CN105204439A - 一种三坐标测量机的数控程序转换器 - Google Patents

Abstract

一种三坐标测量机的数控程序转换器，测量机配置模块(1)、测头测座定义信息提取及角度换算模块(2)、检测坐标系定义及变换信息提取模块(3)、待测特征定义信息提取模块(4)、测量点提取与路径生成模块(5)、尺寸及公差定义信息提取与处理模块(6)、检测点补偿与存储方式选择模块(8)、检测程序输出模块(9)。本发明控制代码转换器与现有技术相比，通过测量机结构、测座类型、CAD软件中的检测坐标系、尺寸公差及测量路径将脱机编程软件生成的DMIS控制代码转换为符合测量设备要求的控制代码，适用于任何三坐标测量设备，避免了增加相关设备，节省了财力、物力。

Description

一种三坐标测量机的数控程序转换器

技术领域

本发明涉及计算机辅助制造与检测技术领域，特别是一种三坐标测量机的数控程序转换器。

背景技术

三坐标检测主要有两种编程方式：自学习联机编程和脱机编程。自学习联机编程是目前主要的编程方法，但不利于三坐标检测技术在型号生产中的大量应用，自学习联机编程是一种需要在与测量机相连接的控制终端(计算机)上进行编程的方法，在编制程序的同时控制测量机的运动，占机时间较长，功能有限。脱机编程方法是基于CAD模型，不需要测量机也不需要实际的工件，可在零件还未制造出来之前就完成。编程过程中的理论数值，也可以直接从数模上自动得到，极大的提高测量机的使用效率和有效利用时间。

通用的测量机脱机编程软件只提供标准的DMIS(DimensionalMeasuringInterfaceStandard,尺寸测量接口规范)输出格式，与各种三坐标测量机的输入存在兼容性问题，限制了通用测量机脱机编程软件的使用，其中，DMIS是自动化***之间检测数据的通信标准，是计算机***与测量设备之间检测数据的通信协议，目前有3.x、4.x和5.x等多个版本格式，但目前使用的三坐标测量机由于品牌、年代和控制器版本不同，难以全面支持DMIS格式。因此，需要一种通用的将脱机编程软件的DMIS输出格式程序包转换为三坐标测量机能够识别并正确解析的数控程序的转换***或方法。

现有的转换***类专利多用于数控程序的后处理，例如“一种五轴联动数控加工后置处理器及其处理方法CN201010611861.5”、“五轴联动数控加工的后置处理方法CN201110065169.1”、“五坐标数控加工刀具路径转换方法CN201010162338.9”等多篇专利均针对数控加工代码进行转换。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，解决了测量机通用脱机编程软件的输出与三坐标测量机输入不兼容的问题，提供一种三坐标测量机的数控程序转换器，将测量机通用脱机编程软件的输出转换为三坐标测量机能够识别并正确解析的数控程序。

本发明的技术解决方案是：一种三坐标测量机的数控程序转换器，包括测量机配置模块、测头测座定义信息提取及角度换算模块、检测坐标系定义及变换信息提取模块、待测特征定义信息提取模块、测量点提取与路径生成模块、尺寸及公差定义信息提取与处理模块、检测点补偿与存储方式选择模块、检测程序输出模块，其中：

测量机配置模块包括测量机配置单元、测座配置单元、测头配置单元；测量机配置单元从外部获取测量机结构、控制器类型并送至检测程序输出模块，将测量机结构送至检测坐标系定义及变换信息提取模块；测座配置单元从外部获取测座结构并送至测头测座定义信息提取及角度换算模块；测头配置单元从外部获取测头类型并送至测头测座定义信息提取及角度换算模块；所述的测量机结构包括龙门式测量机结构、固定桥式测量机结构、移动桥式测量机结构，控制器包括支持Basic格式控制器、支持DMIS格式控制器；所述的测座结构包括带有1个旋转机构的可编程自动分度测座、带有2个相互正交旋转机构的可编程自动分度测座、手动分度测座；所述的测头类型包括触发式测头、三维扫描测头；

