基于CAD的加工中心在线检测关键技术研究
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摘要
加工中心在线检测技术是提高加工中心工作精度和操作自动化程度的关键技术之一。本文在该技术原有发展的基础上，并结合计算机辅助设计、计算机仿真以及自由曲线检测等领域的一些最新进展情况，以CAD技术为核心，对加工中心在线检测自动编程技术进行了深入研究。
1．对CAD技术在生产中的实际应用情况进行了综合分析，认识到了CAD技术在现代产品设计中的重要地位，提出了将检测工作在设计阶段进行的观点。
2．对各种CAD软件进行了综合分析比较，选择了AutoCAD14.0作为开发平台，以ObjectARX为开发工具，建立了加工中心在线检测与CAD的集成系统。
3．开发了加工中心在线检测仿真系统，这一技术是检测与CAD集成后的内在发展需要。
4．以CAD技术为出发点，对自由曲线的检测方法进行了研究，提出了一种新的自由曲线检测方法，使在线检测技术成为设计人员有力的辅助工具。
5．对加工中心在线检测自动编程系统进行了初步设计，开发了集成参数式赋值编程、CAD图形编程以及仿真的在线检测自动编程软件系统。
On-line inspection for machining center is one of the key technologies to improve precision and automation of machining center. Based on the recent developments of on-line inspection for machining center and computer aided design computer simulation curve inspection, automatic programming for on-line inspection is studied thoroughly here based on CAD technology.
1.The application for CAD technology in practice is analyzed synthetically, the importance of CAD technology in modern product design is realized, and the idea that inspection is accomplished in design period is stated.
2.AutoCAD R14.0 is selected as the exploitation platform through synthetical comparison, and the integrated system for on-line inspection and CAD technology is established taking advantage of ObjectARX.
3.The simulation system of on-line inspection for machining center is established which is the development direction after the integrated system has been established.
4.The curve inspecting method is studied according to CAD, and a new inspecting method is put forward, which make on-line inspection become design person's useful tool.
5.The automatic programming system for on-line inspection is designed primarily, and parameter programming, graph programming and simulation are intergrated.
1．对CAD技术在生产中的实际应用情况进行了综合分析，认识到了CAD技术在现代产品设计中的重要地位，提出了将检测工作在设计阶段进行的观点。
2．对各种CAD软件进行了综合分析比较，选择了AutoCAD14.0作为开发平台，以ObjectARX为开发工具，建立了加工中心在线检测与CAD的集成系统。
3．开发了加工中心在线检测仿真系统，这一技术是检测与CAD集成后的内在发展需要。
4．以CAD技术为出发点，对自由曲线的检测方法进行了研究，提出了一种新的自由曲线检测方法，使在线检测技术成为设计人员有力的辅助工具。
5．对加工中心在线检测自动编程系统进行了初步设计，开发了集成参数式赋值编程、CAD图形编程以及仿真的在线检测自动编程软件系统。
On-line inspection for machining center is one of the key technologies to improve precision and automation of machining center. Based on the recent developments of on-line inspection for machining center and computer aided design computer simulation curve inspection, automatic programming for on-line inspection is studied thoroughly here based on CAD technology.
1.The application for CAD technology in practice is analyzed synthetically, the importance of CAD technology in modern product design is realized, and the idea that inspection is accomplished in design period is stated.
2.AutoCAD R14.0 is selected as the exploitation platform through synthetical comparison, and the integrated system for on-line inspection and CAD technology is established taking advantage of ObjectARX.
3.The simulation system of on-line inspection for machining center is established which is the development direction after the integrated system has been established.
4.The curve inspecting method is studied according to CAD, and a new inspecting method is put forward, which make on-line inspection become design person's useful tool.
5.The automatic programming system for on-line inspection is designed primarily, and parameter programming, graph programming and simulation are intergrated.
