三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)安全點(diǎn)的設(shè)置方法及應(yīng)用

唐睿琳 林新星 趙輝

摘? 要：本文闡述了如何在使用三坐標(biāo)機(jī)測(cè)量過程中用不同方法對(duì)安全點(diǎn)（CLP）進(jìn)行編程設(shè)置及使用，以便于三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)在測(cè)量過程中建立自動(dòng)化安全路徑，從而在測(cè)量批量大或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品時(shí)充分滿足測(cè)量路線安全，從而有效提高三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)自動(dòng)化程度，縮短測(cè)量時(shí)間提高工作效率。同時(shí)通過對(duì)不同被測(cè)元素安全點(diǎn)（CLP）的建立方法的不同選擇，可以有效使被測(cè)元素的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)始終在其法向矢量方向，這樣可以有效保證采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)真，便于對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：安全點(diǎn)? 三坐標(biāo)? 路徑? 測(cè)量程序

中圖分類號(hào)：TH71? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2020）08（a）-0086-03

Abstract： This paper describes how to program and use the safety points in the measurement process using CMM， so as to establish the automatic safety path in the measurement process， so as to fully meet the three principles of safety of measuring route， thus effectively improve the degree of automation of CMM， shorten measuring time and improve working efficiency. At the same time， the data acquisition points of the measured elements can always be in the normal vector direction through the different selection of the methods for establishing the security points of the different measured elements， which can effectively guarantee the accuracy of the collected data， facilitate the analysis of the product data and improve the product quality.

Key Words： Safety; CMM; Path; Measurement routine

三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)在測(cè)量中為了能使測(cè)量程序自動(dòng)完整的運(yùn)行，保證測(cè)量過程的安全除了設(shè)置測(cè)量點(diǎn)外，還要設(shè)置必要的安全點(diǎn)（CLP點(diǎn)），只有將安全點(diǎn)合理地設(shè)置組合成安全路徑才能極大地縮短測(cè)量時(shí)間，保證測(cè)量過程的通暢和測(cè)量安全，因此安全點(diǎn)的科學(xué)設(shè)置是三坐標(biāo)測(cè)量的一項(xiàng)重要工作，安全點(diǎn)的設(shè)置是自動(dòng)化測(cè)量的重要組成部分。

1? 安全點(diǎn)的意義及特點(diǎn)

安全點(diǎn)（CLP點(diǎn)）是三坐標(biāo)在測(cè)量過程中組成安全有效路徑的基本單位，為了測(cè)量過程自動(dòng)高效運(yùn)行，保護(hù)儀器不被碰撞而對(duì)工件外型情況進(jìn)行不接觸采點(diǎn)。如圖1所示。

點(diǎn)是測(cè)量點(diǎn)。其中安全點(diǎn)在X方向包涵兩個(gè)。從圖中還可以了解安全點(diǎn)（CLP）的特點(diǎn)：只測(cè)量，不計(jì)算也不評(píng)價(jià)。此兩個(gè)安全點(diǎn)可以在儀器X方向自動(dòng)形成安全路徑，用以保證批量檢測(cè)時(shí)三坐標(biāo)儀器可以自動(dòng)安全高效測(cè)量。

2? 安全點(diǎn)的設(shè)置方法

在QUINDOS7軟件中，生成測(cè)量元素的理論點(diǎn)時(shí)，都有一個(gè)安全距離設(shè)置的選項(xiàng)，但是這種情況下生成的安全點(diǎn)（CLP）是在測(cè)量元素的法向方向，存在一定的局限性，對(duì)于我廠生成的各種工件如：構(gòu)架、機(jī)體、曲軸、凸輪軸等，其形狀復(fù)雜難以通過這種方式滿足測(cè)量要求。本文主要討論在測(cè)量元素的其他方向和測(cè)量路徑中加入安全點(diǎn)（CLP）的幾種方式。

2.1 通過命令MEPNT生成安全點(diǎn)