测头测座定义信息提取及角度换算模块，提取CAD软件中测座角度，接收测座结构，判断当前测座角度是否在当前测座结构的设定阈值内，若在设定阈值内，则将测座结构、测头类型、测座角度送至测量点提取与路径生成模块；若不在设定阈值内，则报错；所述的设定阈值的取值范围为测座的行程范围内，以测座的行程范围的上限或下限为初始值，以测座的分度位置为取值间隔得到的数值的集合；

检测坐标系定义及变换信息提取模块，接收测量机结构，获取CAD软件中的检测坐标系的坐标原点、方向，并判断CAD软件中的检测坐标系的坐标原点、方向是否与当前结构测量机中的坐标原点、方向重合，若不重合，则将CAD软件中的检测坐标系转换为当前测量机结构中的坐标系，将转换后的CAD软件中的检测坐标系送至待测特征定义信息提取模块，若重合，将CAD软件中的检测坐标系送至待测特征定义信息提取模块；

待测特征定义信息提取模块，接收CAD软件中的检测坐标系，获取CAD软件中的待测特征，将检测坐标系下所有待测特征送至测量点提取与路径生成模块、尺寸及公差定义信息提取与处理模块；所述的待测特征包括尺寸或位置不同的点、直线、平面、圆弧、圆柱面、曲线、曲面、球面、圆锥面，其中，点、直线、平面、圆弧、圆柱面、曲线、曲面、球面、圆锥面各为待测特征类型；

测量点提取与路径生成模块，接收检测坐标系下所有待测特征、测座结构、测头类型、测座角度，根据测头类型获取当前测头的半径、长度，获取CAD软件生成的各个待测特征对应的测量路径，分别将各个待测特征对应的测量路径与测座结构、测头类型、测座角度，当前测头的半径、长度进行封装，得到每个待测特征对应的程序包，并送至尺寸及公差定义信息提取与处理模块、检测程序输出模块；所述的测量路径为控制测头在CAD软件中以测量点坐标为终点、以方向矢量为方向运动的指令，其中，测量路径根据一个待测特征、测座结构、测头类型、测座角度生成；

尺寸及公差定义信息提取与处理模块，接收检测坐标系下所有待测特征、各个待测特征对应的程序包，从CAD软件获取所有待测尺寸公差，比较当前尺寸公差的关联特征包、各个待测特征对应的程序包，如果当前尺寸公差的关联特征包只存在一个待测特征且该待测特征与测量点提取与路径生成模块发送的一个程序包对应的待测特征一致，则读取当前程序包对应的待测特征的尺寸或位置，并赋予待测尺寸公差；如果当前尺寸公差的关联特征包存在至少两个待测特征与测量点提取与路径生成模块发送的程序包对应的待测特征一致，则将测量点提取与路径生成模块发送的程序包中与关联特征包一致的待测特征的尺寸或位置根据投影变换原理变换为方向矢量垂直方向，并将变换后的尺寸或位置赋予待测尺寸公差；如果当前尺寸公差的关联特征包不存在与测量点提取与路径生成模块发送的程序包对应的待测特征一致的待测特征，则报错，遍历所有待测尺寸公差；将赋值后的待测尺寸公差送至检测程序输出模块；所述关联特征包为CAD软件中与待测尺寸公差相关联的待测特征；所述的尺寸公差为CAD软件中待测零件不同待测特征的尺寸公差；

检测程序输出模块，接收测量机结构、控制器类型、每个待测特征对应的程序包、待测尺寸公差，根据测量机结构、控制器类型将每个待测特征对应的程序包、待测尺寸公差转换为当前测量机结构、当前控制器类型能够识别并正确解析的数控程序；所述的数控程序为符合当前测量机结构、当前控制器类型输入格式的程序包。

还包括检测点补偿与存储方式选择模块，接收尺寸及公差定义信息提取与处理模块发送的赋值后的待测尺寸公差、测量点提取与路径生成模块发送的每个待测特征对应的程序包，对每个待测特征对应的程序包中的测量路径进行半径补偿，将待测尺寸公差、半径补偿后的每个待测特征对应的程序包送至检测程序输出模块；所述的半径补偿为将测量路径沿着方向矢量偏移一个测头半径值。

