【正文】 為 2～ 5mm，本次設(shè)定值為 。點(diǎn)擊測(cè)頭功能―― 測(cè)量，南京林業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 彈出校驗(yàn)測(cè)頭窗口。在使用這些測(cè)頭位置時(shí)，只要按照其角度值選擇調(diào)用即可。該注塑零件 選擇 A90B90、 A0B0、 A0B90、 A90B0、 A0B180、A180B0、 A45B45。 圖 （四 )定義測(cè)針 六、添加測(cè)頭角度 如需要添加測(cè)頭角度，在測(cè)頭功能窗口中點(diǎn)擊添加角 度 的按鍵，即出現(xiàn)添加新角 度 的窗口。如果測(cè)針和加長(zhǎng)桿的重量超出測(cè)頭承載能力，會(huì)造成誤觸發(fā)或縮短測(cè)頭壽命及精度。如果在測(cè)頭與測(cè)針間有加長(zhǎng)桿，則要先定義加長(zhǎng)桿后再定義測(cè)針。 如圖 （三）所示。 南京林業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 圖 （二） 選擇 測(cè)座型號(hào) 三、定義測(cè)座與測(cè)頭的轉(zhuǎn)接 測(cè)座定義后，繼續(xù)從下拉菜單中選擇測(cè)座與測(cè)頭之間的轉(zhuǎn)接件。 圖 (一 ) 測(cè)頭功能 二、定義測(cè)座 將光標(biāo)點(diǎn)擊 “ 未定義測(cè)頭 ” 的提示語句，在測(cè)頭說明的下拉菜單中選擇使用的測(cè)座型號(hào)，在右側(cè)窗口中會(huì) 顯示 該型號(hào)的測(cè)座圖形。文件名在測(cè)頭功能窗口選擇以前已使用過的測(cè)頭文件進(jìn)行測(cè)頭校驗(yàn)。然后按照實(shí)際配置定義測(cè)頭系統(tǒng)。 測(cè)頭校驗(yàn)的步驟 在測(cè)量零件時(shí)，進(jìn)入 PCDMIS 軟件后，軟件會(huì)自動(dòng)彈出測(cè)頭功能的窗口。 每次 在 測(cè)座、測(cè)頭、測(cè)針的拆卸操作后都要重新對(duì)使用的所有測(cè)頭 進(jìn)行 位置校驗(yàn)。測(cè)針、測(cè)頭、測(cè)座等南京林業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 包括標(biāo)準(zhǔn)球都要固 定牢固，不能有絲毫間隙。測(cè)頭校驗(yàn)首先主要是知道不同角度測(cè)頭測(cè)點(diǎn)的位置關(guān)系，好方便測(cè)量軟件能進(jìn)行快速轉(zhuǎn)換，因此第一個(gè)校驗(yàn)的測(cè)頭位置是所有測(cè)頭位置的參照基準(zhǔn)，校驗(yàn)測(cè)頭位置，實(shí)際上就是找到其他測(cè)頭與參照基準(zhǔn)之間的關(guān)系。方 式就是根據(jù)測(cè)頭校驗(yàn)得出 不同測(cè)頭位置之間的關(guān)系，以方便軟件系統(tǒng)能夠進(jìn)行換算。 因此要通過測(cè)頭校驗(yàn)， 把這個(gè)半徑值準(zhǔn)確的修正到測(cè)量點(diǎn)，保證測(cè)量的正確性。 如果要調(diào)用以前的程序，在程序啟動(dòng)時(shí)選擇相應(yīng)已存在的文件名 ，之后 程序進(jìn)入工作狀態(tài)。 圖 南京林業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(hào)和序列都輸入 liangbing。 進(jìn)入 PCDMIS 測(cè)量軟件 啟動(dòng) PCDMIS 軟件，建立零件程序名。 回機(jī)器零點(diǎn)過程完成后， PCDMIS 進(jìn)入正常工作界 面，測(cè)量機(jī)進(jìn)入正常工作狀態(tài)。 圖 注塑件的三維圖 系統(tǒng)啟動(dòng) 測(cè)頭校驗(yàn) 測(cè)量特征 /構(gòu)造特征 建立坐標(biāo)系 尺寸測(cè)量和幾何誤差分析 自動(dòng)測(cè)量 南京林業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 系統(tǒng)啟動(dòng) 測(cè)量機(jī)啟動(dòng)前的準(zhǔn)備 測(cè)量機(jī) 啟動(dòng)前有以下幾項(xiàng)準(zhǔn)備工作： 檢查機(jī)器的外觀及機(jī)器導(dǎo)軌是否有障礙物，電纜及氣路是否連接正常； 對(duì)導(dǎo)軌及工作臺(tái)面進(jìn)行清潔； 檢查溫度、氣壓、電壓、地線等是否符合要求，對(duì)前置過濾器、儲(chǔ)氣罐、除水機(jī)進(jìn)行放水檢查； 接通 電源系統(tǒng) 、除水機(jī)電源，打開氣源開關(guān)。