三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書_圖文

1、第一章三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)系統(tǒng)的初步認(rèn)識(shí)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是60年代后期發(fā)展起來(lái)的一種高效的新型精密測(cè)量設(shè)備,目前被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、汽車、飛機(jī)等工業(yè)部門,它不僅用于測(cè)量各種機(jī)械零件、模具等的形狀尺寸、孔位、孔中心距以及各種形狀的輪廓,特別適用于測(cè)量帶有空間曲面的工件。由于三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)具有高準(zhǔn)確度、高效率、測(cè)量范圍大的優(yōu)點(diǎn),已成為幾何量測(cè)量?jī)x器的一個(gè)主要發(fā)展方向。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量過(guò)程是由測(cè)頭通過(guò)三個(gè)坐標(biāo)軸導(dǎo)軌在三個(gè)空間方向自由移動(dòng)實(shí)現(xiàn)的,在測(cè)量范圍內(nèi)可到達(dá)任意一個(gè)測(cè)點(diǎn)。三個(gè)軸的測(cè)量系統(tǒng)可以測(cè)出測(cè)點(diǎn)在X,Y,Z三個(gè)方向上的精確坐標(biāo)位置。根據(jù)被測(cè)幾何型面上若干個(gè)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)值即可計(jì)算出待測(cè)的幾何尺寸和形位誤

2、差。另外,在測(cè)量工作臺(tái)上,還可以配置繞Z 軸旋轉(zhuǎn)的分度轉(zhuǎn)臺(tái)和繞X 軸旋轉(zhuǎn)的帶頂尖座的分度頭,以方便螺紋、齒輪、凸輪等的測(cè)量。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)按其精度分為兩大類:生產(chǎn)型測(cè)量機(jī)(CMM:一般放在生產(chǎn)車間,用于生產(chǎn)過(guò)程的檢測(cè),并可進(jìn)行末道工序的精加工,分辨率為5m或10m,小型生產(chǎn)型測(cè)量機(jī)也有1m或2m的。§ 1.1三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)系統(tǒng)的硬件構(gòu)成和功能三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)系統(tǒng)的硬件主要有三部分組成:終端控制計(jì)算機(jī)和打印機(jī):在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)中,計(jì)算機(jī)是整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的管理者。計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)與操作者對(duì)話、控制程序的執(zhí)行和結(jié)果處理、與外設(shè)的通訊等功能。數(shù)控設(shè)備及其外設(shè):數(shù)控設(shè)備是計(jì)算機(jī)和測(cè)量機(jī)的接口(I/

3、O,工具信號(hào),緊急情況等。數(shù)控設(shè)備通過(guò)由計(jì)算機(jī)傳來(lái)的數(shù)據(jù)計(jì)算出參考路徑,不斷地控制測(cè)量機(jī)的運(yùn)動(dòng)及與手提式控制盒的通訊。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī):三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的主體主要由以下各部分組成:底座、測(cè)量工作臺(tái)、立柱、X向支撐梁和導(dǎo)軌、Y向支撐梁和導(dǎo)軌、Z軸部件、測(cè)頭、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及測(cè)長(zhǎng)系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)形式(總體布局形式主要取決于三組坐標(biāo)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式,它對(duì)測(cè)量機(jī)的精度和適用性影響很大。圖1-1列出了常見(jiàn)的幾種結(jié)構(gòu)形式:懸臂式 圖1-1(a、(b懸臂式又可分為Z架移動(dòng)式 圖1-1 (a 和Y架移動(dòng)式 圖1-1 (b。Z架移動(dòng)式的特點(diǎn)是Y軸懸臂在Y方向位置固定,而Z軸框架在Y軸上移動(dòng);Y架移動(dòng)式的特點(diǎn)是Z軸固定在Y軸懸臂上,

4、Y軸帶著Z軸作整體運(yùn)動(dòng)(包括Y方向。懸臂式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是工作面開(kāi)闊,有利于測(cè)量操作,缺點(diǎn)是懸臂結(jié)構(gòu)容易變形。采用這種結(jié)構(gòu)必須考慮對(duì)變形的補(bǔ)償。橋式 圖1-1(c、(d以橋框作為導(dǎo)向面,X軸能沿Y或X方向移動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是剛性好,缺點(diǎn)是橋框立柱限制了工件的裝卸。這種結(jié)構(gòu)適宜用于大型測(cè)量機(jī)。龍門式 圖1-1(e、(f龍門式又可以分為龍門移動(dòng)式 圖1-1 (e和龍門固定式圖1-1 (f。龍門移動(dòng)式便于工件的裝卸,操作性能好、龍門固定式的龍門剛度大,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好,但不宜測(cè)量重型工件,否則工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性太大。坐標(biāo)鏜床式或臥式鏜床式 圖1-1 ( g ,( h 結(jié)構(gòu)形式與坐標(biāo)鏜床或臥式鏜床相似。坐標(biāo)

5、鏜床式 圖1-1(g的測(cè)量范圍較小,精度較高;臥式鏜床式 圖1-1(h 適宜于完成與工作臺(tái)面垂直的工件端面上的檢測(cè)項(xiàng)目。 圖1-1 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的結(jié)構(gòu)形式(a, (b 懸臂式; (c , (d 橋式; (e,(f 龍門式; (g 坐標(biāo)鏜床式; (h 臥式鏜床式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量系統(tǒng)的主要部件是測(cè)量頭和測(cè)長(zhǎng)系統(tǒng)。測(cè)量頭三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的準(zhǔn)確度和測(cè)量效率與測(cè)量頭密切相關(guān)?，F(xiàn)代三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)頭主要采用電氣式測(cè)量頭,或以電氣式測(cè)頭為基本配置,另外再輔助配置光學(xué)測(cè)頭。電氣式測(cè)頭按其原理和功能可分為動(dòng)態(tài)測(cè)頭和靜態(tài)測(cè)頭。動(dòng)態(tài)測(cè)頭常用的動(dòng)態(tài)測(cè)頭的簡(jiǎn)圖如圖1-2所示。測(cè)針通過(guò)三個(gè)鋼珠安放在6個(gè)觸點(diǎn)上。測(cè)量時(shí),測(cè)針的

6、球狀端部接觸工件,不論受到X,Y,Z哪個(gè)方向的接觸力,都會(huì)引起支承鋼球與觸點(diǎn)脫離,從而引起電路的斷開(kāi),產(chǎn)生階躍信號(hào),直接或通過(guò)計(jì)算機(jī)控制采樣電路,將三維測(cè)長(zhǎng)數(shù)據(jù)送至存儲(chǔ)器,供數(shù)據(jù)處理用。鋼球觸點(diǎn)圖1-2 電氣式動(dòng)態(tài)測(cè)頭可見(jiàn),測(cè)頭是在工件表面觸碰的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,在與工件接觸的瞬間進(jìn)行測(cè)量采樣的,故稱為動(dòng)態(tài)測(cè)頭,也稱觸發(fā)式測(cè)頭。動(dòng)態(tài)測(cè)頭不能以接觸狀態(tài)停留在工件旁,因而只能對(duì)工件表面作離散的逐點(diǎn)測(cè)量,而不能作連續(xù)的掃描測(cè)量。在測(cè)量曲線、曲面時(shí),需作掃描測(cè)量,此時(shí)應(yīng)使用靜態(tài)測(cè)頭。靜態(tài)測(cè)頭在靜態(tài)測(cè)頭中有三維幾何量傳感器,借助傳感器可以將測(cè)頭與工件表面接觸時(shí)測(cè)球的三維位移量轉(zhuǎn)換成電量,驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)

7、整,使測(cè)頭停在規(guī)定的位移量(相當(dāng)一定的測(cè)量力上,在測(cè)頭靜止的狀態(tài)下采集三 維坐標(biāo)數(shù)據(jù),故稱為靜態(tài)測(cè)頭。靜態(tài)測(cè)頭沿工件表面移動(dòng)時(shí),可始終保持接觸狀態(tài),進(jìn)行掃描測(cè)量,故靜態(tài)測(cè)頭也稱掃描測(cè)頭。靜態(tài)測(cè)頭常用電感式位移傳感器,此時(shí)也稱電感測(cè)頭。圖1-3為三維電感式靜態(tài)測(cè)頭的示意圖。測(cè)頭上裝有三個(gè)方向互相垂直的導(dǎo)軌,在X ,Y ,Z 三個(gè)方向上都設(shè)有電感差動(dòng)式變壓器,可以靈敏地指示出方向和位置。光學(xué)非接觸式測(cè)頭 光學(xué)非接觸式測(cè)頭可用于對(duì)空間曲面、軟體表面、光學(xué)刻線等的測(cè)量,尤其是不能用機(jī)械測(cè)頭 和電測(cè)頭測(cè)量的工件,只能用光學(xué)非接觸式測(cè)頭。光學(xué)點(diǎn)位測(cè)量頭的原理如圖1-4所示。光源4發(fā)出的光線經(jīng)聚光鏡5,照到