所述的带有1个旋转机构的可编程自动分度测座的分度位置为7.5°，行程范围为[-75°，+75°]；所述的带有2个相互正交旋转机构的可编程自动分度测座的分度位置为7.5°，行程范围为[0°，360°]；所述的手动分度测座的分度位置为任意值，旋转的行程范围为任意范围。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明数控程序转换器根据测量机结构、测座类型、CAD软件中的检测坐标系、尺寸公差及测量路径将脱机编程软件生成的DMIS控制代码转换为符合测量设备要求的控制代码，克服了传统的三坐标测量机代码转换器只支持单一的控制器、需要DMIS标准输入的数据处理及控制板卡配合才能支持脱机编程软件的缺陷，适用于任何三坐标测量设备，避免了增加相关设备，节省了财力、物力；

(2)本发明数控程序转换器不受限于现有的测量机通用脱机编程软件的事件定义顺序和DMIS代码的输出顺序，能够灵活按照测量机结构、控制器类型输出测量机数控程序；

(3)本发明数控程序转换器与现有的DMIS标准输入的数据处理及控制板卡相比，实现简单、控制方便，更为经济和快捷

附图说明

图1为本发明一种三坐标测量机的数控程序转换器模块结构图。

具体实施方式

本发明提出一种三坐标测量机的数控程序转换器及转换方法，将代码转换功能直接嵌入至通用的脱机编程软件，在完成测量轨迹编制后即可立即输出数控程序代码至三坐标测量机，完全不需要对测量设备的硬件和软件进行任何改造，适用于任何三坐标测量设备，下面结合附图进行说明。一种三坐标测量机控制代码转换器如图1所示，包括测量机配置模块1、测头测座定义信息提取及角度换算模块2、检测坐标系定义及变换信息提取模块3、待测特征定义信息提取模块4、测量点提取与路径生成模块5、尺寸及公差定义信息提取与处理模块6、程序功能名称合法性检查模块7、检测点补偿与存储方式选择模块8和检测程序输出模块9。

测量机配置模块1包括测量机配置单元、测座配置单元、测头配置单元；测量机配置单元从外部获取测量机结构、控制器类型并送至检测程序输出模块9；测座配置单元从外部获取测座结构并送至测头测座定义信息提取及角度换算模块2；测头配置单元从外部获取测头类型并送至测头测座定义信息提取及角度换算模块2；所述的测量机结构包括龙门式、固定桥式、移动桥式，控制器包括支持Basic格式、支持DMIS格式；所述的测座结构包括带有1个旋转机构的可编程自动分度测座、带有2个相互正交旋转机构的可编程自动分度测座、手动分度测座；所述的测头类型包括触发式测头、三维扫描测头。

测头测座定义信息提取及角度换算模块2，提取CAD软件中测座角度，接收测座结构、测头类型，判断当前测座角度是否在设定阈值内，测座规定的分度位置和测座旋转的行程范围内，若在设定阈值内，则将测座结构、测头类型、测座角度送至测量点提取与路径生成模块5；若不在设定阈值内，则报错，生成报警信息，说明当前设定的测座角度不合法；所述的设定阈值的取值范围为测座的行程范围，取值间隔为测座的分度位置，初始值为测座的行程范围的上限或下限；所述的带有1个旋转机构的可编程自动分度测座为上、下摆动的高精度旋转机构，分度位置为7.5°，行程范围为[-75°，+75°]；所述的带有2个相互正交旋转机构的可编程自动分度测座为同时具备上、下摆动和水平旋转两个方向的转动机构，分度位置为7.5°，行程范围分别为[-75°，+75°]、[0°，360°]；所述的手动分度测座的分度位置为任意值，旋转的行程范围为任意值。

