基于三坐标测绘仪的犁体曲面测绘及三维图像生成
三坐标原理
三坐标原理三坐标原理是一种用来描述三维空间中物体位置和形状的原理。
它是基于笛卡尔坐标系的，通过三个坐标轴(x、y、z)来确定一个点的位置。
在工程领域，三坐标原理被广泛应用于测量、设计和制造等方面。
三坐标原理的基本思想是将三维空间中的物体转化为数学模型，通过数学方法来描述和处理。
在三坐标原理中，我们需要确定一个参考点作为原点，然后确定三个坐标轴的方向和单位长度。
通过测量物体在三个方向上的坐标值，可以确定物体的位置和形状。
三坐标原理的应用非常广泛。
在制造业中，我们可以利用三坐标测量仪来测量零件的尺寸和形状，以确保其符合设计要求。
在汽车工业中，三坐标原理可以用来测量汽车车身的形状和尺寸，以确保各个部件的精确配合。
在航空航天领域，三坐标原理可以用来测量飞机和火箭的外形和结构，以保证其安全飞行。
三坐标原理的应用不仅局限于测量领域，它还可以用来进行设计和制造。
在设计阶段，我们可以利用三坐标原理来建立三维模型，进行虚拟装配和碰撞检测，以提前发现和解决问题。
在制造阶段，三坐标原理可以用来指导加工和装配过程，确保零件的精度和一致性。
三坐标原理的优势在于其精度和全面性。
通过三个坐标轴的组合，我们可以描述物体在三维空间中的位置和形状，而不仅仅局限于二维平面。
同时，三坐标原理还可以用来描述复杂曲面和非规则形状，具有很强的适应性。
然而，三坐标原理也存在一些局限性。
首先，三坐标测量需要专门的设备和技术，成本较高。
其次，三坐标测量对于大型物体和复杂曲面的测量存在困难，需要进行多次测量和数据处理。
此外，由于测量误差和仪器精度的限制，三坐标测量结果可能存在一定的误差。
总的来说，三坐标原理是一种描述三维空间中物体位置和形状的重要原理。
它在工程领域的测量、设计和制造等方面有着广泛的应用。
虽然三坐标原理存在一些局限性，但其精度和全面性使其成为不可替代的工具和方法。
随着科技的不断发展，三坐标原理将继续发挥重要作用，推动工程技术的进步和创新。
三坐标测量仪工作原理
三坐标测量仪工作原理三坐标测量仪是一种高精度、高效率的测量设备，常用于工业生产和质量检测领域。
它的测量原理是基于三维直角坐标系的，可以实现对三维物体的尺寸、形状、位置等多个方面的测量。
下面就来详细了解一下三坐标测量仪的工作原理。
1. 三坐标测量仪的基本结构三坐标测量仪主要由测头、工作台、计算机、测量软件等组成。
其中测头是测量过程中最重要的部件，它可以在三维空间内实现高精度的位置定位和距离测量。
工作台则是用来放置被测物体的平台，可以通过手动或自动控制精确定位被测物体。
计算机和测量软件则是整个系统的“大脑”，负责数据的采集、处理和分析。
2. 三坐标测量仪的工作原理三坐标测量仪主要依靠测头的测量原理来实现对被测物体的测量。
测头的测量原理基于三角测量原理，即通过测量三个不同位置的点的坐标来确定一个物体在三维空间中的位置和形状。
具体来说，当测头接触到被测物体时，它会通过光电信号等方式记录下被测点的三维坐标。
这些坐标数据会被传输到计算机中，经过测量软件的处理和分析，最终得出被测物体的尺寸、形状、位置等多个方面的数据。
在实际测量中，三坐标测量仪通常会使用多个测头同时对被测物体进行测量，以提高测量效率和准确度。
此外，三坐标测量仪还可以通过预设的测量程序来实现自动化测量，从而进一步提高工作效率和准确度。