本研究采用手機(jī)支架注塑件對(duì)其進(jìn)行幾何誤差的測(cè)量與分析。但在生產(chǎn)實(shí)踐中 , 經(jīng)常會(huì)因制品尺寸偏差給裝配造成困難 , 導(dǎo)致資源浪費(fèi)。本課題的測(cè)量流程步驟如圖 。只有熟練的掌握了測(cè)量機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)才能為動(dòng)手實(shí)踐奠定好的基礎(chǔ)。 （ 3）本節(jié)介紹了三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)座測(cè)頭系統(tǒng)，測(cè)針的工作原理是一個(gè)高靈敏的開關(guān)式傳感器。運(yùn)動(dòng)速度快，精度比較高，可使產(chǎn)品精度大大提高。 操縱盒使用說明 圖 操作盒 南京林業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 上圖 ，下面將詳細(xì)介紹其具體功能： 1. SERVO PWR ON：電機(jī)加電按鈕，按下后電機(jī)上電指示燈亮； 2. Joystick：方向搖桿，左右為 X 軸方向，前后為 Y 軸方向，旋轉(zhuǎn)搖桿為 Z 軸方向； 3. ESTOP：急停按鈕，按下后三軸電機(jī)掉電，順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 1/4 圈，急停按鈕彈起； 4. SERVO READY：指示系統(tǒng)已準(zhǔn)備進(jìn)入自動(dòng)模式； 5. SERVO PWR ON：指示所有的電機(jī)都已激活； 6. RECORD：刪除測(cè)量點(diǎn)； 7. DRIVE：添加移動(dòng)點(diǎn)； 8. X LOCK：燈亮?xí)r，指示 X 軸方向不能手動(dòng)移動(dòng)； 9. Y LOCK：燈亮?xí)r，指示 Y 軸方向不能手動(dòng)移動(dòng)； 10. Z LOCK：燈亮?xí)r，指示 Z 軸方向不能手動(dòng)移動(dòng)； 11. SLOW：移動(dòng)速度切換鍵，燈亮，慢速，速度為 。 10V 50HZ； 要求有穩(wěn)壓裝置。 2℃ 環(huán)境濕度 一般要求： 40％～ 60％為最好。 測(cè)量機(jī)的工作環(huán)境 本次研究是在學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室 7D103， 坐標(biāo)測(cè)量機(jī) 工作時(shí)所 需要環(huán)境要求 基本滿足 。 計(jì)算 、 統(tǒng)計(jì) 和 處理測(cè)量數(shù)據(jù)； 南京林業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 測(cè)量軟件可以根據(jù)需要進(jìn)行構(gòu)造 或 擬合 等 計(jì)算，也可以對(duì)零件各項(xiàng)形位公差進(jìn)行計(jì)算、評(píng)價(jià)， 并生報(bào)告。此外，還可以 進(jìn)行測(cè) 頭 半徑補(bǔ)償，并把不同測(cè)頭角度 所測(cè)點(diǎn) 的坐標(biāo)都轉(zhuǎn)換到基準(zhǔn)測(cè)頭位置上。觸發(fā)式測(cè)頭是 本次研究采用 的一種測(cè)頭， 也是應(yīng)用最廣泛的測(cè)頭， 其工作原理是當(dāng)測(cè)針與零件產(chǎn)生接觸時(shí)，發(fā)出一個(gè)開關(guān)信號(hào) ， 這個(gè)信號(hào)傳送到控制系統(tǒng)后，控制系統(tǒng)鎖存此刻的光柵計(jì)數(shù)器中的數(shù)據(jù) ， 經(jīng)處理后 傳送給測(cè)量軟件 PCDMIS， 及所測(cè)的點(diǎn)的坐標(biāo)就得到了 。以操縱盒的“ LOW”鍵進(jìn)行控制狀態(tài)轉(zhuǎn)換，即低速運(yùn)動(dòng)時(shí)是測(cè)頭的靈敏狀態(tài)。并且根據(jù)需 要可安裝加長(zhǎng)桿。 采集溫度數(shù)據(jù)，進(jìn)行溫度補(bǔ)償； 測(cè)座、測(cè)頭系統(tǒng) 測(cè)座、測(cè)頭系統(tǒng)是數(shù)據(jù)采集的傳感器系統(tǒng)，測(cè)座分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種，主要功能： 圖 （ 1） 測(cè)座 測(cè)頭 系統(tǒng) 南京林業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 測(cè)座旋轉(zhuǎn)到指定角度； 本研究采用手動(dòng)控制， 只能由人工手動(dòng)方式旋轉(zhuǎn)測(cè)座 調(diào)整到指定角度 。 