8、十字分劃板6上,分劃板出來(lái)的光線經(jīng)反射鏡8、物鏡7投射到工件表面上,經(jīng)工件漫反射,再經(jīng)棱鏡9、10、物鏡11、直角屋脊棱鏡3,成像在分劃板2上,通過(guò)目鏡1進(jìn)行觀察。當(dāng)顯徽鏡與工件之間的調(diào)焦距離很準(zhǔn)確時(shí),圖1-3 靜態(tài)測(cè)頭 Z X-Z 平面測(cè)頭;B Y-Z 平面測(cè)頭; C X-Y 平面測(cè)頭,具有五倍小探針; d ,e ,f Y ,X 和Z 的直線導(dǎo)軌 圖1-4 光學(xué)非接觸式測(cè)頭l 目鏡;2分劃板;3直角屋脊棱鏡;4光源;5聚光鏡;6 分劃板;7 物鏡;8反射鏡;9、10棱鏡;11物鏡在目鏡分劃板上只有一個(gè)像,如果距離偏長(zhǎng)或偏短,就出現(xiàn)兩個(gè)像,這種方法的瞄準(zhǔn)準(zhǔn)確度一般為土13µm。測(cè)長(zhǎng)系

9、統(tǒng)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)采用的測(cè)長(zhǎng)方法很多,以測(cè)長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)器劃分,機(jī)械類有刻線標(biāo)尺、精密絲桿、精密齒條等;光學(xué)類有光柵式、激光干涉式;電類有感應(yīng)同步器、磁柵式、編碼器等?，F(xiàn)代的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)多采用光柵測(cè)長(zhǎng)。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量系統(tǒng)的特性比較見(jiàn)表1-1。表1-1 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)中測(cè)量系統(tǒng)的特性綜合比較 §1.2 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)系統(tǒng)的軟件功能現(xiàn)代三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)都配備有計(jì)算機(jī),有計(jì)算機(jī)來(lái)采集數(shù)據(jù),通過(guò)計(jì)算,并與預(yù)先存儲(chǔ)的理論數(shù)據(jù)相比較,然后輸出測(cè)量結(jié)果。圖1-5為測(cè)量機(jī)與計(jì)算機(jī)及外設(shè)關(guān)系示意圖。測(cè)量機(jī)生產(chǎn)廠家一般提供若干測(cè)量軟件,如測(cè)頭校驗(yàn)程序、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換程序、普通測(cè)量程序、齒輪測(cè)量程序、形位誤差評(píng)定程序、凸輪測(cè)

10、量程序、 圖1-5 測(cè)量機(jī)與計(jì)算機(jī)及外設(shè)關(guān)系示意圖螺紋測(cè)量程序、葉片測(cè)量程序、學(xué)習(xí)程序等等。用戶可使用廠方提供的程序,也可以使用提供的語(yǔ)言自編程序,或通過(guò)功能鍵操作。由于測(cè)量對(duì)象和測(cè)量項(xiàng)目多種多樣,利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)處理的內(nèi)容很多。不同的測(cè)量機(jī),不同的測(cè)量方法,選取測(cè)頭的數(shù)目不同,數(shù)據(jù)處理軟件也不通用。但其中有一些處理內(nèi)容是共同的,主要有:1測(cè)頭校驗(yàn)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量,是以測(cè)頭上測(cè)針的球狀端部(測(cè)球與被測(cè)工件表面接觸的方式進(jìn)行的,三維測(cè)長(zhǎng)裝置在測(cè)球接觸表面的瞬間進(jìn)行采樣。因此,測(cè)球的位置和半徑將直矮影響三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。在測(cè)量一個(gè)工件的過(guò)程中,為滿足不同表面的測(cè)量要求,往往需要更 換測(cè)針甚至測(cè)

11、頭,同一個(gè)測(cè)頭上也可以有多個(gè)測(cè)針(稱為星形測(cè)頭,如圖1-6。此時(shí),必須測(cè)定各測(cè)針的球徑和測(cè)針間的相互位置。這就是測(cè)頭校驗(yàn)的基本任務(wù)。為了進(jìn)行測(cè)頭校驗(yàn),需在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的工作臺(tái)上固定一校驗(yàn)基準(zhǔn)件。校驗(yàn)基準(zhǔn)件有基準(zhǔn)球和基準(zhǔn)立力體兩種類型,相應(yīng)地,有兩種校驗(yàn)方法和程序。2 坐標(biāo)變換在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)中,存在三種坐標(biāo)系,如圖1-7。 測(cè)頭坐標(biāo)系(A ,B ,C 不同測(cè)針在此坐標(biāo)系中有不同的坐標(biāo)位置,引起測(cè)量數(shù)據(jù)基準(zhǔn)不統(tǒng)一。測(cè)頭校驗(yàn),相當(dāng)于將不同位置的測(cè)針統(tǒng)一到一個(gè)位置固定的“虛擬”測(cè)針上。 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)坐標(biāo) 系(X ,Y ,Z 工件坐標(biāo)系(X ,Y ,Z 從三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)長(zhǎng)系統(tǒng)采到的測(cè)量數(shù)據(jù)是相對(duì)于測(cè)量機(jī)

12、坐標(biāo)系的,但工件的尺寸要求是標(biāo)注在工件坐標(biāo)系中的,兩者需要統(tǒng)一。傳統(tǒng)的機(jī)械和光學(xué)坐標(biāo)系的測(cè)量中,需調(diào)整測(cè)量坐標(biāo)系或工件坐標(biāo)系,使兩者互相平行或重合。在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)中,則可以通過(guò)軟件,將測(cè)量機(jī)坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到工件坐標(biāo)系中來(lái),相當(dāng)于建立一個(gè)“虛擬”的與工件坐標(biāo)系重合的測(cè)量坐標(biāo)系。這個(gè)虛擬的坐標(biāo)系有軟件形成,可隨工件位置而變,故稱為柔性Y 圖1- 6 星形測(cè)頭坐標(biāo)系。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換包括兩項(xiàng)工作: 建立坐標(biāo)系按工件的實(shí)際位置確定虛擬坐標(biāo)系的位置,即測(cè)定工件坐標(biāo)系與測(cè)量機(jī)坐標(biāo)系的相對(duì)位置。 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換每次測(cè)量后,用程序?qū)⒉傻玫臏y(cè)量機(jī)坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換到工件坐標(biāo)系中,再進(jìn)行幾何參數(shù)計(jì)算。 3 幾何參數(shù)計(jì)算根據(jù)工件表面各測(cè)點(diǎn)

13、的坐標(biāo)值,計(jì)算各種幾何參數(shù)值,如 兩點(diǎn)間距離的測(cè)量A(x l ,y 1,z 1,B(x 2,y 2,z 2兩點(diǎn)的距離L 可由下式計(jì)算:z (122122122-+=z y y x x L 圓的直徑和圓心的測(cè)量測(cè)量圓上任意三點(diǎn)的坐標(biāo)值 (x 1,y 1,(x 2,y 2, (x 3,y 3,則圓心C 的坐標(biāo)x c 、y c ,半徑R 通過(guò)公式即可計(jì)算出來(lái),在三坐標(biāo)機(jī)上用類似的方法可以測(cè)量球面的曲率半徑,這時(shí),需在球面上測(cè)取不在同一圓周上的4點(diǎn)的坐標(biāo)值。 求直線方向根據(jù)空間兩點(diǎn)P 1(x l ,y 1,z 1,P 2(X 2,Y 2,Z 2,可以確定它在XY 平面上的投影與X 軸夾角,直線與同XY

14、 面相垂直的軸的夾角。類似的,直線與其他坐標(biāo)軸的夾角,直線在其他坐標(biāo)平面的投影與坐標(biāo)軸的夾角也可計(jì)算出來(lái)。X l1 m 1n 1 x gY = l 2 m 2 n 2 y + h Z l 3 m 3 n 3 z k對(duì)于形位誤差評(píng)定,應(yīng)用比較普遍的是最小二乘法。最小區(qū)域法是最合理的評(píng)定方法,但算法較為復(fù)雜,有的形位誤差的數(shù)據(jù)處理,如圓柱度的評(píng)定,只能是近似計(jì)算。計(jì)算機(jī)數(shù)控三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量。測(cè)量時(shí)可用預(yù)先編好的程序或采用“學(xué)習(xí)程序”。學(xué)習(xí)程序是模擬人工測(cè)量的方式來(lái)編制程序的。計(jì)算機(jī)記錄下第一個(gè)零件手工測(cè)量的全過(guò)程,包括測(cè)頭移動(dòng)的軌跡、測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)、子程序的調(diào)用等,作為這一批零件的測(cè)量程序。