3. 三坐标测量仪的应用领域由于其高精度、高效率的特点，三坐标测量仪广泛应用于机械制造、汽车制造、航空航天、轨道交通、电子电器等多个领域。
例如，在机械制造中，三坐标测量仪可以用于检测零件的尺寸和形状是否符合要求，从而保证产品的质量；在汽车制造中，三坐标测量仪则可以用于检测车身的尺寸和形状是否符合设计要求，从而确保汽车的质量。
三坐标测量仪是一种十分重要的测量设备，具有广泛的应用前景。
对于需要进行高精度、高效率测量的生产和检测领域来说，三坐标测量仪无疑是一个不可或缺的工具。
(完整版)三坐标测量机
三坐标测量机三坐标测量机，也称为CMM，是典型的现代化仪器设备，它由机械系统和电子系统两大部分组成。
涵盖了几乎所有的普通尺寸测量，数据处理，外形分析等现代测量任务。
三坐标测量机的测量过程是由测头通过三个坐标轴导轨在三个空间方向自由移动实现的，在测量范围内可到达任意一个测点。
三个轴的测量系统可以测出测点在X，Y，Z三个方向上的精确坐标位置。
根据被测几何型面上若干个测点的坐标值即可计算出待测的几何尺寸和形位误差。
另外，在测量工作台上，还可以配置绕Z 轴旋转的分度转台和绕X 轴旋转的带顶尖座的分度头，以方便螺纹、齿轮、凸轮等的测量。
1、三坐标测量机的工作原理三坐标测量机是基于坐标测量的通用化数字测量设备。
它首先将各被测几何元素的测量转化为对这些几何元素上一些点集坐标位置的测量，在测得这些点的坐标位置后，再根据这些点的空间坐标值，经过数学处理方法求出其尺寸和形位误差。
如图所示，要测量工件上一圆柱孔的直径，可以在垂直于孔轴线的截面I内，触测内孔壁上三个点（点1、2、3），则根据这三点的坐标值就可计算出孔的直径及圆心坐标O1；如果在该截面内触测更多的点（点1，2，…，n，n为测点数），则可根据最小二乘法或最小条件法计算出该截面圆的圆度误差；如果对多个垂直于孔轴线的截面圆（I，II，…，m，m为测量的截面圆数）进行测量，则根据测得点的坐标值可计算出孔的圆柱度误差以及各截面圆的圆心坐标，再根据各圆心坐标值又可计算出孔轴线位置；如果再在孔端面A上触测三点，则可计算出孔轴线对端面的位置度误差。
由此可见，CMM的这一工作原理使得其具有很大的通用性与柔性。
从原理上说，它可以测量任何工件的任何几何元素的任何参数。
2、三坐标测量机系统的硬件构成和功能三坐标测量机系统的硬件主要有三部分组成：⑴终端控制计算机和打印机：在三坐标测量机系统的硬件结构中，计算机是整个测量系统的管理者。
计算机实现与操作者对话、控制程序的执行和结果处理、与外设的通讯等功能。
三坐标测量仪教程
定义与原理定义三坐标测量仪是一种基于坐标测量原理的高精度测量设备，用于对三维空间内的几何元素进行精确测量。
原理通过测头在三个互相垂直的导轨上移动，感应被测物体的几何形状和尺寸，将测量数据通过计算机系统处理，得出被测物体的实际坐标值。
发展历程及现状发展历程自20世纪50年代第一台三坐标测量仪问世以来，随着计算机技术和精密制造技术的不断发展，三坐标测量仪的测量精度、速度和自动化程度不断提高。
现状目前，三坐标测量仪已广泛应用于机械制造、汽车、航空航天、能源、电子等各个领域，成为现代工业生产和质量控制不可或缺的重要工具。
应用领域与前景应用领域机械制造、汽车、航空航天、能源、电子等各个领域的产品研发、生产过程中的质量检测与控制。
前景随着智能制造、工业4.0等概念的提出和实施，三坐标测量仪将更加智能化、网络化、柔性化，实现更高精度、更高效率的测量，为工业生产和质量控制提供更加可靠的技术支持。
