CN112066923A - 一种位置度的虚拟测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种位置度的虚拟测量方法,包含以下步骤：1、输入被测零件的三维设计CAD模型和PMI产品制造信息；2、使用三维测量仪器测量被测零件；3、首先测量被测零件的基准；4、再测量被测零件中的要检查的几何要素；5、输入对应的被测零件的三维设计CAD＋PMI模型的测量原数据；“虚拟位置度量规”将根据被测零件的三维设计CAD＋PMI模型中的设计数据，测量原数据构成的测量模型，和几何尺寸公差的国际标准进行全仿真的模拟计算；“虚拟位置度量规”在三维数字空间中进行模拟实际零件的装配运行功能，3D可视化，准确地判定零件的那一要素是否合格；本发明能快速对被测零件进行位置度测量,同时,还可以使不合规转变成合规，测量的准确性更高。

Description

一种位置度的虚拟测量方法
技术领域
本发明属于一种位置度的测量方法的改进，具体地说涉及一种通过构建了一个虚拟位置度量规, 依据GD&T 标准去实现正确检验位置度，且操作简单方便快捷的位置度的虚拟测量方法。
背景技术
位置度的三要素,包含基准、理论位置值和位置度公差； 位置度公差带是一以理论位置为中心对称的区域，位置度是限制被测要素的实际位置对理想位置变动量的指标，它的定位尺寸为理论正确尺寸，位置度公差在评定实际要素位置的正确性, 是依据图样上给定的理想位置；位置度包括点的位置度、线的位置度和面的位置度；点的位置度:如公差带前加S￠，公差带是直径为公差值t的球内的区域，球公差带的中心点的位置由理论正确尺寸确定；线的位置度：如公差带前加￠，公差带是直径为公差值t的圆柱面内的区域，公差带的轴线的位置由理论正确尺寸确定。
一般来说我们算位置度都是X.Y两个值的偏差量去换算以基准A、B、C建立坐标系，看具体的位置关系选择使用直角或极坐标，一般采用直角坐标，测出被测点到基准的X、Y尺寸，采用公式2乘以SQRT(平方根)((x2-x1)平方+(y2-y1)平方)就行，x2是实际尺寸，x1是图纸设计尺寸，计算出的结果就是:实际位置相对于设计的理想位置的偏移量，因为位置度是一个偏移范围￠，所以要乘以2这个常见的公式， 不是同心度就是插芯内径距离整个圆心的偏移程度.理想状态是0,就是不偏移。
现有技术中,位置度的评定及测量,包含1、点位置度的测量：其是指包容被测实际点，由基准表面或直线和理论正确尺寸确定的定位最小包容区域的直径; 2、线位置度的测量：其是指包容被测实际直线或轴线对基准直线或基准面和理论正确尺寸所确定的定位最小包容的宽度或直径;3、面的位置度误差的测量:其是指包容被测实际斜面，且相对基准端面、基准轴线和理论正确角度所确定的定位最小包容区域的宽度;位置度测量方法:包含坐标测量法和综合量规检验；现有的位置度的测量方法，操作繁琐，费事费力。
为此,我们研发了一种通过构建了一个虚拟位置度量规, 依据GD&T 标准去实现正确检验位置度，且操作简单方便快捷的位置度的虚拟测量方法。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种通过构建了一个虚拟位置度量规, 依据GD&T 标准去实现正确检验位置度，且操作简单方便快捷的位置度的虚拟测量方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种位置度的虚拟测量方法,包含以下步骤：
1、输入被测零件的三维设计CAD模型和PMI产品制造信息，包括位置度，尺寸公差，MMC最大实体和基准到 “虚拟位置度量规”；
2、使用三维测量仪器测量已经加工好的被测零件，采集数据的方式可以是任何一种，如CNC、手动、触及、扫描或激光；
3、首先测量被测零件中的基准,得到所述基准的测量原数据；
4、再测量被测零件中的要检查的几何要素的几何公差/位置度，得到要检查的几何要素的测量原数据；
5、输入对应的被测零件的三维设计CAD＋PMI模型的测量原数据，（ｘ，ｙ，ｚ）坐标点到“虚拟位置度量规”；