检测坐标系定义及变换信息提取模块3，接收测量机类型，判断CAD软件中的检测坐标系的坐标原点、方向是否与当前类型测量机中的坐标原点、方向重合，若不重合，则将CAD软件中的检测坐标系转换为当前测量机类型中的坐标系，将转换后的CAD软件中的检测坐标系送至待测特征定义信息提取模块4，转换方法为坐标的平移和旋转两步骤，先将测量机中的坐标原点平移到CAD软件中的检测坐标系坐标原点，再将平移后的测量机中的坐标系方向进行旋转，与CAD软件中的检测坐标系方向重合，并将平移和旋转参数通过一个矩阵送至待测特征定义信息提取模块4。若重合，将CAD软件中的检测坐标系送至待测特征定义信息提取模块4。

待测特征定义信息提取模块4，接收CAD软件中的检测坐标系，获取CAD软件中的待测特征，将检测坐标系下所有待测特征送至测量点提取与路径生成模块5、尺寸及公差定义信息提取与处理模块6；所述的待测特征包括尺寸或位置不同的点、直线、平面、圆弧、圆柱面、曲线、曲面、球面、圆锥面，其中，点、直线、平面、圆弧、圆柱面、曲线、曲面、球面、圆锥面为待测特征类型。

测量点提取与路径生成模块5，接收检测坐标系下所有待测特征、测座结构、测头类型、测座角度，根据测头类型获取当前测头的半径、长度，获取CAD软件生成的各个待测特征对应的测量路径，分别将各个待测特征对应的测量路径与测座结构、测头类型、测座角度，当前测头的半径、长度进行封装，得到每个待测特征对应的以待测特征命名的程序包，并送至尺寸及公差定义信息提取与处理模块6、程序功能名称合法性检查模块7；所述的测量路径为控制测头在CAD软件中以测量点坐标为终点、以方向矢量为方向运动的指令，其中，测量路径根据一个待测特征、测座结构、测头类型、测座角度生成。方向矢量为CAD软件中各个待测特征上任意测量点的法向量。。

尺寸及公差定义信息提取与处理模块6，接收检测坐标系下所有待测特征、各个待测特征对应的程序包，从CAD软件获取所有待测尺寸公差，比较当前尺寸公差的关联特征包、各个待测特征对应的程序包，如果当前尺寸公差的关联特征包只存在一个待测特征且该待测特征与测量点提取与路径生成模块5发送的一个程序包对应的待测特征一致，则读取当前程序包对应的待测特征的尺寸或位置，并赋予待测尺寸公差；如果当前尺寸公差的关联特征包存在至少两个待测特征与测量点提取与路径生成模块5发送的程序包对应的待测特征一致，则将测量点提取与路径生成模块5发送的程序包中与关联特征包一致的待测特征的尺寸或位置根据投影变换原理变换为方向矢量垂直方向，并将变换后的尺寸或位置赋予待测尺寸公差；如果当前尺寸公差的关联特征包不存在与测量点提取与路径生成模块5发送的程序包对应的待测特征一致的待测特征，则报错，遍历所有待测尺寸公差；所述关联特征包为CAD软件中与待测尺寸公差相关联的待测特征；将赋值后的待测尺寸公差送至程序功能名称合法性检查模块7；所述的尺寸公差为CAD软件中待测零件不同待测特征的尺寸公差。

程序功能名称合法性检查模块7以赋值后的待测尺寸公差、每个待测特征对应的程序包为输入，对赋值后的待测尺寸公差、每个待测特征对应的程序包名称、待测尺寸公差中的待测特征进行重名检查，是否存在待测特征标识、待测尺寸重名，若重名，则重新命名待测特征对应的程序包名称、待测尺寸公差中的待测特征名称，将重新命名后的赋值后的待测尺寸公差、每个待测特征对应的程序包送至检测点补偿与存储方式选择模块8，若一致，则将赋值后的待测尺寸公差、每个待测特征对应的程序包送至检测点补偿与存储方式选择模块8。

检测点补偿与存储方式选择模块8，送接收每个待测特征对应的程序包、待测尺寸公差，对每个待测特征对应的程序包中的测量路径进行半径补偿，将待测尺寸公差、半径补偿后的每个待测特征对应的程序包送至检测程序输出模块9；所述的半径补偿为将测量路径沿着方向矢量偏移一个测头半径值。

