計(jì)算機(jī)在檢測(cè)規(guī)程編制中的引入槐秧，大大提高了檢測(cè)規(guī)程的編寫速度和準(zhǔn)確性承边。目前計(jì)算機(jī)輔助檢測(cè)規(guī)劃（CAIP）系統(tǒng)已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量系統(tǒng)（CAQ）的重要組成部分室谚。根據(jù)所面向的檢測(cè)設(shè)備的不同毡鉴，CAIP系統(tǒng)可分為：面向CMM的CAIP系統(tǒng)和面向通用檢測(cè)量具的CAIP系統(tǒng)等。本章分別介紹這兩種系統(tǒng)功能秒赤、組成及其特點(diǎn)猪瞬。另外，還介紹了三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的結(jié)構(gòu)入篮、特點(diǎn)陈瘦，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和測(cè)量設(shè)備之間進(jìn)行檢測(cè)數(shù)據(jù)雙向通信的標(biāo)準(zhǔn)DMIS。
7.1坐標(biāo)測(cè)量機(jī)及其特點(diǎn)
坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（Coordinate Measuring Machine潮售，縮寫為CMM）是一種具有很強(qiáng)柔性的尺寸測(cè)量設(shè)備甘晤。 CMM在工業(yè)界的應(yīng)用開始于對(duì)棱柱類零件的快速、精確測(cè)量饲做。但隨著CMM各方面技術(shù)的發(fā)展（如回轉(zhuǎn)工作臺(tái)线婚、觸發(fā)式測(cè)頭的產(chǎn)生），特別是計(jì)算機(jī)控制的CMM的出現(xiàn)盆均，目前塞弊，CMM已廣泛應(yīng)用于對(duì)各類零件的自動(dòng)檢測(cè)。與投影儀依堆、輪廓測(cè)量?jī)x耘炭、圓度測(cè)量?jī)x、激光測(cè)量?jī)x等相比較驮荚，CMM具有適應(yīng)性強(qiáng)蔼紫，功能完善等特點(diǎn)。坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的出現(xiàn)兆送，不僅提高了檢測(cè)設(shè)備的水平恒焕，而且在自動(dòng)化檢測(cè)中也是一個(gè)生要的突破。
CMM在自動(dòng)化程度方面有很大的差別棺距。計(jì)算機(jī)控制的CMM具有全自動(dòng)執(zhí)行檢測(cè)余二、分析檢測(cè)數(shù)據(jù)和輸出檢測(cè)結(jié)果的功能圃匙，而一般的CMM僅具有手動(dòng)控制功能或手動(dòng)控制加示教功能。目前秕肌，隨著計(jì)算機(jī)硬件性能的提高和價(jià)格的降低炎蹬，絕大部分CMM均配有計(jì)算機(jī)，利用計(jì)算機(jī)可對(duì)測(cè)量所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行在線分析好唯，以判別被測(cè)工件是否合格竭沫。同時(shí)也可以使用統(tǒng)計(jì)技術(shù)來確定工藝能力是否滿足，分析誤差來源等骑篙。
除了在質(zhì)量檢測(cè)方面使用CMM外输吏，CMM還可應(yīng)用于對(duì)實(shí)物的仿物的信制加工中，即所謂逆向工程（Revers Engineering）替蛉。在這種情況下，由CMM測(cè)量實(shí)際工件拄氯，并將測(cè)量所得的數(shù)據(jù)傳送到CAD/CAM系統(tǒng)中躲查，由CAD/CAM系統(tǒng)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，建立CAD模型译柏，并進(jìn)一步生成加工指令來指導(dǎo)加工镣煮。
7.1.1CMM結(jié)構(gòu)及測(cè)頭
7.1.1.1CMM結(jié)構(gòu)
圖7-1所示為CMM的結(jié)構(gòu)示意圖，它由安裝工件的工作臺(tái)鄙麦、立柱典唇、橫梁、導(dǎo)軌胯府、三維測(cè)頭贾焊、坐標(biāo)位移測(cè)量裝置和計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置組成。CMM的工作臺(tái)一般由花崗巖制成痪猛，花崗巖是經(jīng)過了長(zhǎng)時(shí)間自然時(shí)效處理的巖石占赤，內(nèi)部應(yīng)力小，用它做工作臺(tái)具有吸振算换、穩(wěn)定嫩玻，耐久及便于保養(yǎng)等特點(diǎn)，從而為安裝在其上的其它部件提供了一個(gè)緊實(shí)穩(wěn)固的基礎(chǔ)客惨。三維測(cè)頭的頭架與橫梁之間采用低摩控的空氣軸承連接尘腕，采用空氣軸承還有一個(gè)好處就是可以減小導(dǎo)軌表面機(jī)械缺陷對(duì)運(yùn)動(dòng)精度的影響。在數(shù)控程序或手動(dòng)控制下測(cè)頭沿被測(cè)表面移動(dòng)践赁，移動(dòng)過程中測(cè)頭將記錄測(cè)量數(shù)據(jù)摸马，計(jì)算機(jī)根據(jù)記錄的測(cè)量結(jié)果，按給定的坐標(biāo)系統(tǒng)計(jì)算被測(cè)尺寸胧扇。
按結(jié)構(gòu)可將CMM分為以下幾種形式：懸臂式酵毕、移動(dòng)橋式丝仿、固定橋式、水平懸臂式议忽，如圖7-2所示懒闷。在實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)被測(cè)工件的技術(shù)規(guī)范、尺寸規(guī)格以及各種結(jié)構(gòu)的具體特點(diǎn)選擇不同的結(jié)構(gòu)形式栈幸。橋式和龍門式具有較高的剛度愤估，可有效地減小由于重力的作用，使移動(dòng)部件在不同位置時(shí)造成的CMM非均勻變形速址，從而在垂直方向上具有較高的精度玩焰。龍門式的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)主要是為了測(cè)量體積比較大的物體。由于本身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)芍锚，橋式和龍門式的CMM具有較大的慣性昔园，影響了其加減速性能，測(cè)量速度一般較低并炮。當(dāng)前默刚，在人們追求測(cè)量時(shí)間盡可能短的情況下，測(cè)量速度低成為橋式和龍門式的CMM缺點(diǎn)之一逃魄。另外荤西，敞開空間較小，從而限制了工件的自動(dòng)裝卸窄兜；懸臂式的CMM慣性小饲肪，因而加減速性能較高，有利于提高測(cè)量時(shí)的速度恤兴。但是塔苦，懸臂式的CMM缺少立柱的支撐，因而對(duì)工件在垂直方向上的檢測(cè)精度有限制闽但。懸臂式的CMM由于有較大的敞開空間剧廓，有利于工件的自動(dòng)裝卸。
CMM的操作與CNC機(jī)床相似锋力。在計(jì)算機(jī)控制的制造系統(tǒng)中馍丑，CMM的控制程序和坐標(biāo)數(shù)據(jù)可以由中央計(jì)算機(jī)傳送，測(cè)量結(jié)果亦可反饋給主控計(jì)算機(jī)吩饶。
CMM在尺寸上有很大的差別绷坠，小的手動(dòng)控制的CMM其體積可能只有0.05m，而大的CMM可用來測(cè)量整個(gè)汽車的外輪廓唯乃。CMM的測(cè)量范圍是由三維測(cè)頭在空間X泥天，Y，Z方向所能移動(dòng)的最大范圍確定的壳影。在實(shí)際使用當(dāng)中測(cè)量范圍受到工作臺(tái)大小以及工件不同形狀的限制拱层。為了適應(yīng)不同用戶的要求弥臼，制造商一般向用戶提供一系列不同測(cè)量范圍、不同配置的CMM根灯。
7.1.1.2 CMM測(cè)頭
測(cè)頭是CMM非常關(guān)鍵的部件径缅，可以這樣說，測(cè)頭的發(fā)展先進(jìn)程度就標(biāo)志著CMM的發(fā)展先進(jìn)程度烙肺。CMM可以配置不同類型的測(cè)頭傳感器纳猪。接觸類的測(cè)頭主要包括觸發(fā)式、模擬式兩種桃笙。非接觸式包括激光三角測(cè)量氏堤、激光成像、機(jī)器視覺等搏明。最初人們使用CMM時(shí)鼠锈，由操作人員移動(dòng)坐標(biāo)軸，所用的測(cè)頭是剛性的星著，當(dāng)剛性測(cè)頭以一定的接觸力接觸到被測(cè)表面時(shí)购笆，人為記錄下各坐標(biāo)軸的坐標(biāo)值。這種初期的CMM不可能具有自動(dòng)檢測(cè)的能力惊申，使用范圍受到了極大的限制。但由于它具有了三坐標(biāo)的雛形性聚，在使用雛測(cè)頭鉆孔的位置時(shí)也相當(dāng)有效商麻，如圖7-3所示。