這就獲得了所測(cè)的點(diǎn)的坐標(biāo)。 南京林業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 控制系統(tǒng)的功能 圖 控制系統(tǒng) 圖 ，主要功能： 控制 和 驅(qū)動(dòng)測(cè)量機(jī)的運(yùn)動(dòng) ， 三軸同 步、速度、加速度控制； 計(jì)算機(jī)指令通過系統(tǒng)控制單元， 根據(jù)事先 設(shè)置好的速度、加速度，驅(qū)動(dòng)直流伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過光柵和電機(jī)的反饋電路 來控制 運(yùn)行速度和電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使三軸同步平穩(wěn)的按指定軌跡運(yùn)動(dòng)。 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由直流伺服電機(jī)、減速器、傳動(dòng)帶、帶輪等組成。 光柵系統(tǒng)（光柵、讀數(shù)頭、零位片），是測(cè)量基準(zhǔn)； 零位片的作用是使測(cè)量機(jī)找到機(jī)器零點(diǎn)?？諝庵械幕覊m 和油污水分 會(huì)污染導(dǎo)軌，使測(cè)量機(jī)的系統(tǒng)誤差增大，影響 測(cè)量精度。在工作臺(tái)上大零件可墊等高塊，小零件可以放在方箱上固定后測(cè)量 即可 。 工作臺(tái)，用于擺放零件支撐橋架； 工作臺(tái)放置零件時(shí)，一般要根據(jù)零件的形狀 特征 和檢測(cè)要求，選擇適合的支撐或夾具。而且精度高運(yùn)動(dòng)速度快。如圖 . 圖 活動(dòng)橋式測(cè)量機(jī) 活動(dòng)橋式測(cè)量機(jī)的構(gòu)成及功能 活動(dòng)橋式測(cè)量機(jī)是 目前應(yīng)用最廣泛的。 圖 基本組成 結(jié)構(gòu)形式 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)有活動(dòng)橋式、固定橋式、和單邊高架橋式三種結(jié)構(gòu)形式。 基本組成 坐標(biāo)測(cè)量機(jī)由測(cè)量機(jī)主機(jī)、控制系統(tǒng)、測(cè)頭測(cè)座系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)（測(cè)量軟件）幾部分組成。根據(jù)零件的的幾何特征以及精度要求選擇合適的結(jié)構(gòu)形式。了解操作盒的使用可便于手動(dòng)測(cè)量，避免測(cè)頭碰到工件?？刂葡到y(tǒng)是三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的中樞，要詳細(xì)了解其工作原理，方便我們使用。 南京林業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 2 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的介紹 引言 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是高效精密的儀器，在使用之前我們要詳細(xì)的了解的其組成結(jié)構(gòu)、各部分功能、工作環(huán)境以及使用方法，這樣會(huì)避免很多盲目測(cè)量帶來的需許多弊端。逆向工程技術(shù)是從實(shí)物原型到三維數(shù)字模型的轉(zhuǎn)換 , 是反求工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù) , 它包括數(shù)據(jù)測(cè)量、數(shù)據(jù)處理、三維重建和模型評(píng)價(jià)四部分。 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(guó)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(cè)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。 第五章，主要是逆向工程技術(shù) ，首先利用三維激光掃描儀對(duì)零件實(shí)體進(jìn)行三維掃描，并在電腦中出現(xiàn)不完整的三維模型，通過多次不同角度的掃描獲得多個(gè)三維模型，通過拼合獲得近乎完整的三維模型，最后導(dǎo)入 CATIA 中進(jìn)行三維重建。 