三坐標測量儀是指在一個六面體的空間范圍內(nèi)，能夠表現(xiàn)幾何形狀、長度及圓周分度等測量能力的儀器，具有測量精準、性能穩(wěn)定、可靠性高、維護簡便等優(yōu)點。用戶如何使用三坐標測量儀呢?下面小編就來具體介紹一下三坐標測量儀正確使用方法，希望可以幫助到大家。
三坐標測量儀正確使用方法
三坐標測量儀(CMM)的測量方式通常可分為接觸式測量、非接觸式測量和接觸與非接觸并用式測量。
其中，接觸測量方式常用于機加工產(chǎn)品、壓制成型產(chǎn)品、金屬膜等的測量。為了分析工件加工數(shù)據(jù)，或為逆向工程提供工件原始信息，經(jīng)常需要用三坐標測量機對被測工件表面進行數(shù)據(jù)點掃描。本文以三坐標的FOUNCTION-PRO型三坐標測量機為例，介紹三坐標測量機的幾種常用掃描方法及其操作步驟。
三坐標測量機的掃描操作是應用PC DMIS程序在被測物體表面的特定區(qū)域內(nèi)進行數(shù)據(jù)點采集，該區(qū)域可以是一條線、一個面片、零件的一個截面、零件的曲線或距邊緣一定距離的周線等。掃描類型與測量模式、測頭類型以及是否有CAD文件等有關，控制屏幕上的“掃描”(Scan)選項由狀態(tài)按鈕(手動/DCC)決定。若采用DCC方式測量，又有CAD文件，則可供選用的掃描方式有“開線”(Open Linear)、“閉線”(Closed Linear)、“面片”(Patch)、“截面”(Section)和“周線”(Perimeter)掃描;若采用DCC方式測量，而只有線框型CAD文件，則可選用“開線”(Open Linear)、“閉線”(Closed Linear)和“面片”(Patch)掃描方式;若采用手動測量模式，則只能使用基本的“手動觸發(fā)掃描”(Manul TTP Scan)方式;若采用手動測量方式并使用剛性測頭，則可用選項為“固定間隔”(Fixed Delta)、“變化間隔”(Variable Delta)、“時間間隔”(Time Delta)和“主體軸向掃描”(Body Axis Scan)方式。
下面詳細介紹在DCC狀態(tài)下，進入“功能”(Utility)菜單選取“掃描”(Scan)選項后可供選擇的五種掃描方式。
1.開線掃描(Open Linear Scan)
開線掃描是最基本的掃描方式。測頭從起始點開始，沿一定方向并按預定步長進行掃描，直至終止點。開線掃描可分為有、無CAD模型兩種情況。
(1)無CAD模型
如被測工件無CAD模型，首先輸入邊界點(Boundary Points)的名義值。打開對話框中的“邊界點”選項后，先點擊“1”，輸入掃描起始點數(shù)據(jù);然后雙擊“D”，輸入方向點(表示掃描方向的坐標點)的新的X、Y、Z坐標值;最后雙擊“2”，輸入掃描終點數(shù)據(jù)。
第二項輸入步長。在“掃描”對話框(Scan Dialog)中“方向1技術”(Direction 1 Tech)欄中的“最大”(Max Inc)欄中輸入一個新步長值。
最后檢查設定的方向矢量是否正確，該矢量定義了掃描開始后第一測量點表面的法矢、截面以及掃描結束前最后一點的表面法矢。當所有數(shù)據(jù)輸入完成后點擊“創(chuàng)建”。
(2)有CAD模型
如被測工件有CAD模型，開始掃描時用鼠標左鍵點擊CAD模型的相應表面，PC DMIS程序?qū)⒃贑AD模型上生成一點并加標志“1”表示為掃描起始點;然后點擊下一點定義掃描方向;最后點擊終點(或邊界點)并標志為“2”。在“1”和“2”之間連線。對于每一所選點，PC DMIS已在對話框中輸入相應坐標值及矢量。確定步長及其它選項(如安全平面、單點等)后，點擊“測量”，然后點擊“創(chuàng)建”。
2.閉線掃描(Closed Linear Scan)
閉線掃描方式允許掃描內(nèi)表面或外表面，它只需“起點”和“方向點”兩個值(PC DMIS程序?qū)⑵瘘c也作為終點)。
(1)數(shù)據(jù)輸入操作
雙擊邊界點“1”，在編輯對話框中輸入位置;雙擊方向點“D”，輸入坐標值;選擇掃描類型(“線性”或“變量”)，輸入步長，定義觸測類型(“矢量”、“表面”或“邊緣”);雙擊“初始矢量”，輸入第“1”點的矢量，檢查截面矢量;鍵入其它選項后，點擊“創(chuàng)建”。
也可使用坐標測量機操作盤觸測被測工件表面的第一測點，然后觸測方向點，PC DMIS程序?qū)褱y量值自動放入對話框，并自動計算初始矢量。選擇掃描控制方式、測點類型及其它選項后，點擊“創(chuàng)建”。
(2)有CAD模型的閉線掃描
如被測工件有CAD模型，測量前確認“閉線掃描”;首先點擊表面起始點，在CAD模型上生成符號“1”(點擊時表面和邊界點被加亮，以便選擇正確的表面);然后點擊掃描方向點;PC DMIS將在對話框中給出所選位置點相應的坐標及矢量;選擇掃描控制方式、步長及其它選項后，點擊“創(chuàng)建”。