同时，随着新材料、新工艺的不断涌现，三坐标测量仪的应用领域也将不断拓展。
三坐标测量仪的主体结构，通常采用高强度材料制造，确保稳定性和刚性。
框架提供测量探针运动的轨道，保证运动的平稳性和准确性。
导轨支撑导轨并减少摩擦，保证测量探针的顺畅运动。
轴承驱动测量探针沿导轨运动，通常由电机和传动机构组成。
驱动系统主机部分01控制器接收并执行测量软件发出的指令，控制驱动系统使测量探针按预定轨迹运动。
02传感器检测测量探针的位置和姿态，将信号反馈给控制器以形成闭环控制。
03电源及电气系统为控制器、传感器等提供稳定可靠的电源和电气信号。
控制系统03根据被测对象的形状和尺寸特点，编写相应的测量程序，实现自动化测量。
测量程序对测量数据进行处理和分析，如计算形状误差、位置误差等。
数据处理将测量结果以图形、报表等形式输出，便于用户分析和判断。
结果输出测量软件用于对三坐标测量仪进行定期校准，确保其测量精度符合要求。
校准装置夹具防尘罩用于固定被测对象，保证其在测量过程中的稳定性和可靠性。
三坐标测量仪工作原理
三坐标测量仪工作原理三坐标测量仪是一种用于测量物体尺寸和形状的精密测量设备。
其工作原理基于三个数控轴的运动，通过测头和测量软件来实现对目标物体三维坐标的测量和分析。
三坐标测量仪由测头、主机和测控软件组成。
测头是测量仪的核心部件，它具有高精度的感应元件和信号处理芯片。
其内部结构包括光学测量系统、机械系统和信号传输系统。
光学测量系统由光源、衍射光栅、检测光栅和接收器等组件构成，通过射出光线并接收反射光线来测量物体的位置。
机械系统则是测头的机械部分，用来支持和移动测头，实现对物体的扫描和测量。
信号传输系统用于将测量数据传输至主机进行处理。
在实际测量过程中，用户需要将待测物体放置在测台上，并固定好。
然后，通过测控软件设置测头的起点位置和测量范围，选择测量方式和测量参数。
测头按照预设的路径进行扫描，并通过光电传感器获取反射光信号。
测量仪将这些信号转化成电信号，并通过测控软件对其进行处理和分析。
软件会提取出物体的坐标信息，并计算出尺寸、边距、角度等相关数据。
三坐标测量仪的工作原理基于坐标系和三个数控轴的运动。
一般来说，三坐标测量仪采用笛卡尔坐标系，其中X轴为水平轴，Y轴为垂直轴，Z轴为测头的运动轴。
通过控制三个轴的运动，可以实现测头在三维空间中的位置定位。
测量仪中的测控软件起到了关键作用，它负责测量数据的采集、处理和分析。
测控软件通过与测量仪的接口通信，获取测量仪传输的信号，并将其转换为可视化的三维模型或者二维图形。
同时，软件还会提供大量的测量工具，如测量线、测量圆、测量角度等，用于用户对测量结果的分析和计算。
三坐标测量仪具有精度高、重复性好、测量速度快等优点，广泛应用于制造业、航空航天、汽车、电子等工业领域。
它能够对复杂形状的工件进行精确测量，能够检测到微小尺寸的偏差，并且测量结果具有高可靠性。
同时，三坐标测量仪还可以实现测量数据的存储和共享，方便后续的数据分析和制造过程的优化。
总之，三坐标测量仪通过测头和测控软件的协同工作，实现了对三维空间中物体位置和尺寸的测量。
三坐标测量仪使用教程
三坐标测量仪使用教程
三坐标测量仪的使用教程包括以下步骤：
1、打开AC-DMIS测量软件。
在主菜单中选择“新建”，然后选择适当的测量程序。
如果是经常测量的检测项目，可以编制专用测量程序并存入AC-DMIS指定的目录，以便直接调用。
2、选择适当的坐标系。
在测量开始前，需要选择或创建一个适合的坐标系。
