三坐标测量机五轴测量的方法及应用

林华钊

摘 要：三坐标测量机在现代制造业中逐渐占据重要地位，而三坐标测量机在对复杂特征零件进行编程测量主要是以五轴移动的方式，其目的在于进一步提升测量的效率。该文以RationalDMIS软件及PH20测座为例，介绍了三坐标测量机五轴测量的方法，并以实际工程案例介绍了五轴测量的过程，对于三坐标测量机工程应用具有重要的现实意义和借鉴价值。

关键词：三坐标测量机 RationalDMIS软件 五轴测量

中图分类号：TB12 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）03（c）-0049-02

三坐标测量机，简称CMM（Coordinate Measuring Machining），其特点是高精度（主流设备均达到微米级）、高效率（是传统测量手段的数十倍、数百倍）和高柔性（多种计量仪器的高精度替代工具）。三坐标测量机主要通过接触或扫描零部件的被检测部位，并依靠RationalDMIS软件进行数据处理，最后获得被检测对象的几何尺寸以及相互位置关系等。三坐标测量机经常用于产品测量、零件测绘、工装夹具的检测、产品开发的过程测量、模具以及检具的复杂曲面检测、数控机床以及柔性生产单元或生产线在线测量等方面，是产品质量精密检测和产品质量控制中不可替代的测量手段。

1 五轴测量

1.1 目的

使用三坐标测量机对复杂特征零件以五轴移动的方式进行编程测量，实现进一步提高测量效率。

1.2 设备与器材

（1）BQM1086三坐标测量机；（2）RationalDMIS5.5软件；（3）PH20测座；（4）TP20-STD测头；（5）测针PS16R（φ3×20）。

1.3 测量方法

RationalDMIS是著名美国爱科腾瑞公司的三坐标测量软件产品。该软件用户界面简单、操作便捷，尤为便捷的是拖放操作，一个鼠标即可完成元素选取、测量、构造、公差计算和数据输出，极大地提高了多窗口切换、计算公差、编辑测量程序等效率。

RationalDMIS5.5允许操作人员通过图标选择（见图1）或编写语句（见表1）的方式使PH20测座按不同的运动方式进行移动，从而形成二轴、三轴、五轴（见图2）等多种测量方法。

2 工程案例

2.1 导入CAD模型

五轴测量时，需要使用被测零部件的CAD模型。打开UCCserver及RationalDMIS5.5软件，选择“文件→导入CAD→IGES/STEP→浏览文件”，导入IGES/STEP文件，建立好工件坐标系通过“模型对齐”功能使模型与工件实际位置对齐。

2.2 编辑测量程序

在编辑程序的过程中，一般按照“先获取理论元素后将理论值进行拖放、编辑、测量”这样的思路进行，通过多个不同工作坐标系、设置合适的接近距离、回退距离、深度、间距面及搜索距离等参数、基本元素自动测量组合，最终得到测量程序。

2.3 预览检查并运行

在程序编辑完成之后，可以在CAD环境中调用程序进行模拟测量，对程序进行验证，找出运行过程中出现的错误测量路径和采点数据，并对程序进行修正，还可以进行测量仿真、测头干涉检查等，将实际运行中可能出现的问题降到最低，也最大程度地保证了测量过程中的安全可靠。

2.4 输出检查报告

最后，根据企业的测量报告格式要求，进行定制和输出，按照要求内容、格式、显示方式等产生图文并茂的测量检查报告。

3 结语

三坐标测量机实现五轴测量后大大提高了零部件的测量效率，同时也可以结合手动测量，以便于对零件进行更高要求的局部控制。在实际规划测量方案时，要根据实际情况做出分析，以选择合适的测量方法使测量变得更方便、快捷、合理。

参考文献

[1] 周保珍，平雪良，龚玉玲.基于CAD 模型的复杂曲面三坐标自动测量[J].机床与液压，2008（4）：125-127.

[2] 王正明，何雪明，刘伟，等.三坐标测量机自动测量技术的研究[J].机床与液压，2009（12）：127-129.

[3] 祖文明.逆向工程测量规划与扫描技术的应用[D].昆明理工大学，2011.