工出相应的零件.同时,CAD的图形文件(DXF)转换成相应的DMIS文件.由QUINDOS系统操作,可以对所加工的零件进行必要的检验.这种检验的名义尺寸和加工产品定位尺寸是来自同一个图形文件,故精度高且能自动测量、节省时间.系统框图如图4所示.