CMM能被廣泛地應(yīng)用饶粪，其主要的一個(gè)原因是發(fā)明了觸發(fā)式測(cè)頭苗隔，觸發(fā)式測(cè)頭的最大功能是它的觸發(fā)功能，即當(dāng)探針接觸被測(cè)表面并有一定的微小位移時(shí)镰鹤，測(cè)頭就發(fā)出一電信號(hào)溺六，利用此信號(hào)可以立即鎖定當(dāng)前坐標(biāo)軸的位置，從而自動(dòng)記錄坐標(biāo)值达华。觸發(fā)式測(cè)頭是由雷尼紹（Renishaw）公司發(fā)明的伪给，現(xiàn)在該公司生產(chǎn)一系列的觸發(fā)式測(cè)頭，可用于CMM或CNC加工中心晒淮。雷尼紹公司生產(chǎn)的CMM測(cè)頭現(xiàn)已成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)配置盲如，廣泛地用于各大生產(chǎn)廠家的CMM上。
圖7-4所示為常見的測(cè)頭結(jié)構(gòu)敲霍。在運(yùn)動(dòng)學(xué)上俊马，探針處于由三個(gè)圓柱棒（B）T 6個(gè)球（A）組成的6個(gè)觸點(diǎn)唯一確定的位置上，用一個(gè)輕型的有參緊力的彈簧維持這一位置肩杈。6個(gè)觸點(diǎn)圖中的方式依次連接柴我，并接一恒定電流電源解寝。當(dāng)探針接觸被測(cè)表面，并產(chǎn)生微小位移時(shí)艘儒，6個(gè)觸點(diǎn)中將有一個(gè)或一個(gè)以上的觸點(diǎn)斷開聋伦，從而使回路中的電阻迅速增大。當(dāng)回路中的電阻增大到一定數(shù)值（比如3000Ω）時(shí)彤悔，兩端超過一定數(shù)值的電壓（比如1.5V）將起動(dòng)開關(guān)電路發(fā)出信號(hào)嘉抓。利用此信號(hào)就可以讀取當(dāng)前的測(cè)量位置數(shù)據(jù)。這種測(cè)頭的特點(diǎn)是具有三維特性晕窑，即X抑片，Y，Z三個(gè)方向的移動(dòng)接觸均能引起觸發(fā)杨赤。因此议乐，可以從不同的方向接觸被測(cè)表面，而不會(huì)影響測(cè)量結(jié)果翔实。
在觸發(fā)式測(cè)頭進(jìn)行測(cè)量的過程中忙坡，探針必須偏移一個(gè)固定的數(shù)值才會(huì)觸發(fā)開關(guān)，因此燥纹，測(cè)量結(jié)果中要對(duì)這段偏移進(jìn)行補(bǔ)償邪笆。探針接觸被測(cè)表面后，為了避免移動(dòng)過量而折斷捍椎，探針需要反方向退出一定距離熏尉。因此測(cè)量速度比硬探頭掃描測(cè)量速度低。
CMM是用控針端部球的中心坐標(biāo)值作為點(diǎn)的輸入數(shù)據(jù)飞熙。因此潜路，在測(cè)量時(shí)必須用恰當(dāng)?shù)姆椒ㄍ茢鄿y(cè)頭端部球與被測(cè)零件的觸點(diǎn)位置。在非CAD指導(dǎo)的檢測(cè)系統(tǒng)中豪纸，通常在接觸點(diǎn)附近作三點(diǎn)測(cè)量罚午，從而近似地找出通過該三點(diǎn)的平面法線，這不僅要耗費(fèi)很多時(shí)間岩喷，而且測(cè)量精度也比較低恕沫。在CAD指導(dǎo)的檢測(cè)系統(tǒng)中可以根據(jù)被測(cè)工件的CAD模型直接計(jì)算出被測(cè)點(diǎn)法向，讓測(cè)頭從法向接觸被測(cè)點(diǎn)纱意，這樣就比較容易判斷觸點(diǎn)的位置昏兆。如圖7-5所，(x,y,z)為接觸點(diǎn)坐標(biāo)妇穴，（x’,y’,z’）為測(cè)頭端部球心坐標(biāo)爬虱，θ，a分別為被測(cè)點(diǎn)法向與z 軸夾角及法向在xy平面內(nèi)投影與y軸夾角腾它，則接觸點(diǎn)的坐標(biāo)可表示為：
x = x’-R · sinθ· sinα
y = x’-R · sinθ· sinα
z = x’-R · sinθ· sinα
   圖7-6所示為探針的形狀跑筝。它的作用是為紅寶石球提供一個(gè)固定的支撐死讹，當(dāng)探針接觸被測(cè)表面時(shí)，探針的微小移動(dòng)可觸發(fā)開關(guān)曲梗，從而發(fā)出信號(hào)赞警。探針有不同的類型，如圖7-7所示虏两，根據(jù)不同的需要可以選擇不同類型的探針愧旦。為了獲得較高的測(cè)量精度，建議在實(shí)際測(cè)量時(shí)遵循以下兩條原則：①盡量使用長(zhǎng)度短的和剛性好的探針充贿。測(cè)量時(shí)探針的彎曲越大锥桐，偏移越大，測(cè)量的重復(fù)精度就越低差炮。②盡量選用直徑大的紅寶石球探針鳄砸。選用直徑大的紅寶石球控針，一方面可以減小加工表面缺陷對(duì)測(cè)量精度的影響戴砍，另一方面可以增大探針的有效工作長(zhǎng)度（EWL）惧圆。如圖7-8所示。
 7.1.2CMM的不確定性及誤差
使用CMM進(jìn)行測(cè)量時(shí)存在一個(gè)很復(fù)雜的綜合誤差枯邓，這一復(fù)雜的綜合誤差造成了CMM測(cè)量結(jié)果的不確定性瘦镶。我們知道誤差有系統(tǒng)性誤差和隨機(jī)性誤差，只有系統(tǒng)性誤差可以被承測(cè)和補(bǔ)償掰媚。引起CMM測(cè)量系統(tǒng)性誤差的原因有：CMM本身的幾何誤差澳坟，CMM的結(jié)構(gòu)的受力受熱變形、讀數(shù)光柵測(cè)時(shí)由于接觸力及磨擦力的作用探針將發(fā)生偏轉(zhuǎn)若又，這種偏轉(zhuǎn)是隨機(jī)的仙冕、無法預(yù)料的粱快，故將導(dǎo)致隨機(jī)測(cè)量誤差秩彤。
測(cè)量誤差可以由CMM控制軟件的程序及數(shù)值計(jì)算所產(chǎn)生，可以用不同制造商的CMM對(duì)同一物體進(jìn)行測(cè)量事哭，比較測(cè)量結(jié)果即可說明這一問題漫雷。比如通過對(duì)同一球的周圍測(cè)量五點(diǎn)來確定它的直徑，假設(shè)沒有軟件編寫上的錯(cuò)誤鳍咱，僅僅是所采用程序語言的有效位數(shù)及計(jì)算方法不同降盹，測(cè)量所用程序語言的有效位數(shù)及計(jì)算方法不同，測(cè)量所得結(jié)果就會(huì)有差別谤辜。對(duì)于簡(jiǎn)單的測(cè)量蓄坏，比如在某一影響很小，一般情況下表現(xiàn)不出來丑念。但是對(duì)于一些較復(fù)雜的測(cè)量涡戳，比如對(duì)線輪廓度结蟋、面輪廓度的測(cè)量，因?yàn)檫@種測(cè)量結(jié)果不是直接得出的渔彰，而是要在對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)雜處理的基礎(chǔ)上得出的嵌屎。所以軟件和算法就顯得比較重要，采用不同的算法對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響就會(huì)體現(xiàn)出來胯挚。
此外滴督，在CMM系統(tǒng)中，溫度中也是考慮的重要因素之一咨桶。在測(cè)量過程中如果環(huán)境溫度發(fā)生變化瘫碾，或者由于CMM的運(yùn)動(dòng)，內(nèi)部產(chǎn)生熱量跑著，都將會(huì)導(dǎo)致CMM與環(huán)境之間跑科，CMM內(nèi)部各成變形不均勻，從而造成測(cè)量誤差门幌。測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)溫度一般為20℃贝渣，大多數(shù)制造廠商都是在此溫度下標(biāo)定其CMM的各種性能指標(biāo)的。在實(shí)際使用當(dāng)中環(huán)境溫度很有可能超出規(guī)定的范圍熏盲，這種情況下确告，測(cè)量結(jié)果將達(dá)不到原標(biāo)定的精度。為了減小溫度變化對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響券雕，一方面要對(duì)制造CMM的材料進(jìn)行選擇遇患，比如選擇對(duì)溫度變化不敏感的材料，或者選擇一些熱慣量小的材料雕擂，用這種材料構(gòu)成的機(jī)器結(jié)構(gòu)可以很快地跟隨環(huán)境溫度的變化啡邑，有利于從軟件方面進(jìn)行溫度補(bǔ)償。另一方面也要從結(jié)構(gòu)上進(jìn)行考慮井赌，比如輕型的懸臂式結(jié)構(gòu)的CMM比橋式的花崗巖制成的CMM更有利于減小溫度的影響谤逼。