其語句形式為MEPNT（NAM=MA-PNT，CSY=CMMA$CSY）該語句意思是點(diǎn)測(cè)量，但可以將測(cè)量界面時(shí)在模式（MOD）中只選“測(cè)量”，其他不勾選，進(jìn)入測(cè)量界面后在安全的位置點(diǎn)點(diǎn)擊操作面板上的“CLP”鍵來完成安全點(diǎn)的設(shè)置。完成后將該程序自動(dòng)運(yùn)行一遍后，此安全路徑被自動(dòng)記錄并運(yùn)行，這種設(shè)置方法適用于外型復(fù)雜工件和小工件。其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)置過程方便直觀，設(shè)置方法簡(jiǎn)單易學(xué)，設(shè)置時(shí)容易找到最短有效距離。而缺點(diǎn)是如果在自動(dòng)測(cè)量過程完成后對(duì)某被測(cè)要素進(jìn)行重復(fù)測(cè)量時(shí)要對(duì)該被測(cè)元素的安全點(diǎn)進(jìn)行重新確認(rèn)，以保證測(cè)量安全。

2.2 通過命令MOVCMM生成安全點(diǎn)

其語句形式為MOVCMM（TYP=DLT， DST=（0，0，100）該命令是在元素外插入安全點(diǎn)，三個(gè)數(shù)值分別代表（X，Y，Z）坐標(biāo)其主要分兩類情況：第一種是絕對(duì)坐標(biāo)（ABS）方式，即相對(duì)于當(dāng)前坐標(biāo)系的原點(diǎn)移動(dòng)到絕對(duì)坐標(biāo)值處;第二種是相對(duì)坐標(biāo)（DLT）方式，即相對(duì)于當(dāng)前測(cè)頭而言往坐標(biāo)系的某個(gè)方向移動(dòng)一定距離。這種安全點(diǎn)的設(shè)置方法適用于大型工件外形規(guī)則，而且在設(shè)置應(yīng)注意時(shí)使用絕對(duì)坐標(biāo)還是相對(duì)坐標(biāo)，如果坐標(biāo)方式選擇不當(dāng)對(duì)坐標(biāo)測(cè)量機(jī)來說結(jié)果將是災(zāi)難性的。如圖2所示：從圖中可以看出第一種安全點(diǎn)選擇方式是相對(duì)于坐標(biāo)原點(diǎn)而言，它的回退方向是斜向;第二種方式是相對(duì)測(cè)頭而言它的回退方向是垂直于測(cè)量方向，我們通常采用第二種方式。這種安全點(diǎn)的設(shè)定方法，其優(yōu)點(diǎn)是在大型規(guī)則產(chǎn)品測(cè)量時(shí)各組探針走位清楚，尤其在測(cè)量對(duì)稱元素時(shí)可以節(jié)省大量編程時(shí)間，而且可重復(fù)測(cè)量單一被測(cè)元素，不用擔(dān)心安全路徑是否安全。但缺點(diǎn)是在編程時(shí)一定要牢記坐標(biāo)系位置，安全點(diǎn)一旦設(shè)定，在以后的測(cè)量過程中不要改變產(chǎn)品坐標(biāo)系的建立方法，否則將帶來災(zāi)難性后果。

2.3 通過命令MECOL生成安全點(diǎn)

其語句形式為MECOL（NAM=CLP-XCSY=CSY（2）），該方法與第一種方法近似這種測(cè)量方式也是只測(cè)量、不計(jì)算、不評(píng)價(jià)，這種方法比較適合手動(dòng)測(cè)量時(shí)使用其對(duì)話窗口。

2.4 使用星形探針時(shí)的安全點(diǎn)設(shè)置

星形探針在使用時(shí)安全點(diǎn)設(shè)置方式和其他方法有所不同，它的設(shè)置和使用如圖3所示。

該方法主要適合用在自回轉(zhuǎn)中心的產(chǎn)品上，比如柴油機(jī)缸套、水套、車軸、等深孔或長(zhǎng)圓柱體。其使用時(shí)可先確定產(chǎn)品一個(gè)坐標(biāo)軸其他坐標(biāo)軸可以自定義機(jī)床坐標(biāo)系因?yàn)橐弥辽偎母结槍?duì)同一被測(cè)元素所以在每個(gè)探針轉(zhuǎn)換時(shí)要設(shè)定安全點(diǎn)和安全距離。圖3是人機(jī)對(duì)話框在圖中：第一個(gè)距離，為起始點(diǎn)和終止點(diǎn)的安全距離，即探針距離第一個(gè)探測(cè)點(diǎn)和最后一個(gè)探測(cè)點(diǎn)的垂直距離，此點(diǎn)只采點(diǎn)不評(píng)價(jià);第二個(gè)距離，是測(cè)頭沒有更換時(shí)每個(gè)（CLP）點(diǎn)距離測(cè)量點(diǎn)的安全距離。第三個(gè)距離是更換探針時(shí)每個(gè)（CLP）點(diǎn)距離測(cè)量點(diǎn)（數(shù)據(jù)點(diǎn)）的安全距離。用這種方法設(shè)置安全點(diǎn)時(shí)需要注意，當(dāng)測(cè)量?jī)?nèi)尺寸，如內(nèi)圓、內(nèi)圓柱時(shí)，應(yīng)該把安全距離設(shè)置為負(fù)值，當(dāng)測(cè)量外尺寸，如外圓、外圓柱和球時(shí)，應(yīng)該把安全距離設(shè)置為正值。第四，探針選擇窗口。示例：以280缸套為例，缸套是深孔薄壁件，長(zhǎng)620mm孔徑280mm