可以直接使用机器坐标系，也可以根据需要创建新的坐标系。
创建坐标系的方法是先选择三个不在同一直线上的点作为参考点，然后输入这三个点的坐标值。
3、导入CAD模型。
如果有被测工件的CAD模型，可以将其导入到测量软件中。
这样，可以在测量过程中实时显示测量数据和图形，方便观察和调整。
4、开始测量。
将测头移动到起始点，然后按照预定的路径和步长进行扫描。
在扫描过程中，测头会自动采集数据并显示在屏幕上。
如果需要手动采集数据，可以使用操纵盒进行操作。
5、查看测量结果。
测量完成后，可以查看测量结果。
如果有需要，还可以进行尺寸和形位误差评价。
6、记录测量结果。
根据需要，及时做好相应的记录，包括测量数据、图形和评价结果等。
7、关机。
在完成测量后，需要先退出软件，然后依次关闭电源：计算机、显示器、打印机、控制柜、干燥器、稳压电源。
请注意，在使用三坐标测量仪时，需要保持仪器和测头的清洁，避免灰尘和污渍影响测量精度。
同时，还需要定期进行校准和维护，以确保仪器的准确性和可靠性。
三坐标的使用方法
三坐标的使用方法三坐标是用于测量物体三维形状的一种测量仪器，它通过在三个坐标轴上的测量来确定物体的位置和形状。
在工业制造和设计领域，三坐标常用于测量工件的尺寸、形状和位置，以确保产品符合规格要求。
三坐标的工作原理是通过传感器来测量物体的三个坐标轴上的位置。
常见的传感器有针形探针、光电传感器和摄像头等。
针形探针常用于测量物体的表面轮廓，通过触碰物体表面，传感器可以测量出表面的位置信息。
光电传感器则通过发射光线并测量光线的反射情况来确定物体的位置。
摄像头可以通过拍摄物体的图像，然后通过图像处理算法来测量物体的尺寸和形状。
1.准备工作：首先需要将待测量的物体放置在三坐标的工作平台上，并将传感器调整到合适的位置和角度。
2.零点校准：在进行测量之前，需要先进行零点校准以确保测量的准确性。
校准的过程是将传感器移动到已知的标准点（通常是工作平台的原点），然后通过软件调整坐标轴的零点。
3.输入参数：根据待测量物体的形状和尺寸，需要输入相应的参数到三坐标系统中。
这些参数通常包括测量范围、刀具长度、测量精度等。
4.进行测量：将传感器移动到待测量物体上，开始进行测量。
根据所使用的传感器类型，可以通过触碰物体表面、扫描物体表面、或者拍摄物体图像来进行测量。
5.数据处理：测量结束后，三坐标系统会生成一系列数据，包括物体的三维坐标、形状和尺寸。
这些数据可以通过三坐标系统的软件进行处理和分析，以获得更详细的测量结果。
6.结果输出：最后，根据测量结果可以进行合格判定。
如果物体的尺寸、形状和位置与设计要求相符，则可以判定为合格；否则需要进一步调整或处理。
总之，三坐标是一种用于测量物体三维形状的高精度测量仪器。
通过合理使用和操作，可以实现对物体尺寸、形状和位置的精确测量，从而保证产品的质量和符合设计要求。
三坐标测量仪测量原理
三坐标测量仪测量原理
三坐标测量仪是一种用于测量物体形状和位置的精密测量仪器。
它使用三个相互垂直的测量轴来确定物体上各个点的坐标值。
三坐标测量仪的测量原理可以分为以下几个步骤：
1. 准备工作：首先，将待测物体放置在测量台上，并使用夹具或磁吸等方式将其固定。
确保物体稳定且不会发生移动。
2. 坐标系建立：在进行测量前，需要先建立一个三维坐标系。
可以通过工具在实际物体上标记三个参考点，并使用测量仪器进行校准，使其与标记点对应。