另外，當(dāng)CMM安裝在一些大型加工機(jī)械附近時(shí)仇穗，機(jī)器工作時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)也不利于CMM的有效執(zhí)行流部。還不，象空氣纹坐、電力供給這些因素也有影響枝冀，對(duì)這些因素也應(yīng)給予適當(dāng)考慮。
7.2.1 CMM的使用及編程
7.1.3.1探針的校準(zhǔn)
在對(duì)工件進(jìn)行實(shí)際檢測(cè)之前耘子，首先要對(duì)測(cè)量過程中用到的探針進(jìn)行校準(zhǔn)果漾。因?yàn)樵谠S多尺寸的測(cè)量當(dāng)中需要沿不同的方向進(jìn)行探測(cè)，如圖7-9所示。系統(tǒng)記錄的是探針中心的坐標(biāo)绒障，而不是接觸點(diǎn)的坐標(biāo)裂怕。為了獲得接觸點(diǎn)的坐標(biāo)，必須對(duì)探針半徑進(jìn)行補(bǔ)償曹是。因此首先必須對(duì)探針進(jìn)行校準(zhǔn)椒缀。一般使用校準(zhǔn)球來校準(zhǔn)探針。校準(zhǔn)球是一個(gè)已知直徑的標(biāo)準(zhǔn)球房睁，校準(zhǔn)探針的過程實(shí)際上就是對(duì)這個(gè)已知直徑的標(biāo)準(zhǔn)球進(jìn)行測(cè)量直徑的過程脑播，如圖7-10所示，該球的測(cè)量值等于校準(zhǔn)球的直徑加探針的直徑侈吨，這樣也就可以確定探針直徑冗级。將探針直徑除以2，得出探針半徑均膛，系統(tǒng)用這個(gè)值就可以對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償咸耍。校準(zhǔn)的具體操作步驟一般如下：將探頭正確地安裝在CMM的主軸（一般為Z）上；將探針在工件表面移動(dòng)服英，看是否均能測(cè)得到努儒，檢查探針是否清潔。記住探橱，一旦探針的位置發(fā)生改變申屹，就必須重新校準(zhǔn)；將校準(zhǔn)球裝在工作臺(tái)上隧膏，要確保不用移動(dòng)校準(zhǔn)球上打點(diǎn)哗讥，測(cè)點(diǎn)當(dāng)選最少為五個(gè)；給定的點(diǎn)當(dāng)數(shù)測(cè)完后胞枕，就可以得到測(cè)量所得的校準(zhǔn)球的位置杆煞、直徑、形狀偏差腐泻，由此可以得到探針的半徑值决乎。
測(cè)量過程所有要用到的探針都要進(jìn)行校準(zhǔn)，而且一旦探針改變位置贫悄，或者取下后下次再用時(shí)要重新進(jìn)行校準(zhǔn)瑞驱，這樣一來在探針的校準(zhǔn)方面要用去大量的時(shí)間娘摔。為解決這一問題窄坦，有的CMM上配有測(cè)頭庫和測(cè)頭自動(dòng)交換裝置。測(cè)頭庫中的測(cè)頭經(jīng)過一次校準(zhǔn)后可重復(fù)交換使用而無需重新校準(zhǔn)凳寺。
7.1.3.2工件的找正
我們知道CMM有其本身的機(jī)器坐標(biāo)系鸭津，而在進(jìn)行檢測(cè)規(guī)劃時(shí)，檢測(cè)點(diǎn)數(shù)量及分布的確定以及檢測(cè)路徑的生成及信真等都是在CAD中工件坐標(biāo)系下進(jìn)行的旁核。因此在進(jìn)行實(shí)際檢測(cè)之前首先要確定工件坐標(biāo)系在CMM機(jī)器坐標(biāo)系中的位置關(guān)系沫跨。即首先要在CMM機(jī)器坐標(biāo)系中對(duì)工件進(jìn)行找正仿扩。通常采用6點(diǎn)找正法，即“3-2-1”方法對(duì)工件進(jìn)行找正祖销。如圖7-12所示种鳖，首先通過在指定平面上測(cè)量三點(diǎn)（1，2夕荆，3）或三點(diǎn)以上的點(diǎn)校準(zhǔn)基準(zhǔn)面哈滥；其次通過測(cè)量?jī)牲c(diǎn)（4，5）或兩點(diǎn)以上的點(diǎn)來校準(zhǔn)基準(zhǔn)軸添毒；最后再測(cè)一點(diǎn)（6）來計(jì)算原點(diǎn)喷总。在以上三步操作中檢測(cè)點(diǎn)位置的確定都是依據(jù)工件坐標(biāo)系來選擇的。
工件在工作臺(tái)上的擱置方式一般有兩種植西。一種是通過專用夾具或自動(dòng)裝卸裝置柳卒，將工件放在工作臺(tái)上的某一固定位置。這樣宫屠，通過一次工件找正列疗，在以后測(cè)量同批工件時(shí)，由于工件的位置基本上是確定的浪蹂，故無需再對(duì)工件進(jìn)行找正作彤，直接就可進(jìn)行測(cè)量；另一種是通過肉眼的觀察直接將工件放在工伯臺(tái)的某一合適位置乌逐，這種情況下每測(cè)一工件都必須首先對(duì)其在工作臺(tái)上進(jìn)行找正竭讳。
7.1.3.3 CMM的編程
CMM的工作方式最初只有手動(dòng)控制的方式，后來發(fā)展到手動(dòng)控制和示教工作方式浙踢，現(xiàn)在CMM一般具有手動(dòng)控制绢慢、示教和自動(dòng)測(cè)量三種工作方式。在手動(dòng)控制方式下洛波，不需要編程胰舆，對(duì)工件各項(xiàng)目的測(cè)量步驟由具體的操作人員根據(jù)零件圖紙來確定，也可以由專門的人員對(duì)需要檢測(cè)的每個(gè)工件制定相應(yīng)的檢測(cè)規(guī)程蹬挤，以此來指導(dǎo)操作人員的操作步驟缚窿。
在示教工作方式下，CMM執(zhí)行的所有動(dòng)作必須先由操作人員執(zhí)行一遍锤塘，CMM將這些動(dòng)作以程序的形式記錄到文件中妨舟，以后執(zhí)行該程序可自動(dòng)完成測(cè)量。這種情況下執(zhí)行程序是由專門的軟件自動(dòng)完成的伦够。示教的工作方式特別適合于對(duì)具有一定批量的同類工件測(cè)量邦叶。
CMM發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)具有了離線編程的功能，人們可以直接利用CAD系統(tǒng)中工件的模型來生成檢測(cè)點(diǎn)，并進(jìn)一步生成檢測(cè)路徑尺笼，然后傳送到CMM肃逐，由CMM來自動(dòng)完成檢測(cè)任務(wù)。即目前較為流行的“基于CAD的CMM檢測(cè)規(guī)程生成”林下，這也是將CMM集成到CIMS中所要解決的關(guān)鍵技術(shù)袄肩。其過程類似于加工過程的工藝規(guī)程的生成，要求計(jì)算機(jī)能從工件的CAD模型中識(shí)別組成工件的幾何特征（如槽腋芜、孔梦柬、凸臺(tái)等等）。不幸的是幻狈，當(dāng)前許多CAD系統(tǒng)中零件的模型還不能完全以特征的形式來表示磺送，而只能以低一級(jí)的元素如實(shí)體、向量灿意、邊估灿、面等形式表示。但是缤剧，人們還是研究了許多從零件的二維或三維信息中提取特征信息的方法馅袁，且這方面的技術(shù)正在快速發(fā)展之中。為了在CAD/CAM系統(tǒng)和檢測(cè)設(shè)備之間進(jìn)行有效地?cái)?shù)據(jù)傳遞荒辕，一種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范目前已經(jīng)形成汗销。即尺寸測(cè)量接口規(guī)范（Dimensional Measuring Interface Specification,縮寫為DMIS）。現(xiàn)在許多軟件開發(fā)商已開始在他們的軟件系統(tǒng)中支持DMIS標(biāo)準(zhǔn)抵窒。
7.1.4 CMM與CAQ的集成
CMM與CAQ的集成主要表現(xiàn)在：一方面弛针，CMM執(zhí)行所需的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)、程序可以通過網(wǎng)絡(luò)從質(zhì)量數(shù)據(jù)庫中得到李皇；另一方面削茁，CMM執(zhí)行的檢測(cè)結(jié)果可以通過網(wǎng)絡(luò)直接地存儲(chǔ)到質(zhì)量數(shù)據(jù)庫中，也可以供質(zhì)量評(píng)價(jià)與診斷子系統(tǒng)對(duì)制造過程及零件質(zhì)量進(jìn)行診斷（參閱本書10.2節(jié)）掉房。