15、在測(cè)量同批零件時(shí),可反復(fù)調(diào)用此程序,并通過(guò)數(shù)控伺服機(jī)構(gòu)控制測(cè)量機(jī)按程序自動(dòng)測(cè)量。這種方法可縮短編程時(shí)間,提高測(cè)量效率。§1.3 DEA MISTRAL070705 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)MISTRAL070705 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是意大利DEA公司生產(chǎn)的,如圖1-8 所示。它采用了斜橋式結(jié)構(gòu),斜面加大接觸面,因而強(qiáng)度大,變形小;采用鋁合金材料、氣浮導(dǎo)軌、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng),重量輕,慣性小,運(yùn)行非常輕便。測(cè)量機(jī)主要性能參數(shù)如下:型號(hào):MISTRAL 070705有效行程:710×660×460 mm測(cè)量精度:3.5+4×L/1000m主體結(jié)構(gòu):斜橋式、氣浮導(dǎo)軌分辨率:0 .5

16、m系統(tǒng)構(gòu)成:DEA測(cè)量機(jī)、計(jì)算機(jī)、WTUTOR 測(cè)量軟件測(cè)量機(jī)主要功能: 圖1-8 MISTRAL 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)1支撐底座2大理石工作臺(tái)3主支架4 Z軸 5 次支架6主支架幾何尺寸測(cè)量:測(cè)量機(jī)能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)、線、面、孔、球、圓柱、圓錐、槽、拋物面、環(huán)的幾何尺寸測(cè)量,在測(cè)量點(diǎn)數(shù)足夠的情況下,形狀誤差也同時(shí)測(cè)量出來(lái)。幾何元素構(gòu)造:測(cè)量機(jī)通過(guò)測(cè)量相關(guān)尺寸,由軟件構(gòu)造出未知的點(diǎn)、線、面、孔、球、圓柱、圓錐、槽、拋物面、環(huán)等,并計(jì)算出它們的幾何尺寸和形狀誤差。計(jì)算元素間的關(guān)系:測(cè)量機(jī)通過(guò)測(cè)量一些相關(guān)尺寸,由軟件計(jì)算出元素間的距離、相交、對(duì)稱、投影、角度等關(guān)系位置誤差檢測(cè):測(cè)量機(jī)可方便地測(cè)量出平行度、垂直度、傾

17、斜度、同軸度、位置度、對(duì)稱度等位置誤差。幾何形狀掃描:用DEA公司提供的TFSCAN軟件包可掃描測(cè)量多邊形(由特定點(diǎn)定義的工件上的一個(gè)區(qū)域或輪廓(工件輪廓線或形狀。測(cè)量機(jī)所具有的測(cè)量方式:手動(dòng)測(cè)量:在WTUTOR測(cè)量環(huán)境下,利用手控盒(見(jiàn)圖1-10手動(dòng)控制測(cè)頭完成測(cè)量操作過(guò)程。自動(dòng)測(cè)量:即CNC測(cè)量模式,用DEA-PPL語(yǔ)言人工編制測(cè)量程序,經(jīng)WTCOMP編譯器編譯生成TEC執(zhí)行文件控制測(cè)量機(jī)自動(dòng)檢測(cè)。自學(xué)習(xí)測(cè)量:相同零件首件測(cè)量時(shí),在WTUTOR測(cè)量環(huán)境下,采用自學(xué)習(xí)測(cè)量方式,計(jì)算機(jī)記錄下第一次零件手工測(cè)量的全過(guò)程,包括測(cè)頭移動(dòng)的軌跡,測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)、子程序的調(diào)用等,自動(dòng)生成相應(yīng)的TEC測(cè)量程

18、序,后續(xù)件的測(cè)量可反復(fù)調(diào)用此程序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)測(cè)量。這種測(cè)量方法可縮短編程時(shí)間,提高測(cè)量效率。測(cè)量機(jī)控制系統(tǒng)( B3P控制盒:測(cè)量機(jī)控制系統(tǒng)安裝在測(cè)量機(jī)后面的金屬盒內(nèi),是測(cè)量機(jī)與計(jì)算機(jī)的接口電路,通過(guò)RS-232串口與計(jì)算機(jī)連接。它包括:電源板、邏輯運(yùn)算板、電機(jī)驅(qū)動(dòng)板、故障檢測(cè)板等。控制系統(tǒng)框圖如圖1-9所示。LOG186卡:控制的數(shù)字部分。它調(diào)整和控制三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的三個(gè)坐標(biāo)軸,實(shí)現(xiàn)與工具信號(hào)的接口和處理系統(tǒng)的緊急情況。 PWM24卡:三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)三維坐標(biāo)的伺服驅(qū)動(dòng)卡。電源盒:為數(shù)控設(shè)備的馬達(dá)和邏輯電路供電。測(cè)量機(jī)的手提式控制盒TU04如圖1-10。它借助操縱桿對(duì)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行手動(dòng)控制,通過(guò)異步串行線

19、與LOG 186卡相聯(lián)。手控盒安裝了操縱桿用于運(yùn)動(dòng)控制,8個(gè)按鍵分別負(fù)責(zé)測(cè)量功能、電源控制和緊急情況處理、進(jìn)給以及緊急制動(dòng)。紅色蘑菇狀的急停按鈕使測(cè)量機(jī)停止運(yùn)動(dòng)。松開(kāi)按鈕必須沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。紅色EME 燈亮表示整個(gè)系統(tǒng)處于緊急狀態(tài)。 紅色FAIL 燈亮表示系統(tǒng)有致命錯(cuò)誤。黃色ON 燈亮表示控制系統(tǒng)打開(kāi)。MOTOR ON 按鍵起動(dòng)馬達(dá),需要時(shí)可緊急復(fù)位和給測(cè)量機(jī)馬達(dá)供電。(過(guò)流、過(guò)熱、斷路等檢測(cè)電 纜測(cè) 圖1-9 B3P 控制盒START按鍵啟動(dòng)檢查過(guò)程。HOLD按鍵中止檢查過(guò)程。 圖1-10 TU-04手控盒!注意: TU04盒左側(cè)功能鍵(8個(gè)皆滅測(cè)頭處于飛行狀態(tài),此時(shí)測(cè)頭移動(dòng)速度較快,應(yīng)注

20、意碰撞。測(cè)量機(jī)只能在允許的測(cè)量范圍內(nèi)沿X,Y,Z三個(gè)坐標(biāo)軸移動(dòng),三坐標(biāo)軸形成一個(gè)直角笛卡兒參考坐標(biāo)系。具體操作步驟為:計(jì)算機(jī)分析部件程序指令或操作者的命令,定義將要執(zhí)行的基本操作,并把它傳輸?shù)綌?shù)控設(shè)備的邏輯卡。邏輯卡計(jì)算運(yùn)動(dòng)的路徑,傳送參考值到軸伺服控制卡并檢查運(yùn)動(dòng)的精度,再把這些值與軸輸出值進(jìn)行比較。當(dāng)測(cè)頭與工件接觸時(shí),邏輯卡讀出測(cè)量點(diǎn)的位置坐標(biāo)并傳送到計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)按照測(cè)量程序發(fā)出的指令來(lái)進(jìn)行處理。測(cè)量結(jié)果以選定的格式輸出,也可存儲(chǔ)起來(lái)供以后處理。測(cè)頭MISTRAL070705 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)采用英國(guó)RENISHAW公司生產(chǎn)的PH10M型測(cè)頭,它由旋轉(zhuǎn)測(cè)座、動(dòng)態(tài)測(cè)頭、測(cè)尖三部分組成。旋轉(zhuǎn)測(cè)座

21、可在垂直方向(A向旋轉(zhuǎn)0° 105°,在水平方向(B向旋轉(zhuǎn) -180° +180°, (逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)椤?”。測(cè)尖為球形,由人造紅寶石加工而成,分別有6mm、3mm、2mm、1mm、0.5mm,可根據(jù)需要選擇安裝使用。PH10M測(cè)頭的測(cè)量力為10g左右,故工件安裝要求不高。測(cè)量機(jī)系統(tǒng)的主要軟件MISTRAL070705 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)使用DEA公司的WTUTOR測(cè)量軟件,它是采用基于特征測(cè)量方法的控制及數(shù)據(jù)處理軟件,為用戶提供了一個(gè)非常容易學(xué)習(xí)的圖形接口。該接口在其圖示例行程序和任務(wù)轉(zhuǎn)換的操作中是一致的。它減少了誤差的可能性,并可使任何接受過(guò)基本培訓(xùn)的人都可

