坐标测量机快速原型虚拟逼真设计

　　1坐标测t机研究现状

　　为满足生产技术和科学快速发展的需要，现在坐标测量机(CMM)被广泛地应用于各种各样的测量任务中，对其测量精度、速度和在恶劣环境下(例如车间)的性能要求不断提高。对坐标测量机的需求和研究主要向两个方向发展:

　　(1)高精度。由于近些年来高技术发展对产品精度要求越来越高，对机床精度和精度稳定性的要求也就越来越高，所以为了控制产品的质量迫切需要更高精度的坐标测量机。

　　(2)高测量速度。在对CMM提出更高精度要求的同时，面对日益加重的缩短产品上市时间的竞争压力，利用坐标测量机进行快速测量变得越来越重要。制造企业迫切需要高速测量机，从而对测量速度提出了越来越高的要求，在保持或提高测量精度的前提下，通过提高测量速度来缩短测量时间。

　　坐标测量机生产厂商通过设计结构更轻、刚性更大的结构、高性能的驱动系统和控制算法等先进技术来提高坐标测量机的测量精度和速度。在CMM设计中，结构和控制等问题是紧密地联系在一起的，因此设计优化需要集的、面向机电一体化的设计方法。目前在生产及理论研究方面不能满足这方面的要求，研制开发高性能CMM的障碍来自于理论和生产方面所存在的问题:

　　①一般来说，坐标测量机测量误差是由零部件和结构的几何误差、热变形误差、探测误差、机床轴系的伺服误差、数控插补算法误差等造成的。提高测量机机床精度的方法基本上有两种:一是通过设计和制造来消除可能的误差源的误差防止方法;二是对误差进行测量和纠正的误差补偿方法，目前该方法受到了越来越广泛的重视。大部分提高CMM性能的研究工作都集中在准静态误差ls]一Iv]的防止和补偿上，并且主要集中在几何误差和热误差的研究方面。随着测量速度的提高，动态误差对坐标测量机的精度的影响越来越大，然而到目前为止，针对cMM动态特性的研究比较少，已有的研究主要是利用理论或实验方法研究CMM的振动模态，以及采取何种方法减小CMM的振动。然而，CMM热特性和动态特性的研究是研制高精度和高速系列CMM的关键。

　　②坐标测量机的研制和开发工作大多采取设计—制造样机—试验研究与测试—改进设计—再制造定型的传统开发模式。采用这种开发模式，产品开发时间比较长，并不能满足市场迅速变化的要求。

　　③在研究和开发新型高性能坐标测量机的过程中，系统地综合应用多学科先进技术不够。为了减少昂贵、耗时的利用物理原型的试验测试，利用日益增强的计算机软硬件功能，尽可能利用虚拟原型和计算机仿真代替利用物原型试验验证和测试，在产品开发的各个阶段，尤其是在早期阶段，对CMM设计中的各种问题进行分析、评价和及时对产品进行改进，及早发现和解决设计过程中的问题，加速CMM设计进程，提高CMM的性能，最终CMM开发厂商能够敏捷地对市场变化作出反映。