到目前為止茧跋，絕大多數(shù)CMM制造商并沒有在他們的CMM控制軟件中直接支持符合某種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。而是通過其它方式蟋扩，如采用特殊的硬件捉肄、軟件來完成CMM與其它系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳遞。這種情況下南翻，在起動(dòng)CMM控制程序前常苍，首先要起動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸軟件，從別的系統(tǒng)中傳輸數(shù)據(jù)与沪，接受到的數(shù)據(jù)以磁盤文件的形式存儲(chǔ)在本地計(jì)算機(jī)上嫩属。然后退出傳輸軟件，起動(dòng)CMM控制程序執(zhí)行檢測(cè)陨柴，檢測(cè)結(jié)果同樣以磁盤文件的形式先存儲(chǔ)在本地計(jì)算機(jī)上瞄惑，檢測(cè)執(zhí)行完以后，退出CMM控制程序苞番，起動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸軟件漓楣，將檢測(cè)結(jié)果傳輸?shù)狡渌到y(tǒng)中。這樣做既不方便锭化，同時(shí)又浪費(fèi)檢測(cè)時(shí)間链患。
比較理想的解決方法是，由CMM制造商在他們的CMM控制軟件中直接支持符合某種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)瓶您。從而可以CMM執(zhí)行檢測(cè)的同時(shí)和其它系統(tǒng)間傳遞數(shù)據(jù)麻捻。可以選擇具有多任務(wù)功能的操作系統(tǒng)作為CMM控制計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)呀袱，比如Unix系統(tǒng)贸毕。隨著CIMS技術(shù)的不斷發(fā)展，可以想象夜赵，沒有提供這種功能的CMM制造商將會(huì)在競(jìng)爭(zhēng)中失敗明棍。
7.2尺寸測(cè)量接口規(guī)范（DMIS）
在現(xiàn)代工廠中，為各類尺寸測(cè)量設(shè)備（Dimensional Measuring Fquipment寇僧，縮寫為DME）編制檢測(cè)程序是一項(xiàng)比較繁重的工作摊腋。許多DME的運(yùn)行程序需要在DME本身提供的環(huán)境中在線生成。這樣一來嘁傀，對(duì)同樣的被測(cè)零件兴蒸，在某種CME上生成的檢測(cè)程序無法在其它DME上運(yùn)行。如果要在其它檢測(cè)設(shè)備上檢測(cè)該零件细办，檢測(cè)程序需要另外生成宁路。為了提高DME的使用效率，有的DME制造商通過為每一臺(tái)DME配置專用處理器的方法辛辱，為他們的DME本身具有的控制語言猩肪，控制本身的運(yùn)動(dòng)。在這樣的環(huán)境中唱忠，對(duì)應(yīng)于每一組互相聯(lián)接的CAD系統(tǒng)和DME系統(tǒng)旷糟，都要有一專用處理器作中間轉(zhuǎn)換器。如圖7-13所示临卿〗碛ィ可以看出，用這種方法要將數(shù)套互不相同的CAD系統(tǒng)和數(shù)臺(tái)互不相同的DME互聯(lián)起來楷象，需要很多的專用處理器做中間轉(zhuǎn)換器其摘。這對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的維護(hù)受二、擴(kuò)展等將帶來許多不便。為了解決這一問題均天，必須有一種大家共同遵守的規(guī)范画鉴，尺寸測(cè)量接口規(guī)范（Dimensional Measuring Interface Specification，縮寫為DMIS）就是基于這種情況產(chǎn)生的恢着。
DMIS是由國際計(jì)算機(jī)輔助制造公司（CAM-I）質(zhì)量保證計(jì)劃資助開發(fā)的桐愉，為了開發(fā)自動(dòng)化系統(tǒng)之間檢測(cè)數(shù)據(jù)的通信標(biāo)準(zhǔn)，從1985年2月開始掰派，作為尺寸測(cè)量接口規(guī)范課題从诲，它是由DME供應(yīng)廠商與用戶聯(lián)合共同開發(fā)的成果。
7.2.1DMIS環(huán)境
DMIS的目標(biāo)是作為一套計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和測(cè)量設(shè)備之間檢測(cè)數(shù)據(jù)雙向通信的標(biāo)準(zhǔn)靡羡。它提供一種數(shù)據(jù)格式系洛，形成各類分系統(tǒng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的中性文件。它的內(nèi)容也具有檢測(cè)規(guī)程和分析檢測(cè)結(jié)果的作用略步。由一套術(shù)語詞匯表建立起一個(gè)用于檢測(cè)規(guī)程和檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)在中性格使用計(jì)算機(jī)的情況下也可以編寫檢測(cè)程序和分析檢測(cè)結(jié)果碎罚。
DMIS提供一套詞匯表用來將檢測(cè)規(guī)程提供給尺寸測(cè)量設(shè)備以及將測(cè)量設(shè)備的檢測(cè)結(jié)果傳遞給接受系統(tǒng)。一臺(tái)通過DMIS與其它設(shè)備相聯(lián)通的設(shè)備必須有一個(gè)前置處理器纳像，它將自己內(nèi)部的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化為DMIS格式荆烈，同時(shí)還需要一個(gè)后置處理器，將DMIS格式轉(zhuǎn)換為自己的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)竟趾。
采用DMIS格式作為數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)的簡(jiǎn)化環(huán)境示意圖如圖7-14所示憔购。圖7-14中，每個(gè)CAD系統(tǒng)和DME都有一對(duì)前回象、后置處理器罚琅，負(fù)責(zé)將檢測(cè)規(guī)程或檢測(cè)結(jié)果轉(zhuǎn)換為DMIS格式以及將DMIS數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)格式。這樣一來东呻，可以在三個(gè)互不相同的CAD系統(tǒng)中的任一個(gè)系統(tǒng)上來編寫檢測(cè)規(guī)程南谈。檢測(cè)規(guī)程可以在三個(gè)不同的DME上運(yùn)行。DME可將數(shù)據(jù)送回到任一CAD系統(tǒng)作分析草吠，也可將數(shù)據(jù)送到質(zhì)量信息系統(tǒng)（QIS）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)過程控制及建立數(shù)據(jù)檔案国谬。
DMIS的實(shí)施處理可以由用戶決定。用戶可以將CAD系統(tǒng)與DME直接相聯(lián)燎隅，也可以使用主計(jì)算機(jī)程堤。有的用戶可能以串聯(lián)方式相連，有的可能是平行的等等扁奔。DMIS只是定義一套由ASCII文件傳遞的詞匯表谍线，這些文件的傳輸、儲(chǔ)存與管理都由用戶決定暖谚。
7.2.2 DMIS總體結(jié)構(gòu)
DMIS有兩類基本形式的語句：面向過程的命語句和面向幾何學(xué)的定義語句工斤。過程命令語句由運(yùn)動(dòng)語句和機(jī)器參數(shù)語句以及檢測(cè)過程本身所特有的其它語句組成卷雕。定義語句是用來描述幾何、公差票从、坐標(biāo)系統(tǒng)以及可能包括在CAD系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的其它形式的數(shù)據(jù)漫雕。到目前為止，零件描述模型并不包含DMIS接口所需的全部數(shù)據(jù)纫骑，因而蝎亚，補(bǔ)充數(shù)據(jù)必須由手工加入九孩。