22、以進(jìn)行測(cè)量。該軟件中還嵌入了一個(gè)稱之為MAESTRO的專用教師軟件包,使操作者既可自學(xué)控制功能的使用方法,也可以對(duì)其不經(jīng)常使用的操作例程的存儲(chǔ)器進(jìn)行更新。MAESTRO還包括一個(gè)繪圖CMM模擬器,使操作者可在沒(méi)有使用CMM的情況下進(jìn)行訓(xùn)練和實(shí)驗(yàn)。該軟件系統(tǒng)具有執(zhí)行諸如將測(cè)量同統(tǒng)計(jì)估算相結(jié)合的多任務(wù)的功能,并能通過(guò)柔性協(xié)議同幾乎任何打印機(jī)、繪圖機(jī)或監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行通信。它還具有動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換(DDE的能力,通過(guò)WINDOWS TOOLS,如詞處理及電子數(shù)據(jù)表(ELECTRONIC SPREADSHEET程序,可將測(cè)量結(jié)果轉(zhuǎn)換成管理報(bào)告。此外,還有應(yīng)用程序庫(kù)軟件包,它包括SPC、手動(dòng)或自動(dòng)連續(xù)掃描及DM

23、IS轉(zhuǎn)換程序,另外還配有能以圖形方式顯示測(cè)量結(jié)果的齒輪及凸輪測(cè)量軟件包。§1.4 MISTRAL070705 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量操作三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的一個(gè)測(cè)量過(guò)程包括預(yù)備操作、測(cè)量操作和補(bǔ)充操作。要使三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)能全面快速地完成幾何元素的測(cè)量,計(jì)量人員必須很好地掌握WTUTOR軟件中可測(cè)量元素的幾何特點(diǎn)和計(jì)量特征。圖1-11為測(cè)量機(jī)的測(cè)量操作步驟框圖。 圖1-11 測(cè)量步驟確定測(cè)量方案測(cè)量人員應(yīng)仔細(xì)審閱圖紙,分析圖紙的各尺寸、形位公差以及零件的具體結(jié)構(gòu)確定:確定各幾何元素所須輸出的參數(shù)項(xiàng)目。確定被測(cè)幾何元素尺寸能否通過(guò)直接測(cè)量、間接測(cè)量或計(jì)算幾何元素間的關(guān)系而獲得。根據(jù)圖紙標(biāo)注尺寸的基準(zhǔn)

24、元素確定測(cè)量基準(zhǔn)。根據(jù)測(cè)量點(diǎn)的方位確定測(cè)頭數(shù)。開(kāi)機(jī)首先打開(kāi)空氣壓縮機(jī)儲(chǔ)氣罐排水閥排水,然后依次開(kāi)啟空壓機(jī)、冷干機(jī)和測(cè)量機(jī)氣源,檢查氣壓是否在0.40.5Mpa范圍之內(nèi),如果不在此范圍內(nèi)則可通過(guò)氣源調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)。再依次接通交流穩(wěn)壓電源、UPS電源、控制系統(tǒng)電源和計(jì)算機(jī)電源,啟動(dòng)WTUTOR測(cè)量程序,屏幕出現(xiàn)如圖1-12所示的SOI頁(yè)面。依次單擊“電源”、“初始化”鍵,機(jī)器完成通訊和坐標(biāo)初始化。測(cè)量預(yù)備操作測(cè)頭管理:包括測(cè)尖標(biāo)定、校正、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。詳細(xì)操作見(jiàn)第二章。零件管理:包括零件坐標(biāo)系的建立與存儲(chǔ)。詳細(xì)操作見(jiàn)第二章。輸出方式設(shè)置:設(shè)置測(cè)量結(jié)果由屏幕輸出或打印機(jī)輸出或文件輸出。 測(cè)量操作通過(guò)幾何元素

25、的直接測(cè)量、構(gòu)造、元素間關(guān)系的計(jì)算、位置誤差的檢測(cè)、幾何形狀掃描等方法測(cè)出所需參數(shù)。 補(bǔ)充操作結(jié)束測(cè)量操作后,對(duì)測(cè)量輸出格式進(jìn)行設(shè)置,以滿足用戶的特殊需求。該設(shè)置也可在測(cè)量操作前完成。 關(guān)機(jī)完成以上各步驟后,整個(gè)測(cè)量過(guò)程也就結(jié)束了。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的關(guān)機(jī)順序與開(kāi)機(jī)順序相反。即首先 “初始化”使測(cè)頭停止在安全位置,其次關(guān)閉WTUTOR 測(cè)量程序,再依次關(guān)閉計(jì)算機(jī)電源、控制系統(tǒng)電源、UPS 電源、交流穩(wěn)壓電源,最后關(guān)閉氣源系統(tǒng)。圖1-12 標(biāo)準(zhǔn)操作界面(SOI 頁(yè)面第二章WTUTOR測(cè)量軟件WTUTOR 測(cè)量軟件應(yīng)用在范圍很廣的DEA測(cè)量機(jī)中。它要求計(jì)算機(jī): 486微處理器或更高,4MB RAM存貯器

26、,120MB硬盤或更大,一個(gè)鼠標(biāo),兩個(gè)串口,WINDOWS3.1以上操作系統(tǒng)。WTUTOR 測(cè)量軟件具有一個(gè)靈活的結(jié)構(gòu),所有的功能包括在兩個(gè)軟件環(huán)境中:SOI環(huán)境(標(biāo)準(zhǔn)操作員界面,測(cè)量環(huán)境。§ 2-1 SOI環(huán)境SOI環(huán)境是一個(gè)可執(zhí)行操作或過(guò)程的按鈕菜單屏幕。圖1-12所示為初始SOI頁(yè)面,測(cè)量系統(tǒng)能完成:不需要測(cè)量機(jī)的輔助操作、一些不需要測(cè)量機(jī)的應(yīng)用軟件的啟動(dòng)、接通或斷開(kāi)測(cè)量機(jī)。輔助操作狀態(tài)按鈕顯示所使用的WTUTOR軟件版本信息及其它信息。LED燈顯 示系統(tǒng)有特殊信息輸出。幫助按鈕顯示與SOI初始頁(yè)相關(guān)的幫助窗。一般而言,幫助按鈕可在 所有窗內(nèi)出現(xiàn)的地方執(zhí)行,激活在線幫助。 目錄

27、按鈕顯示W(wǎng)INDOWS文件管理窗。其相當(dāng)于WINDOWS操作系統(tǒng)中的資源管理器。啟動(dòng)一個(gè)實(shí)用程序 點(diǎn)擊“應(yīng)用區(qū)”按鈕,可以啟動(dòng)一個(gè)不需要測(cè)量機(jī)的實(shí)用程序。PC機(jī)內(nèi)的實(shí)用程序圖標(biāo)將在一個(gè)窗內(nèi)顯示出來(lái)。接通或斷開(kāi)測(cè)量機(jī) 點(diǎn)擊SOI頁(yè)上的電源按鈕,啟動(dòng)與測(cè)量機(jī)的連接,相應(yīng)的LED 燈亮。然后點(diǎn)擊初始化鈕,開(kāi)始初始化測(cè)量機(jī)和PH10測(cè)頭。首先機(jī)床回零,確知從當(dāng)前測(cè)頭位置到機(jī)器行程終點(diǎn)(0,0,0過(guò)程中沒(méi)有障礙物后,點(diǎn)擊Home按鈕自動(dòng)執(zhí)行機(jī)器回零,完成后,相應(yīng)的LED燈變綠。再回復(fù)PH10測(cè)頭零點(diǎn),點(diǎn)擊PH10按鈕執(zhí)行回零,完成后,相應(yīng)的LED 燈變綠。最后點(diǎn)擊OK鈕結(jié)束初始化過(guò)程,關(guān)閉初始化窗口,“

28、初始化”按鈕的LED 燈變綠,系統(tǒng)現(xiàn)在可以去完成任何需要測(cè)量機(jī)的任務(wù)。如果運(yùn)行WTUTOR 程序執(zhí)行一個(gè)不需要測(cè)量機(jī)的任務(wù)(啟動(dòng)一個(gè)實(shí)用程序,可以關(guān)掉測(cè)量機(jī):首先點(diǎn)擊“電源”鈕,機(jī)器轉(zhuǎn)入應(yīng)急狀態(tài),再關(guān)掉機(jī)器后備箱(控制柜上的開(kāi)關(guān)。測(cè)量機(jī)啟動(dòng)后,SOI 頁(yè)面所有的按鈕都被激活,機(jī)器處于準(zhǔn)備測(cè)量狀態(tài)。這時(shí)除了可以啟動(dòng)初始的SOI 頁(yè)上的所有活動(dòng)外,還能:調(diào)一個(gè)數(shù)據(jù)文件到內(nèi)存、執(zhí)行一個(gè)零件程序、啟動(dòng)測(cè)量功能。 調(diào)數(shù)據(jù)文件調(diào)一個(gè)數(shù)據(jù)文件到計(jì)算機(jī)內(nèi)存。點(diǎn)擊“公用區(qū)”按鈕,圖2-1窗口 將顯示,若點(diǎn)擊Load Probe 圖標(biāo),屏幕上出現(xiàn)測(cè)頭校正數(shù)據(jù)文件的列表窗口,在此窗口中再確定文件所在的路徑、文件類型

