坐標測量機是應(yīng)用廣泛的測量設(shè)備掰腌，它可以測量零件的幾何形狀芭析、尺寸和相關(guān)位置等晌砾。近年來許多測量機運用計算機硬件和軟件增強了它們的功能涯馆，但測量程序通常仍舊使用獨立的系統(tǒng)秕刊，測量不同形狀的零件，必須事先分別確定好測量點及測量路徑俺埋，然后編制相應(yīng)控制程序腮德，其過程與零件的設(shè)計和加工過程相脫離。所以俄脂，現(xiàn)在迫切需要一種有效的坐標測量機計算機輔助測量(CAI)子系統(tǒng)與CAD/CAM系統(tǒng)相集成枫技，建立一個設(shè)計、加工和測量的集成系統(tǒng)相吭。這樣秧朝，對于 CAD系統(tǒng)中已設(shè)計建立的零件模型，系統(tǒng)就可根據(jù)其表面特征自動生成各表面上的測量點郊拄，再由測量點確定測量路徑噩振，生成測量程序，控制坐標測量機完成測量任務(wù)楚陶。此系統(tǒng)大大改善了其自動化性能钻寿。
 
1 零件表面測量點的自動生成

　一般三維機械零件是由基本的幾何形狀表面所構(gòu)成的。平面、圓柱和圓錐面是最典型的三種表面剪撬。本文主要介紹這三種表面上測量點的生成原理摄乒。

　　　　　　　　　　　　　　　　圖1 平面上測量點
　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　圖2 N形求解　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖3 法向求解

 
　　平面 三個不共線的點決定一個平面，但作為一般規(guī)則残黑，在一個平面上至少應(yīng)有4個測量點馍佑，這是由于實際平面與理想平面存在差異，4個測量點可以更準確的反映實際平面的特征梨水。對于一個長方形的理想平面拭荤，合理的測量點應(yīng)該平均地分布在4個位置上，每個點離邊界的距離是長或?qū)挼膸追种?圖1)疫诽，其中取L1=L/10舅世，W1=W/10。 但是奇徒，如果長方形是較細長的(長寬比L/W>4)雏亚，則確定的4個測量點將形成一個很長的跨度，這對實際測量不利摩钙。因此罢低，有必要適當?shù)卣{(diào)整一些測量點。例如荚谢，將4個測量點形成的長方形的長再劃分成8等份和月，對角線上的兩個點可向內(nèi)調(diào)整移動兩格，參見圖1中的點2和點4凯挟。 如果選擇的平面不是一個理想平面(如：非矩形或內(nèi)部有孔)逸铆，按上述方法確定的4個測量點會有點落在實際平面之外。此時辱滤，必須尋找一個位于此平面內(nèi)的點來替代原測量點苦钱。如果這個點在平面的一個角上，它就沿對角線方向向內(nèi)按“N”形移動(圖2)媳惦，這種方法稱為“N形求解”滴图。如果這個點靠近一條邊，那它就沿邊的法線方向向內(nèi)移動(圖3)碎员，這就稱“法向求解”灸室。圖2求解順次是D0、D1倾圣、D2鹿鳖、……Dn，直到Dn點落在平面內(nèi)部壮莹。圖3求解順次是D0翅帜、D1姻檀、D2、……Dn涝滴，直到Dn點落在平面內(nèi)部绣版。 圓柱面和圓錐面 對于圓柱面或圓錐面，兩個測量圓的高度分別為：h1=r+(H-2r)/5歼疮，h2=r+4(H-2r)/5

　　其中H為總度高杂抽，r為測頭半徑(圖4)。按幾何對稱性原則韩脏，每個圓上生成4個測量點缩麸，相鄰兩點的圓心角為90°。這樣赡矢，沿著軸向不等高的兩個測量圓上就均勻分布個8測量點杭朱。

　　　　　　　　圖4 圓錐面上的測量點　　　　　　　　　　　　　　　　圖5三維零件上測量點
　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　圖6 平面上測量路徑　　　　　　　　　　　　　　　　　圖7 圓柱面上測量路徑

 
 
　　組合表面 三維零件的CAD表面模型可以從零件的平面圖或二維投影圖來定義。零件的表面模型建立后洁拓，系統(tǒng)程序就通過以上方法生成平面窑笑、圓柱面和圓錐面等所有表面上的測量點，參見圖5簇抑。隨著進一步研究和開發(fā)莹遍，可以針對CAD系統(tǒng)的幾何數(shù)據(jù)庫和CAM數(shù)據(jù)庫建立專門的測量路徑數(shù)據(jù)庫匕磅。 自定義測量點 在實際應(yīng)用中枢蜗，對給定形狀表面確定出足夠數(shù)量及優(yōu)化數(shù)量的測量點也是很重要的。CAI系統(tǒng)中晃逞，在計算機屏幕上可以有自動和手動交互兩種模式選擇箍颗。在手動交互模式中，對于所選表面可以確定任何數(shù)量的測量點虽才。不同的用戶根據(jù)自己的需要可有不同的選擇纲愁。

2 零件表面測量路徑設(shè)計

　　零件表面上測量點確定后，坐標測量機的測頭在工作區(qū)從測量點所在平面的法線方向接近測量點寨都，首先是以較快的速度移向第一個測量點的準測量點诫汇，然后以較慢的速度靠近第一個測量點，這樣可以防止測頭與零件之間的碰撞昼接。準測量點是非常接近測量點的點爽篷，它從測量點表面法線方向到測量點之間有一段精確測量過的距離。到達第一個測量點之后慢睡，測頭再退回到它的準測量點逐工，然后快速移動到第二個測量點的準測量點，再到第二個測量點漂辐。當依次到達所有測量點后泪喊，測頭就從表面上移開棕硫，利用以上規(guī)則就生成了測頭的測量路徑。參見圖6袒啼，D0是開始點哈扮，D1、D2蚓再、D3灶泵、D4是4個測量點，Z1对途、Z2赦邻、Z3、Z4是4個相應(yīng)的準測量點锉寿。在執(zhí)行測量程序時轻樟，測量力和接觸條件是嚴格控制的，加之測量數(shù)據(jù)計算機處理泣虚，因此就排除了可能出現(xiàn)的人為誤差舟门。 在零件圖中，圓柱面和圓錐面可代表外表面坠痒，也可以表示內(nèi)表面(孔)锅星，設(shè)計路線必須根據(jù)實際形狀而進行適當調(diào)整來確定。本系統(tǒng)中只考慮線性插值法选阔。圖7是一個圓柱體外表面家统，D0是開始點，D1…D8是8個測量點坎扰，Z1…Z8是相應(yīng)的準測量點曹均。對于其它的圓錐面或圓柱內(nèi)表面上測頭路線都可以用相似的方法生成。

3 結(jié)束語

　　坐標測量機CAI系統(tǒng)必將與CAD系統(tǒng)相集成物虑，按上述方法纤悉，對于三維零件表面模型，測量系統(tǒng)可以自動生成表面上的測量點鲤遥，設(shè)計了測量路徑沐寺，然后控制坐標測量機進行相應(yīng)的測量，這樣可以大大提高坐標測量機的自動化功能盖奈，縮短輔助時間混坞，提高工作效率，并且成本低卜朗、適用性廣拔第。

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