整個(gè)DMIS程序由定義先馆、命令以及程序子單元組成。命令語句命令DME或接受系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)它們的功能躺彬。定義語句描述各種事物煤墙。
下面是一個(gè)DME的程序例子。
FINPOS/ON
F（CIRCLE-1）=FEAT/CIRCLE宪拥，INNER仿野，CART10，5她君，0脚作，0，1狈合，40
MEAS/CIRCLE卓瞻，F(xiàn)（CIRCLE-1），3
GOTO/10捏描，10更扰，5
PTMEAS/CRAT，30肘蜘，10装呢，5，-1讽空，0乌烫，0
PTMEAS/CRAT，-10楞盼，10躯橡，5，1查奉，0廉屑，0
PTMEAS/CRAT，10档玻，30怀泊，5茫藏，0，-1霹琼，0
ENDMES
上例中第一行是一個(gè)命令語句务傲，它命令DME的精確定位機(jī)構(gòu)工作。第二行是定義語句枣申，它定義一個(gè)特征的尺寸售葡、位置、方向忠藤，并給它起一個(gè)名字挟伙。本例中它定義一個(gè)圓，此圓模孩，內(nèi)部是需要測(cè)量的（即一個(gè)孔）尖阔，它的圓心位置是直角坐標(biāo)10，10榨咐，5疫题，此圓所在平面的方向向量是0，0忿韧，1韧似；圓的直徑是40，它的標(biāo)號(hào)是CIRCLE-1成止。第三行是一個(gè)命令語句浊笤。它命令DME測(cè)量這個(gè)圓，取三個(gè)點(diǎn)上的測(cè)量值响攘，這個(gè)命令語句有一個(gè)指針址嘴，指出這個(gè)圓的定義。接下來一行是一個(gè)運(yùn)動(dòng)命令千有，它命令傳感運(yùn)動(dòng)到坐標(biāo)為10蚀弹，10，5位置胶向。其次三行語句命令DME在三個(gè)指定點(diǎn)上取測(cè)量值减叫，此三行每行后部的6個(gè)數(shù)字的意義是：頭三位表示指定點(diǎn)的坐標(biāo)值，后三位是方向向量裕坊，它的指向是遠(yuǎn)離行征表面包竹，最后一行表示測(cè)量程序結(jié)束。
程序子單元是在邏輯上組合起來的籍凝，可以完成一定功能的一串語句周瞎。DMIS有5種類型的程序子單元。每種類型由它的起始和結(jié)束語句來識(shí)別饵蒂。5種類型的程序子單元分別是声诸；
校準(zhǔn)程序CALIB（起始）
ENDMES（結(jié)束）
測(cè)量程序：MEAS
ENDMES
運(yùn)動(dòng)程序：GOTARS
ENDGO
IF塊：IF（塊內(nèi)將測(cè)量值與給定值相比較酱讶，以確定程序執(zhí)行走向）
ENDIF
宏：
MACRO
ENDMAC
程序子單元可由命令及定義等語句組合而成。上面所舉的例子便是一個(gè)程序子單元的例子彼乌。
7.2.3 DMIS支持的特征和公差
7.2.3.1特征
特征是零件上的或空間存在（不在零件上）的幾何元素泻肯。特征有兩類：基本特征和實(shí)際特征∥空眨基本特征是由CAD模型零件圖上來的灶挟，用“F”來標(biāo)記，例如：
F（CIRCLE-1）=FEAT/CIRCLE毒租，INNER稚铣，CART10，10挖毅，5尤稍，0衬咐，0倡搞，1，40
實(shí)際特征是由DEM測(cè)量或構(gòu)造出來的晨偿。用“FA”來標(biāo)記哥峡。例如：
FA（CIRCLE-1）=FEAT/CIRCLE，INNER诊踢，CART9.998,9.997,5,0,-,1,39.989
從這個(gè)語句可看出惋蛉，實(shí)際的圓心在X軸上的偏差為0.002，Y軸上為0.003脸鸿。實(shí)際直徑的偏差0.011鹅但。
DMIS支持的特征有：弧、圓显艘、圓錐协熙、圓柱、隨圓炭庙、復(fù)雜曲線饲窿、復(fù)雜面、線焕蹄、PARPLN（由平行平面構(gòu)成的特征逾雄，如槽、塊）腻脏、模型（使用已定義過的特征）鸦泳、平面、點(diǎn)永品、左形錐做鹰、班干部徒仓。
7.2.3.2公差
DMIS支持ANSI Y 14.5M-1982尺寸與公差標(biāo)準(zhǔn)。支持的公差有：角度誊垢、直徑掉弛、半徑、寬度喂走、圓度殃饿、圓柱度、平面度兵故、直線度帮色、線輪廓度、面輪廓度折甸、全跳動(dòng)瑟哺、傾斜度、平行度闷邑、垂直度弹梁、同軸度、位置度峦拥。
公差有基本公差和實(shí)際偏差动院。基本公差是CAD模型或零件圖上標(biāo)注的歧坚，以“T”標(biāo)記芽堪。實(shí)際偏差是測(cè)量出來的，以“TA”標(biāo)記沛药。下面是一個(gè)特征與公差聯(lián)系的例子苍煎。
F（CIRCLE-1）=FEAT/CIRCLE，INNER柬焕，CART审残，10，10击喂，5维苔，0，0懂昂，1介时，40
T（DIAM-1）=TOL/DIAM，-0.005凌彬，0.006
T（POS-1）=TOL/POS沸柔，2D，0.005，MMC
MODE/AUTO
MEAS/CIRCLE褐澎，F(xiàn)（CIRCLE-1）会钝，4
ENDMES
OUTPUT/FA（CIRCLE-1），AT（DIAM-1）工三，TA（POS-1）
上面第一行是定義一個(gè)圓（見前）狞吏。第二行是定義直徑公差，下偏差是-0.005舍娜，上偏差是0.0006仁沃，標(biāo)號(hào)是DAM-1。第三行定義位置公差谨敏，2D表示它是在基本特征向量的法向兩維平面內(nèi)計(jì)算公差赡析，公差為0.005，MMC為最大實(shí)體狀態(tài)考皂。第四行是機(jī)械參數(shù)奇搪，本例表示機(jī)器是自動(dòng)測(cè)量。第五行是測(cè)量命令（見前）遗酷。第六行表示測(cè)量程序結(jié)束住龙。第七行是輸出測(cè)量結(jié)果，輸出實(shí)際特征苔巍、直徑的實(shí)際偏差以及位置的實(shí)際偏差滚吱。
DMIS現(xiàn)已包含了驅(qū)動(dòng)坐標(biāo)測(cè)量機(jī)枷窿、電視裝置以及檢測(cè)離散機(jī)械零件與電氣元件尺寸與功能的混合型在線校驗(yàn)系統(tǒng)所需的語句避归。但對(duì)于一個(gè)具體的DMF，它沒有可能管呵，也沒有必要支持DMIS中的所有語句梳毙。特性文件是一個(gè)人工可讀的ASCII文件，它由DME的制造商提供捐下，用來標(biāo)明其DME對(duì)DMIS中的哪些語句支持账锹，哪些語句不支持。另外坷襟，特性文件還包含有DME的其它一些信息奸柬，如DME的功能，使用范圍等婴程。
7.3面向CMM的計(jì)算機(jī)輔助檢測(cè)規(guī)劃生成系統(tǒng)
質(zhì)量是一個(gè)企業(yè)保持長(zhǎng)久發(fā)展能力的重要因素之一廓奕，如何提高和保證產(chǎn)品質(zhì)量，是企業(yè)活動(dòng)中的重要內(nèi)容档叔。為了提高和保證產(chǎn)品質(zhì)量桌粉，對(duì)產(chǎn)品零件實(shí)施檢測(cè)是必不可少的，合理地制定零件的檢測(cè)規(guī)程是正確實(shí)施零件檢測(cè)的前提。而目前在我國的制造企業(yè)中铃肯，仍普遍依靠落后的手工方式編寫零件的檢測(cè)規(guī)程独溯，編寫的零件檢測(cè)規(guī)程不規(guī)范，其準(zhǔn)確性宦逃、一致性葬爽，嚴(yán)重影響了對(duì)零件檢驗(yàn)活動(dòng)的實(shí)施。
計(jì)算機(jī)在檢測(cè)規(guī)程編制中的引入柄哀，大大提高了檢測(cè)規(guī)程的編寫速度和準(zhǔn)確性好员。目前計(jì)算機(jī)輔助檢測(cè)規(guī)劃（CAIP）系統(tǒng)已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量信息系統(tǒng)（CAQIS）的重要組成部分，它的核心問題是解決如何檢測(cè)零件役霍，因而它是實(shí)施各種質(zhì)量保證技術(shù)的開端和起點(diǎn)略尘。根據(jù)所面向的檢測(cè)設(shè)備的不同，CAIP系統(tǒng)可分為：面向CMM的CAIP系統(tǒng)和面向通用檢測(cè)量具的CAIP系統(tǒng)等磷尊。在本節(jié)和下節(jié)中將對(duì)面向CMM的CAIP系統(tǒng)和面向通用檢測(cè)量具的CAIP系統(tǒng)分別作介紹怯漾。