3.面片掃描(Patch Scan)
面片掃描方式允許掃描一個區(qū)域而不再是掃描線。應用該掃描方式至少需要四個邊界點信息，即開始點、方向點、掃描長度和掃描寬度。PC DMIS可根據(jù)基本(或缺省)信息給出的邊界點1、2、3確定三角形面片，掃描方向則由D的坐標值決定;若增加了第四或第五個邊界點，則面片可以為四方形或五邊形。
采用面片掃描方式時，在復選框中選擇“閉線掃描”，表示掃描一個封閉元素(如圓柱、圓錐、槽等)，然后輸入起始點、終止點和方向點。終止點位置表示掃描被測元素時向上或向下移動的距離;用起始點、方向點和起始矢量可定義截平面矢量(通常該矢量平行于被測元素)。現(xiàn)以創(chuàng)建四邊形面片為例，介紹面片掃描的幾種定義方式：
(1)鍵入坐標值方式
雙擊邊界點“1”，輸入起始點坐標值X、Y、Z;雙擊邊界方向點“D”，輸入掃描方向點坐標值;雙擊邊界點“2”，輸入確定第一方向的掃描寬度;雙擊邊界點“3”，輸入確定第二方向的掃描寬度;點擊“3”，然后按“添加”按鈕，對話框給出第四個邊界點;雙擊邊界點“4”，輸入終止點坐標值;選擇掃描所需的步長(各點間的步距)和最大步長(1、2兩點間的步長)值后，點擊“創(chuàng)建”。(2)觸測方式
選定“面片掃描”方式，用坐標測量機草作盤在所需起始點位置觸測第一點，該點坐標值將顯示在“邊界點”對話框的“#1”項內(nèi);然后觸測第二點，該點代表掃描第一方向的終止點，其坐標值將顯示在對話框的“D”項內(nèi);然后觸測第三點，該點代表掃描面片寬度，其坐標值將顯示在對話框的“#3”項內(nèi);點擊“3”，選擇“添加”，可在清單上添加第四點;觸測終止點，將關閉對話框。最后定義掃描行距和步長兩個方向數(shù)據(jù);選擇掃描觸測類型及所需選項后，點擊“創(chuàng)建”。
(3)CAD曲面模型方式
該掃描方式只適用于有CAD曲面模型的工件。首先選定“面片掃描”方式，左鍵點擊CAD工作表面;加亮“邊界點”對話框中的“1”，左鍵點擊曲面上的掃描起始點;然后加亮“D”，點擊曲面定義方向點;點擊曲面定義掃描寬度(#2);點擊曲面定義掃描上寬度(#3);點擊“3”，選擇“添加”，添加附加點“4”，加亮“4”，點擊定義掃描終止點，關閉對話框。定義兩個方向的步長及選擇所需選項后，點擊“創(chuàng)建”。
4.截面掃描(Section Scan)
截面掃描方式僅適用于有CAD曲面模型的工件，它允許對工件的某一截面進行掃描，掃描截面既可沿X、Y、Z軸方向，也可與坐標軸成一定角度。通過定義步長可進行多個截面掃描。可在對話框中設置截面掃描的邊界點。按“剖切CAD”轉(zhuǎn)換按鈕，可在CAD曲面模型內(nèi)尋找任何孔，并可采用與開線掃描類似方式定義其邊界線，PCDMIS程序?qū)⑹箳呙杪窂阶詣颖荛_CAD曲面模型中的孔。按用戶定義表面剖切CAD的方法為：進入“邊界點”選項;進入“CAD元素選擇”框;選擇表面;在不清除“CAD元素選擇”框的情況下，選擇“剖切CAD”選項。此時PC DMIS程序?qū)⑶懈钏x表面尋找孔。若CAD曲面模型中無定義孔，就沒有必要選“剖切CAD”選項，此時PC DMIS將按定義的起始、終止邊界點進行掃描。對于有多個曲面的復雜CAD圖形，可對不同曲面分組剖切，*#將剖切限制在局部CAD曲面模型上。
5.邊界掃描(Perimeter Scan)
邊界掃描方式僅適用于有CAD曲面模型的工件。該掃描方式采用CAD數(shù)學模型計算掃描路徑，該路徑與邊界或外輪廓偏置一定距離(由用戶選定)。創(chuàng)建邊界掃描時，首先選定“邊界掃描”選項;若為內(nèi)邊界掃描，則在對話框中選擇“內(nèi)邊界掃描”;選擇工作曲面時，啟動“選擇”復選框，每選一個曲面則加亮一個，選定所有期望曲面后，退出復選框;點擊表面確定掃描起始點;在同一表面上點擊確定掃描方向點;點擊表面確定掃描終止點，若不給出終止點，則起始點即為終止點;在“掃描構造”編輯框內(nèi)輸入相應值(包括“增值”、“CAD公差”等);選擇“計算邊界”選項，計算掃描邊界;確認偏差值正確后，按“產(chǎn)生測點”按鈕，PC DMIS程序?qū)⒆詣佑嬎銏?zhí)行掃描的理論值;點擊“創(chuàng)建”。
6.應用要點
(1)應根據(jù)被測工件的具體特點及建模要求合理選用適當?shù)膾呙铚y量方式，以達到提高數(shù)據(jù)采集精度和測量效率的目的。
(2)為便于測量草作和測頭移動，應合理規(guī)劃被測工件裝夾位置;為保證造型精度，裝夾工件時應盡量使測頭能一次完成全部被測對象的掃描測量。
(3)掃描測量點的選取應包括工件輪廓幾何信息的關鍵點，在曲率變化較明顯的部位應適當增加測量點。
