【正文】 ............ 14 測量機(jī)啟動前的準(zhǔn)備 ............................. 14 測量機(jī)系統(tǒng)啟動 ................................. 14 測量機(jī)系統(tǒng)關(guān)閉 ................................. 14 進(jìn)入 PCDMIS 測量軟件 ............................... 14 南京林業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） IV 測頭 校驗 ........................................... 15 測頭校驗的必要性 ............................... 15 測頭校驗的原理 ................................. 15 測頭校驗的步驟 ................................. 16 觀查校驗結(jié)果 ................................... 21 特征 .............................................. 21 測量特征 ....................................... 21 構(gòu)造特征 ....................................... 24 建立坐標(biāo)系 ......................................... 27 建立坐標(biāo)系的重要性 ............................. 27 建立坐標(biāo)系的三個步驟 ........................... 28 尺寸的測量和形狀誤差的分析 ......................... 30 距 離 ........................................... 30 平面度的評價 ................................... 33 平行度的評價 ................................... 35 垂直度的評價 ................................... 35 本章小結(jié) ........................................... 36 4 逆向工程技術(shù) ......................................... 38 引言 .............................................. 38 三維激光掃描儀的簡介 ............................... 38 CATIA 的簡介 ....................................... 39 注塑件三維模型重建的步驟 ........................... 41 獲取注塑件點云 ................................. 41 CATIA 曲面三維重建 .............................. 42 逆向 工程的發(fā)展前景 ................................. 44 本章小結(jié) ........................................... 44 5 總結(jié)與展望 ........................................... 46 總結(jié) .............................................. 46 展望 .............................................. 46 致 謝 ................................................... 48 參考文獻(xiàn) ................................................ 49 南京林業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 1 緒論 課題的背景 隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和生活水平的提高，產(chǎn)品的快速更新節(jié)奏，人們對產(chǎn)品的功能要求越來越高，進(jìn)而對零件各項精度要求也在提高，而且隨著生產(chǎn)的快速發(fā)展和產(chǎn)品批量的增加，傳統(tǒng)的尺寸公差測量已經(jīng)不能滿足產(chǎn)品裝備的互換性要求，把形狀 和位置公差結(jié)合起來是必然的選擇。 幾何 誤差的來源主要有兩方面 :一是由產(chǎn)品制造過程 中 引起的 。 三坐標(biāo)測量機(jī)是 目前 測量 工件 獲得尺寸數(shù)據(jù)的最有效的 方法 之一 ， 同時也是國內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的方法之一，優(yōu)點在于 它可以代替多種表面測量工具及昂貴的組合量規(guī)， 并且大大減少了檢測的時間，提高效率的同時也提高了精度 。