三坐标测量机的共享测量

　　三坐标测量机作为一种现代化的高精度几何量测量设备,不仅是检验产品是否合格的重要检验工具,而且由于它的通用性好、测量范围大、精度高、测量效率高等诸多优点,被广泛应用于加工生产线,成为柔性制造系统的一个有机组成部分。三坐标测量机按机械结构可分为悬臂式、龙门式、桥式、镗床式等几种,按尺寸大小可分为大型、中型和小型三类,其测量原理是将被测对象置于三坐标测量机的测量空间,获得被测物体上各点的空间坐标,根据这些点的坐标值计算出被测的几何尺寸、形状和位置[1]。

　　20世纪70年代末,以因特网为代表的网络技术的出现,为测量设备之间、测量者与测量设备之间的通讯提供了一个新的平台。三坐标测量机作为一种具有代表性的测量设备,将其挂接到因特网上,构建一个包括三坐标测量机的各种测量设备的共享测控系统,对于网络化生产制造、远程维护、远程定期精度检定、远程实验、远程教学等领域具有很大的理论意义和实用价值。

　　1　共享测控系统概念

　　因特网的主要功能是提供信息服务和管理,实现信息的共享[2]。例如人们上网后,通过各种服务器就能简单地和各专业多媒体网站接连,共享网站提供的多媒体信息。这一思想不仅能用于信息的共享而且能用于实际测控设备的共享,即提出了共享测控系统的概念。用户通过访问专业的测控设备共享服务器,对各种不同的测控设备进行操作和控制,获得各种不同类型的测控数据。

　　和传统的远程测控系统相比,共享测控系统在网上设置专为共享测控设备服务的服务器,利用服务器对共享设备和用户进行统一管理,用户通过任何一台接入因特网的计算机连接到服务器,即可对挂接在服务器上且分布于各地的各种不同的测控设备进行测量和控制操作,获得其所需要的测控数据。这种新型的共享测控系统不仅实现了对测控设备的有效共享和优化组合,同时将管理概念引入测控领域,通过服务器对各种不同设备的有效管理实现了任何人都能享用的测控,产生了共享型管理测控的概念。

　　2　三坐标测量机的共享测控系统结构

　　本研究以日本三丰公司生产的BLN122型CNC三坐标测量机作为共享测控设备建立了共享测控系统,该机属于计算机控制的固定桥式中型三坐标测量机,由放置被测对象的工作台、立柱、横梁、导轨、测头、坐标位移测量装置和计算机数控装置组成,具有一定的代表性。系统采用由用户端、服务器和设备端相分离的三点式网络结构组成,其系统组成结构如图1所示。

　　设备端包括接入计算机、摄像机以及测量设备(三坐标测量机),用户对设备的操作控制信息通过因特网传送到接入计算机,接入计算机对用户的指令进行解释、理解,通过调用控制器提供的对三坐标测量机进行控制的计算机接口,驱动设备进行测量,同时接入计算机完成对测控过程的信息采集与处理,且利用摄像机为用户进一步提供测量现场信息;服务器是整个系统的控制管理核心,是设备与用户连接的枢纽,其管理用户信息、处理多个用户连接请求,向用户提供各种设备介绍与帮助、根据用户请求和设备状况调用设备、监督用户对设备的使用操作以及查询用户的测控数据。同时服务器对所有的设备进行统一的登记管理,根据需要添加或删除共享设备,使系统更具有广泛性和扩展性,协调多台设备运行;用户端由虚拟环境(虚拟设备及虚拟被测对象)、图像显示和指令获取三个子部分组成,虚拟操作环境中的三坐标测量机能模拟实际的三坐标测量机进行工作,用户对虚拟三坐标测量机进行操作时,虚拟操作环境将操作者的操作编制成一系列的指令序列,并将该指令序列通过因特网传送到服务器,进一步控制三坐标测量机进行测量[3]。系统各个组成部分的功能示意图如图2所示。