三坐標(biāo)測量機(CMM)的測量方式通常可分為接觸式測量、非接觸式測量和接觸與非接觸并用式測量.其中,接觸測量方式常用于機加工產(chǎn)品、壓制成型產(chǎn)品、金屬膜等的測量.為了分析工件加工數(shù)據(jù),或為逆向工程提供工件原始信息,經(jīng)常需要用三坐標(biāo)測量機對被測工件表面進行數(shù)據(jù)點掃描.我們就已基英示三坐標(biāo)為例來介紹三坐標(biāo)測量機的幾種常用掃描方法及其操作步驟。
三坐標(biāo)測量機的掃描操作是應(yīng)用PCDMIS程序在被測物體表面的特定區(qū)域內(nèi)進行數(shù)據(jù)點采集,該區(qū)域可以是一條線、一個面片、零件的一個截面、零件的曲線或距邊緣一定距離的周線等.掃描類型與測量模式、測頭類型以及是否有CAD文件等有關(guān),控制屏幕上的“掃描”(Scan)選項由狀態(tài)按鈕(手動/DCC)決定.若采用DCC方式測量,又有CAD文件,則可供選用的掃描方式有“開線”(Open Linear)、“閉線”(Closed Linear)、“面片”(Patch)、“截面”(Section)和“周線”(Perimeter)掃描；若采用DCC方式測量,而只有線框型CAD文件,則可選用“開線”(Open Linear)、“閉線”(Closed Linear)和“面片”(Patch)掃描方式;若采用手動測量模式,則只能使用基本的“手動觸發(fā)掃描”(Manul TTP Scan)方式;若采用手動測量方式并使用剛性測頭,則可用選項為“固定間隔”(Fixed Delta)、“變化間隔”(Variable Delta)、“時間間隔”(Time Delta)和“主體軸向掃描”(Body Axis Scan)方式. 
       1.開線掃描(Open Linear Scan)

        開線掃描是zui基本的掃描方式.測頭從起始點開始,沿一定方向并按預(yù)定步長進行掃描,直至終止點.開線掃描可分為有、無CAD模型兩種情況.
        (1).無CAD模型
        如被測工件無CAD模型,首先輸入邊界點(Boundary Points)的名義值.打開對話框中的“邊界點”選項后,先點擊“1”,輸入掃描起始點數(shù)據(jù);然后雙擊“D”,輸入方向點(表示掃描方向的坐標(biāo)點)的新的X、Y、Z坐標(biāo)值;zui后雙擊“2”,輸入掃描終點數(shù)據(jù).
        第二項輸入步長.在“掃描”對話框(Scan Dialog)中“方向1技術(shù)”(Direction 1 Tech)欄中的“zui大”(Max Inc)欄中輸入一個新步長值.
        zui后檢查設(shè)定的方向矢量是否正確,該矢量定義了掃描開始后*測量點表面的法矢、截面以及掃描結(jié)束前zui后一點的表面法矢.當(dāng)所有數(shù)據(jù)輸入完成后點擊“創(chuàng)建”.
        (2).有CAD模型
        如被測工件有CAD模型,開始掃描時用鼠標(biāo)左鍵點擊CAD模型的相應(yīng)表面,PC DMIS程序?qū)⒃贑AD模型上生成一點并加標(biāo)志“1”表示為掃描起始點;然后點擊下一點定義掃描方向;zui后點擊終點(或邊界點)并標(biāo)志為“2”.在“1”和“2”之間連線.對于每一所選點,PC DMIS已在對話框中輸入相應(yīng)坐標(biāo)值及矢量.確定步長及其它選項(如安全平面、單點等)后,點擊“測量”,然后點擊“創(chuàng)建”

        2.閉線掃描(Closed Linear Scan)
        閉線掃描方式允許掃描內(nèi)表面或外表面,它只需“起點”和“方向點”兩個值(PC DMIS程序?qū)⑵瘘c也作為終點).
        (1).數(shù)據(jù)輸入操作
        雙擊邊界點“1”,在編輯對話框中輸入位置;雙擊方向點“D”,輸入坐標(biāo)值;選擇掃描類型(“線性”或“變量”),輸入步長,定義觸測類型(“矢量”、“表面”或“邊緣”);雙擊“初始矢量”,輸入第“1”點的矢量,檢查截面矢量;鍵入其它選項后,點擊“創(chuàng)建”.
也可使用坐標(biāo)測量機操作盤觸測被測工件表面的*測點,然后觸測方向點,PC DMIS程序?qū)褱y量值自動放入對話框,并自動計算初始矢量.選擇掃描控制方式、測點類型及其它選項后,點擊“創(chuàng)建”.
        (2).有CAD模型的閉線掃描
        如被測工件有CAD模型,測量前確認(rèn)“閉線掃描”;首先點擊表面起始點,在CAD模型上生成符號“1”(點擊時表面和邊界點被加亮,以便選擇正確的表面);然后點擊掃描方向點;PC DMIS將在對話框中給出所選位置點相應(yīng)的坐標(biāo)及矢量;選擇掃描控制方式、步長及其它選項后,點擊“創(chuàng)建”.