而逆向 工程技術(shù) 是 在已知零件實體 的條件下先通過測量機(jī) (CMM)測量獲取 零件表面 離散 得點 ,然后將零件的點云文件導(dǎo)入 進(jìn)行 相關(guān)軟件中進(jìn)行 樣品的幾何造型設(shè)計 ,最后生成自動加工指令通過加工中心復(fù)制出樣品。 國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀 零件的形位誤差對機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量有很大的影響，因此準(zhǔn)確測得和評定零件的形位誤差一直是國內(nèi)外普遍關(guān)注的問題。產(chǎn)品的穩(wěn)定性較差 ,尤其是電子控制系統(tǒng)，不僅可靠性差 ,而且故障率較高。 課題研究內(nèi)容包括： （ 1） 利用三坐標(biāo)測量機(jī)測量零件的尺寸并以報告的形式輸出注塑零件的一些形狀誤差。通過這種手段實現(xiàn)了對零件的 精準(zhǔn)快速檢測和模型三維重建，在工程中發(fā)揮著重要的作用。 本章小結(jié) 本章主要概述了全文的整體框架結(jié)構(gòu)，包括現(xiàn)在國內(nèi)外相關(guān)的研究現(xiàn)狀 ，形狀誤差的研究意義，三坐標(biāo)測量機(jī)的組成構(gòu)造和工作原理和逆向工程技術(shù)的步驟。了解操作盒的使用可便于手動測量，避免測頭碰到工件。如圖 . 圖 活動橋式測量機(jī) 活動橋式測量機(jī)的構(gòu)成及功能 活動橋式測量機(jī)是 目前應(yīng)用最廣泛的?？諝庵械幕覊m 和油污水分 會污染導(dǎo)軌，使測量機(jī)的系統(tǒng)誤差增大，影響 測量精度。 這就獲得了所測的點的坐標(biāo)。觸發(fā)式測頭是 本次研究采用 的一種測頭， 也是應(yīng)用最廣泛的測頭， 其工作原理是當(dāng)測針與零件產(chǎn)生接觸時，發(fā)出一個開關(guān)信號 ， 這個信號傳送到控制系統(tǒng)后，控制系統(tǒng)鎖存此刻的光柵計數(shù)器中的數(shù)據(jù) ， 經(jīng)處理后 傳送給測量軟件 PCDMIS， 及所測的點的坐標(biāo)就得到了 。 2℃ 環(huán)境濕度 一般要求： 40％～ 60％為最好。 （ 3）本節(jié)介紹了三坐標(biāo)測量機(jī)的測座測頭系統(tǒng)，測針的工作原理是一個高靈敏的開關(guān)式傳感器。本研究采用手機(jī)支架注塑件對其進(jìn)行幾何誤差的測量與分析。 圖 南京林業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 選擇“文件 新建 建立零件程序名”在彈出來的窗口輸入零件名“ liangbing” 修訂號和序列都輸入 liangbing。測頭校驗首先主要是知道不同角度測頭測點的位置關(guān)系，好方便測量軟件能進(jìn)行快速轉(zhuǎn)換，因此第一個校驗的測頭位置是所有測頭位置的參照基準(zhǔn)，校驗測頭位置，實際上就是找到其他測頭與參照基準(zhǔn)之間的關(guān)系。然后按照實際配置定義測頭系統(tǒng)。 如圖 （三）所示。該注塑零件 選擇 A90B90、 A0B0、 A0B90、 A90B0、 A0B180、A180B0、 A45B45。 觸測速度 ：測頭接觸標(biāo)準(zhǔn)球時速度 2mm/s。 可用工具列表 ：是校驗測頭時使用的校驗工具的定義。如果點擊“否”， PCDMIS會根據(jù)最后一次記憶的標(biāo)準(zhǔn)球位置自動進(jìn)行所有測頭位置的校驗。其中“ X、 Y、 Z”是測針的實際位置，由于這些位置與測座的旋轉(zhuǎn)中心有關(guān)，所以它們與理論值的差別不影響測量精度。 測量時要選擇好相應(yīng)的工作平面或坐標(biāo)平面。 圖 （ 2）測量平面 3）手動測量圓 使用手操盒測量圓時， PCDMIS 將保存在圓上采集的點，因此采集時的精確性及測點均勻間隔非常重要。 注塑零件的凹槽部分和四周內(nèi)圓角測針不好測量，此時需要構(gòu)造特征。 圖 選擇“插入 —— 坐標(biāo)系 —— 新建” ，此刻彈出坐標(biāo)系功能框。選中“平面 1Z正 找正”即可。 如圖 （二） a。 圖 (二） b 設(shè)定原點 設(shè)置了零件的正確 的三個 軸向 和原點后一個零件坐標(biāo)系就建好了 。下面將 具體詳細(xì)的 介紹它們的含義，首先了解總體的步驟： 一、使用“距離”選項標(biāo)注距離 南京林業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 從子菜單中選擇 插入――尺寸――距離，此時將 彈出 距離對話框； 在特征列表框中選要計算距離的特征元素 ，如平面 5 和平面 6； 在上公差框中輸入上公差值 ， 在下公差框中輸入下公差值 ，注意正負(fù)號，如平面 5 到平面 6的距離上公差為 ，下公差為 ； 指定 距離類型 ， 選擇 2 維 或 3 維選項 ，例如平面 5 和平面 6 的距離是 3維 ； 在單位區(qū)域選擇毫米 mm； 選擇要將尺寸信息輸出到何處，選擇統(tǒng)計、報告、兩者或無選項； 選擇按特征、按 X 軸、按 Y 軸或按 Z 軸選項，以確定用于定義距離的關(guān)系； 選擇垂直于或平行于單選按鈕； 如果要在“圖形顯示”窗口中查看尺寸信息，請選中可選的顯示復(fù)選框； 在分析選項中選擇文本復(fù)選框或圖形復(fù)選框。 