3. 数据采集：接下来，使用测量仪器的探测头在物体表面上移动，逐点采集数据。
探测头可以测量物体表面的几何形状，如点、线、面等。
4. 数据处理：测量仪器会将采集到的数据传输到计算机软件中，进行数据处理和分析。
软件会根据测量仪器的原理，计算出每个点的三维坐标值。
5. 结果显示：最后，将测量结果显示在计算机屏幕上。
通常会以三维图形的形式展示出来，可以清晰地看到物体的形状和位置。
三坐标测量仪的核心原理是使用探测头进行高精度的距离测量。
探测头通常采用激光干涉、光栅尺、电容式传感器等技术，可
以实现微米级的测量精度。
总之，三坐标测量仪通过建立三维坐标系、采集数据、数据处理和结果显示等步骤，能够精确测量物体的形状和位置信息。
它在制造业、精密加工、质量控制等领域具有重要的应用价值。
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基于三坐标测绘仪的犁体曲面测绘及三维图像生成
【摘要】根据三坐标测绘仪,利用逆向工程原理提出一种基于三坐标测绘仪
与Pro/ENGINEER软件的犁体曲面测绘与三维实体生成的方法。利用三坐标测
绘仪测量曲面点云数据,再用Pro/E逆向工程生成犁体曲面实体模型。提高了测量
精度,为犁体曲面的优化设计提供了必要的数据参考。
【关键词】三坐标;犁体;Pro/E;逆向工程;测绘
1概述
耕地作业是发展农业不可缺少的重要环节也是耗能最多的作业项目之一。
尽管目前已有很多学者提出了对犁体曲面的计算机辅助设计模型,但是对于部分
成型机理不是单一或者无法确定成型机理的犁体曲面,利用CAD将难以实现。对
于以上情况的犁体曲面,测量其结构参数将成为难以完成的工作,一来无法选用合
适的测量仪器,二来测量点数超过50个时,对数据处理的工作量将会很大。再者,
一般的测量仪器的测量精度都比较低,当所得数据不能准确反映曲面的情况的时
候,后续的优化设计、光顺性分析等将变得毫无意义。
因此探索一种速度快、精度高、便于优化的犁体曲面测绘方法具有一定的意
义。
2点云的采集
2.1三坐标测量机测量方案的确定
三坐标测量机(Coordinate Measuring Machining,简称CMM)是20世纪60年
代发展起来的一种新型高效的精密测量仪器。以下,将以CMM-575手动三坐标测
绘仪为例,介绍三坐标测绘仪的使用过程,具体流程见图1
2.2测量前的硬件准备
首先开启三坐标测量仪,保持气动系统的正常工作压力为6MPa。所以,为了
保证系统工作正常,空压机压力一般保证在8MPa以上。其次,测量机的测量精度
测量环境密切相关,它对振动、室内温度以及地基的水平度有相当高的要求。所
以,测量过程,室温应该保证在18—22摄氏度之间。
2.3测量系统设置
首先,加载机器模型,该计算机模拟的机器模型能在测量过程模拟实际测头的
轨迹,有助于用户观察与对比;机器调零,即标定测头初始位置,加载探头,只有与实
际相符的探头测出的数据,才能与实际匹配,因为系统计算轨迹是以Z轴的下端点
为动点的,而不同探头有不同的尺寸以及形状,故需要准确构造探头;标定,该操作
成为能否保证测量精度的关键。因为测针的端部有一个红色的圆球,该球在360
度范围内都能与被测物体接触,然后利用光学原理把接触点的数据传送到系统,系
统再对该数据进行补偿(添加上圆球半径的矢量值)。
标定后,为了检验上述步骤,可以对标定球进行一次测量,得出的直径如果在
控制误差范围(3μm)内,则认为测量系统符合工作要求。之后即可进行实际的测量