        3.面片掃描(Patch Scan)
        面片掃描方式允許掃描一個區(qū)域而不再是掃描線.應(yīng)用該掃描方式至少需要四個邊界點信息,即開始點、方向點、掃描長度和掃描寬度.PCDMIS可根據(jù)基本(或缺省)信息給出的邊界點1、2、3確定三角形面片,掃描方向則由D的坐標(biāo)值決定;若增加了第四或第五個邊界點,則面片可以為四方形或五邊形.
        采用面片掃描方式時,在復(fù)選框中選擇“閉線掃描”,表示掃描一個封閉元素(如圓柱、圓錐、槽等),然后輸入起始點、終止點和方向點.終止點位置表示掃描被測元素時向上或向下移動的距離;用起始點、方向點和起始矢量可定義截平面矢量(通常該矢量平行于被測元素).現(xiàn)以創(chuàng)建四邊形面片為例,介紹面片掃描的幾種定義方式:
        (1).鍵入坐標(biāo)值方式

        雙擊邊界點“1”,輸入起始點坐標(biāo)值X、Y、Z;雙擊邊界方向點“D”,輸入掃描方向點坐標(biāo)值;雙擊邊界點“2”,輸入確定*方向的掃描寬度;雙擊邊界點“3”,輸入確定第二方向的掃描寬度;點擊“3”，然后按“添加”按鈕,對話框給出第四個邊界點;雙擊邊界點“4”,輸入終止點坐標(biāo)值;選擇掃描所需的步長(各點間的步距)和zui大步長(1、2兩點間的步長)值后,點擊“創(chuàng)建”.
        (2).觸測方式
        選定“面片掃描”方式,用坐標(biāo)測量機操作盤在所需起始點位置觸測*點,該點坐標(biāo)值將顯示在“邊界點”對話框的“#1”項內(nèi);然后觸測第二點,該點代表掃描*方向的終止點,其坐標(biāo)值將顯示在對話框的“D”項內(nèi);然后觸測第三點,該點代表掃描面片寬度,其坐標(biāo)值將顯示在對話框的“#3”項內(nèi);點擊“3”,選擇“添加”,可在清單上添加第四點;觸測終止點,將關(guān)閉對話框.zui后定義掃描行距和步長兩個方向數(shù)據(jù);選擇掃描觸測類型及所需選項后,點擊“創(chuàng)建”.
        (3)CAD曲面模型方式.
        (4)該掃描方式只適用于有CAD曲面模型的工件.首先選定“面片掃描”方式,左鍵點擊CAD工作表面;加亮“邊界點”對話框中的“1”,左鍵點擊曲面上的掃描起始點;然后加亮“D”,點擊曲面定義方向點;點擊曲面定義掃描寬度(#2);點擊曲面定義掃描上寬度(#3);點擊“3”,選擇“添加”,添加附加點“4”,加亮“4”,點擊定義掃描終止點,關(guān)閉對話框.定義兩個方向的步長及選擇所需選項后,點擊“創(chuàng)建”.

        4.截面掃描(Section Scan)
        截面掃描方式僅適用于有CAD曲面模型的工件,它允許對工件的某一截面進行掃描,掃描截面既可沿X、Y、Z軸方向,也可與坐標(biāo)軸成一定角度.通過定義步長可進行多個截面掃描.可在對話框中設(shè)置截面掃描的邊界點.按“剖切CAD”轉(zhuǎn)換按鈕,可在CAD曲面模型內(nèi)尋找任何孔,并可采用與開線掃描類似方式定義其邊界線,PC DMIS程序?qū)⑹箳呙杪窂阶詣颖荛_CAD曲面模型中的孔.按用戶定義表面剖切CAD的方法為:進入“邊界點”選項;進入“CAD元素選擇”框;選擇表面；在不清除“CAD元素選擇”框的情況下,選擇“剖切CAD”選項.此時PC DMIS程序?qū)⑶懈钏x表面尋找孔.若CAD曲面模型中無定義孔,就沒有必要選“剖切CAD”選項,此時PC DMIS將按定義的起始、終止邊界點進行掃描.對于有多個曲面的復(fù)雜CAD圖形,可對不同曲面分組剖切,*#將剖切限制在局部CAD曲面模型上.

        5.邊界掃描(Perimeter Scan)
        邊界掃描方式僅適用于有CAD曲面模型的工件.該掃描方式采用CAD數(shù)學(xué)模型計算掃描路徑,該路徑與邊界或外輪廓偏置一定距離(由用戶選定).創(chuàng)建邊界掃描時,首先選定“邊界掃描”選項;若為內(nèi)邊界掃描,則在對話框中選擇“內(nèi)邊界掃描”;選擇工作曲面時,啟動“選擇”復(fù)選框,每選一個曲面則加亮一個,選定所有期望曲面后,退出復(fù)選框;點擊表面確定掃描起始點;在同一表面上點擊確定掃描方向點;點擊表面確定掃描終止點,若不給出終止點,則起始點即為終止點;在“掃描構(gòu)造”編輯框內(nèi)輸入相應(yīng)值(包括“增值”、“CAD公差”等);選擇“計算邊界”選項,計算掃描邊界;確認(rèn)偏差值正確后,按“產(chǎn)生測點”按鈕,PC DMIS程序?qū)⒆詣佑嬎銏?zhí)行掃描的理論值;點擊“創(chuàng)建”.

        6.應(yīng)用要點
        (1)應(yīng)根據(jù)被測工件的具體特點及建模要求合理選用適當(dāng)?shù)膾呙铚y量方式,以達到提高數(shù)據(jù)采集精度和測量效率的目的.
        (2).為便于測量操作和測頭移動,應(yīng)合理規(guī)劃被測工件裝夾位置;為保證造型精度,裝夾工件時應(yīng)盡量使測頭能一次完成全部被測對象的掃描測量.
        (3).掃描測量點的選取應(yīng)包括工件輪廓幾何信息的關(guān)鍵點,在曲率變化較明顯的部位應(yīng)適當(dāng)增加測量點.