三坐标测量机在反求工程中的应用

　　三坐标测量仪是一种集光、机、电、计算机和自动控制等多种技术于一体的精密、高效测量仪器，可在空间上互相垂直的3 个坐标上测量，特别是对长度和相互位置精度要求高、轮廓几何形状和空间复杂的机械零件，是品质控制必不可少的设备，也是数控加工柔性制造系统中实现设计—制造—检测一体化的重要单元，是精密测量的发展方向[1]。特别随着反求工程的广泛应用，可用来测试各种零件形状曲面轮廓。

　　所谓逆向工程，就是通过各种测量手段及三维几何建模方法，将现有工件、样品或模型，转化为计算机上的三维数字模型。在国外，逆向工程已经作为一种先进的设计方法，被引入到新产品的设计开发工作中。我国也有许多企业应用逆向工程技术，对原有产品进行改进，以避开艰苦的原型设计阶段，这是一种产品的再设计过程。由于减少了大量的物质和精神投入，所以越来越多地使用于工业生产。反求过程如图 1 所示。

　　1实物原型分析

　　汽车后桥上壳实物如图 2 所示，是反求需得到的最终三维模型。经分析，其形状复杂，曲面变化较大，但外形较规则。要对其进行数据采集，方法很多，但是数据采集方案的制定，要依据产品的结构，否则很难实现零件的精确再现。

　　根据汽车后桥上壳的几何形状，可制定测量规划方案，并将此因素考虑进去，确定用三坐标测量机且先测其外部，再测内部，测量内部的坐标系与测量外部的坐标系，建立成统一基准坐标系，在后处理时，将两部分组合到一起。

　　为了提高数据采集的精确度和效率，根据三坐标测量仪高效性、精度高的特点，提出了轮廓线的路径规划方法。轮廓线是产品边界线、曲面与曲面相交线和平面与平面相交线。轮廓线是数据采集的关键，若产品型面由多个曲面混合而成，则必须在测试前，充分分析曲面的构成，分离出形成多个曲面特征线的控制点和面与面相交的轮廓线。

　　在对产品进行实际数据采集时，应根据产品的实际形状，确定出正确合理的轮廓线数据采集路径，在形状规则和平滑曲面处，少点就能反映出其结构，所以采用少点取样。在曲面比较复杂处，多点采样才能精确实现采集。这样不仅能大大减少测试的工作量，又能采集到产品的精确数据，实现产品的三维建模及后续设计和处理。分析汽车后桥上外壳实体形状，同时在对 pcdmis3.0 软件有了较深刻的了解后，决定利用pcdims3.0 软件所具有的功能，制定出适用本课题的特征线测量方案：沿实体轴线方向分层测量，先测后桥外壳外部，再测后桥内壳部，最后坐标系重合装配。