7.3.1面向CMM的CAIP功能模型
采用IDEF0圖表示面向CMM的CAIP功能模型，圖7-16為面向CMM的CAIP功能模型的IDEF0A0圖豹女。
7.3.2面向CMM的CAIP系統(tǒng)簡(jiǎn)介
如圖7-16所示摹削，CAIP系統(tǒng)一般包括定義/獲取檢測(cè)任務(wù)、確定工件在工作臺(tái)上的裝夾拷肌、檢測(cè)點(diǎn)數(shù)量及分布的確定到旦、檢測(cè)路徑的生成及信真、執(zhí)行檢測(cè)巨缘、分析檢測(cè)結(jié)果打印報(bào)表等六個(gè)功能模塊組成添忘。下面對(duì)各個(gè)模塊的功能分別進(jìn)行介紹。
7.3.2.1定義/獲取檢測(cè)任務(wù)
從設(shè)計(jì)信息中提取與檢測(cè)有關(guān)的數(shù)據(jù)是檢測(cè)規(guī)劃制定的開始若锁，也是檢測(cè)規(guī)劃制定的關(guān)鍵搁骑。檢測(cè)信息的提取與CAD系統(tǒng)采用的建模技術(shù)密切相關(guān)，在使用傳統(tǒng)幾何建模技術(shù)CAD系統(tǒng)中又固，一般采用人機(jī)交互的方式給指定的幾何特征賦予檢測(cè)仲器、技術(shù)要求等信息。這些信息以性文件形式存放仰冠，配合建模的幾何信息支撐后續(xù)的加工信息乏冀、檢測(cè)信息的提取。如圖7-17洋只，可將公差信息以如下的方式賦予面F1：
FACE/F1：
TOLERANCES/ORIENTATION辆沦，PERPENDICULARITY，0.002盒止；DATUM侥锨，F(xiàn)2
 產(chǎn)品建模以幾何建模為基礎(chǔ)，面向設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過程以及各應(yīng)用環(huán)節(jié)的扇殃，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)一開始就考慮到了產(chǎn)品周期各階段需要的信息鲤境。因此，包含的信息層次高投戴，信息量大丛疲，與幾何建模相比，產(chǎn)品建模不僅要描述幾何建模中必須要描述的幾何梢跳、拓?fù)湫畔⒖痴薄⒍疫€必須描述幾何建模時(shí)所不包含的高層次幾何、拓?fù)湫畔ⅲㄖ感蚊嫣卣鞯慕Y(jié)構(gòu)）和表達(dá)產(chǎn)品設(shè)計(jì)仲峡、工藝聂袱、檢測(cè)、裝配工藝技術(shù)要求的信息酵逾。
定義/獲取檢測(cè)任務(wù)模塊的功能是以上述各種建模環(huán)境為基礎(chǔ)欠捶，從設(shè)計(jì)信息 提取和檢測(cè)有關(guān)的數(shù)據(jù)，包括特征的幾何系尝盼、尺寸和公差吞滞、特征的定置和定位。并從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)盾沫，找出不能或不適合用CMM測(cè)量的那些特征裁赠，這些特征將用其它的方法生成檢測(cè)計(jì)劃。這樣赴精，檢測(cè)范圍就被確定了佩捞。由于CMM是將特征作為幾何元素來檢查，而不是識(shí)別特征的實(shí)際形狀祖娘，所有確定的特征都必須分解為幾何元素失尖，從而使檢測(cè)任務(wù)得到進(jìn)一步細(xì)化。
7.3.2.2確定工作在工作臺(tái)上的裝夾
    當(dāng)工件放在工作臺(tái)上后渐苏，它的定位也就確定了。由于測(cè)頭具有一定的體積菇夸，且它在空間的位置不是任意的琼富，故在某種定位方式下，可能只有一部分特征能被測(cè)量泻漏，而其它一些特征可以通過改變測(cè)頭和/或工件的定位方式來測(cè)量翎噩。為了減少改變測(cè)頭和/或工件定位方式的頻率，提高檢驗(yàn)效率哆念，對(duì)所有特征的可測(cè)性都要進(jìn)行檢查治弯，然后以測(cè)頭的定位和工作的裝夾為基礎(chǔ)，按照可測(cè)性將工件的特征進(jìn)行分組。
對(duì)基準(zhǔn)特征的檢驗(yàn)必須在以其為基準(zhǔn)的其它特征檢驗(yàn)之前進(jìn)行凡盔。因此孙悦，工件初次裝夾后，有關(guān)的基準(zhǔn)特征應(yīng)該進(jìn)行分組幅瑞。
7.3.2.3檢測(cè)點(diǎn)數(shù)量及分布的確定
一般情況下疤巩，檢測(cè)點(diǎn)的數(shù)量根據(jù)被測(cè)項(xiàng)的幾何特征、公差類型確定蒙便。表7-1所示為檢測(cè)基本幾何特征所需的最少檢測(cè)點(diǎn)數(shù)狮屏。實(shí)際測(cè)量中可根據(jù)被測(cè)項(xiàng)目中包含的基本特征來確定所需的檢測(cè)點(diǎn)數(shù)。如圖7-17所示的被測(cè)項(xiàng)目仓陆，它是圓柱面F1與平面F2的垂直度瞎嬉，則至少要在圓柱面上分布5個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，在平面上分布3個(gè)檢測(cè)點(diǎn)厚柳，即測(cè)量圓柱面F1與平面F2的垂直度至少需要8個(gè)檢測(cè)點(diǎn)佑颇。對(duì)于規(guī)則的被測(cè)表面，一般采用均勻的檢測(cè)點(diǎn)分布方法草娜。
對(duì)于非規(guī)則被測(cè)表面——自由曲面挑胸，檢測(cè)點(diǎn)數(shù)量及分布的確定比較復(fù)雜，下面另外介紹宰闰。CMM是一種通過采樣來進(jìn)行測(cè)量的設(shè)備茬贵，對(duì)于采到的點(diǎn)可以肯定地判斷其是否在公差允許的范圍內(nèi)，但對(duì)于未采到的點(diǎn)卻不能移袍。這樣一來解藻，雖然采到的點(diǎn)全部在公差允許的范圍之內(nèi)，但并不能保證未采到的點(diǎn)也在公并差允許的范圍之內(nèi)葡盗。對(duì)于自由曲面螟左，采樣點(diǎn)數(shù)量及分布的不同往往不有同測(cè)量結(jié)果。而要對(duì)整個(gè)曲面進(jìn)行掃描并且測(cè)量曲面上的所有點(diǎn)是不可能的觅够。因此胶背，必須建立一個(gè)適當(dāng)?shù)臋z測(cè)點(diǎn)樣，包括樣本大小及樣本點(diǎn)分布尽由，對(duì)樣本的要求地：首先要滿足質(zhì)量保證的要求爹蒋，同時(shí)樣本要盡可能小，以節(jié)省檢測(cè)時(shí)間野戏。
    工件的形成要經(jīng)過設(shè)計(jì)遵非、制造等過程。在設(shè)計(jì)時(shí)哺挺，根據(jù)工件所承擔(dān)的功能規(guī)定其公差范圍华媳，在加工過程中由于各方面加工因素的影響被核，加工結(jié)果將編離設(shè)計(jì)時(shí)給定的理想尺寸，偏離訓(xùn)分將構(gòu)成加工誤差娇紊。因此樣本大小將與設(shè)計(jì)勃提、加工兩過程均有關(guān)系。一般影響樣本大小的因素有兩個(gè)蟆导，一是設(shè)計(jì)時(shí)給定的公差范圍燥及，二是加工因素，包括機(jī)床的加工能力蜕煌、加工參數(shù)等派阱。對(duì)于自由曲面，檢測(cè)點(diǎn)分布形式有兩種斜纪，一種是仍然采用均勻分布的方法贫母；另一種按曲率及預(yù)報(bào)的加工誤差來對(duì)檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行分布，對(duì)曲面上變化劇烈區(qū)域（即曲率大的區(qū)域）盒刚，難加工區(qū)域（即加工誤差比較大的區(qū)域）腺劣，在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)應(yīng)當(dāng)增加檢測(cè)點(diǎn)以保證檢測(cè)質(zhì)量。
7.3.2.4檢測(cè)路徑的生成及仿真
為了生成檢測(cè)路徑因块，首先要生成特征分解后各元素內(nèi)部的檢測(cè)路徑橘原，然后生成中間路徑各元素的路徑連接起來。同時(shí)還要確定檢測(cè)點(diǎn)的檢測(cè)次序涡上，盡可能尋找花費(fèi)檢測(cè)時(shí)間少的檢測(cè)次序趾断；各元素內(nèi)部的檢測(cè)點(diǎn)的檢測(cè)次序確定后可形成如下DMIS格式文件：
PRCOMP/ON
F（lable）=FEAT/GSURF
MEAS/GSURF，F(xiàn)（lable）吩愧，n
