三坐標測量機的升級改造與應用

陳廣

（許昌煙草機械有限責任公司，河南 許昌 461000）

1 前言

隨著公司規模的擴張和高效加工設備的廣泛應用，普通的檢測手段已不能滿足企業現代化生產的需求。為了提高精密檢測能力和產品質量控制能力，我公司在1998年購入一臺DEA 公司生產的Ghibli201210 測量機，并在2000年購入一臺Brown&Sharp 公司生產的Chameleon-7.10.7 測量機。兩臺測量機自投入應用以來，在我公司產品質量控制體系中扮演了重要角色，嚴格把好了零部件的形位公差大關，從而保證了產品的質量，為公司創造了良好的經濟效益，贏得了用戶的一致好評。

2 升級改造的可行性分析

Ghibli201210 測量機是DEA 公司在90年代中期的成熟機型，隨著時間的推移，電氣元件開始逐漸老化，近年來故障頻繁；并且該機器的B3CS 控制系統在2001年已經停止生產，備件也在逐漸減少，維修成本也相對較高。原有的TUTOR 測量軟件在98年已經停止研發，在WIN95 系統下使用，界面落后、功能簡單，不便于編程，效率較低，逐漸不能滿足現今的檢測需求。

Chameleon-7.10.7 測量機是Brown&Shar p 公司的產品，同樣也存在電氣元件老化，故障率頻繁等問題；并且該機器使用的是SHARP32 控制系統，維修備件不斷減少。該機器的PCDMIS 3.0 版本軟件是早期的測量軟件，僅能在WINNT 系統下使用。兩臺機器的操作系統和控制系統均不相同，既造成了測量機操作者檢測不方便、不靈活，同時也增加了日常維護保養的難度。

我們公司每年都對兩臺測量機做精度校驗，機器的機械性能和精度保持性良好，況且兩臺機器的所有機械部分結構和技術在現在來說并不落后。因此，比較經濟實惠的升級方式就是通過升級改造控制系統和軟件系統來再造兩臺先進的全自動橋式測量機。

3 改造的基本內容

用最新的Pcdmis CAD++DCC 測量軟件替換已經淘汰的TUTOR 軟件和PCDMIS 3.0 舊版本軟件。該測量軟件能夠解決復雜的計量檢測任務，提供了用戶簡易操作界面，幫助用戶完成零件檢測程序編程、測量程序初始化設定以及執行檢測程序，運用先進的圖形化報告功能，實現用戶特殊的檢測數據分析需求。該軟件的優勢之一為其直觀化的自學習功能，在CAD 模型的上，實現用戶零件檢測編程，并且具有獨特的零件特征識別功能，針對不同測量點的探測，自動識別測量元素的類型(線、圓、圓柱，等等)。在完成工件特征檢測之后，PC-DMIS CAD++軟件能夠自動定義被測元素類型，提供所需信息和屏幕分析圖形，這種動態圖形通過被測幾何元素之間擬合，實現被測工件的元素構造；強化了對于復雜幾何表面的導入和評價，包括在曲線和曲面任意位置上隨機拾取點云、曲線和線框，立即產生完整的公差報告，和曲線曲面以及曲面輪廓的坐標系校正。該軟件適用于工件建模，模具制造調整，生產過程中故障診斷和處理以及事故分析。PC-DMIS CAD++軟件與掃描性能相結合，操作者能夠快速，高效，準確的測量復雜幾何形狀，例如蝸輪葉片，模具，模型，鈑金件組件和其他曲線，曲面形狀。各種類型的掃描特性能夠生成工件表面的不同掃描模式，該特征也是檢測工件配合表面尺寸的重要工具。

用最新的DEA 控制系統B3C_LC 替換已經淘汰的B3CS 控制系統和SHARP 32 控制系統。B3C-LC 控制器是高速伺服測量控制系統，可支持模擬掃描測量系統，同時可支持其它測頭系統,具有良好的可靠性和安全性；用通用的JOGBOX 操縱盒替換已經淘汰的現有操縱盒；統一使用Windows Xp 操作系統的計算機；更換所有的控制系統電纜，機械部分全面大修調整保養，清理檢查機器的導軌系統；清理檢查機器所有的氣路部分和過濾系統，增加一套過濾器系統，更換所有的老化氣管氣路系統；優化調整測量機的運動控制參數，調整測量機的橫梁與臺面的水平及三軸的垂直度；全面的精度調試和校準按照ISO10360-2 標準恢復該機器原有精度；

4 改造后測量機在我公司的應用

通過升級改造，再造了兩臺先進的全自動橋式測量機，徹底更換控制系統、操縱盒、計算機和軟件為統一配置，以及更換所有的控制系統電纜等配件，增強了通用性、穩定性和可維護性，提高了工作效率。改造后的測量機技術水平仍可達到現今同類全自動測量機的檔次，自重新投入使用以來，測量精度和效率明顯提高，解決了以前測量中需要進行大量數據處理的麻煩，使測量結果更全面更直觀，同時也增強了我公司在逆向制造方面的設計能力。

圖1 加速鼓輪與交接輪、靠攏輪鼓輪的關系圖

ZL41 型復合濾棒成型機組是參照德國HAUNI 公司的 MULTIFI-E 而設計的，由YL31 型兩元濾棒組合機和YL44 型復合濾棒成型機兩部分組成，其最高設計生產速度為400米/分，是目前國內的高速二元復合濾棒成型機組。YL31 型兩元濾棒組合機的加速鼓輪（2）是一種典型的凸輪式械手抓放機裝置，其作用不僅是傳送組合濾棒，更重要的是補償靠攏鼓輪（3）及交接輪（1）槽的不同節距，實現組合濾棒的正確傳輸。其工作原理是加速鼓輪的傳遞槽的杠桿臂沿著一個凸輪軌道上運動，由凸輪輪廓控制加速鼓輪的傳遞槽相對于靠攏鼓輪、交接輪的不同的傳遞點。

加速鼓輪中的關鍵零件——凸輪只有外形尺寸，沒有凸輪廓線的設計參數，設計時將其定義為進口件。由于該零件的進口價值大（折合人民幣為83949 元），為了節省外匯，降低成本，進一步提升設計創新能力，使用公司改造后的三坐標測量機（型號）對該零件的凸輪廓線進行反求設計。根據反求設計的原理，選擇凸輪零件的孔為基準，應用三坐標測量機進行測量，將測量數據輸出保存，應用PCDIMS 軟件對所測量的數據進行處理，生成圖形文件，并將其保存為IGS 格式。啟動Pro/E軟件，首先創建凸輪的基本特征，再將前述的IGS 文件導入創建凸輪槽特征。進過一番處理，得到凸輪模型圖如下：

我公司每年生產該零件十余套，僅此一項就為公司每年節約開支數萬元。我公司使用的類似進口零件比較多，通過逆向制造使設計工作就變得方便容易多了，有效地降低了研發費用和生產成本。

5 總結

三坐標測量機在我公司的使用，已經并正在我們的機械加工、質量檢測和逆向制造等方面發揮著不可替代的作用。我們有理由相信，在今后的工作和實踐中，通過我們的不斷努力，三坐標測量機必將得到更好的應用和發展，為我公司產品質量的提高和產品設計做出更大的貢獻。

[1]《PC-DIMS 參考手冊》

[2]二代龍震工作室《PRO/ENGINEER Wildfire4.0 高級設計》，[M]北京：電子工業出版社，2008