引文
[1]施进发，唐朝伟，梁锡昌，浅谈当今测量技术的现状与发展前景，制造技术与机床，No．4，1994，pp．45～47
[2]曾庆良，朱茂逃，苏益南，21世纪的制造技术，陕西汽车，No．4，1998，pp．1～3
[3]金萍，先进机械制造技术的应用与发展，山西科技，No．6，1999，pp．1～3
[4]李明，三坐标测量机的应用与质量控制，组合机床与自动化加工技术，No．6，1996，pp，34～38
[5]洪迈生，苏恒，数控机床的运动精度诊断——评述与对策，第1界国际机械工程学术会议，2001
[6]彭俊松，白作霖，赵汝嘉，检测规划的分布式并行协同求解模型的研究，中国机械工程，No．3，1997，pp．55～58
[7]林伟国，车任生，陈刚，虚拟坐标测量机虚拟测量方法的研究，宇航计测技术，No．3，1999，pp．15～19
[8]黄庆成，车仁生，史艳霞，虚拟坐标测量机构成和实现方法，光学精密工程，No．2，1999，pp．87～90
[9]甘泽新，应松，熊瑞文，三坐标测量机与CAD/CAM系统数据交换与应用，计量技术，No．1，1999，pp．6～8
[10]胡俭，三坐标测量机与实物设计/实物程编，航空精密制造技术，No．3，1991，pp．33～35
[11]肖贵福，对发展坐标测量机测头的新思考，现代计量测试，No．4，1995，pp．4～9
[12]W. Lotze，提高坐标测量机精度和功能的多维测头，现代计量测试，No．4，1995，pp．53～56
[13]粟立华，OMNI Sip三维万向测头，工具技术，No．9，1996，pp．42～43
[14]王丽，来新民，基于计算机视觉的自由曲面逆向工程关键技术，河北工业大学学报，No．2，1999，pp．93～97
[15]解则晓，张宏君，冯国馨，张国雄，一种空间自由曲面非接触扫描测量系统的研究，宇航计测技术，No．3，1999，pp．5～11
[16]廖效果，朱启逑，数字控制机床，华中理工大学出版社，1992
[17]毕承恩，丁乃建等，现代数控机床，机械工业出版社，1991
[18]任玉田，焦振学，王宏甫，机床计算机数控技术，北京理工大学出版社，1996
[19]林志航，计算机辅助质量系统，机械工业出版社，1997
[20]刘丽冰，加工中心在线检测及误差补偿关键技术研究，天津大学博士论文，1998
[21]宋广怡，加工中心在线检测技术研究，河北工业大学硕士论文，1999
[22]韩翠娥，加工中心用测头系统及测量误差补偿技术研究，河北工业大学硕士论文，2001
[23]程岸，数控机床在线测量仿真技术的研究，天津大学硕士论文，1998
[24]F. Wldele, Testing of coordinate measuring machine software, Precision Engineering, No. 2, 1993, pp. 121
[25]Weekers W.G.,Schllekens P. H. J.,Assessment of Dynamic Errors of CMMS for Fast Probing, Annals of the CIRP, No. 44, 1995, pp. 469～474
[26]Thompson D. C., The Design of an Ultra-precision CNC Measuring, Annals of the CIRP, No. 38, pp. 501～504
[27]Satori S., Zhang G.X., Geometric Error Measurement and Compensation of Machines, Annals of the CIRP, No. 44, pp. 355～358,
[28]Donmenz M.A., A General Methodology for Machine Tool Accuracy Enhancement by Error Compensation, Precision Engineering, No. 4, pp. 187～196
[29]Ni J., A Multi-Degree-of-Freedom Measuring System for CMM Geometric Errors, ASME Journal of Engineering for Industry, Vol. 114,1992, pp. 363～369
[30]Mou J., Liu C.R., An Innovative Approach to Increase the Accuracy of Multi-Axis Machines for Process-Intermittent Inspection, ASME Journal of Manufacturing Science and Engineering, Vol. 118, 1996, pp. 585～594
[31]Hiromu NAKAZAWA, Study on Human-Oriented Interface for CNC Machine Tools, JSME International Journal, Series C, Vol. 39, 1996
[32]Renishaw, Probing systems for CNC machine tools technical specifications, H-2000-3020-O2-B
[33]Paulo Cauchick Miguel, A Review on Methods for Probe Performance Verification, Measurement, Vol. 23, 1998, pp. 15～33
[34]Clive Butler, An Investigation into the Performance of Probes on Coordinate Measuring Machines, Industrial Metrology, 1991, pp. 59～70
[35]H. Aoyama, A New Method for Detecting the Contact Point between a Touch Probe and a Surface, Annals of the CIRP, Vol. 38, 1980, pp. 517～520
[36]王春等，采用触发式测头进行曲面自动跟踪测量，大连理工大学学报，Vol．38，No．1，1998，pp．47～49
[37]吴作伦，沈音乐，在三坐标测量机上测量曲线、曲面的方法和误差分析，机电工程，No．4，1998，pp．48～50
[38]范继业，坐标测量机在生产中的应用，机械设计与制造，No．2，1990，pp．35～36
[39]许怡如，测量机在FMS中的应用与集成，航空精密制造技术，No．5，1992，pp．24～26
[40]乔林，费广正，OpenGL程序设计，清华大学出版社，2000
[41]甘永立，形状和位置误差检测，国防工业出版社，1995
[42]孙家广，计算机图形学，清华大学出版社，1998
[43]邱仲潘译，Visual C++6从入门到精通，电子工业出版社，1999
[44]Joe Gradecki，虚拟现实软件编程指南，电子工业出版社，1998
