三坐標(biāo)測量機(jī)五軸測量的方法及應(yīng)用

林華釗

摘 要：三坐標(biāo)測量機(jī)在現(xiàn)代制造業(yè)中逐漸占據(jù)重要地位，而三坐標(biāo)測量機(jī)在對復(fù)雜特征零件進(jìn)行編程測量主要是以五軸移動的方式，其目的在于進(jìn)一步提升測量的效率。該文以RationalDMIS軟件及PH20測座為例，介紹了三坐標(biāo)測量機(jī)五軸測量的方法，并以實際工程案例介紹了五軸測量的過程，對于三坐標(biāo)測量機(jī)工程應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實意義和借鑒價值。

關(guān)鍵詞：三坐標(biāo)測量機(jī) RationalDMIS軟件 五軸測量

中圖分類號：TB12 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）03（c）-0049-02

三坐標(biāo)測量機(jī)，簡稱CMM（Coordinate Measuring Machining），其特點是高精度（主流設(shè)備均達(dá)到微米級）、高效率（是傳統(tǒng)測量手段的數(shù)十倍、數(shù)百倍）和高柔性（多種計量儀器的高精度替代工具）。三坐標(biāo)測量機(jī)主要通過接觸或掃描零部件的被檢測部位，并依靠RationalDMIS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后獲得被檢測對象的幾何尺寸以及相互位置關(guān)系等。三坐標(biāo)測量機(jī)經(jīng)常用于產(chǎn)品測量、零件測繪、工裝夾具的檢測、產(chǎn)品開發(fā)的過程測量、模具以及檢具的復(fù)雜曲面檢測、數(shù)控機(jī)床以及柔性生產(chǎn)單元或生產(chǎn)線在線測量等方面，是產(chǎn)品質(zhì)量精密檢測和產(chǎn)品質(zhì)量控制中不可替代的測量手段。

1 五軸測量

1.1 目的

使用三坐標(biāo)測量機(jī)對復(fù)雜特征零件以五軸移動的方式進(jìn)行編程測量，實現(xiàn)進(jìn)一步提高測量效率。

1.2 設(shè)備與器材

（1）BQM1086三坐標(biāo)測量機(jī)；（2）RationalDMIS5.5軟件；（3）PH20測座；（4）TP20-STD測頭；（5）測針PS16R（φ3×20）。

1.3 測量方法

RationalDMIS是著名美國愛科騰瑞公司的三坐標(biāo)測量軟件產(chǎn)品。該軟件用戶界面簡單、操作便捷，尤為便捷的是拖放操作，一個鼠標(biāo)即可完成元素選取、測量、構(gòu)造、公差計算和數(shù)據(jù)輸出，極大地提高了多窗口切換、計算公差、編輯測量程序等效率。

RationalDMIS5.5允許操作人員通過圖標(biāo)選擇（見圖1）或編寫語句（見表1）的方式使PH20測座按不同的運動方式進(jìn)行移動，從而形成二軸、三軸、五軸（見圖2）等多種測量方法。

2 工程案例

2.1 導(dǎo)入CAD模型

五軸測量時，需要使用被測零部件的CAD模型。打開UCCserver及RationalDMIS5.5軟件，選擇“文件→導(dǎo)入CAD→IGES/STEP→瀏覽文件”，導(dǎo)入IGES/STEP文件，建立好工件坐標(biāo)系通過“模型對齊”功能使模型與工件實際位置對齊。

2.2 編輯測量程序

在編輯程序的過程中，一般按照“先獲取理論元素后將理論值進(jìn)行拖放、編輯、測量”這樣的思路進(jìn)行，通過多個不同工作坐標(biāo)系、設(shè)置合適的接近距離、回退距離、深度、間距面及搜索距離等參數(shù)、基本元素自動測量組合，最終得到測量程序。

2.3 預(yù)覽檢查并運行

在程序編輯完成之后，可以在CAD環(huán)境中調(diào)用程序進(jìn)行模擬測量，對程序進(jìn)行驗證，找出運行過程中出現(xiàn)的錯誤測量路徑和采點數(shù)據(jù)，并對程序進(jìn)行修正，還可以進(jìn)行測量仿真、測頭干涉檢查等，將實際運行中可能出現(xiàn)的問題降到最低，也最大程度地保證了測量過程中的安全可靠。

2.4 輸出檢查報告

最后，根據(jù)企業(yè)的測量報告格式要求，進(jìn)行定制和輸出，按照要求內(nèi)容、格式、顯示方式等產(chǎn)生圖文并茂的測量檢查報告。

3 結(jié)語

三坐標(biāo)測量機(jī)實現(xiàn)五軸測量后大大提高了零部件的測量效率，同時也可以結(jié)合手動測量，以便于對零件進(jìn)行更高要求的局部控制。在實際規(guī)劃測量方案時，要根據(jù)實際情況做出分析，以選擇合適的測量方法使測量變得更方便、快捷、合理。

參考文獻(xiàn)

[1] 周保珍，平雪良，龔玉玲.基于CAD 模型的復(fù)雜曲面三坐標(biāo)自動測量[J].機(jī)床與液壓，2008（4）：125-127.

[2] 王正明，何雪明，劉偉，等.三坐標(biāo)測量機(jī)自動測量技術(shù)的研究[J].機(jī)床與液壓，2009（12）：127-129.

[3] 祖文明.逆向工程測量規(guī)劃與掃描技術(shù)的應(yīng)用[D].昆明理工大學(xué)，2011.