检测程序输出模块9，接收测量机结构、控制器类型、每个待测特征对应的程序包、待测尺寸公差，根据测量机结构、控制器类型将每个待测特征对应的程序包、待测尺寸公差转换为当前类型测量机、当前类型控制器能够识别并正确解析的数控程序；所述的数控程序为符合当前类型测量机、当前类型控制器识别并正确解析格式的。下面结合实施例对本发明数控程序转换器进行详细说明：

设定阈值的取值范围为测座的行程范围内，以测座的行程范围的上限或下限为初始值，以测座的分度位置为取值间隔得到的数值的集合，带有1个旋转机构的可编程自动分度测座的分度位置为7.5°，行程范围为[-75°，+75°]，带有2个相互正交旋转机构的可编程自动分度测座的分度位置为7.5°，行程范围为[0°，360°]，手动分度测座的分度位置为任意值，旋转的行程范围为任意范围，得到带有1个旋转机构的可编程自动分度测座的设定阈值的取值范围为[-75°,-67.5°,-60°,…,75°]。

尺寸及公差定义信息提取与处理模块6读取当前程序包对应的待测特征的尺寸或位置赋予待测尺寸公差，当测量CAD软件中的孔的直径时，将待测特征(孔)的尺寸赋予待测尺寸公差，当测量CAD软件中孔与孔的间距时，将待测特征的位置赋予待测尺寸公差。

关联特征包为CAD软件中与待测尺寸公差相关联的待测特征，当待测尺寸公差为孔径时，则CAD软件中与待测尺寸公差相关联的待测特征为孔，当待测尺寸公差为距离时，则CAD软件中与待测尺寸公差相关联的待测特征为两个点，两条直线，两条平面或点与直线(平面)等。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (3)

1.一种三坐标测量机的数控程序转换器，其特征在包括测量机配置模块(1)、测头测座定义信息提取及角度换算模块(2)、检测坐标系定义及变换信息提取模块(3)、待测特征定义信息提取模块(4)、测量点提取与路径生成模块(5)、尺寸及公差定义信息提取与处理模块(6)、检测点补偿与存储方式选择模块(8)、检测程序输出模块(9)，其中：

测量机配置模块(1)包括测量机配置单元、测座配置单元、测头配置单元；测量机配置单元从外部获取测量机结构、控制器类型并送至检测程序输出模块(9)，将测量机结构送至检测坐标系定义及变换信息提取模块(3)；测座配置单元从外部获取测座结构并送至测头测座定义信息提取及角度换算模块(2)；测头配置单元从外部获取测头类型并送至测头测座定义信息提取及角度换算模块(2)；所述的测量机结构包括龙门式测量机结构、固定桥式测量机结构、移动桥式测量机结构，控制器包括支持Basic格式控制器、支持DMIS格式控制器；所述的测座结构包括带有1个旋转机构的可编程自动分度测座、带有2个相互正交旋转机构的可编程自动分度测座、手动分度测座；所述的测头类型包括触发式测头、三维扫描测头；

测头测座定义信息提取及角度换算模块(2)，提取CAD软件中测座角度，接收测座结构，判断当前测座角度是否在当前测座结构的设定阈值内，若在设定阈值内，则将测座结构、测头类型、测座角度送至测量点提取与路径生成模块(5)；若不在设定阈值内，则报错；所述的设定阈值的取值范围为测座的行程范围内，以测座的行程范围的上限或下限为初始值，以测座的分度位置为取值间隔得到的数值的集合；

检测坐标系定义及变换信息提取模块(3)，接收测量机结构，获取CAD软件中的检测坐标系的坐标原点、方向，并判断CAD软件中的检测坐标系的坐标原点、方向是否与当前结构测量机中的坐标原点、方向重合，若不重合，则将CAD软件中的检测坐标系转换为当前测量机结构中的坐标系，将转换后的CAD软件中的检测坐标系送至待测特征定义信息提取模块(4)，若重合，将CAD软件中的检测坐标系送至待测特征定义信息提取模块(4)；