[45]王贤坤，机械CAD/CAM技术、应用与开发，机械工业出版社，2000
[45]《CAD通用技术规范》编写组，CAD通用技术规范，中国标准出版社，1995
[46]孙江宏，AutoCAD ObjectARX开发工具及应用，清华大学出版社，1999
[47]David J. Kruglinski, Visual C++技术内幕6．0，北京希望电子出版社．1999
[48]刘雄伟，数控加工理论与编程技术，机械工业出版社，1994
[49]苑国英，赵卓贤，用于坐标测量机上测量与评定形位误差的软件包，现代计量测试，No．4，1994，pp，23～26
[50]孙德茂，用户宏程序编制，北京数控机床培训中心，1989
[51]罗迎春，三坐标测量机专用测量软件，制造技术与机床，No．8，1998，pp．22～24
[52]李航，利永铜，自动测量技术在加工中心上的应用，组合机床与自动化加工技术，No．10，1996，pp．39～42
[53]许之伟，刘文剑，用于加工中心用户宏程序进行参数化加工，机械工艺师，No．11，1998，pp．4～6
[54]危常忠，王云，曲线测量的一种有效途径，计量与测试技术，No．2，1998，pp．9～12
[55]张力，吕振肃，VC++下串行通信的编程方法，计算机应用，No．3，1999，pp．60～61
[56]彭俊松，白作霖，基于坐标测量机的CAIP系统研究进展，机电工程，No．4，1997，pp．45～48
[57]李志明，曹杰，VC++与MATLAB的混合编程，遥测遥控，No．6，1999，pp．59～61
[58]郑盛梓，桂贵生，虚拟数控加工过程的研究，组合机床与自动化加工技术，No．1，2000，pp．20～21，45
[2]曾庆良，朱茂逃，苏益南，21世纪的制造技术，陕西汽车，No．4，1998，pp．1～3
[3]金萍，先进机械制造技术的应用与发展，山西科技，No．6，1999，pp．1～3
[4]李明，三坐标测量机的应用与质量控制，组合机床与自动化加工技术，No．6，1996，pp，34～38
[5]洪迈生，苏恒，数控机床的运动精度诊断——评述与对策，第1界国际机械工程学术会议，2001
[6]彭俊松，白作霖，赵汝嘉，检测规划的分布式并行协同求解模型的研究，中国机械工程，No．3，1997，pp．55～58
[7]林伟国，车任生，陈刚，虚拟坐标测量机虚拟测量方法的研究，宇航计测技术，No．3，1999，pp．15～19
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[13]粟立华，OMNI Sip三维万向测头，工具技术，No．9，1996，pp．42～43
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[15]解则晓，张宏君，冯国馨，张国雄，一种空间自由曲面非接触扫描测量系统的研究，宇航计测技术，No．3，1999，pp．5～11
[16]廖效果，朱启逑，数字控制机床，华中理工大学出版社，1992
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[18]任玉田，焦振学，王宏甫，机床计算机数控技术，北京理工大学出版社，1996
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[20]刘丽冰，加工中心在线检测及误差补偿关键技术研究，天津大学博士论文，1998
[21]宋广怡，加工中心在线检测技术研究，河北工业大学硕士论文，1999
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[23]程岸，数控机床在线测量仿真技术的研究，天津大学硕士论文，1998
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[29]Ni J., A Multi-Degree-of-Freedom Measuring System for CMM Geometric Errors, ASME Journal of Engineering for Industry, Vol. 114,1992, pp. 363～369
[30]Mou J., Liu C.R., An Innovative Approach to Increase the Accuracy of Multi-Axis Machines for Process-Intermittent Inspection, ASME Journal of Manufacturing Science and Engineering, Vol. 118, 1996, pp. 585～594
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[32]Renishaw, Probing systems for CNC machine tools technical specifications, H-2000-3020-O2-B
[33]Paulo Cauchick Miguel, A Review on Methods for Probe Performance Verification, Measurement, Vol. 23, 1998, pp. 15～33
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[35]H. Aoyama, A New Method for Detecting the Contact Point between a Touch Probe and a Surface, Annals of the CIRP, Vol. 38, 1980, pp. 517～520
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[40]乔林，费广正，OpenGL程序设计，清华大学出版社，2000
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[50]孙德茂，用户宏程序编制，北京数控机床培训中心，1989
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[52]李航，利永铜，自动测量技术在加工中心上的应用，组合机床与自动化加工技术，No．10，1996，pp．39～42
[53]许之伟，刘文剑，用于加工中心用户宏程序进行参数化加工，机械工艺师，No．11，1998，pp．4～6
[54]危常忠，王云，曲线测量的一种有效途径，计量与测试技术，No．2，1998，pp．9～12
[55]张力，吕振肃，VC++下串行通信的编程方法，计算机应用，No．3，1999，pp．60～61
[56]彭俊松，白作霖，基于坐标测量机的CAIP系统研究进展，机电工程，No．4，1997，pp．45～48
[57]李志明，曹杰，VC++与MATLAB的混合编程，遥测遥控，No．6，1999，pp．59～61
[58]郑盛梓，桂贵生，虚拟数控加工过程的研究，组合机床与自动化加工技术，No．1，2000，pp．20～21，45