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1、中国机械工程第12卷第7期2001年7月文章编号:1004-132Ò(2001)07-0828-04智能三坐标测量机检测规划问题的研究综述吴永清 刘书桂 张国雄 摘要:从测头和测头方向的选择、测量点数目及其位置的确定、检测路径的规划、碰撞检查和碰撞规避问题等几方面对自动检测规划的研究和发展做了较全面的综述,并对提高检测规划的可靠性和效率提出了几点建议。关键词:三坐标测量机;检测规划;测头;碰撞中图分类号:TP391.73 文献标识码:A吴永清 博士研究生 机械制造业的发展对产品质量控制的要求越定、碰撞检查和避障
2、算法等,即检测规划的策略。来越高,三坐标测量机(CMM)已成为CIMS的重可以看出,检测规划在智能测量机中所处的地位要组成部分。这就要求CMM不仅能够通过编制程是至关重要的,它的好坏不仅决定测量机智能化[2]序实现自动测量,而且能够根据CAD设计图纸进的实现,也直接体现了检测效率的高低。行自动测量,即信息处理自动化;还要能够依据测1 测头和测头方向的选择量常识和规则自动选择测量方法和测量路径,即基于知识的决策智能化。目前,CAD和CAM的集成三坐标测头可视为一种传感器,只是其结构、技术及CAPP技术的研究已经取得了很多成果
3、,功能较一般传感器更为复杂。按测量方法,测量头但测量机和CAD的信息集成研究即CMMöCAD可分为接触式测头和非接触式测头两类,其中接的集成却远远落后于机械加工和CAD的信息集触式测头便于拾取三向尺寸信号,应用得更为广成。CMMöCAD集成的目标是利用CAD的设计泛。由于多数测量机附带的测头种类单一和条件结果,自动确定零件的检测规划,即确定检测工序所限,因此关于测头选择的问题很少被讨论。对有和确定针对检测工序的检测方法和步骤,进而生成些工件,由于测量元素的位置不同、形状不同,往控制CMM测量的程序。因此,随着信息密集型工往
4、需要不同的测头,因此在对工件进行测量时会业的迅速发展和知识密集型工业的兴起,研究与出现更换测头的情况。测头的选取原则是在能够CAD、CAM等集成的基于知识的智能三坐标测量满足测量要求的前提下,尽可能减少测头的更换机成为了必然。智能型测量机将是高度自动化的系次数。不同测头及附件所造成的测头误差是不一[1]统,它应是CIMS中的有机部分。样的。如果工件在测量中选用了几种测头的组合,随着三坐标测量机软件的不断发展,使编程就可能会由于测头误差的不同而导致测量误差的日益简化,但总还是需要编程的。编程不是一种简变化。因此在选择测头时,
5、应选择在测量工件时使单的事,要有一定的知识与技巧,也不可避免发生用最多的测头,或者选择工件中精度要求最高的差错。另一方面,虽然大部分测量机提供了自学习测量要素所需的测头。功能,但是仍需要人工操作一遍,对单件的测量几变更测头方向通过改变安装在可旋转测头座乎没有意义。同时,由于人工编程完全基于检测人上测头的角度方位来实现;如果在某个测头方向员的经验和对工件检测原则的理解,这不仅无法下,测头可接触到某个检测点或检测面,则这个检保证获得最优的检测效率,而且还可能导致如下测点或检测面对此测头方向是可达的。以前对测错误:①不正确地选择
6、几何元素;②不正确地选择头方向的研究也仅仅限于简单、定性的讨论,直到[3]检测顺序;③不正确地选择测头;④频繁变换测头1990年,由Spyridi等首先针对多面体工件提和测头方向;⑤频繁变换工件和工件方向。出了方向锥的概念,将测头方向的研究推向可量智能测量机的研究是利用计算机内的知识库化计算的阶段。其基本思想是,假设每个测头为一与决策库确定测量策略,其中包括测头及其方向无限长的射线,由于测头方向的变化是通过改变的选择、测量点数及其分布的选择、测量路径的确测头座的旋转角度来完成的,那么可将检测每个面的测头方向集合理解成为一有
7、方向的锥体。首收稿日期:1999—09—09先计算每个检测面的LAC(局部可达性锥),得到基金项目:国家自然科学基金资助项目(59675083)每一检测面测头可达方向的集合。但是LAC是·828·©1994-2006ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net智能三坐标测量机检测规划问题的研究综述——吴永清 刘书桂 张国雄仅从一检测面出发,并没有考虑测头与其它的工相接触来完成的,因此在检测之前必须确定每
8、个件面的碰撞问题,这就需要再进一步计算每个检检测面的测量点数及其在检测面上点的分布。同测面的GAC(全局可达性锥)。对某一检测面而样从检测效率和测量误差的角度出发,应在满足言,所得到的GAC是在LAC中没有与工件发生精度要求的前提下,尽可能地减少测量点的数量;碰撞的测头方向集合,由此可见,此测头沿GAC