PTMEAS/CART芋酌，X，Y慎瓮，Z,i,j,k
PTMEAS/CART菜臣，X，Y捧法，Z,i,j,k
PTMEAS/CART萄天，X，Y木锈，Z,i,j,k
PTMEAS/CART举么，X，Y肪才，Z,i,j,k
PTMEAS/CART，X昼薯，Y网访，Z,i,j,k
ENDMES
第一行表示打開測(cè)頭半徑自動(dòng)補(bǔ)償功能悯歇；第二行是定義語句，它定義一個(gè)曲面质法，起名為label风捌。第三行是一個(gè)命令語句。它命令DME測(cè)量這個(gè)曲面妄迁，取n個(gè)點(diǎn)上的測(cè)量值寝蹈。這個(gè)命令語句有一個(gè)指針，指出這個(gè)曲面的定義登淘。其次n行語句命令DME在n個(gè)指定點(diǎn)上取測(cè)量值箫老，此n行每行后部的6個(gè)數(shù)字的意義是：頭三位表示指定點(diǎn)的坐標(biāo)值，后三位是方向向量黔州，它的指向是遠(yuǎn)離特征表面耍鬓。最后一行表示測(cè)量程序結(jié)束。
檢測(cè)路徑的仿真是為了避免實(shí)際檢測(cè)中可能出現(xiàn)的碰撞流妻，檢測(cè)前在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行的模擬運(yùn)行牲蜀。如果有碰撞發(fā)生，則返回通過添加中間定位點(diǎn)的方法或其它方法修改原來路徑绅这，直到?jīng)]有碰撞發(fā)生涣达。目前采用較多的方法是，把測(cè)頭证薇、測(cè)桿等運(yùn)動(dòng)部件在運(yùn)動(dòng)過程中所包圍的空間作為一個(gè)形體度苔，即虛形體，用虛形體與檢測(cè)環(huán)境痹埠、工件糠管、夾具等進(jìn)行求交運(yùn)算，以判斷測(cè)頭仙尔、測(cè)桿等在測(cè)量過程中是否存在碰撞罐葫。虛形體與測(cè)頭、測(cè)桿本身的幾何形狀编撵、運(yùn)動(dòng)軌跡及運(yùn)動(dòng)寢位置均有著密切的聯(lián)系屋迄。在實(shí)際應(yīng)用中可將測(cè)頭、測(cè)桿簡(jiǎn)化為由球加圓柱構(gòu)成易仍。虛形體是靜態(tài)物體在運(yùn)動(dòng)過程中形成的答海，它比靜態(tài)物體在空間多一個(gè)自由度。為了提高運(yùn)算效率绵盔，采用靜態(tài)物體邊界曲面在運(yùn)動(dòng)過程中形成包絡(luò)面的方法對(duì)虛形體進(jìn)行建模壁万，可以大大簡(jiǎn)化了運(yùn)算。利用這種建模方法可以方便地對(duì)虛形體和檢測(cè)環(huán)境中工件璃璧、夾具等進(jìn)行求交運(yùn)算荔鸵。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測(cè)路徑的仿真刊愚。
7.3.2.5執(zhí)行檢測(cè)
將沒有碰撞的路徑通過DMIS格式或其它用戶自定義的格式傳送到CMM執(zhí)行檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果送回分析系統(tǒng)進(jìn)行分析踩验。
7.3.2.6分析檢測(cè)結(jié)果鸥诽，打印報(bào)表
檢測(cè)結(jié)果的分析在復(fù)雜程度上有很大的區(qū)別，這是由具體的檢測(cè)任務(wù)來決定的箕憾。對(duì)于簡(jiǎn)單的測(cè)量牡借，如長(zhǎng)度等，檢測(cè)得到的數(shù)據(jù)即是實(shí)際需要的結(jié)果袭异。但對(duì)自由曲面的面輪廓的測(cè)量钠龙，檢測(cè)得到的數(shù)據(jù)要經(jīng)過相應(yīng)的處理才能得到檢測(cè)結(jié)果。
7.4面向通用量具的計(jì)算機(jī)輔助檢測(cè)規(guī)劃生成系統(tǒng)
在我國目前的機(jī)械制造企業(yè)中扁远，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)俊鱼，CMM的應(yīng)用還不是很普遍，在大多數(shù)情況下或特定的實(shí)際檢測(cè)場(chǎng)合畅买，還大量地使用著千分尺并闲、千分表等通用的檢測(cè)設(shè)備。因此谷羞，研究和開發(fā)面向通用檢測(cè)設(shè)備的CAIP系統(tǒng)對(duì)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品零件檢測(cè)規(guī)范化帝火、標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)于提高企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和廣泛的社會(huì)效益脯黎。
7.4.1系統(tǒng)需求及功能
由863計(jì)劃CIMS主題支持開發(fā)的东镶，面向通用檢測(cè)工具的計(jì)算機(jī)輔助檢測(cè)規(guī)程編制系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱GDCAIP），是提高零件檢測(cè)規(guī)程編制質(zhì)量兵正，加快零件檢測(cè)計(jì)劃編制速度的一種有效的工具橱墨。是保證零件檢測(cè)規(guī)程的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化和提高零件檢測(cè)精度窖硝、可靠性的重要手段捕砖。
該系統(tǒng)的主要功能是：根據(jù)零件的形體特征信息和檢測(cè)特征信息生成零件的檢測(cè)規(guī)程和檢測(cè)簡(jiǎn)圖。檢測(cè)規(guī)程向質(zhì)量檢驗(yàn)員提供被測(cè)零件需要檢測(cè)的項(xiàng)目邓晃、各項(xiàng)目檢測(cè)精度要求泡快、各檢測(cè)項(xiàng)目的檢測(cè)方法、檢測(cè)順序及使用的檢測(cè)工具纤票。檢測(cè)簡(jiǎn)圖形的方式直觀地顯示出零件在檢測(cè)中的定位方式嗓钦、所用工具以及其它檢測(cè)規(guī)程的內(nèi)容。
7.4.2GDCAIP系統(tǒng)
7.4.2.1系統(tǒng)組成
GDCAIP系統(tǒng)主要由檢測(cè)規(guī)劃編制子系統(tǒng)和檢測(cè)簡(jiǎn)圖繪制了系統(tǒng)組成猪攀。兩個(gè)子系統(tǒng)可以各自獨(dú)立使用溯饵，也可以集成在一起使用。系統(tǒng)的組成如圖7-18所示锨用。下面對(duì)各子系統(tǒng)分別作介紹瓣喊。
1.檢測(cè)規(guī)程編制子系統(tǒng)該模塊由以五個(gè)子模塊組成坡慌。
（1）檢索檢測(cè)規(guī)程模塊以被檢測(cè)零件的零件號(hào)為檢索主關(guān)鍵字黔酥，在零件檢測(cè)規(guī)程中查找該零件的檢測(cè)規(guī)程是否存在藻三。若存在，調(diào)出該零件的檢測(cè)規(guī)程跪者，并向用戶提供編輯檢測(cè)規(guī)程的機(jī)制棵帽。若不存在，向用戶提示相應(yīng)信息渣玲，并建議用戶編制該零件的檢測(cè)規(guī)程逗概。
（2）由相似件變異生成檢測(cè)規(guī)程模塊根據(jù)用戶輸入的零件形體特征信息和檢測(cè)特征信息，生成零件的形體特征碼和檢測(cè)特征碼忘衍。然后逾苫，根據(jù)零件的形體特征碼和檢測(cè)特征碼，在零件檢測(cè)規(guī)程庫中查找是否存在該零件的相似件枚钓，若存在馅块，調(diào)出相似件的檢測(cè)規(guī)程作為該零件的檢測(cè)規(guī)程樣本，供用戶進(jìn)行編輯形成該零件的檢測(cè)規(guī)程喳卫；若不存在吨争，向用戶提示相應(yīng)信息，并建議用戶使用其它方法編制該零件的檢測(cè)規(guī)程硫红。
（3）由方法庫直接產(chǎn)生檢測(cè)規(guī)程模塊根據(jù)用戶輸入的零件形體特征信處和檢測(cè)特征信息绊蚯，生成零件的形體特征碼和檢測(cè)特征碼。然后综姜，根據(jù)零件的形體特征碼和檢測(cè)特征碼箭堆，從標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法庫中搜尋各檢測(cè)項(xiàng)目的檢測(cè)方法，在此基礎(chǔ)上挽钧，形成零件的檢測(cè)規(guī)程樣本猿异，并提供編輯機(jī)制，生成零件的檢測(cè)規(guī)程硬白。
