专利名称：三坐标智能测量方法
技术领域：
本发明涉及测量技术领域，尤其涉及发动机及其零部件的测量技术领域，具体地说是一种三坐标智能测量方法。
背景技术：
现有的发动机及其零部件的测量通常采用三坐标测量系统，该测量系统较之传统的测量模式具有通用、灵活、高效等特点，可以通过计算机控制完成各种复杂零件的测量， 符合机械制造业中柔性自动化发展的需要，能够满足现代生产对测量技术提出的高精度、 高效率要求。然而，随着产品种类越来越多，工艺越来越复杂，对三坐标测量技术提出了更高的要求，而现有的测量方法已很难满足这些要求。具体来说，现有的三坐标测量方法都是相对独立的，其功能单一，每一种方法均分别对应于单个工件、固定的工序。例如，气缸体总成的测量方法无法用来测量气缸体或曲轴箱，欧II机体的测量方法也无法用来测量欧III的机体。特别是欧III机体，由于油泵托架状态不同，它又可分为单缸机、双杠机，EGR机，同样它们的测量方法也是不能互通互用的。当然， 更不能用615机体的测量方法来测量D12的机体。而且，有时由于生产需要暂时改变工艺， 如少钻了些孔等，就不能使用原来的测量流程，而必须修改或重编制流程，否则三坐标测量时就有可能使测针与被测工件发生碰撞。采用这种方法，测量一个较复杂的工件甚至需要运行多个测量程序才能完成，就机体的测量程序就有几十上百个，给程序的维护带来非常大的困难。
发明内容
本发明要解决的是现有技术存在的程序相对独立、功能比较单一、程序不够”柔性”和智能，以及效率不高的问题，旨在提供一种三坐标智能测量方法。为解决上述问题，本发明采用以下技术方案三坐标智能测量方法，其特征在于按以下步骤进行(1)按照工艺图或零件图要求确定测量项目，根据测量项目来初步确定被测工件的放置状态，并根据确定的放置状态将被测工件放置在工作台上；(2)测量基准元素，建立被测工件的坐标系；(3)计算分析测得的基准元素，判断被测工件的品种和工件最终的放置状态；(4)根据测量项目、被测工件的品种和放置状态，确定测针的旋转方向和安全运行路径。根据本发明，如果步骤O)结束后，步骤(3)仍无法判断被测工件的品种，则再增加一个基准元素或特征元素重复步骤( 和步骤(3)，如此循环，直至准确判断出被测工件的品种。根据本发明，在步骤中，根据测量项目、被测工件的品种和放置状态来设置安全平面的方式确定测针的旋转方向和安全运行路径，避免测针在运行过程中与被测工件产生碰撞。根据本发明，在步骤(4)中，当测量项目中的被测元素的坐标系与步骤(2)建立的被测工件坐标系不同时，通过设置坐标系转换参数，在不同的坐标系下转换来自动生成测针的旋转方向和安全运行路径。本发明的三坐标智能测量方法，具有智能化、柔性化、高精度、高效率的优点。本发明的智能化体现在以下几个方面本发明能自动判被测工件的品种，例如，曲轴的测量程序能自动判别正在测量的曲轴是D12曲轴，还是615内铣曲轴，或者是615成品曲轴。又例如， 机体的测量程序能自动判别正在测量的机体是D12机体，还是615机体，是气缸体总成，还是气缸体，或者是曲轴箱，还能根据油泵托架的状态判断是单缸机、双杠机或EGR机，并在判别正确后进行测量。同时，本发明能自动或手动确定测量元素，也能按照固定的工艺要求进行测量，或按照零件的测量项目要求来测量；能自动判别工件在坐标机上放置的状态。众所周知，三坐标最多一次只能测量五个面上的被测元素，因为支撑面是测量不到的。有时一个机体六面都有被测元素，测量这样的工件，至少要翻身一次，故智能测量程序必须能判别工件在三坐标上放置的状态，根据不同的状态自动选择不同的项目、不同的测针旋转方向、自动生成测针的运行路径，自动判别被测元素是否存在，如不存在就跳过， 避免了碰撞。例如，机体的测量程序能判别机体放置的状态，支撑面是左侧面还是右侧面或者顶面；因此，本发明的测试功能非常强大。本发明的柔性化体现在测量程序的适用性非常广泛。现有的三坐标测量方法功能单一，对于不同品种的工件的测量需采用不同的程序。例如，D12的飞轮和615的飞轮必须分别编写不同的程序。而D12的机体测量是非常复杂的，有时要测量左侧面上的被测元素， 那左侧面就不能向下放置，有时要测量右侧面上的被测元素，右侧面就不能向下放置，有时要测量顶面上的被测元素，顶面就不能向下放置，不同的放置就必须分别采用不同的程序； 有时产品的变化或工艺的变化都会导致被测元素的增减、状态等变化，也必须重新编制不同的程序。而本发明的三坐标智能测量方法，在程序中加入自动判别工件品种、自动判别测针旋转方向和自动判别工件放置状态的功能，通过在程序中加入容错语句来避免测针碰撞，并具有人工或自动选择测量项目，将各种品种的被测工件的各种测量项目进行归一化处理，同时又可以灵活选择不同的测量元素，以应付各种特殊的测量要求，达到柔性化设计的目的。