第三章，主要介紹 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量零件的具體步驟以及每一步驟的具體細(xì)節(jié)和注意事項(xiàng)，首先是系統(tǒng)的啟動(dòng)、進(jìn)入 PCDMIS 測(cè)量軟件、測(cè)頭校驗(yàn)，然后開始測(cè)量特征或者通過構(gòu) 造特征來建立坐標(biāo)系，正式進(jìn)入測(cè)量，并進(jìn)行形狀誤差的分析，導(dǎo)入 CAD，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)有 CAD 模型進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量。 南京林業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 圖 論文組織結(jié)構(gòu)圖 第一章，作為全文的緒論，主要介紹課題研究的背景與研究意義，包括 形狀誤差的研究意義 、 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的運(yùn)用 、 逆向工程的運(yùn)用 ；另外，對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹與概述；對(duì)本文的研究?jī)?nèi)容、思路和布局做了大體的說明。通過這種手段實(shí)現(xiàn)了對(duì)零件的 精準(zhǔn)快速檢測(cè)和模型三維重建，在工程中發(fā)揮著重要的作用。在利用相關(guān)軟件（如 CATIA） 畫出注塑零件的三維圖導(dǎo)入 CAD 中，將其數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)測(cè)量軟件，計(jì)算機(jī)測(cè)量軟件會(huì)對(duì) CAD 模型進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)量軟件技術(shù)的引入，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域愈加寬廣，己經(jīng)越來越顯示出 它的重要性和廣闊的發(fā)展前景。 （ 3）采用 三維激光掃描儀掃描注塑零件 ，重建出精確的曲面和實(shí)體模型。 課題研究?jī)?nèi)容包括： （ 1） 利用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量零件的尺寸并以報(bào)告的形式輸出注塑零件的一些形狀誤差。 本文的研究?jī)?nèi)容與結(jié)構(gòu) 本課題 是基于三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量形狀誤差在工程中有著重要的價(jià)值與意義，對(duì)零件進(jìn)行尺寸、距離等的測(cè)量，并對(duì)其平面度、垂直度等一些形狀誤差進(jìn)行分析，最后利用逆向工程對(duì)其進(jìn)行三維重建。 國(guó)外三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)起步較早，技術(shù)更為 成熟 ，這也是 其 在國(guó)際市場(chǎng)上具有較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的原因。 國(guó)外研究現(xiàn)狀 總的來說 ,國(guó)內(nèi)對(duì)形位誤差的研究在短短二十多年里取得了 驕人 的成績(jī) ,但與南京林業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 國(guó)際接軌還需要一段時(shí)間 。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。評(píng)估算法中的最小二乘法從最初的發(fā)展到近似的最小條件評(píng)價(jià)方法 ,從簡(jiǎn)單應(yīng)用優(yōu)化理論逐步發(fā)展到結(jié)合形式和位置誤差的特點(diǎn)改進(jìn)現(xiàn)有算法來提高處理速度和精度 ,同時(shí)繼續(xù)提出一種具有實(shí)用價(jià)值的新的算法，在理論研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要利用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)開發(fā)幾何誤差測(cè)量裝置。形狀和位置公差自國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)頒布以來 ,幾何誤差理論的測(cè)量和評(píng)價(jià)研究進(jìn)展迅速 ,由第一個(gè)直線度、平面度、圓度和圓柱度評(píng)估漸漸擴(kuò)展到對(duì)圓錐度 ,對(duì)稱度、平面孔的位置度 和圓跳動(dòng)誤差的項(xiàng)目的評(píng)定，針對(duì)不同類型 ,形式和位置誤差的測(cè)量方法、數(shù)據(jù)處理方法的研究和發(fā)展也在向著不同的地方發(fā)展。