南京林業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 圖 b 距離類型框圖 二、 關(guān)系 對話 框關(guān)系區(qū)域中的復(fù)選框用于指定在兩個特征之間測量的距離是垂直于或平行于特定軸，還是垂直于或平行于第二個或者第三個所選特征。如 表格 1 所示。 如圖 （一）平面度特征控制框。既有模具受力變形工藝條件如溫度等外因 ,也有材料流動、收縮等內(nèi)因。本章節(jié)研究面與面之間的平行度。 圖 （一） 垂直度報告 報告顯示平面 1 和平面 2 的垂直度誤差在公差范圍內(nèi)，說明在相互參照下平面比較平整，滿足產(chǎn)品的互換性，產(chǎn)品質(zhì)量較高。而逆向工程是在已知零件實體的情況下，通過特定設(shè)備對其進(jìn)行掃描，獲取零件表面離散點，在經(jīng)過多次拼合，呈現(xiàn)出大概完整的三維 點云 ，再倒入 CATIA中，對其進(jìn)行修補(bǔ)，得到近乎完整的三維實體圖 ，最后進(jìn)行加工 。三維激光掃描技術(shù)是其中一種利用激光脈沖對物體表面進(jìn)行掃描從而獲取其表面特征信息的技術(shù)，它適用于中近距離的寬場景、大物體的快速高精度掃描 ，為建立場景的三維模型提供了必要而且準(zhǔn)確的工具。 采用三維激光掃描技術(shù)可大大縮短產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本。 CATIA 的簡介 CATIA 在世界行業(yè)領(lǐng)域中處于主導(dǎo)地位。 CATIA 系列產(chǎn)品在八大領(lǐng)域里提供 3D 設(shè)計和模擬解決方案：汽車、航空航天、船舶制造、廠房設(shè)計、建筑、電力與電子、消費(fèi)品和通用機(jī)械制造。尤其牙齒根部分叉區(qū)是由多個復(fù)雜曲面間的光滑連接構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)難以用簡單的線來進(jìn)行表現(xiàn)和描述，造成連接區(qū)域失真。 Quick Surface Reconstruc。國內(nèi)十幾家大的飛機(jī)制造廠和飛機(jī)研究所選用了 CATIA，上海大眾集團(tuán)、一汽集團(tuán)、二汽集團(tuán)等十多家汽車制造公司都選用 CATIA 作為創(chuàng)新的開發(fā)平臺。通過使企業(yè)能夠重用產(chǎn)品設(shè)計知識，縮短開發(fā)周期， CATIA 解決方案加快企業(yè)對市場的需求的 反應(yīng)。 三、 裝配和搭接控制 對預(yù)裝配部件進(jìn)行掃錨，可實現(xiàn)計算機(jī)中的虛擬裝配，進(jìn)行裝配部件的尺寸調(diào)整及驗證。 三維激光掃描儀的優(yōu)勢： ?三維測量：已經(jīng)逐漸的代替二維，三維激光掃描儀每次獲取的測量的數(shù)據(jù)既包含 X,Y,Z 點的信息，也包括 R,G,B 顏色信息，同時還有物體 反色率的信息，這樣全面的信息能給人一種物體在電腦里真實再現(xiàn)的感覺，是傳統(tǒng)測量手段無法做到的。 三維激光掃描儀的簡介 隨著數(shù)字化技術(shù)的迅速發(fā)展，各種不同領(lǐng)域?qū)τ讷@取原始數(shù)據(jù)信息的需求也日益增多。 南京林業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 38 4 逆向工程技術(shù) 引言 逆向工程也稱逆 向制造，是在沒有設(shè)計圖紙以及沒有 CAD 的情況下對現(xiàn)有零件實體進(jìn)行迅速、有效的仿制。 本章節(jié)主要研究面和面的垂直度。 平行度評價選項計算兩個平面的平行情況，必須有一個平面作為基準(zhǔn)。 下 圖 （二） 是所測的平面 4 的平面度的報告。 平面度的評價 計算一個平面的平面度， 測針 至少應(yīng)測 3 點或者更多，點數(shù)越 多越能反映其真實的平面度。 ? 測量第一個元素特征和第二個元素特征之間平行或垂直于特定軸的距離。 圖 a 距離公差框圖 一、 距離類型 如果一個元素是平面而另一個元素是點， PCDMIS 將提供點和平面之間的最短距離；如果兩個元素都是平面， PCDMIS 將提供第一個平面的特征點到第二個平面的最短距離。 圖 (1) 距離框圖 二維距離的方向總是平行于工作平面 ， 三維距離是元素間的空間距離 ，所以距離的測量不是那么直觀，因而也容易出現(xiàn)明顯的錯誤。 在計算機(jī)中 原點處于紅色標(biāo)記處，它的坐標(biāo)值為 X = 0， Y = 0 和 Z = 0。 針對注塑零件，用平面 8 的 方 向矢量來確定第二軸向，在軟件中，利用這條線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，這將引起測量機(jī)坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)到平面 7，與零件坐標(biāo)系的方向一致。一般情況下，均選擇測量平面比較好