29、、需調(diào)入內(nèi)存的 文件名,點(diǎn)擊OK 鈕,則測(cè)頭校正數(shù)據(jù)文件調(diào)入完成。若點(diǎn)擊Load Retsys 圖標(biāo),屏幕上出現(xiàn)零件坐標(biāo)參考系數(shù)據(jù)文件的列表窗口,選中所需的文件名,點(diǎn)擊OK 按鈕完成零件坐標(biāo)參考系數(shù)據(jù)文件的調(diào)入。 執(zhí)行一個(gè)零件程序調(diào)零件程序文件到計(jì)算機(jī)內(nèi)存。點(diǎn)擊“裝入”按鈕,屏幕上出現(xiàn)零 件程序文件的列表窗口,選中所需的文件,點(diǎn)擊 OK 鍵完成。啟動(dòng)零件程序。點(diǎn)擊“執(zhí)行”按鈕,如果文件已調(diào)入內(nèi)存,圖2-2 所示窗口將被顯示,拖動(dòng)整個(gè)零件程序的滾動(dòng)條,點(diǎn)擊該零件程序圖2-1 調(diào)數(shù)據(jù)文件窗口 行選擇從該處啟動(dòng)零件測(cè)量程序。 執(zhí)行零件測(cè)量程序。點(diǎn)擊Run 按鈕,在連續(xù)模式下執(zhí)行;點(diǎn)擊Single S

30、tep ,在單步模式下執(zhí)行,反復(fù)點(diǎn)擊step ,程序可一行一行向前執(zhí)行。在該方式下,可查看零件程序功能;點(diǎn)擊Pause ,掛起零件程序;點(diǎn)擊Go back ,停止零件程序執(zhí)行,回到SOI 頁(yè)面。 啟動(dòng)測(cè)量功能該活動(dòng)只能在測(cè)量環(huán)境內(nèi)執(zhí)行。在SOI 頁(yè)中點(diǎn)擊“程序區(qū)”鈕,出 現(xiàn)三個(gè)與測(cè)量功能相關(guān)的按鈕,如圖2-3所示,可實(shí)現(xiàn)不同的測(cè)量方式。 圖2-2 零件測(cè)量程序窗口圖2-3 測(cè)量活動(dòng)方式窗口 執(zhí)行手動(dòng)模式的直接測(cè)量。點(diǎn)擊Inspec 圖標(biāo),屏幕就顯示直接測(cè)量功能頁(yè)(如圖2-4所示,在此頁(yè)中含有12個(gè)功能鍵,用戶要執(zhí)行一個(gè)測(cè)量過(guò)程,必須要進(jìn)行預(yù)備操作、測(cè)量操作和補(bǔ)充操作。 點(diǎn)擊Teach 圖標(biāo),執(zhí)

31、行自學(xué)習(xí)測(cè)量模式。 點(diǎn)擊Append 圖標(biāo),在自學(xué)習(xí)測(cè)量模式下,繼續(xù)創(chuàng)建零件程序。 § 2-2 測(cè)量環(huán)境測(cè)量環(huán)境有三個(gè)功能:直接測(cè)量、自學(xué)習(xí)零件測(cè)量程序的生成和追加。一、直接測(cè)量圖2-4為手動(dòng)模式下直接測(cè)量時(shí)屏幕顯示的測(cè)量功能頁(yè)。該頁(yè)有12個(gè)功能鍵,任一個(gè)都可通過(guò)鼠標(biāo)點(diǎn)擊啟動(dòng)。 測(cè)頭管理測(cè)頭管理包括標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)球、對(duì)配置的測(cè)尖進(jìn)行校正和存儲(chǔ)測(cè)尖校正圖2-4 測(cè)量功能頁(yè) 數(shù)據(jù)。該操作有手動(dòng)方法和自動(dòng)方法兩種。 手動(dòng)法測(cè)頭管理操作在測(cè)量功能頁(yè)單擊“Tip Util ”圖標(biāo)按鍵,彈出測(cè)頭管理窗口(如圖2-5,該窗口第一行的三個(gè)圖標(biāo)用于標(biāo)定三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)球,以便確定標(biāo)準(zhǔn)球在機(jī) 床測(cè)量空間的實(shí)際位置,輸

32、入標(biāo)準(zhǔn)球的直徑后,可確定出第一個(gè)測(cè)尖的動(dòng)態(tài)半徑及測(cè)尖的偏置量(由用戶輸入。第二行的三個(gè)圖標(biāo)用于校正測(cè)尖(分別對(duì)應(yīng)各自的標(biāo)準(zhǔn)球,該操作可確定出其他測(cè)尖的動(dòng)態(tài)半徑及偏置量(由系統(tǒng)計(jì)算出。第三行的三個(gè)圖標(biāo)用于執(zhí)行輔助操作,即刪除、存儲(chǔ)標(biāo)定的測(cè)尖和從文件中 調(diào)用以前標(biāo)定的測(cè)尖。標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)球過(guò)程是首先把標(biāo)準(zhǔn)球安裝在不影響零件測(cè)量、又可被所有位置測(cè)尖測(cè)量的地方,然后單擊圖2-5中1號(hào)球圖標(biāo)即可對(duì)工作臺(tái)上的第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)球或僅有的標(biāo)準(zhǔn)球進(jìn)行標(biāo)定,這時(shí)屏幕上就顯示標(biāo)定參數(shù)窗口(如圖2-6所示,用戶輸入或修改標(biāo)準(zhǔn)球直徑、用于標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)球的測(cè)尖偏置量,單擊OK 鍵,屏幕就顯示標(biāo)準(zhǔn)球參數(shù)測(cè)量窗口(如圖2-7所示。在此窗口,

33、用戶可根據(jù)需要選擇測(cè)尖,或增加測(cè)球的采點(diǎn)數(shù)以獲得較好的校正結(jié)果。測(cè)頭和測(cè)尖的選擇過(guò)程是,在參數(shù)測(cè)量窗口中,如果是TF 測(cè)頭,在選擇測(cè)頭列表中選擇一個(gè)測(cè)頭或直接單擊測(cè)頭圖標(biāo);如果是PH10測(cè)頭,可以打開(kāi)測(cè)頭列表選擇一個(gè)測(cè)頭并輸入垂直旋轉(zhuǎn)角度(A 和水平旋轉(zhuǎn)角度(B ,輸入旋轉(zhuǎn)角度后單擊OK 鍵,測(cè)頭將自動(dòng)旋轉(zhuǎn)到相應(yīng)位置。單擊“+”或“-”鍵可增加或減少測(cè)球的采點(diǎn)數(shù),或直接在輸入?yún)^(qū)域輸入新的采點(diǎn)數(shù)。如果輸入的測(cè)量參數(shù)全部圖2-5 測(cè)頭管理窗口圖2-6 標(biāo)準(zhǔn)球標(biāo)定窗 正確,就可以開(kāi)始采點(diǎn),采樣點(diǎn)要盡量均勻分布在球體表面。采點(diǎn)完成以后,屏幕將顯示測(cè)量結(jié)果,包括標(biāo)準(zhǔn)球的球心坐標(biāo)及直徑。標(biāo)定過(guò)程結(jié)束后,單

34、擊OK BACK 鍵退回測(cè)量管理窗口(圖2-5,這時(shí)就可以進(jìn)行測(cè)頭校正,單擊測(cè)頭校正圖標(biāo)進(jìn)入測(cè)頭校正程序,球體測(cè)量參數(shù)窗口將被顯示,選擇將要校正的測(cè)頭和測(cè)尖,輸入采點(diǎn)數(shù)(盡量與標(biāo)定時(shí)的采點(diǎn)數(shù)相同進(jìn)行采點(diǎn),采點(diǎn)完成后,被校正的測(cè)尖的動(dòng)態(tài)半徑和偏置量顯示在屏幕上。通常建議把所配置的測(cè)頭都校正完畢,如果用戶在測(cè)量過(guò)程中想臨時(shí)增加測(cè)頭配置,可隨時(shí)進(jìn)行標(biāo)定。在結(jié)束WTUTOR 程序運(yùn)行時(shí),如果不存儲(chǔ)標(biāo)定數(shù)據(jù),測(cè)頭標(biāo)定數(shù)據(jù)將全部丟失,所以,一般要求在離開(kāi)WTUTOR 程序前將標(biāo)定數(shù)據(jù)保存下來(lái),這樣在重新啟動(dòng)WTUTOR 時(shí),如果測(cè)頭沒(méi)被移動(dòng),沒(méi)和工件發(fā)生碰撞,可直接調(diào)用測(cè)頭標(biāo)定數(shù)據(jù)而不必重新進(jìn)行標(biāo)定和校正