在測(cè)量時(shí)編程如下：

STARPRC（校驗(yàn)星型探針）

BLDCSY（建立坐標(biāo)系）

AUTOELE（自動(dòng)測(cè)量被測(cè)元素）

GENCYL（缸套深孔生成）（NAM=CYL_A，X=0，Y=0，Z=-40，DIA=280，NPT=32.......）

GENCLP（星型探針安全點(diǎn)）（NAM=CYL_A，DIS=（-5-5-10）PRB=（11，12，13....18））該語句中因?yàn)槭褂昧?根探針因此要在PRB中設(shè)定，由于缸套是內(nèi)孔所以安全距離（DIS）要設(shè)置為負(fù)號(hào)。

MECYL（測(cè)量生成圓柱）此方法特別適用星型探針測(cè)量，在測(cè)量缸套等深孔產(chǎn)品時(shí)可大幅提高檢測(cè)效率，節(jié)約檢測(cè)成本。但該方法只適用于自回轉(zhuǎn)中心產(chǎn)品，使用范圍不廣泛。

在測(cè)量程序中加入安全點(diǎn)，測(cè)量復(fù)雜大型產(chǎn)品時(shí)，由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)狹小，探針在測(cè)量時(shí)為了不干涉測(cè)量點(diǎn)往往會(huì)在生成元素（GEN）程序后，將此程序屏蔽，然后打開測(cè)量元素（ME）程序在測(cè)量程序中直接加入安全點(diǎn)。此安全點(diǎn)設(shè)置時(shí)是將產(chǎn)品在空間位置確定后在其X，Y，Z坐標(biāo)上輸入適當(dāng)距離，使其空行程距離最短，又能保證儀器的順利測(cè)量，同時(shí)保證自動(dòng)化測(cè)量的安全和準(zhǔn)真，此方法是測(cè)量中常用方法適用于各種測(cè)量程序但用該方法時(shí)應(yīng)注意：第一應(yīng)將生成元素（GEN）程序屏蔽，如果不屏蔽的話將無法在測(cè)量程序中加入安全點(diǎn)。第二加入安全點(diǎn)后應(yīng)選擇慢速自動(dòng)運(yùn)行一遍，以確定安全點(diǎn)是否真的安全。示例：

GENCIR（生成圓）（NAM=CIR_1，X=0，Y=0，Z=10，DIA=360，NPT=8......）按回車鍵生成

然后在MECIR（測(cè)量圓）中打開子目錄，在人機(jī)對(duì)話框中（X，=...Y=...Z=...）直接修改坐標(biāo)以期達(dá)到最佳測(cè)量狀態(tài)，試行一遍后，再回到GENCIR（生成圓）輸入一個(gè)嘆號(hào)變成（！GENCIR）這樣安全點(diǎn)就在程序里被記錄，在測(cè)量過程中不會(huì)產(chǎn)生不良影響。以上五種方法是三坐標(biāo)自動(dòng)測(cè)量時(shí)常用的安全點(diǎn)設(shè)置方式，在實(shí)際測(cè)量過程中要合理選擇，使其測(cè)量過程安全快捷，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)真有效。

3? 結(jié)語

安全點(diǎn)（CLP）其設(shè)定方式多種，除了以上方法，還有回退距離設(shè)置法、搜索距離法等特殊方式，但安全點(diǎn)的使用和設(shè)置是三坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)建立安全路徑的重要環(huán)節(jié)，它的正確與否將直接影響自動(dòng)測(cè)量的安全性和檢測(cè)效率，所以我們應(yīng)該熟悉安全點(diǎn)的設(shè)置方式和適用范圍，根據(jù)產(chǎn)品特性因地制宜建立安全路徑，保證測(cè)量工作的順利進(jìn)行。

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