6、“虚拟位置度量规”将根据被测零件的三维设计CAD＋PMI模型中的设计数据，测量原数据构成的测量模型，和几何尺寸公差的国际标准进行全仿真的模拟计算;算法用到的有：最小二乘法，迭代法，Best-fit, 非线性规划；
7、“虚拟位置度量规”是用测量原数据构成的被测零件的测量模型，在三维数字空间中，根据GD&T的原理进行模拟实际零件的装配运行功能，利用数字空间优势，3D可视化；
8、以3D的形式，准确地判定零件的那一要素合格或不合规或废品。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明所述的位置度的虚拟测量方法能快速对被测零件进行位置度测量,同时,还可以继续手动平移/旋转坐标系，以使失效的量规销通过,以提高测量的准确性。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
附图1为本发明所述的位置度的虚拟测量方法的工作原理框图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
附图1为本发明所述的位置度的虚拟测量方法,包含以下步骤：
1、输入被测零件的三维设计CAD模型和PMI（product manufacturing Information）产品制造信息，包括位置度，尺寸公差，MMC（Maximum Material Condition）最大实体和基准到 “虚拟位置度量规”；
2、使用三维测量仪器测量已经加工好的被测零件，采集数据的方式可以是任何一种，如CNC、手动、触及、扫描或激光；
3、首先测量被测零件中的基准,得到所述基准的测量原数据；
4、再测量被测零件中的要检查的几何要素的几何公差/位置度，得到要检查的几何要素的测量原数据；
5、输入对应的被测零件的三维设计CAD＋PMI模型的测量原数据，（ｘ，ｙ，ｚ）坐标点到“虚拟位置度量规”；
6、“虚拟位置度量规”将根据被测零件的三维设计CAD＋PMI模型中的设计数据，测量原数据构成的测量模型，和几何尺寸公差的国际标准进行全仿真的模拟计算;算法用到的有：最小二乘法，迭代法，Best-fit, 非线性规划；
7、“虚拟位置度量规”是用测量原数据构成的被测零件的测量模型，在三维数字空间中，根据GD&T的原理进行模拟实际零件的装配运行功能，利用数字空间优势，3D可视化，透明度, Zoon-in; zoom-out; Camera rotation，因此，每一环节的数字化，使得工程师真正了解零件的功能和GD&T的实际意义；
8、以3D的形式，准确地判定零件的那一要素合格或不合规或废品；所述不合规为可加工变为合格的情形。
为了验证合规性，构建了一个物理模拟器，称为功能规;根据ASME Y14.43，量具和夹具的尺寸和公差原理，包含显示使用ASME Y14.5尺寸和公差原理的特征创建量具和夹具的方法的信息;ASME Y14.43还涉及用于测量几何公差的功能量规，专门用于验证虚拟条件边界。
也可以在CAD环境中构建虚拟模拟器（软功能规）;该虚拟量规将根据ASME Y14.5验证特征图案位置公差的符合性;没有类似于ASME Y14.43的公共工具或测试方法，无论是从商业上还是从标准机构中创建软功能量具。
虚拟模拟器将在CAD环境中计算并显示软功能仪表，并确定被测零件是否符合标称规格;此外，虚拟模拟器允许操作员手动将虚拟模拟器的平移和旋转值更改到被测零件。
通过3D浮雕或实体CAD模型选择特定的零件;此CAD模型可能具有GDT 特征图案,将基准设置为与模型坐标系同步的初始基准结构;测量特征（几何元素）以评估公差;或运行零件程序以获得实际的测量结果。
虚拟模拟器显示是功能仪表的虚拟模拟，有时也称为“软”仪表;仅当通过MMC或LMC奖励指定了几何公差时，才可以使用 “虚拟仪表显示”。
公差带显示始终可用，显示必须包含要素解析几何才能通过的公差带,公差带显示具有放大系数，使用户可以看到位置和方向上的微小误差。