待测特征定义信息提取模块(4)，接收CAD软件中的检测坐标系，获取CAD软件中的待测特征，将检测坐标系下所有待测特征送至测量点提取与路径生成模块(5)、尺寸及公差定义信息提取与处理模块(6)；所述的待测特征包括尺寸或位置不同的点、直线、平面、圆弧、圆柱面、曲线、曲面、球面、圆锥面，其中，点、直线、平面、圆弧、圆柱面、曲线、曲面、球面、圆锥面各为待测特征类型；

测量点提取与路径生成模块(5)，接收检测坐标系下所有待测特征、测座结构、测头类型、测座角度，根据测头类型获取当前测头的半径、长度，获取CAD软件生成的各个待测特征对应的测量路径，分别将各个待测特征对应的测量路径与测座结构、测头类型、测座角度，当前测头的半径、长度进行封装，得到每个待测特征对应的程序包，并送至尺寸及公差定义信息提取与处理模块(6)、检测程序输出模块(9)；所述的测量路径为控制测头在CAD软件中以测量点坐标为终点、以方向矢量为方向运动的指令，其中，测量路径根据一个待测特征、测座结构、测头类型、测座角度生成；

尺寸及公差定义信息提取与处理模块(6)，接收检测坐标系下所有待测特征、各个待测特征对应的程序包，从CAD软件获取所有待测尺寸公差，比较当前尺寸公差的关联特征包、各个待测特征对应的程序包，如果当前尺寸公差的关联特征包只存在一个待测特征且该待测特征与测量点提取与路径生成模块(5)发送的一个程序包对应的待测特征一致，则读取当前程序包对应的待测特征的尺寸或位置，并赋予待测尺寸公差；如果当前尺寸公差的关联特征包存在至少两个待测特征与测量点提取与路径生成模块(5)发送的程序包对应的待测特征一致，则将测量点提取与路径生成模块(5)发送的程序包中与关联特征包一致的待测特征的尺寸或位置根据投影变换原理变换为方向矢量垂直方向，并将变换后的尺寸或位置赋予待测尺寸公差；如果当前尺寸公差的关联特征包不存在与测量点提取与路径生成模块(5)发送的程序包对应的待测特征一致的待测特征，则报错，遍历所有待测尺寸公差；将赋值后的待测尺寸公差送至检测程序输出模块(9)；所述关联特征包为CAD软件中与待测尺寸公差相关联的待测特征；所述的尺寸公差为CAD软件中待测零件不同待测特征的尺寸公差；

检测程序输出模块(9)，接收测量机结构、控制器类型、每个待测特征对应的程序包、待测尺寸公差，根据测量机结构、控制器类型将每个待测特征对应的程序包、待测尺寸公差转换为当前测量机结构、当前控制器类型能够识别并正确解析的数控程序；所述的数控程序为符合当前测量机结构、当前控制器类型输入格式的程序包。

2.根据权利要求1所述的一种三坐标测量机的数控程序转换器，其特征在于：还包括检测点补偿与存储方式选择模块(8)，接收尺寸及公差定义信息提取与处理模块(6)发送的赋值后的待测尺寸公差、测量点提取与路径生成模块(5)发送的每个待测特征对应的程序包，对每个待测特征对应的程序包中的测量路径进行半径补偿，将待测尺寸公差、半径补偿后的每个待测特征对应的程序包送至检测程序输出模块(9)；所述的半径补偿为将测量路径沿着方向矢量偏移一个测头半径值。

3.根据权利要求1或2所述的一种三坐标测量机的数控程序转换器，其特征在于：所述的带有1个旋转机构的可编程自动分度测座的分度位置为7.5°，行程范围为[-75°，+75°]；所述的带有2个相互正交旋转机构的可编程自动分度测座的分度位置为7.5°，行程范围为[0°，360°]；所述的手动分度测座的分度位置为任意值，旋转的行程范围为任意范围。