35、工作。如果測(cè)頭被移動(dòng)或碰撞,必須重新標(biāo)定,如果與此同時(shí),標(biāo)準(zhǔn)球也被移動(dòng)或取消而不得不重新安裝時(shí),則需要首先標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)球,然后進(jìn)行測(cè)頭校正。 圖2-7 標(biāo)準(zhǔn)球參數(shù)測(cè)量窗口 圖2-8 dat文件格式自動(dòng)法測(cè)頭管理操作在SOI頁(yè)面點(diǎn)擊“裝入”圖標(biāo),調(diào)入PH10.TEC文件(測(cè)頭標(biāo)定程序,點(diǎn)擊“執(zhí)行”圖標(biāo)執(zhí)行PH10.TEC文件,按要求輸入測(cè)尖長(zhǎng)度(LP2=20mm、直徑,并選用“File”形式標(biāo)定(選用“F ile”形式后,程序要求輸入文件名*.dat,該文件是事先用wordpad編好的測(cè)頭文件,其形式如圖2-8。標(biāo)定完后存盤以備后用。零件管理零件管理操作主要是利用被測(cè)零件的幾何元素(幾何特征建立零件

36、參考坐標(biāo)系,即定義三個(gè)相互垂直的坐標(biāo)軸和確定坐標(biāo)原點(diǎn)相對(duì)于機(jī)床坐標(biāo)系或其它坐標(biāo)系原點(diǎn)的位置并存儲(chǔ)參考坐標(biāo)系的操作。單擊“Align”圖標(biāo),可進(jìn)入零件管理窗口(如圖2-9所示。零件參考系建立有兩種方法:宏過(guò)程和自由過(guò)程。宏過(guò)程. 根據(jù)零件特征在“坐標(biāo)軸找正和原點(diǎn)設(shè)置”宏過(guò)程(圖2-9中第一排當(dāng)中任選其一來(lái)找正新參考系的兩個(gè)軸。在選定宏過(guò)程后,按提示對(duì)相應(yīng)幾何元素進(jìn)行測(cè)量,測(cè)量完成后,可進(jìn)行軸找正和原點(diǎn)設(shè)置。. 根據(jù)零件特征在“坐標(biāo)原點(diǎn)設(shè)置”宏過(guò)程(圖2-9中第二排當(dāng)中任選其一來(lái)設(shè)置新參考系的原點(diǎn)。在選定宏過(guò)程后,按提示對(duì)相應(yīng)幾何元素進(jìn)行測(cè)量,測(cè)量完成后,可進(jìn)行原點(diǎn)設(shè)置。. “坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)”:理論

37、旋轉(zhuǎn)宏過(guò)程是通過(guò)在垂直第一軸(固定軸的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)另外兩個(gè)軸來(lái)對(duì)坐標(biāo)系進(jìn)行變換的過(guò)程。單擊“Theo.Rotation” 圖標(biāo)執(zhí)行坐標(biāo)系理論旋轉(zhuǎn)操作,屏幕出現(xiàn)理論旋轉(zhuǎn)參數(shù)窗口,檢查當(dāng)前坐圖2-9 零件管理窗口 圖2-10 測(cè)量活動(dòng)頁(yè)標(biāo)系的代碼及旋轉(zhuǎn)后坐標(biāo)系的代碼,選擇當(dāng)前參考系的固定軸和旋轉(zhuǎn)角度的類型:極角(by angle 或坐標(biāo)偏置量(by offset ,輸入旋轉(zhuǎn)角度或兩個(gè)坐標(biāo)偏置量,單擊OK 鍵完成旋轉(zhuǎn)。 自由過(guò)程。該過(guò)程必須在用以找正或設(shè)置原點(diǎn)的元素被測(cè)量或計(jì)算之后進(jìn)行(如果已經(jīng)測(cè)量,則可直接使用。單擊圖2-9中的第三行第二個(gè)圖標(biāo)為第一軸找正。檢查當(dāng)前參考系的代碼,輸入準(zhǔn)備建立的參考系

38、代碼,在WM1、WM2或MEMORY 當(dāng)中選擇一存儲(chǔ)的已測(cè)量幾何元素,通過(guò)滾動(dòng)光標(biāo)檢查其尺寸,選擇第一軸的方向和符號(hào),單擊OK 鍵找正第一軸。依次單擊圖2-9中的第三行第三個(gè)圖標(biāo)為第二軸找正,單擊圖2-9中的第三行第四個(gè)圖標(biāo)設(shè)置坐標(biāo)軸原點(diǎn) 。由以上三步完成零件參考坐標(biāo)系的建立。 存儲(chǔ)零件參考系。單擊圖2-9中“Save RelSys ”圖標(biāo),可將零件參考系存儲(chǔ)到一文件中,在被測(cè)零件沒(méi)有被碰撞、移動(dòng)、重定位或更換的情況下,可單擊“Load ”圖標(biāo),有效調(diào)用零件參考系。如果一些零件參考系不再被使用,可單擊“Delete RetSys ”圖標(biāo)將其刪除。 測(cè)量輸出控制輸出控制不是一項(xiàng)必須的操作,如果沒(méi)

39、有特殊需求,WTUTOR 將使用缺省參數(shù)控制輸出。單擊“output ”圖標(biāo),進(jìn)入測(cè)量輸出控制窗口。在此窗口可進(jìn)行外圍輸出設(shè)備的啟動(dòng)和關(guān)閉、測(cè)量單位的選擇、輸出格式的定義、存儲(chǔ)和加載輸出控制參數(shù)等操作。 測(cè)量元素單擊“measure ”圖標(biāo),進(jìn)入幾何元素直接測(cè)量過(guò)程(如圖2-10。通過(guò)點(diǎn)擊相應(yīng)的圖標(biāo),可對(duì)15種幾何元素(點(diǎn)、線、面、孔、球、圓柱、圓錐、槽、拋物面、環(huán)等進(jìn)行直接測(cè)量。測(cè)量窗口類似于圖2-7。在測(cè)量窗口進(jìn)行測(cè)量之前應(yīng)首先檢查輸入?yún)^(qū)內(nèi)的各項(xiàng)參數(shù)是否正確,特別是: 參考坐標(biāo)系、測(cè)頭號(hào)和測(cè)尖號(hào)。 特定情況下二維直線的投影平面、三級(jí)平面的距離。 元素存儲(chǔ)器序號(hào)、元素輸出塊號(hào)。 采點(diǎn)數(shù):缺省

40、值為決定幾何元素的最小采點(diǎn)數(shù)加1,可根據(jù)需要單擊“+”和 “-”增加或減少。 “setup ” 功能:設(shè)置監(jiān)控輸出的形式(圖形、數(shù)字、直方圖、形位誤差計(jì)算方法(最小二乘法、ISO/ANSI 標(biāo)準(zhǔn)、是否存儲(chǔ)采點(diǎn)。在輸入正確的測(cè)量參數(shù)后便可開(kāi)始采點(diǎn)。建議采樣點(diǎn)的位置盡量均勻分布,以便更好地定義幾何元素,優(yōu)化測(cè)量結(jié)果。圖2-11為常用元素采點(diǎn)示意圖。 構(gòu)造元素元素的構(gòu)造可認(rèn)為是一種間接測(cè)量。WTUTOR 通過(guò)處理已測(cè)的幾 何元素的特征點(diǎn)得到一新的幾何元素。例如:測(cè)量分布在圓周上的一圈孔而得到孔心圓的直徑及圓心坐標(biāo)。單擊“Conse ”鍵,屏幕出現(xiàn)構(gòu)造元素窗口,點(diǎn)中所要構(gòu)造元素的圖標(biāo),屏幕出現(xiàn)選定元素