（4）檢測(cè)規(guī)程編制子系統(tǒng)和檢測(cè)簡(jiǎn)圖繪制子系統(tǒng)的接口模塊本模塊具有兩方面的功能：第一牍猫，將檢測(cè)規(guī)程編制子系統(tǒng)的零件的形體特征信息及檢測(cè)特征信息送入檢測(cè)簡(jiǎn)圖繪制子系統(tǒng)，以保證整個(gè)系統(tǒng)信息的一致性畴栖，同時(shí)避免用戶重復(fù)輸入随静；第二，將檢測(cè)簡(jiǎn)圖繪制子系統(tǒng)生成的檢測(cè)簡(jiǎn)圖和對(duì)應(yīng)零件聯(lián)系起來吗讶，供系統(tǒng)進(jìn)一步處理燎猛。
（5）檢測(cè)規(guī)程輸出模塊本模塊的功能是將檢測(cè)規(guī)程輸出到屏幕或打印機(jī)上，輸出格式可根據(jù)用戶的要求設(shè)定照皆。
2.檢測(cè)簡(jiǎn)圖繪制子系統(tǒng)該模塊由以下四個(gè)子模塊組成：
（1）檢測(cè)簡(jiǎn)圖常用符號(hào)注模塊本模塊主要是繪制檢測(cè)方法符號(hào)重绷、形位公差符號(hào)沸停、粗糙度符號(hào)、常用檢測(cè)工具符號(hào)昭卓。系統(tǒng)已經(jīng)將常用符號(hào)繪帛好并存放在符號(hào)庫中愤钾，而且均是參數(shù)化的，隨著參數(shù)的變化候醒，符號(hào)的形狀能颁、位置均發(fā)生變化。在形位公差和檢測(cè)工具的標(biāo)注上有手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式倒淫。所謂手動(dòng)就是用戶根據(jù)自己的臨時(shí)需要伙菊，利用系統(tǒng)提供的ICON機(jī)制，選擇各種標(biāo)注符號(hào)祭静，并輸入具體的標(biāo)注內(nèi)容是掰。所謂自動(dòng)留凭，就是所要標(biāo)注的內(nèi)容舀鼎，已由檢測(cè)規(guī)程編制子系統(tǒng)確定遂报。檢測(cè)規(guī)程編制子系統(tǒng)確定了每個(gè)零件的各檢測(cè)項(xiàng)目的內(nèi)容、精度辰诱、基準(zhǔn)面哩啼、所使用的檢測(cè)工具。用戶在標(biāo)注形位公差時(shí)拱缆，只要輸入檢測(cè)項(xiàng)目序號(hào)及標(biāo)注的幾何位置馒易，系統(tǒng)將自動(dòng)繪制出形位公差的內(nèi)容。同樣谢奕，輸入檢測(cè)工具的相應(yīng)位置后砖军，系統(tǒng)將自動(dòng)繪制出本檢測(cè)項(xiàng)目所用的檢測(cè)工具。該模塊由以下四部分組成：檢測(cè)方法符號(hào)繪制遍送，形位公差手動(dòng)蒋令、自動(dòng)標(biāo)注，粗糙度標(biāo)注裹刮，檢測(cè)工具手動(dòng)音榜、自動(dòng)標(biāo)注。
（2）檢測(cè)簡(jiǎn)圖繪制模塊該模塊主要為用戶提供了一些常見的基本圖案捧弃，用戶可以利用這些基本圖案在系統(tǒng)提供的環(huán)境下拼裝所需的檢測(cè)簡(jiǎn)圖赠叼。
（3）圖形編程工具庫由于幾何圖形的復(fù)雜多變和不規(guī)則性，每一個(gè)不同的制造企業(yè)违霞，都具有其自己特點(diǎn)的幾何圖形嘴办。為了使檢測(cè)簡(jiǎn)圖生成系統(tǒng)更具有針對(duì)性和靈活性，方便用戶在繪制系統(tǒng)中添加自己定義的圖形功能，系統(tǒng)提供圖形編程工具包涧郊。為用戶提供了常用的圖形幾何算法和繪制函數(shù)庫贯被，用戶可以方便地利用這些函數(shù)編制復(fù)雜的繪圖程序，生成彈出式窗口對(duì)話框妆艘。該模塊由以下三部分組成：常用幾何元素定義和算法庫彤灶，基本圖形繪制函數(shù)庫，常見圖形繪制函數(shù)庫双仍。
（4）檢測(cè)簡(jiǎn)圖輸出模塊本模塊的功能是將檢測(cè)簡(jiǎn)圖輸出到屏幕或打印機(jī)上寺斟，輸出格式可根據(jù)用戶的要求設(shè)定。
3.標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法庫管理子系統(tǒng)該模塊由以下四個(gè)子模塊組成：
（1）檢測(cè)方法輸入模塊向用戶提供對(duì)方法庫進(jìn)行常規(guī)操作的用戶界面辽画，如增加、修改黔琢、刪除等操作阀恳，使得用戶能夠建立自己的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法庫，從而使系統(tǒng)生成的檢測(cè)夫程文件適用于本單位的實(shí)際檢測(cè)環(huán)境寻癌。用戶在購置CAIP系統(tǒng)軟件時(shí)薇榨，軟件開發(fā)商提供了一個(gè)根據(jù)國際和少數(shù)機(jī)械制造工廠的檢測(cè)環(huán)境而建立起來的標(biāo)準(zhǔn)方法庫，借助本模塊绪封，系統(tǒng)允許用戶在此標(biāo)準(zhǔn)方法庫的基礎(chǔ)上形成自己的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法庫魏颠。
（2）檢測(cè)方法瀏覽模塊向用戶提供檢測(cè)方法庫瀏覽機(jī)制，使得用戶可以查詢某項(xiàng)檢測(cè)特征的檢測(cè)方法历扭。也可以使檢測(cè)知識(shí)和檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)不夠的人員快速提高自己的知識(shí)水平软苗。
（3）檢測(cè)方法庫顯示模塊在屏幕上按指定的格式顯示標(biāo)準(zhǔn)方法庫。
（4）檢測(cè)方法打印模塊在打印機(jī)上按指定的格式打印檢測(cè)方法棺氢，形成特定用戶的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)手冊(cè)心爷。   
4.資源庫管理子系統(tǒng)該模塊由以下五個(gè)子模塊組成：
（1）零件形體庫管理子系統(tǒng)向用戶提供對(duì)零件形體庫進(jìn)行常規(guī)操作的機(jī)制。包括零件的形體分類編碼方法肃续，零件形體庫的建立黍檩、瀏覽、修改始锚、刪除等刽酱。
（2）規(guī)程編制人員庫管理模塊向用戶提供建立、瀏覽瞧捌、修改棵里、刪除規(guī)程編制人員庫的機(jī)制。
（3）規(guī)程審核人員庫管理模塊向用戶提供建立察郁，瀏覽衍慎、修改、刪除規(guī)程審核人員庫的機(jī)制。
（4）系統(tǒng)用戶庫管理模塊對(duì)系統(tǒng)的所有用戶進(jìn)行管理稳捆，如用戶的建立赠法、刪除，用戶權(quán)限乔夯、口令的設(shè)置等猴宾。
（5）檢測(cè)工具庫管理模塊向用戶提供建立、瀏覽醇疮、修改漆埋、刪除檢測(cè)工具庫的機(jī)制。
5.幫助向用戶提供幫助機(jī)制巴移，顯示相關(guān)主題的幫助信息您窒。
7.4.2.2CDCAIP系統(tǒng)特點(diǎn)
該系統(tǒng)采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，各個(gè)模塊相互獨(dú)立瞭驴，各模塊之間通過系統(tǒng)的主控菜單和數(shù)據(jù)庫進(jìn)行通訊和相互作用翻萨，從而使系統(tǒng)便于擴(kuò)展和維護(hù)。
該系統(tǒng)所具有的相對(duì)獨(dú)立的零件檢測(cè)特征編碼子系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法庫管理子系統(tǒng)退钱，可以針對(duì)不同的制造企業(yè)俄蔗，建立適合本企業(yè)的零件檢測(cè)特征，編碼和零件標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法庫欠诊。這些是生成零件檢測(cè)規(guī)程的核心蛀漆，因此，系統(tǒng)具有一定的通用性和實(shí)用性臣疑。在編制檢測(cè)規(guī)程的方法上盔憨，系統(tǒng)提供了檢索式、變異式朝捆、基于標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法庫自動(dòng)生成式三種方法般渡，使得用戶可以根據(jù)零件的不同情況，選擇適當(dāng)?shù)臋z測(cè)方法芙盘，快速生成零件的檢測(cè)規(guī)程驯用。