三坐标测量机程序的开发及应用

摘要 三坐标测量机集光、机、电、计算机以及自动控制为一体、是广泛用于机械、电子、航空、汽车等多领域的一种高效新型的精密测量仪器，本文主要分析了三坐标测量机程序的开发及应用。

关键词 三坐标测量；开发；应用

中图分类号TH7文献标识码A文章编号 1674-6708（2014）112-0189-02

0 引言

三坐标测量是一种三维的空间测量设备，它不仅能提高测量效率，还能测量形状复杂的工件。在沈阳北车西屋轨道制动技术有限公司它主要用于计量室相关检具的检定，机加线的反馈控制，将零件的加工误差以具体的数值形式反映为修正值，去进一步调整加工机床，加工出修正了误差的零件，实现该零件加工过程的闭环控制，以及外协件的验收。

1 现状介绍

我公司有 1 台DEA 三坐标测量机，型号CAMMA1102，系统软件是TUTOR FOR WINDOWS 软件。TUTOR FOR WINDOWS 是一个比较优秀的软件，是建立在便利的WINDOWS 环境之上的，测量操作特别轻松、容易。DEA 测量机的另一个显著特点是开放式软件系统，它给用户以极大的权力，可任意编写特殊软件而不增加费用。特别是它的编语言——DEAPPL 语言我们充分利用这一类似PASACAL 语言的高级语言，给工作带来很多的便利。

2 子程序的开发

在实际的工作中，螺纹孔的检测、端面圆跳动和径向圆跳动的测量、孔及孔群的自动测量是非常频繁的。但是DEA TUTOR FOR WINDOWS 软件中无自动测量程序，我便利用DEAPPL 语言编写了相应的自动测量子程序。

2.1 利用三座标测量机测量螺纹孔的位置尺寸

如果直接测量螺纹孔则会造成较大的误差，我们编写了一个空间测量螺纹孔位置尺寸的程序，编程者仅只需在调用测量螺纹孔的过程时输入相应的参数即可，使用起来相当方便。此程序的测量原理是利用测量程序让探针沿着螺纹的方向在一个螺距内每隔90 度自动采集四点，这样能保证探针采集的点在同一个尺寸的圆柱上，因而螺纹孔的中心尺寸是准确的，于是我们可以利用三坐标测量机准确测量螺纹孔的位置尺寸。我们曾做过多次试验证明此种检测方法检测的结果与机床的实际情况相吻合。编程者仅在编程时利用“EXT”语句调用螺纹孔的测量过程即可。

2.2 端面全跳动和径向全跳动的测量

端面全跳动其测量原理是以基准要素建立坐标轴，以被测平面上任一点清零，被测平面上各点在此坐标轴上最大坐标值与最小坐标值之差就是端面全跳动。

编程者只需在测量程序中加入：

W={A，B，C}——(A 代表基准的存贮器，B 代表起始点的存贮器，C 代表点数)

RUN-P（W） ext “genera.tec” 即可。

径向全跳动其测量原理是通过计算被测要素上的测点到基准的最大距离hmax 和最小距离hmin，其差值就是径向全跳动。编程者只需在测量程序中加入：

W={A，B，C}——(A 代表基准的存贮器，B 代表起始点的存贮器，C 代表点数)

RUN-J（W） ext “genera.tec” 便可测量径向全跳动。

2.3 孔及孔群的自动测量程序

在实际测量中，我们通常根据图纸要求以孔的轴线或与之垂直的平面建立坐标轴，把对孔的测量转换为圆的测量。空间所有孔的测量均可归结为笛卡尔坐标系下的XY 平面，YZ 平面，ZX 平面的圆的测量。下面我以XY 平面的圆为例阐明如何自动测量孔及孔群。

圆由圆心坐标和半径来反映，根据圆精度的要求确定测点的数目，但至少需要三个测点，TUTOR FOR WINDWS 软件会自动根据所有测点的坐标值采用最小二乘法计算出圆心坐标和半径。在编程中我们让探针运动到孔的中心某一指定深度，然后在相应的截面沿圆周均匀采点即可完成圆的测量。

3 外协件测量程序的开发

我公司外协件的种类较多，若这些零件全部用专用检具和通用测量方法测量，一方面投资太大，特别是零件换形后，报废的专用检具太多，浪费太大，另一方面有些关键的尺寸及形位公差根本无法测量。针对上述实际情况。我们便充分利用三座标测量机的“柔性”特点，对于不同的零件编制不同的程序，这样既充分利用公司现有资产，同时又为公司节省了大量的投资。我们编制的外协件三座标测量程序作到了过程化、结构化。其基本格式为：建立夹具坐标系——人机对话——自动测量——结果输出。并且将以编好的程序制定了操作卡，不仅大大提高了三座标测量机的使用效果，并且降低了对操作者的要求，同时是三座标测量机的使用更加规范化，延长了三座标测量机的寿命，降低了其维修费用。

3.1 坐标系、零件坐标系

我们考虑到外协件需要检查的零件种类较多，不同的零件的零件坐标系是不一样的，若直接把第一坐标系建立在零件上，给编程者和操作者都带来很多麻烦，我们的做法是第一坐标系均采用最简单的“一面一线一点”的方式来建立在夹具上，这样我们所有的零件的第一坐标系“夹具坐标系”的格式便统一了，我们便把“夹具坐标系”编成一个过程放在通用程序里，以便随时调用。对于操作者而言，无论测量哪一种零件，其操作方法步骤是一样的，大大简化了操作步骤和复杂程度。建立夹具坐标系后，利用编程，让三坐标测量机自动运行建立零件坐标系，再在零件坐标系下采集相关元素。

3.2 结果输出

相关元素测量结束后，需要输出相应的结果，为了区别不同的零件，我们编写了一个题头，内容包括时间、零件名称、零件编号、编程者、操作者，为了操作方便，我们仅仅把零件编号和操作者设置为变量，并且把此题头编成一个过程放在通用程序里，以便随时调用。

3.3 结构化

我们将经常需要用的子程序编成过程，集中放在通用程序“GENERA.TEC”中，避免了重复编辑，同时程序更加清晰，条理化，便于阅读和修改。

4 结论

通过 DEA 三坐标测量机测量程序的开发和应用，为完善产品定义提供了可靠的数据，在以后的工作中，我们将继续探索，结合我公司实际况，利用现有的DEA 三坐标测量机，开发更多的子程序和应用程序，充分发挥DEA 三坐标测量机的效率。

参考文献

[1]刘红.三坐标测量机程序的开发及利用[J].软件，2006(9).