41、的構(gòu)造元素窗口,在此窗口設(shè)置所有構(gòu)造當(dāng)前元素必需的參數(shù),單擊“ok”完成新元素的構(gòu)造。 元素間的關(guān)系有些尺寸不能通過(guò)測(cè)量或構(gòu)造某一幾何元素獲得,只有通過(guò)計(jì)算 幾何元素之間的關(guān)系而得到。例如:兩元素間的距離、角度等。單擊“relation ”圖標(biāo),進(jìn)入元素間關(guān)系窗口,如圖2-12。圖中第一排對(duì)應(yīng)于距離、相交、求中、投影、角度等5種可能的幾何關(guān)系。在選擇幾何關(guān)圖2-11 常用元素采點(diǎn)系類型后,出現(xiàn)相應(yīng)的幾何元素關(guān)系圖標(biāo),每個(gè)圖標(biāo)代表一個(gè)宏過(guò)程(最 圖2-12 元素間的關(guān)系后兩個(gè)圖標(biāo)為自由過(guò)程。WTUTOR 可用兩種方法來(lái)建立兩個(gè)元素間的幾何關(guān)系:先確定想要獲得的關(guān)系結(jié)果類型(如:距離、角度等,然后

42、按“宏過(guò)程”引導(dǎo),測(cè)量用以計(jì)算關(guān)系的幾何元素。先單獨(dú)測(cè)量用以計(jì)算關(guān)系的幾何元素并存儲(chǔ),然后按“自由過(guò)程”圖2-13 位置誤差檢測(cè) 進(jìn)行元素間關(guān)系的計(jì)算。 位置誤差的檢測(cè) 位置誤差的檢測(cè)有定向誤差檢測(cè)(平行度、垂直度、傾斜度等和定位誤差檢測(cè)(同軸度、同心度、對(duì)稱度等。單擊“GD&T ”圖標(biāo),進(jìn)入位置誤差檢測(cè)窗口,如圖2-13。其操作步驟類似于元素間關(guān)系計(jì)算窗口。注意:在每項(xiàng)幾何誤差檢測(cè)中測(cè)出的都是被測(cè)元素相對(duì)于基準(zhǔn)元素的定向誤差或定位誤差。 存儲(chǔ)器管理 元素存儲(chǔ)器管理操作包括以下內(nèi)容:查看一個(gè)元素的測(cè)量結(jié)果(或同時(shí)查看四個(gè)元素的測(cè)量結(jié)果、將存儲(chǔ)器內(nèi)容作為一個(gè)文件存到硬盤、把硬盤文件的內(nèi)容

43、調(diào)入存儲(chǔ)器、圖形或數(shù)字輸出元素測(cè)量結(jié)果、把一個(gè)存儲(chǔ)器的內(nèi)容拷貝到另一個(gè)存儲(chǔ)器中、清除存儲(chǔ)器中的元素、修改被存儲(chǔ)元素的尺寸、生成一個(gè)理論元素。單擊“Memory ”按鍵,系統(tǒng)即可進(jìn)入元素存儲(chǔ)器管理操作。 執(zhí)行一個(gè)子程序在自學(xué)習(xí)零件測(cè)量. 過(guò)程中,可調(diào)用預(yù)設(shè)的子程序。單擊“Proc.call ”鍵,屏幕出現(xiàn)圖2-14子程序調(diào)用窗口,在該窗口中,選擇一個(gè)子程 序,屏幕出現(xiàn)該子程序要求的參數(shù)輸入窗口,鍵入合理的數(shù)值后,單擊OK 鍵開(kāi)始執(zhí)行子程序。圖2-14 子程序調(diào)用窗口在零件程序中加注釋W(xué)TUTOR允許用戶在零件程序 .中插入注釋(文字或位圖,單擊“Comment”鍵,屏幕出現(xiàn)注釋窗口,鍵入文本或調(diào)

44、入位圖文件,單擊“ok”按鍵,完成注釋插入。顯示自學(xué)習(xí)下生成的零件程序單擊“edit”圖標(biāo),一個(gè)零件程序 .指令窗口將出現(xiàn),在此窗口可檢查自學(xué)習(xí)生成的測(cè)量塊的程序指令。顯示和修改機(jī)器參數(shù) 在開(kāi)始測(cè)量以前,建議先檢查測(cè)量機(jī)參數(shù)是否符合測(cè)量要求。單擊“Mach.Par”按鍵,屏幕出現(xiàn)測(cè)量機(jī)參數(shù)窗口,在窗口中可檢查和修改測(cè)量機(jī)參數(shù),單擊OK鍵結(jié)束操作。二、自學(xué)習(xí)測(cè)量為了避免重復(fù)相同的操作,提高測(cè)量效率,對(duì)一些批量工件的檢測(cè),可通過(guò)自學(xué)習(xí)測(cè)量,由WTUTOR系統(tǒng)自動(dòng)生成一個(gè)零件測(cè)量程序。以自學(xué)習(xí)方式創(chuàng)建零件程序,用戶可以不了解任何零件編程知識(shí),生成的程序可不作任何修改立即執(zhí)行。其生成的文件有三個(gè):以.

45、tec為擴(kuò)展名的執(zhí)行文件,它包含有零件程序指令。以.tpd為擴(kuò)展名的運(yùn)動(dòng)文件,它包含有引導(dǎo)測(cè)量機(jī)運(yùn)動(dòng)的所有點(diǎn)。以.tpi為擴(kuò)展名的同步文件,它把上述兩個(gè)文件鏈接在一起。自學(xué)習(xí)零件測(cè)量程序的生成在圖2-3所示窗口中選擇“Teach”按鍵進(jìn)入自學(xué)習(xí)測(cè)量模式,屏幕彈出一窗口,在該窗口輸入要生成的測(cè)量程序文件名,單擊OK鍵返回測(cè)量窗口,此時(shí)用戶做的工作和手動(dòng)直接測(cè)量時(shí)基本相同,在每完成一個(gè)序列操作后,系統(tǒng)會(huì)將此序列操作自動(dòng)生成一個(gè)零件測(cè)量程序塊。零件測(cè)量程序如果在自動(dòng)模式下執(zhí)行,必須設(shè)計(jì)出零件程序運(yùn)動(dòng)的各個(gè)階段測(cè)頭的行走路線,測(cè)頭路線是三種不同類型的點(diǎn)的連線:測(cè)量點(diǎn)(M:即在幾何元素上的采樣點(diǎn)。接近/

46、回撤點(diǎn)(AR:測(cè)頭從該點(diǎn)減速到達(dá)測(cè)量點(diǎn)又返回該點(diǎn)。定位點(diǎn)(P或停止點(diǎn)(S:停止點(diǎn)是特殊的定位點(diǎn),即使測(cè)頭在飛行模式下運(yùn)行,測(cè)頭也必須定位于該點(diǎn)。 圖2-15 自學(xué)習(xí)/路線編輯窗口在采點(diǎn)時(shí),僅僅測(cè)量點(diǎn)和接近/回撤點(diǎn)(AR 被自動(dòng)自學(xué)習(xí)。如果不另外輸定位點(diǎn)(P 的話,測(cè)頭將直接沿著兩個(gè)相鄰的接近/回撤點(diǎn)(AR 的連線運(yùn)動(dòng),在如下兩種情況下,測(cè)頭將有可能危險(xiǎn)。 測(cè)量圓、柱體、球體的外表面。 被測(cè)元素在工件的不同面上。為了防止碰撞的發(fā)生,可在適當(dāng)?shù)奈恢冒碩U04 手控盒上的“INSERT ”鍵,測(cè)頭此時(shí)的位置將被作為定位點(diǎn)自學(xué)習(xí)。在自學(xué)習(xí)過(guò)程中,如果測(cè)量點(diǎn)和定位點(diǎn)不理想或有誤時(shí),可單擊“Delete

47、”鍵刪除。刪除順序從最后一個(gè)點(diǎn)開(kāi)始往回減,每刪除一個(gè)點(diǎn)伴有聲音出現(xiàn),聲音較大的刪除點(diǎn)為測(cè)量點(diǎn),聲音較弱刪除點(diǎn)為定位點(diǎn)。采點(diǎn)完成后,屏幕出現(xiàn)圖2-15所示自學(xué)習(xí)/路線編輯窗口,在該窗口中,可為自學(xué)習(xí)塊選擇運(yùn)動(dòng)形式(手動(dòng)或自動(dòng);單擊“EditPath ”鍵可查看測(cè)頭行走路徑,有必要的話,可修改測(cè)量點(diǎn)(M 、定位點(diǎn)(P或輸入停止點(diǎn)(S;單擊“Learn ” 按鍵,則當(dāng)前測(cè)量塊被自學(xué)習(xí),所有被學(xué)習(xí)的操作將存到零件測(cè)量程序文件中;否則,單擊“discard ”鍵。如果要終止自學(xué)習(xí),則必須回到測(cè)量活動(dòng)頁(yè),單擊Go Back鍵,屏幕出現(xiàn)圖2-16所示終止自學(xué)習(xí)窗口,在該窗口中,如果想生成源文件或生成(打印列

