虚拟轴类零件形位误差虚拟检测的模块化单元研究

    1引 言

    VMC（虚拟检测技术）主要是利用计算机超强的语言编程功能以及可视图形功能的平台，对真实的测量技术进行模拟与映像。即将测量仪器的外观与功能以图形和软件编程的形式在算机中实现，软件系统是虚拟检测的核心。将虚拟检测技术与虚拟制造技术联合起来使用，可以最大程度地节约生产成本，提前发现生产加工中出现的问题，并提出可行性修改方案加以纠正，优化加工工艺路线，对保证现实产品的生产质量具有重要意义。

    2 虚拟检测单元的总体结构及模块划分

    2.1总体结构

    本研究开发的虚拟检测单元是以虚拟制造为基础，以几何测量为对象，依托于用户输入运作的几何测量系统，是对虚拟制造系统的扩展与深化。利用此虚拟检测单元，可以获得待测虚拟轴的误差信息，输出测量结果，其总体结构如图1 所示。

    2.2 模块化分

    虚拟检测单元是一种纯软件的、纯数字化的测量仿真系统，根据实际测量环境的构成、实际测量的过程和软件编程的需要，其系统功能树的组成如图 2 所示。图中各个模块既可以相对成为一个独立体，又可以作为整个虚拟检测单元的一部分。这样的分块结构既可以模拟整个虚拟检测过程，获得虚拟 检 测 结果，为生产加工提供一些有参考价值的数据，又可以使代码模块化，为实现面向对象的设计和代码的重用性创造基本条件。

    3虚拟轴与虚拟测量基准的确定

    3.1 虚拟轴类零件的创建

    本研究所需的待测轴类零件，是由虚拟加工中心创建的，它是一个假想的、通用性的轴，在计算机虚拟环境中以数字表达形式存在的可视化的三维实体，且包含所有的设计与加工信息。鉴于本研究是独立讨论研究虚拟检测单元，不失一般性，故采用Pro/E 建立一个具有一定形位误差的三维模型轴，用以模拟虚拟加工制造产生的虚拟轴。

    3.2 虚拟测量基准的研究与确定

    虚拟测量基准是用于测量虚拟工件误差的具有正确形状的理想要素，如与虚拟工件相接触的虚拟测量仪器上的点、直线、平面等。轴类零件属于旋转体，具有轴对称的特点。故以虚拟轴的工作轴线为主要测量基准，至多再增加一个辅助测量基准，就可完成各种几何误差的测量。虚拟轴不同于现实轴，在虚拟加工过程中，对其加工使用的加工基准轴线，即虚拟机床的主轴轴线，可以作为虚拟轴工件的一部分进行输出保存。由于本研究使用 Pro/E 软件创建模拟的待测虚拟轴，所以就用Pro/E绘制草图中的X轴模拟该虚拟加工的基准轴线，并利用WTnode_load0函数将虚拟轴调入虚拟检测单元。此时虚拟轴正好被放置于检测轴线上，然后再根据虚拟轴工作时的轴颈位置，确定虚拟轴的工作轴线，并调整该轴线使其与检测轴线重合，作为虚拟测量的主要测量基准使用。