如果基准参考框架控制所有自由度，则将计算实际公差值;如果基准参考框架不能控制所有自由度，或者一个或多个基准特征应用了MMC（或LMC）附加功能，则可以“摆动”零件以提高实际公差值,以确定坐标系的最佳平移/旋转,然后相应地平移/旋转零件，并报告实际公差值。
虚拟模拟器代表一种功能量规，遵循ASME Y14.43标准，即“量规和夹具的尺寸和公差原理”;实际被测零件的元素以白色显示，虚拟模拟器的元素以绿色显示;如果被测零件是圆柱孔，则表示是没有端盖的白色圆柱;量规销是带有端盖的绿色圆柱体，代表配对的零件;量规销位于标称位置，量规直径由直径公差和标称公差值确定。
最初，虚拟模拟器相对于实际被测零件有所偏移，因此用户可以看到功能量规的外观;如果基准参考框架不能控制所有自由度，或者一个或多个基准要素具有MMC或LMC附加功能，则将调用Y14.5模块; Y14.5模块通过最小化最大实际公差，根据可用的自由度和基准移动性来确定坐标系的最佳平移/旋转。
“虚拟位置度量规”可自动将对虚拟量具进行动画处理，使其移动以适合实际被测零件;只要每个单独的量规销钉都适合实际孔内，量规销钉就会保持绿色;如果量规销钉不适合实际孔，则量规销钉会变成红色,该红色显示穿过实际被测零件的壁，指示位置错误的方向。
用户可以继续手动平移/旋转坐标系，以使失效的量规销通过;当坐标系沿正确方向平移/旋转时，通过白色实际部分显示的红色会变小,如果移动到通过量规销，它将再次变为绿色;但是，在移动坐标系以通过一个量规销的同时，另一个量规销可能会超出标称公差并变为红色。
在“公差带显示”中，公差带显示为半透明的白色圆柱体,各个解析的几何轴表示实际零件，绿色表示“通过”，红色表示“失败”;公差带必须包含解析的几何轴才能通过公差,差带显示为高度放大,否则它们看起来像直线而不是圆柱;将选择默认的放大倍率，但可由用户更改;解析的几何轴实际上是厚度为零的线，但是绘制的直径为0.2毫米,当直径为0.1毫米时，该轴不可见。
几何公差显示在功能控制框框中，其中显示了根据ASME Y14.41数字产品定义数据惯例标准的2D蓝图公差;可以查询名义公差以突出显示要公差的特征和基准特征;选择名义公差将启用“虚拟量规”按钮。首先选择一个标称位置度公差。然后选择任何名义几何公差并享同一基准参考系的多个名义公差;除非在蓝图中另有说明，否则这允许模拟同时要求，这是ASME Y14.5M 1994公差标准的默认设置。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明所述的位置度的虚拟测量方法能快速对被测零件进行位置度测量,同时,还可以继续手动平移/旋转坐标系，以使失效的量规销通过,以提高测量的准确性。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种位置度的虚拟测量方法,包含以下步骤：
一、输入被测零件的三维设计CAD模型和PMI产品制造信息，包括位置度，尺寸公差，MMC最大实体和基准到 “虚拟位置度量规”；
二、使用三维测量仪器测量已经加工好的被测零件，采集数据的方式可以是任何一种，如CNC、手动、触及、扫描或激光；
三、首先测量被测零件中的基准,得到所述基准的测量原数据；
四、再测量被测零件中的要检查的几何要素的几何公差/位置度，得到要检查的几何要素的测量原数据；
五、输入对应的被测零件的三维设计CAD＋PMI模型的测量原数据，（ｘ，ｙ，ｚ）坐标点到“虚拟位置度量规”；
六、“虚拟位置度量规”将根据被测零件的三维设计CAD＋PMI模型中的设计数据，测量原数据构成的测量模型，和几何尺寸公差的国际标准进行全仿真的模拟计算;算法用到的有：最小二乘法，迭代法，Best-fit, 非线性规划；
七、“虚拟位置度量规”是用测量原数据构成的被测零件的测量模型，在三维数字空间中，根据GD&T的原理进行模拟实际零件的装配运行功能，利用数字空间优势，3D可视化；
八、以3D的形式，准确地判定零件的那一要素合格或不合规或废品。
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