與長(zhǎng)度測(cè)量、角度測(cè)量及其誤差評(píng)定相比，形位誤差測(cè)量和評(píng)定有較高的難度，我國(guó)開始著手研究的時(shí)間較短，但它已經(jīng)對(duì)我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步起到了很大的促進(jìn)作用，關(guān)于形位誤差評(píng)定的理論方法、數(shù)學(xué)模型及解算方法的研究，已達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。 國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀 零件的形位誤差對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量有很大的影響，因此準(zhǔn)確測(cè)得和評(píng)定零件的形位誤差一直是國(guó)內(nèi)外普遍關(guān)注的問題。采用逆向工程技術(shù) ,不僅可以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期 ,而且可以提高產(chǎn)品質(zhì)量 ,提高生產(chǎn)率 ,降低產(chǎn)品成本 ,從而增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力 ,使企業(yè)獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。 南京林業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 隨著世界科技水平的不斷提高 ,國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈。與早期產(chǎn)品生產(chǎn)過程相反， 因此稱為逆向制造。而逆向 工程技術(shù) 是 在已知零件實(shí)體 的條件下先通過測(cè)量機(jī) (CMM)測(cè)量獲取 零件表面 離散 得點(diǎn) ,然后將零件的點(diǎn)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(jì) ,最后生成自動(dòng)加工指令通過加工中心復(fù)制出樣品。 逆向工程的應(yīng)用與發(fā)展 逆向工程 (RE)也稱逆向制造 ,即接受用戶的樣品 ,然后迅速、有效地對(duì)其 進(jìn)行仿制。 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)應(yīng)用相當(dāng)廣泛， 主要用于機(jī)械、汽車、航空、軍工、家具、工具原型、機(jī)器等中小型配件、模具等行業(yè)中的箱體、機(jī)架、齒輪、凸輪、蝸輪、蝸桿、葉片、曲線、曲面等的測(cè)量，還可用于電子、五金、塑膠等行業(yè)中，可以對(duì)工件的尺寸、形狀和形位公差進(jìn)行精密檢測(cè)，從而完成零件檢測(cè)、外形測(cè)量、過程控制等任務(wù)。將被測(cè)物體置于三坐標(biāo)測(cè)量空間，自動(dòng) 進(jìn)行 數(shù)據(jù)采集，可獲得被測(cè)物體上各測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)位置，根據(jù)這些點(diǎn)的空間坐標(biāo)值，經(jīng)計(jì)算求出被測(cè)物體的幾何尺寸，形狀和位置。 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是 目前 測(cè)量 工件 獲得尺寸數(shù)據(jù)的最有效的 方法 之一 ， 同時(shí)也是國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的方法之一，優(yōu)點(diǎn)在于 它可以代替多種表面測(cè)量工具及昂貴的組合量規(guī)， 并且大大減少了檢測(cè)的時(shí)間，提高效率的同時(shí)也提高了精度 。 幾何 誤差是保證零件實(shí)現(xiàn)互換，滿足使用性能所提出的一項(xiàng)重要技術(shù)要求，是評(píng)定產(chǎn)品質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)。 多年來 ， 我國(guó) 大多數(shù) 機(jī)械加工企業(yè)的 幾何 誤差檢測(cè)設(shè)備和方