应用三坐标测量仪进行产品曲面重建的实验设计

第３２卷第６期中国测试技术

２００６年１１月ＣＨＩＮＡＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ７ＩＥＣＨＮＯＬｏＧＹＶ０１．３２Ｎｏ．６Ｎｏｖ．２００６

应用三坐标测量仪进行产品曲面重建的实验设计

张荣强，陈辉，王月磊

（南京林业大学，江苏南京２１００３７）

摘要：利用三坐标测量仪进行产品曲面数据点采集，是逆向工程技术的重要基础。为掌握三坐标测量仪的操作，熟悉测量软件的使用，设计了曲面实体测量实验。该实验有完整、规范的操作步骤；简单、明确的参数选择和必要数据记录。对实验步骤和操作中的几何原理、数学模型和规划原则进行了分析和理解，这将有助于尽快掌握三坐标测量仪的产品数据采集技术。

关键词：三坐标测量仪；逆向工程；曲面；数据采集、实验

中图分类号：ＴＰ２７４＋．１文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－４９８４（２００６）０６－００３６－０３

Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄｅｓｉｇｎｔｏｒｅｂｕｉｌｄｃｕｒｖｅｓｕｒｆａｃｅｄａｔａｂｙｔｈｒｅｅｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｍｅａｓｕｒｅｍａｃｈｉｎｅ

ＺＨＡＮＧＲｏｎｇ－ｑｉａｎｇ，ＣＨＥＮｈｕｉ，ＷＡＮＧＹｕｅ－ｌｅｉ

（ＮａｎｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００３７，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＵｔｉｌｉｚｉｎｇｔｈｒｅｅｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｍｅａｓｕｒｅｍａｃｈｉｎｅｔｏｅａｉＴｙｏｎｐｒｏｄｕｃｔｓｃｕｒｖｅｄｓｕｒｆａｃｅｄａｔａｒｅｂｕｉｌｄｉｎｇ

ｉｓｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆｒｅｖｅｒｓｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄａｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄｅｓｉｇｎｗｈｉｃｈＷａｓｈｅｌｐｆｕｌｔｏｕｎｄｅｍｔａｎｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｒｅｅｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｍｅａｓｕｒｉｎｇｍａｃｈｉｎｅａｎｄｒｅｌａｔｅｄｔｅｓｔｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌａｎｄｐｌａｎｎｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｗｅｒｅａｌｓｏｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｔｈｒｅｅｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｎｌｅａｓｕｒｅ

ｍａｃｈｉｎｅ；Ｒｅｖｅｒｓｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；Ｃｕｒｖｅｄｓｕｒｆａｃｅ；Ｇａｔｈｅｒｔｈｅｄａｔａ；Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ

三坐标测量仪ＣＭＭ（ＣｏｏｒｄｉｎａｔｅＭｅａｓｕｒｅＭａｈｉｎｅ）是２０世纪６０年代后期发展起来的一种高效率、新型、精密的测量设备，它广泛应用于机械制造、电子、汽车和航空工业中。三坐标测量仪可以进行零部件尺寸、形状和相互位置检测，可以用于划线、定中心孔，尤其对连续曲面进行扫描得到曲面数据及表达。获取表

面数据的采集，是产

品逆向工程实现的基

础和关键技术之一。

ＦａｒｏＡｒｍ便携式测量

手臂（如图ｌ所示），

轻便灵活，结合配套

的测量软件可以进行

曲面数据的采集。为

熟悉ＦａｒｏＡｒｍ测量手

臂的基本操作和

ＣＡＭ２测量软件的使

用环境、掌握产品曲

图１Ｆ。ｍＡＨｎ便携式测量手臂面的数据采集与模型

收稿日期：２００６－０４—１３：收到修改稿日期：２００６－－０６－０２

作者简介：张荣强（１９５７一），男，副教授，主要从事工业设计、ＣＡＤ、产品逆向工程等教学和研究。重建，而编制一曲面实体测量实验，并理解步骤中的几何原理、数学模型和规划原则，是继而进行产品逆向设计的基础。

１实验设计

本实验对一曲面体利用扫描方式测得一组曲面表面的构造线，导出模型文件至逆向软件或正向ＣＡＤ软件中，以此完成曲面体重构。实验方案如下：取一个外表面光滑的曲面体，固定在测量平台（桌面）上；量取曲面高（假定２００ｒａｍ）；确定扫描方式为：平行锁定截面扫描；定桌面为用户坐标面及扫描参考面；以冰．ｓｔｐ文件格式保存瓶体模型。

１．１实验步骤【１１

开机、设备设置、设备校准、测头管理、建立曲面底放置平面、在平面上按顺时针建立三个点、第一点靠近曲面底，取名：原点、第二点取名：正Ｘ轴点、第三点取名：正ＸＹ面点、建立用户坐标系、点击ＣＡＭ２软件的下拉菜单、坐标、３点、取已测得的三点，建立用户坐标系、点击下拉菜单＼校准＼ＣＡＤ＝零件，将用户坐标系与世界坐标系关联。

１．２曲面体测量

测量＼扫描＼平行锁定平面、输入参数：平面增

量、平面数、触点最小距离、选择参考平面（用户坐　万方数据

万方数据