了。
2.4数据的获取与导出
在测量之前,需要注意一下几点,第一,工件是否在测量范围之内,如果超程,只
能重测了,因为一旦开始测量,工件与机器的相对位置就不能再变了;第二,探头是
否能无误地接触到测量目标上的任意一个点,不会出现干涉、超程等情况,如果发
现不能满足,只能调整探头的角度或者改变工件的位置了。探头的角度一旦变化,
必须马上对其标定,否则后面的数据无效。
打开“测量”工具包,那里有对不同元素的测量模块。以测量曲面为例,点击“曲
面”按钮,再控制三坐标测绘仪,使其在曲面上读取3个以上的数据,当然,数据越多
越能反映曲面的真实情况。测量结束后,点击“接受”按钮,系统马上生成一个曲面
的形状。
Rational-DMIS系统支持数据拖动选择功能,把刚才得到的“曲面”直接拖放到
“点云”列表,系统就能自动将曲面转化为点云的形式了。再对生成的“点云”点击右
键,选择“导出.IGES”格式的文件,选择路径后,就实现了导出的功能了。
3用Pro/E处理点云生成三维实体
3.1点云数据处理
三坐标仪能产生.IGES格式的点云数据,这正是Pro/E所需要的,新建实体
后,“插入—小平面特征”,选择默认坐标系,即可插入点云 。
3.2曲面处理
首先,在点数据处理完毕后,进入平面处理阶段。利用Pro/E“小平面”、 “整
理” 、“精准” 、“重新造型”等工具构造犁体曲面模型 。
3.3造型修剪
延伸后重新造型特征完成,我们按照犁体曲面的轮廓对其进行修剪。利用
“编辑—投影”工具、 “插入—造型”、 “曲面修剪”等工具,对轮廓曲面图进行造型
和修剪。
3.4实体生成
犁胸和犁翼部分的曲面已经生成。下面对犁铧部分造型。前面已经将犁铧平
面与水平面通过参照平面特征表现出来。首先,导入基准点,通过偏移坐标系工具
分别导入“水平面、犁铧”所在平面各3个基准点,用它们生成两个基准平面,再通
过生成一根基准轴,注意,此轴即为铧刃线所在轴线。再通过同样步骤,导入犁铧的
左、上、右方的轮廓点,用基准曲线工具,拟合出三根属于犁铧的轮廓线。再以犁
铧所在的平面作为草绘平面,以3根基准曲线和一个基准轴线作为参照,作出犁铧
的轮廓,此轮廓为密闭的四边形。草绘完成,通过“编辑—填充”工具,生成犁铧平
面 。把犁铧平面与犁胸、犁翼曲面合并,再加厚处理,即生成完整的犁体曲面实体
模型 。
4总 结
本文以三坐标测量系统测量得到的散乱数据点云为研究对象,研究三维散乱
数据点曲面重建技术,首先利用去噪方法对数据进行去噪,根据三维散乱数据点的
特征,利用Pro/ENGINEER软件的逆向设计模块,通过点数据处理、小平面生成、
重新造型和造型特征等步骤,重新生成犁体曲面实体。为后续的犁体曲面优化和
设计提供了必要和较充分的数据支持。
参考文献
[1] 石林,吕钊钦,景奉水等,计算机在犁体设计中的应用研究,山东农业大学
学报(自然科学版), 2000 ,31 (2): 161-162;
[2] 张淑娟,董丽君,,犁体曲面的计算机辅助几何设计,山西农业大学学报
1997,17 (2): 202-205;
[3] 马如军,李学焕,三座标测量技术在曲面测绘中的开发应用,火箭推
进,2008,第34卷第5期;
[4] 张士国,基于Pro/ENGINNER二次开发的犁体曲面计算机辅助设计研究,
南京农业大学2007,S222.12+1;
[5] 杨小玲,周天瑞,逆向工程中的数据处理技术,南方金属,2009,总第171期
4-7;