逆向工程培训材料

产品数字化及模具设计高级研修班逆向数据采集和测量培训指导书

浙江大学现代机械制造工程研究所

2009-7-20

目录

第一章测量机硬件基础知识 (2)

第二章扫描软件操作指导 (4)

2．1扫描软件及功能介绍 (4)

2．2 扫描流程 (10)

第三章数据采集规范 (12)

第四章测量基础知识 (13)

4．1 矢量和余弦误差 (13)

4．2 坐标系 (13)

4．3 工作平面 (14)

4．4 基本几何元素 (15)

4．5 元素构造 (16)

4．6 元素的尺寸及公差 (16)

第五章三坐标测量操作指导 (18)

5．1 三坐标测量流程 (18)

5．2 确定测量方案 (18)

5．3 测量过程 (19)

5．4 测量实例 (20)

第六章测量技巧与案例分析 (24)

6．1 基于CAD的编程测量 (24)

6．2 CAD迭代对齐 (28)

6．3 三坐标测量键槽对称度 (31)

6．4 测量齿轮的齿距 (32)

第一章测量机硬件基础知识

一、 测量机的基本组成

1、测量机由机械系统、电气系统、软件系统组成。

2、现代测量机的特点：

（1）高精度、高性能；

（2）高速度/高效率

（3）高性能价格比；

（4）适应于车间环境；

二、 主机

1、主机

（1） 按结构形式可以分桥式、悬臂式、龙门式等；

（2） 按传动方式：气浮式传动、丝杆传动；

2、主机要有大理石台面、横梁、垂直轴，机械结构件，气路系统，传动系统，平衡机

构、外罩等组成；

3、气路系统具有自保护功能，气路系统必须包括气源处理模块，是测量机精度长期稳

定的保证；

4、主机是测量机精度的基础：

（1） 大理石热稳定性好；

（2） 气浮结构、同步带传动、直流伺服传动保证无摩擦传动，传动平稳，精度高，且精度稳定性好；

三、 电气系统

1、电气系统包括：光栅系统、驱动系统、控制器、测头系统；

2、光栅系统：

（1） 是提高测量机精度的保证，分辨率一般为0.1um或0.5um，

（2） 获得三轴的空间坐标；

3、驱动系统：一般采用直流伺服驱动，特点传动平稳，功率较小；

4、控制器：

（1） 是整个电气系统的核心，负责设备各种电气信号的处理，和软件的通讯；

（2） 把软件的控制指令转化为电气信号控制主机运动，把设备实时状态信息传输给软件。

（3） 目前控制器的发展方向：模块化、数字化、支持I++协议，通用化；

5、测头系统：

（1） 是测量机的核心部件，精度的保证，精度0.1um；

（2） 测头包括测座、测头、测针3部分；测座由手动、机动、全自动测座；测头分触发式和扫描式；测针有各种类型：针尖、球头、盘式等。

（3） 测头的作用是提供信号，通知系统获取当前坐标数据；

（4） 测头系统的发展：全自动，精度更高，更灵敏；

四、 软件系统

1、软件系统从功能上分主要包括：通用测量模块、专用测量模块、统计分析模块、各类补

偿模块。

2、通用测量模块作用：完成整个测量系统的管理，包括探针校正，坐标系建立与转换，几

何元素测量，形位公差评价，输出文本检测报告；

3、专用测量模块：一般包括齿轮测量模块，凸轮测量模块、叶片模块；

4、统计分析模块：一般在工厂里，对一批工件的测量结果的平均值、标准偏差、变化趋势、

分散范围、概率分布等进行统计分析，可以对加工设备的能力和性能进行分析。

五、测头简介

探测系统是由测头及其附件组成的系统，测头是测量机探测时发送信号的装置，它可以输出开头信号，亦可以输出与探针偏转角度成正比的比例信号，它是坐标测量机的关键部件，测头精度的高低很大程度决定了测量机的测量重复性及精度；不同零件需要选择不同功能的测头进行测量。

触发测头（Trigger probe）

又称为开关测头，测头的主要任务是探测零件并发出锁存信号，实时的锁存被测表面坐标点的三维坐标值。

扫描测头（Scanning Probe）

又称为比例测头或模拟测头，此类测头有的不仅能作触发测头使用，更重要的是能输出与探针的偏转成比例的信号（模拟电压或数字信号），由计算机同时读入探针偏转及测量机的三维坐标信号（作触发测头时则锁存探测点的三维坐标值），以保证实时的得到被探测点的三维坐标。

由于取点时没有机械的往复运动，因此采点率大大提高，扫描测头用于离散点测量时，由于探针的三维运动可以确定该点所在表面的法矢方向，因此更适于曲面的测量。

RTP20测座

RTP20测座隶属Renishaw系列测头座之一，是机动双旋转测座，可对接TP20测力模块。测座分A、B两个旋转角度，A角以15 °分度从0 °旋转到90 °，B角以15 °分度从－180 °旋转到180 °。

TP20工作原理

包括3个电子接触器，当测杆接触物体使测杆偏斜时，至少有一个接触器断开，此时机器的X、Y、Z光栅被读出，这组数值表示此时的测杆球心位置。探针接触被测物体并与物体接触的力通过测头内部的弹簧力平衡，探针产生弯曲；探针绕测头内部支点转动，造成一个或两个接点断开，在断开前测头发出触发信号；然后机器回退，测头复位。

触发测头通过触点形成电气回路；当测头与零件接触时测力增加，接触面积减小，电阻增加，当电阻到达阈值时，测头发出触发信号。

六、测头校正

测头校验的意义

测头校正对所定义测头的有效直径及位置参数进行测量的过程。为了完成这一任务，需要用被校正的测头对一个校验标准进行测量。如右图：该球体是已知直径并且可以溯源到国家基准的标准器，红色小球是未知直径和位置的测头测针。

测头校验的意义

在实物基准的每个测量点的球心坐标同它的已知道直径比较。有效的测头直径是通过计算每个测量点所组成的直径与已知直径的差值。如右图所示为有效测头半径。