48、表文件,可單擊相應(yīng)的選擇鍵;若單擊Exit 鍵,則存儲(chǔ)零件測(cè)量程序后退出自學(xué)習(xí)測(cè)量模式;若單擊Quit 鍵,則不存儲(chǔ)自學(xué)習(xí)零件程序,退出自學(xué)習(xí)模式;若單擊Cancel 鍵將繼續(xù)自學(xué)習(xí)測(cè)量模式。 自學(xué)習(xí)零件測(cè)量程序的追加 圖2-16 終止自學(xué)習(xí)窗口對(duì)已中斷的零件測(cè)量程序,可追加新的零件測(cè)量塊程序。操作如下:單擊圖2-3窗口中的“Append”鍵,屏幕彈出一窗口,在此窗口中確定要追加程序的文件的名稱,單擊OK鍵確認(rèn)。在追加零件測(cè)量程序前, WTUTOR要求用戶執(zhí)行已學(xué)習(xí)的零件程序部分以便恢復(fù)到中斷學(xué)習(xí)時(shí)的狀態(tài)。在程序執(zhí)行完成后,測(cè)量活動(dòng)頁(yè)出現(xiàn),此時(shí),用戶可繼續(xù)自學(xué)習(xí)測(cè)量,直到完成整個(gè)零件測(cè)量程序。

49、零件程序編完后,需要進(jìn)一步核實(shí)。在測(cè)量功能頁(yè)(圖2-4單擊Edit 鍵,出現(xiàn)一個(gè)零件程序窗口,在此窗口中可進(jìn)行插入、置換、刪除程序語(yǔ)句的操作。第三章 零件程序?yàn)榱藘?yōu)化一份有自學(xué)習(xí)創(chuàng)建的零件程序,特別是優(yōu)化結(jié)果輸出方式,或者以脫機(jī)方式編寫一份具有優(yōu)化測(cè)量和計(jì)算方式的零件程序,DEA 公司提供了一個(gè)和一種有自己的詞法、語(yǔ)法的編寫零件程序的語(yǔ)言DEAPPL 語(yǔ)言(DEA Part Program Language 。§3-1 WTUTOR 系統(tǒng)的編輯/編譯器如果WTUTOR 系統(tǒng)已經(jīng)安裝好,則在計(jì)算機(jī)的程序管理窗口有一個(gè)WTUTOR 系統(tǒng)的編輯/編譯器圖標(biāo),點(diǎn)擊它,一個(gè)類似于Borland

50、 C+的編輯/編譯器窗口顯示出來(lái)。在此窗口中,可新建或修改一個(gè)零 件程序。要編輯一個(gè)零件源程序文件,可使用任何文本文件編輯器或WTUTOR 編輯/編譯器,但文件必須以.tsc 為擴(kuò)展名存盤,并經(jīng)過(guò)WTUTOR 編輯/編譯器編譯后,生成.tec 文件,才可執(zhí)行。WTUTOR 編輯/編譯器編譯不能處理大于28KB 的文件(相當(dāng)于大約500行的程序。§3-2 DEAPPL 語(yǔ)言DEAPPL 語(yǔ)言是一種類似于BASIC 、PASCAL 的語(yǔ)言,但它也有自己的詞法、語(yǔ)法結(jié)構(gòu)。其數(shù)據(jù)、變量類型基本相似于BASIC ,但也有不同。下面描述的是DEAPPL 語(yǔ)言與BASIC 語(yǔ)言的不同之處。 變量類

51、型中的復(fù)合變量 coord 型 一個(gè)coord 型變量包括三個(gè)實(shí)型值,分別對(duì)應(yīng)坐標(biāo) (X 、Y 、Z ,該坐標(biāo)值是在一個(gè)給定的坐標(biāo)系下的。 vector 型 一個(gè)vector 型變量包括三個(gè)實(shí)型值,它是在當(dāng)前參考坐C1|X 0 C1|Y C1|Z標(biāo)系內(nèi),對(duì)應(yīng)于一個(gè)矢量的三個(gè)方向余弦(CX 、CY 、CZ 。 element 型 一個(gè)element 型變量包括15個(gè)實(shí)型值,它分別對(duì)應(yīng)一個(gè)測(cè)量計(jì)算或定義元素可能的特征尺寸(X 、Y 、Z 、PR 、PA 、CX 、CY 、CZ 、DM 、DM2、DS 、A 、F 、SDEV 、TP ,根據(jù)不同的元素,僅有部分值是有意義的。 注意:這15個(gè)分量中,X

52、 、Y 、Z 既不能讀也不能寫,PR 、PA 、TP 僅能讀。 所有函數(shù)的表達(dá) 計(jì)算整數(shù)或?qū)崝?shù)的絕對(duì)值 ABS (-10.6 =10.6 舍去實(shí)數(shù)的小數(shù)部分 TRUNC (10.6 =10 對(duì)實(shí)數(shù)四舍五入取整 ROUND (10.6 =11 計(jì)算一個(gè)實(shí)數(shù)的平方值 SQR (8 =64 計(jì)算一個(gè)正實(shí)數(shù)的平方根 SQRT (64 =8 計(jì)算一個(gè)實(shí)數(shù)的冪值(以e 為底 EXP (2 =7.3891 計(jì)算一個(gè)實(shí)數(shù)的自然對(duì)數(shù) LN (7.3891=2 計(jì)算一個(gè)角度的正弦值(用角度 SIN (30=0.5 計(jì)算一個(gè)反正弦值 ARCSIN (0.5=30 計(jì)算一個(gè)角度的余弦值(用角度 COS (60 =0.

53、5 計(jì)算一個(gè)反余弦值 ARCOS (0.5 =60 計(jì)算一個(gè)角度的正切值(用角度 TAN (45 =1 計(jì)算一個(gè)反余切值 ARCTAN (1=45V1|X0 V1|Y V1|ZE1計(jì)算一個(gè)矢量的模(實(shí)數(shù)MODULE(0,3,4 =5歸一化矢量的三個(gè)分量NORM(0,3,4=0,0.6,0.8 操作符算術(shù)操作符:-(負(fù)號(hào)、*、/、DIV(整數(shù)商、MOD(相除的余數(shù)、+、-矢量操作符:-(負(fù)號(hào)、*、/、SCAL(數(shù)量積、EXT(矢量積、+、- 邏輯操作符:NOT、AND、OR關(guān)系運(yùn)算符:EQ(=、NE(、GT(>、LT(<、GE(、LE(§3-2 零件程序的結(jié)構(gòu)零件程序是由許

54、多條可執(zhí)行的指令組成的。它可通過(guò)自學(xué)習(xí)生成,也可在編輯器中編寫/編譯得到。零件程序按結(jié)構(gòu)可分為順序零件程序和結(jié)構(gòu)化零件程序。順序零件程序順序零件程序由四部分組成(如圖3-1: 圖3-1 順序零件程序結(jié)構(gòu)打開(kāi)部分通過(guò)PROGRAM關(guān)鍵字開(kāi)始,后跟文件名。文件名最多包含8個(gè)字母與數(shù)字混合的字符,第一個(gè)必須是字母。緊隨程序名之后的是兩個(gè)元素的變量名,這兩個(gè)變量名必須以逗號(hào)隔開(kāi),放入方括號(hào)內(nèi),最新的兩個(gè)測(cè)量結(jié)果將放在這兩個(gè)變量中,如WM1,WM2。說(shuō)明部分DEAPPL語(yǔ)言需要說(shuō)明在程序中被使用到的所有變量的類型。說(shuō)明部分包括類型關(guān)鍵字、要說(shuō)明的變量,變量多于一個(gè)時(shí)(最多為10個(gè),必須以逗號(hào)隔開(kāi)。整數(shù)型

55、INTEGER ivarl, ivar2, ivar3.實(shí)數(shù)型REAL rvarl, rvar2, rvar3 .邏輯型BOOLEAN bvarl, bvar2, bvar3.坐標(biāo)型COORD cvarl, cvar2, cvar3.矢量型 VECTOR vvarl, vvar2, vvar3.TEACH tvarl, tvar2, tvar3.元素型 ELEMENT evarl, evar2, evar3.字符串型 STRING svarln, svar2n, svar3n .整數(shù)集合型 INTEGER_ARRAY i_varl n, i_var2 n , i_var3 n .實(shí)數(shù)集合型 REAL_ ARRAY r_ varln, r_ var2n, r_ var3n .邏輯集合型 BOOLEAN_ ARRAY b_varln, b_var2n, b_var3n .坐標(biāo)集合型COORD_ ARRAY c varln, c_var2n, c_var3n .矢量型集合VECTOR_ ARRAY v_ varln, v_ var2n, v_var3n.元素型集合ELEMENT_ ARRAY e_ varl n, e_ var2 n , e_var3 n .在程序中,element_array變量的說(shuō)明必須作為第一條指令,