下面，结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步说明。图1是本发明三坐标智能测量方法的流程图。
具体实施例方式参照图1，本发明的三坐标智能测量方法，其特征在于按以下步骤进行(1)按照工艺图或零件图要求确定测量项目，根据测量项目来确定被测工件的放置状态，并根据初步确定的放置状态将被测工件放置在工作台上。测量项目是测量元素的集合，按照测量元素的测试频率或工序要求进行分类。通常，将经常需要进行测量的或工序要求的元素组合成一个或几个测量项目，并赋予其项目代号，比如，机体的“稽查”测量项目，项目代号为“Audit”，就是对机体加工精度要求最高的一些主要数据进行测量，它包括的测量元素有基准元素，主轴承孔，凸轮轴孔，缸孔，挺住孔，这四大关键测量元素，和其他一些主要孔系，有前端面上的齿轮室定位孔、后端面上的飞轮定位孔、顶面上的缸盖定位孔等各主要孔系。如果正在测量的是615机体，则就是对 615机体的四大主要元素和各主要孔系的测量，如果是D12机体，则就是对D12机体的四大主要元素和各主要孔系的测量。又如曲轴内铣的测量项目，可以取项目代号为“内统”，它要求测量曲轴角度、冲程、主轴径开档、连杆径开档等，包括以下测量元素，主轴径，连杆径， 主轴径开档，连杆径开档等。还有一些项目是按测量频率来设置的，如代号为“ 10 )”测量项目，测量内容是机体的主轴孔和凸轮孔的同轴度，它包括的测量元素有主轴孔和凸轮轴孔。碰到临时性的测量项目，而该测量项目没有预先设定在菜单中，则直接标记程序中的测量项目变量为测量即可；若不知道测量项目，只要选择全测，程序能自动判别已加工的测量元素进行测量。测量项目选定后，该测量项目内的所有测量元素均被自动录入到电脑中。(2)测量基准元素，建立被测工件的坐标系。对于不同的测试品种，其基准元素的种类和数量也不相同，可以是基准面、基准孔或基准外圆，通常基准元素为1-2个。选择最能体现被测工件品种的特性的基准元素，其测试结果作为判断被测工件品种的基础。(3)计算分析测得的基准元素，判断被测工件的品种和工件最终的放置状。对基准元素的测量值进行计算后，分析类似品种的基准元素之间的差异，判断被测工件的品种。根据不同品种的特点，可增加1-2个基准元素进行测量，直到能够判断出被测工件的品种为止。同时还可以确定工件的最终放置状态。(4)根据测量项目、被测工件的品种和放置状态，确定测针的旋转方向和安全运行路径。将测量项目中的各测量元素设置为变量，如果测量项目中的被测元素的坐标系与步骤( 建立的被测工件坐标系不同时，通过设置坐标系转换参数，在不同的坐标系下转换来自动生成测针的旋转方向和运行路径。如果测量项目中的被测元素的坐标系与步骤 (2)建立的被测工件坐标系相同，可以不进行坐标系转换，也可以在程序设置中统一设置一个坐标系转换步骤，当上述两个坐标系相同时，将转换参数设置为0。为避免测针在运行过程中与被测工件产生碰撞，可设置安全平面的方式，即测针在对被测工件的一个表面或其上的测量元素测量完毕后，按设定的安全平面运行到下一个测量表面继续进行测量。举例1 对于615或D12机体的测量(1)首先确定测量项目，并根据测量项目来初步确定工件的放置状态，即把没有测量元素的那个面向下放置在工作台上。对615或D12机体这样的六面体工件的每个面都有一个固定的名称，第一个面称为基准面(面一)，基准孔就在此面上，大部分的测量数据的产生都以它为基准。基准面的对面称为顶面(面六)，其它的一个面称为左侧面(面二)，左侧面的对面称为右侧面(面三)，另外两个面分别是前端面(面五)和后端面(面四)。“(1，1)、(1,2), (1,3), (1，4) ”表示工件的基准面向上，顶面向下放在工作台上的四个放置状态，其中“(1，1) ”表示工件的左侧面向前，“ (1,2) ”表示工件的左侧面向左，即工件逆时针转了 90度，“(1，3)”表示工件的左侧面向后，“(1，4)”表示工件的左侧面向右。“(2，1)、(2,2)、(2,3)、(2,4) ”表示工件的基准面向右，顶面向左的四个放置状态， 其中“(2，1) ”表示工件的左侧面向上，右侧面向下放在工作台上。