基于Polywork焊裝夾具的三坐標測量方法

楊正志

前言

Polyworks軟件是加拿大InnovMetric軟件公司開發的一款能夠支持多種不同品牌測量設備的通用型測量軟件。Polyworks測量軟件最大的優點在于集硬測頭觸測和激光掃描于一身。可根據不同的測量任務，選擇不同的觸測方式，大大的提高了測量效率和準確性。中華檢測中心A平臺目前擁有1臺關節臂式三坐標測量機和一臺激光跟蹤儀，全部使用Polyworks測量軟件，承擔整個中華檢測中心現場測量的測量工作，而焊裝夾具的測量又是現場測量工作的重要組成部分。下面就簡單介紹一下如何用Polyworks軟件對焊裝夾具進行測量。

1 測量前的準備工作

1.1 確認CAD模型

我們在進行焊裝夾具的三坐標測量之前，需要測量人員確認被測夾具的理論數據。例如被測夾具的CAD模型、圖紙或相關部門提供的測量點文件等。

Polyworks軟件能夠導入的CAD模型的格式為*.IGS、*.CATIA，而設計部門通常根據繪圖軟件的不同，會同時使用*.CATIA格式或*.STEP格式的CAD模型，所以需要測量人員提前與設計部門溝通，給予*.CATIA格式的CAD模型。

1.2 確定測量模式

使用Polyworks軟件進行測量時分為硬測頭觸測和掃描兩種測量模式，夾具測量為硬測頭觸測，所以在Polyworks軟件中選擇硬測頭觸測。

1.3 新建程序文件

在Polyworks軟件中新建一個以零部件號為名稱的新程序。導入CAD模型作為理論依據。

2 建立坐標系

2.1 建系及建系結果的要求

要對焊裝夾具進行三坐標的測量，第一步就是建立坐標系。坐標系建立的好壞直接影響測量結果的準確性。因此，建立坐標系之后首先要確定的是建系元素是否在公差允許范圍內，如果在公差范圍內，可對工裝夾具進行測量，如果不在公差范圍內，重新建立坐標系系直到建系元素偏差在公差允許范圍內，開始進行下一步的測量工作。

2.2 建立坐標系的方法

Polyworks軟件的建系方法一般采用兩種方式。第一種是中心點對齊建立直角坐標系。第二種是平面-軸-中心點建立直角坐標系。

2.2.1 中心點法建立直角坐標系

中心點對其法建立直角坐標系較為簡單，首先在焊裝夾具建系基準中測量3到4個孔（最好是4個每個角一個）。其次選中已被測量的孔，右鍵提取理論值，在方式上選擇數字化，將焊裝夾具標牌上的數值一一對應的錄入，選擇中心點對齊，點擊確定完成建系。

2.2.2 平面-軸-中心點建立直角坐標系

平面-軸-中心點建立直角坐標系是選擇測量三個圓，三個圓的圓心構成一個平面，確定第一軸方向。圓2和圓3圓心連線，形成一條直線，確定第二軸向。最后將圓2作為圓心控制第三軸向。在軟件中選擇對其平面-軸-中心點命令，這里要說明一下，在對其平面-軸-中心點命令的子命令的序列中，平面、軸、中心點的先后順序是隨便選擇的。例如：平面-軸-中心點、軸-平面-中心點、中心點-平面-軸等。我們在建立直角坐標系時，第一個選擇的應該是我們根據現場判斷最準確的軸向，第二個選擇的是第二準確的軸向，最后選的是我們判斷最不準確的軸向。確定好順序之后，在相應目標位置輸入坐標值，完成建系。

3 工裝夾具幾何特征的測量

Polyworks軟件在對工裝夾具進行實際測量時，我們通常只需要對定位銷和定位面進行測量。

3.1 定位銷的測量

工裝夾具的定位銷一般情況是不支撐鈑金件的，支撐鈑金件的是定位面。因此定位銷的測量分為兩種情況，一種是矢量為單方向的定位銷，一種是矢量是兩方向或三方向的定位銷。

3.1.1 定位銷是矢量為單方向的測量方法

因為矢量是單方向的，因此無論測量該定位銷的哪個截面，除了矢量方向其他兩項的值都是一樣的，我們按照圓進行測量，在出報告時去掉矢量方向的值即可。

3.1.2 定位銷是矢量為兩方向或三方向的測量方法

矢量為兩方向或三方向的定位銷測量方法較矢量為單方向的定位銷測量方法要復雜一些。因為矢量為兩方向或三方向的定位銷上橫截面的圓心值都不一樣，因此不能使用定位銷是矢量為單方向的測量方法。我們在測量矢量為兩方向或三方向的定位銷，先在CAD模型上被測定位銷固定的孔上做一個理論平面，然后測量定位銷，沿著法線方向在理論面上做刺穿，形成的交點為該定位銷實際測量值。

3.1.3 定位銷測量的注意事項

在連續測量定位銷時，在創建圓命令的約束平面選項中一定要選探測新的，否則約束平面會延用上一個定位銷的約束平面，造成測量的錯誤。

3.2 定位面的測量

3.2.1 定位面的測量方法

定位面的測量較為簡單，首先選擇比較點菜單里的創建曲面點命令，方式選擇探測，然后只要在定位面上打點測量即可。

3.2.2 定位面測量的注意事項

測量定位面時，我們一定要牢記Polyworks軟件在選取理論值時的屬性。Polyworks軟件選取理論值時是選取和被測定位面矢量方向一致的CAD模型上相同位置的理論值，這樣測量點的理論值與Polyworks軟件抓取的理論值有一個料后差，因此要在創建曲面點命令的補償方向上選擇反轉，確保被測點理論值與Polyworks軟件選取理論值是同一數值。

3.2.3 定位銷和定位面的精度要求

剛出廠的焊裝夾具的定位銷的精度要求為±0.1mm，定位面的精度要求為±0.2mm。隨著車身匹配的進行，焊裝夾具定位銷和定位面的理論位置不一定是裝車最好的狀態，需要我們調整定位銷和定位面直到裝車最好效果為止。裝車最好效果確定后，記錄每個位銷和定位面的實際值，存檔為以后測量焊裝夾具留下理論依據。之后測量焊裝夾具參考標準為存檔的實測值，定位銷精度要求存檔的實測值±0.1mm，定位面的精度要求為存檔的實測值±0.2mm。

4 評價特征與報告輸出

4.1 評價特征

在測量完所有需要測量的元素后，需要對被測元素進行評價。

4.1.1 定位銷的評價

在目錄樹中找到需要評價的定位銷。右鍵單擊該定位銷圖標，選擇抽取理論值后，在CAD模型上選擇與該定位銷匹配的孔。最后選取評價項和公差即可。

4.1.2 定位面的評價

在創建曲面點命令下測量的測量點軟件會直接評價，直接選取評價項和公差即可。

4.2 報告輸出

把想要輸出的元素排列好，點擊照相命令，會在目錄樹中出現報告選項，右鍵報告選項選擇-輸出-PDF文件。

5 結束語

本文作者結合自己多年的手動設備測量經驗，以極其淺顯易懂的話語闡述了汽車生產企業一般情況下焊裝夾具的三坐標測量方法，同時也對Polyworks軟件的一部分功能和一些注意事項進行了簡單的介紹，希望本文能夠對剛接觸三坐標測量并對三坐標測量有興趣的讀者有所幫助。

參考文獻

[1]nnovMetric軟件公司.Polyworks 培訓指南[Z].