三坐标测量仪在逆向工程设计中的应用
柏钦成+马琨岩
[摘 要]随着工业技术在现代不断的发展，三坐标测量仪对于工业上的发展也起到明显的作用。三坐标测量仪对于产品关键的参数可以进行测量，以及有效的反映出该产品质量上的信息，直接的监控了产品质量。同时它还是产品在逆向设计上重要的手段以及有效的工具。近些年以来，我国有较多的企业都从国外引入了这项先进的高技术产品，并对其惊醒了消化以及改进研发，对产品的技术进行解析，从实物上的产品推算出产品数学模式对它进行重新的CAD建模。数据的采集技术在产品逆向设计上市非常关键的环节，数据的采集准确度可以决定它最终的建模效果。
[关键词]三坐标测量仪；逆向工程；工程设计
中图分类号：R58.9 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）06-0366-01
逆向的工程和产品正向的设计过程正好相反，逆向的设计是在逆向的工程中关键的步骤，逆向的工程不仅仅只是对于现实世界进行模仿，更重要的是对现实世界进行改造，它是一种超越。
逆向的工程在世界上应用的范围已经非常的普遍。在我国逆向的忠诚技术在目前已经是工业设计的数字化共性技术里最为重要的一个组成部分，它可以确保产品的再设计工作上高起点的展开，逆向的工程技术是国家在“数字化和智能化设计制造”的优先发展凌羽里急需解決的一项关键技术，是创新型国家建设的需要之处。
随着社会的发展，在经历过了几千年的研究以及探索，各方面都累积了相当丰富的知识财富以及科技的成果，它是产品开发时的基础。但是因为历史所存在的局限性，在古时没有计算机，许多的遗产都只可以用仿照的办法来进行记载，而在当今时代下需要将大批模拟的信息转化成数字化模型，用来提供产品以后发展时的需要。在机械的产品方面，我们可以运用逆向的工程思想，用三坐标的测量仪器来进行快速的转换。以某型号的摩托车的发动机左右箱体的你想设计为例，在目前所用的是精确度比较高的意大利的三坐标测量仪对于箱体的结构来进行测绘，得出精确完整的测量数据，为CAD数字化模型的逆向设计做出了重要的保证。
1 三坐标测量仪的结构组成
三坐标的测量仪是由主机、电气系统以及侧头这三个部分组成的。
主体的结构主要包括了：（1）框架，它指的是测量机主体的架子。它是由工作的平台、桥框、壳体、主柱等机械的结构所集合而成的一个集合体。（2）标尺系统，测量仪所用到的标尺有精密丝杆、线纹尺、光栅尺、感应同步器以及磁尺等等，此系统还应该包含数显的电气装置。（3）导轨，测量仪在实现三维运动使重要的部件。测量仪需要采用滑动的导轨或者是滚动的轴承导轨和气浮的导轨，其中以气浮静压形式的导轨为最主要的。（4）驱动的装置，他可以实现在机动以及程序的控制运动的功能。在测量仪上一般所采用到的驱动装置会有丝杆丝母、钢丝、光轴滚动轮等等的传动，并配合着伺服马达的驱动。（5）平衡的部件，将其主要的运用到Z轴的结构之中。它的主要功能就是平衡Z轴重量，使在检测的时候Z轴的向测力能够稳定，若是更换了Z轴上面安装的侧头，就要重新对平衡力进行调整，从未达到新的一种平衡。（6）转台和附件，转台可以说是测量仪重要的原件，方便某些种类的零件测量。
测头则是三维的测量一个传感器，它可以在3个方面感应并且对准信号以及微小的位移，用来实现瞄准和侧微的两种性能。测量测头的主要有、电气侧头、硬测头以及光学测头等，另外还有侧头的回转体等等的附件。
电气系统则分为（1）电气的控制系统，测量仪电气的控制部分，它有着单轴和多轴的联动控制、外围的设备控制、通信的控制以及保护逻辑的控制等等。（2）测量仪的软件，版喊了控制的软件和数据处理的软件。这些软件都是可以进行坐标的交换和侧头的校正，从而生成探测的模式和测量的路径，拥有统计的分析、误差的补偿以及网络通信等等的功能。（3）打印和绘图的装置，这个装置是可以根据测量的要求，打印出所需要的数据和表格，也可以绘制出图形，它是测量结果时的设备输出。
2 DEA的三坐标测量仪它的原理和特点
DEA公司三坐标测量仪的型号是SCIROCCO201310，它整体的结构是桥式，采用了气浮的导轨，挑选RENISHAW的PH10为接触式的侧头，运用光栅尺进行读数。该机器在运转和数据上的处理都是由DEA TUTOR P的系统来完成的。测量的精准度则是（0.005+6L/1000）mm（其中L的单位是m）。
3 三坐标测量仪和逆向工程之间的关系
通过了解了三坐标的测量仪原理，我们便可以看的出来它所具备的特性：高精准、高效以及高柔性并且还具有相当程度上的专用型。三坐标的测量仪拥有很高数据的采集以及处理的效率，它运用精密机械的机体作为基础，运用先进的传感技术，在配合高精度位置的传感器，便可以实现非常高的精度。能够满足于不同的类型产品测量的需要，所以说她完全具有了非常高的柔性以及专业性。
逆向的工程要对样品进行仿制，就要拥有相对应的数据信息。数据的采集就是逆向工程中的特点，三坐标的测量仪可以说是逆向工程中理想的数据采集仪器，也是逆向工程数据的根源。
4 DEA三坐标的测量仪在对于摩托车发动机在逆向设计上的应用
4.1 规则形状数据的采集和规划
对于发动机的左箱体和发动机右箱体的规则形状像是直线、圆柱、点等等，同时也包含了扩展的规律形状例如螺旋线以及双曲线等等特征的结构都采用接触式的高精准侧头，根据数据的定义，这些元素它所需要点的信息来进行数据的采集和规划。并对其建立出精准的坐标系，将所采集的数据保存成Microsoft Word的格式。
4.2 自由的曲面数据的采集规划
对于发动机的左箱体和右箱体中产品的非规划形状，统称为自由的曲面，它采用三坐标的测量仪探测头的人工扫描或者是自动的变成扫描来进行测量。在原则上，描述自由的形状产品特征，只要能够记录到足够数据的点的信息就可以了，但是对于评价足够的数据点很难，没有硬性的指标之初多少数据的点算是够用的。所以在进行自由曲面中实际数据的采集和规划中多多根据产品中体的流向以及特征，对于局部变化比较大的一些地方，采用顺沿的特征走，沿法向的特征扫描来进行对数据的采集规划。所扫描出来的数据便可转换为三维的点云保存到三维的软件之中。
4.3 三坐标的测量仪对数据的处理以和产品的重建
首先对于发动机左右的箱体进行分析，找出它工作中原理的重要数据。在按照一定的规则从三坐标的测量仪中所采取到的数据来识别原型的产品中各种元素的特征，按照产品的逆向重建方式线架重建、实体重建以及片面重建。在重建之后发动机的左右箱体的3D模型图就出来了。
总结
综上所述，通过对于三坐标测量仪对于摩托车发动机的左右箱体进行数据的采集规划和产品的重建作为背景，可以发现采用的规划目的可以使采集到的数据更加的正确而且高效。
逆向的工程它不是产品的防止，而是在产品研发时的有效途径，是产品可以有效发展下去的原动力。它所承担着数学的模型还原以及再设计优化等等多项的重任，逆向工程的有效的运用三坐标的测量仪来进行非常高效数据的采集规划，是提高产品在逆向设计上的精准度、质量以及效率的非常重要的一项保证。
参考文献
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