“(2，2) ”表示工件的左侧面向后，右侧面向前，即逆时针旋转90度。“(2，幻”表示工件的左侧面向下放在工作台上，右侧面向上。‘12，4)”表示工件的左侧面向前，右侧面向后。“(3，1)、(3,2)、(3,3)、(3,4) ”表示工件的基准面向左，顶面向右的四个放置状态， 其中“(3，1) ”表示工件的左侧面向上，右侧面向下放在工作台上。“(3，2) ”表示工件的左侧面向前，右侧面向后，即逆时针旋转90度。“(3，幻”表示工件的左侧面向下放在工作台上，右侧面向上。“(3，4)”表示工件的左侧面向后，右侧面向前。(2)对基准面和基准孔按要求进行测量。用三坐标测量仪在基准面和基准孔上打点，而后进行测量，在本实施例中，选用一个基准面和两个基准孔。(3)计算分析基准元素，根据615或D12机体基准元素间的差异，判断正在测量的机体是615机体还是D12机体，又根据基准元素的矢量方向来判断工件的放置状态，可能是 (3，1)，或可能是其它。再根据放置状态来选择测针旋转方向，如果是(3，1)放置，旋转测针 “A90B0”就可以测量基准面，旋转测针“Α0Β0”就可以测量左侧面。根据不同机体的不同特点，增加1、2个判断测量点，就可以判别出具体的机型，比如正在测量的机体是合件，或气缸体，还是曲轴箱。(4)判断完毕，进行测量，通过改变安全平面的各个参数，来控制测针的运行路径。 调入被测工件被测元素的各种参数，实现自动测量。举例2 对于D12曲轴、615内铣曲轴和615成品曲轴的测量由于曲轴外形比机体简单，且大同小异，因此对该类品种的测量则相对简单。(1)首先确定测量项目，并将被测工件放置在工作台上，该类工件只有一种放置状态。(2)对基准外圆进行测量。(3)计算分析基准元素，根据连杆径的外径判断是D12曲轴、615内铣曲轴还是615 成品曲轴。(4)根据测量项目和被测工件的放置状态，确定测针的旋转方向和运行路径，开始自动测量。应该理解到的是上述实施例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神范围内的发明创造，均落入本发明的保护范围之内。
权利要求
1.三坐标智能测量方法，其特征在于按以下步骤进行(1)按照工艺图或零件图要求确定测量项目，根据测量项目来初步确定被测工件的放置状态，并将被测工件放置在工作台上；(2)测量基准元素，建立被测工件的坐标系；(3)计算分析测得的基准元素，判断被测工件的品种和工件最终的放置状态；(4)根据测量项目、被测工件的品种和工件的放置状态，确定测针的旋转方向和安全运行路径。
2.如权利要求1所述的三坐标智能测量方法，其特征在于如果步骤(2)结束后，步骤 (3)仍无法判断被测工件的品种，则再增加一个基准元素或特征元素重复步骤( 和步骤 (3)，如此循环，直至准确判断出被测工件的品种。
3.如权利要求1所述的三坐标智能测量方法，其特征在于在步骤(4)中，根据测量项目、被测工件的品种和放置状态来设置安全平面的方式确定测针的旋转方向和安全运行路径，避免测针在运行过程中与被测工件产生碰撞。
4.如权利要求1-3任何一项所述的三坐标智能测量方法，其特征在于在步骤(4)中，当测量项目中的被测元素的坐标系与步骤( 建立的被测工件坐标系不同时，通过设置坐标系转换参数，在不同的坐标系下转换来自动生成测针的旋转方向和安全运行路径。
全文摘要
本发明公开了一种三坐标智能测量方法，其特征在于按以下步骤进行(1)按照工艺图或零件图要求确定测量项目，根据测量项目来初步确定被测工件的放置状态，并将被测工件放置在工作台上；(2)测量基准元素，建立被测工件的坐标系；(3)计算分析测得的基准元素，判断被测工件的品种和工件最终的放置状态；(4)根据测量项目、被测工件的品种和工件的放置状态，确定测针的旋转方向和安全运行路径。本发明的三坐标智能测量方法，具有智能化、柔性化、高精度、高效率的优点。
文档编号G01B21/00GK102538728SQ20111044288
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月27日 优先权日2011年12月27日
发明者姚克昌, 郑肇平 申请人:中国重汽集团杭州发动机有限公司
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