面面俱到，步步领先
————介绍COORD3公司的先进测量软件ARCO CAD
张志成，意大利COORD3公司北京代表处
——介绍COORD3公司的先进测量软件ARCO CAD
一：测量软件简介：
意大利COORD3公司是世界知名的三坐标测量机专业制造商，在中国获得较多的市场份额，尤其在汽车及模具行业，取得了很大的成功，这些成就得益于COORD3公司拥有自主知识产权的机械，电器和软件产品，能以足够的竞争力立足市场，尤其是其主力软件——ARCO CAD，已经成为市场上的主流软件之一。
ARCO软件是COORD3公司采用最新软件技术开发的全功能3D检测软件，它采用DMIS语言——测量机行业的标准编程语言，使之具有最广泛的适应性。如果某客户的其他测量机也采用DMIS语言，则可以通过DMIS程序实现跨平台的编程和测量。同时ARCO软件也支持I++硬件协议，它是测量机行业的硬件与软件通讯的标准协议，用户购买了采用I++协议的测量机硬件，可以保证用户在更换软件时，无需更换硬件；或者在更换硬件时无需更换软件，实现对用户投资的最大保护。
二：从一个孔的测量看ARCO软件的先进性
早年测量机的优势在于箱体类零件的测量，比如测量发动机缸体，这些技术被认为是已经很成熟的技术，但ARCO软件在针对箱体类零件的检测方面，更上了一层楼，增强了很多自动化的操作和数据处理。比如箱体类零件中测量最多的几何元素——孔，如果用ARCO测量之，会有什么样的创新技术呢？
1：手动测量：你可以选择指定点数（大于等于3），或者零点数两种测量方式。对于第一种方式：当测量机采集到指定点数后，ARCO开始计算孔的参数，这种方式在测量多个孔时，后续孔的测量无需任何的键盘和鼠标操作，操作者只需每个孔采集等同的点，即可批量测量多个孔；零点数则要求操作者完成测量后，按“确定”后开始计算孔的参数，但它为操作者提供了在线监控的能力，如果发现一个点不好，可以立即删除该点并继续测量，包括最后一个点！
2：一键自动测量：测量一个孔，只需要把测头放置于孔中心，按一个键，测量机会自动测量该孔，只要选择孔的投影平面，无需输入任何参数。以该方式测量一个孔，可以简化到按一个键就可以实现自动测量。
3：路径规划测量：如果只测量局部的孔（比如圆弧测量），则不能在整个圆周上均布采集点，需要调整测量路径，ARCO具有测量路径规划能力，可以在图形窗口中直观地交互地查看和调整测量路径，满意后自动测量。
图1：测量路径规划
4：参数测量：在测量窗口中输入孔的XYZ中心坐标和直径，则ARCO软件以最捷近的路径实现孔的自动测量。
5：程序测量：对于经验丰富的操作者，采用DMIS语言直接编写测量程序，能达到极高的效率，智能化的ARCO软件在编程时可以无需编写采集点坐标——类似于参数测量——只需给定孔的XYZ中心坐标和直径，运行该段程序即可实现孔的自动测量；对于特殊路径的测量（比如圆弧），则可以通过输入采集点坐标，获得类似路径规划测量的效果；对于规律分布的多孔测量，程序测量能以极少的代码获得最高的效率；ARCO还支持变量控制的编程测量。
图2：程序测量和语法检查功能
6：CAD测量：在CAD模型上鼠标点击要测量的孔，ARCO提取该孔的理论参数，然后点击自动测量按钮，测量机自动测量该孔。一个孔的CAD测量，简化到只需两次鼠标点击，无需人工采点。
7：安全平面：有经验的读者会问，测量完一个孔后，测头会停放在什么位置？它直接去测量下一个孔，真的不会碰撞吗？答案是：完全没问题！ARCO可以定义一个安全平面，一个孔测量完毕，测头上升到安全平面，并且在安全平面上空运行到下一个孔上方，才下降测量。当然，如果测量的孔不在同一个侧面上（设想我们在六面体上测孔），则必须通过（1）手工移动，（2）输入坐标让测头数控移动，或（3）在CAD图形区用鼠标拖动三种方式之一，让测头定位到合适的位置，才能进行新的测量。
图3：鼠标拖动测头，
8：图形显示：ARCO可以图形显示孔的形状误差，以及采集点的分布和每个点的误差，并打印输出；
9：数据处理：ARCO可以选择最小二乘法，最大外接圆，最小内接园或切比雪夫算法，四种算法评定一个孔。
10：CAD输出：ARCO可以把图形显示的孔，以CAD系统的中性格式IGES输出给任何的CAD软件，用于图形分析和逆向设计，这个操作无需特别的软件许可——其他测量软件通常需要客户花钱购买。
三：复杂曲线曲面的测量手段
模具，检具和钣金件的检测，是当今测量机领域应用最广泛，测量最复杂的典型任务之一。这些类型的检测任务，与常规的发动机缸体为代表的检测任务相比，具有如下难点：
l 三维尺寸检测为主，必须采用CAD模型与零件比对；
l 没有特定的零件找正基准元素，甚至没有任何的平面，直线或孔；
l CAD模型与实体之间具有一定的偏差，比如厚度偏差，测量位置处于CAD模型的延伸面上，以及虚孔实轴的变换；
l 要求图形输出报告。
1：曲面测量可以直接获得所有数据
曲线曲面的测量，早年的测量机也可以很艰难地实现，但限于其手段有限，效率低并且对操作者要求很高，比如采用经典的微平面法，要采集4个点才能获得一个曲面点数据。ARCO软件在测量曲面时，测量点不是与理论点进行比较，而是与整个曲面进行比较，ARCO把测量点投影到曲面上，获得该点对应的理论值和法矢量，并根据法矢量对测量点进行测头半径补偿。这样获得的误差是最真实的。当操作者手动任意测量曲面时，软件可以自动获得理论值和误差值，并根据公差自动判别是否合格，曲面测量变为最简单的一种测量。
图4：直接获得测量结果
2：钣金件的特点及对策
钣金件的特点是零件找正困难。过去的测量软件即使能测量曲面点，但往往受困于找正方法而无法获得很好的结果。零件找正，也就是在实体零件上创建坐标系，使之与设计图纸或CAD模型上的坐标系重合。通常的钣金件本身离坐标系原点很远，且零件上没有特定的基准要素，无法采用常规的找正方法。
比如，汽车的坐标系在前轮轴心线的中部，每个钣金件都是按照该坐标系绘图，如果我们测量左后门的拉手，该零件大小不过
ARCO软件针对钣金件的这些特点，开发了“三个中心孔”；“六个曲面点最佳拟合”；“RPS方法”（按规定要求测量RPS点进行找正的方法）等最新的找正方法，这些找正方法是钣金件测量的必须手段。
3：检具测量的要点
检具是用于车间检查钣金件是否合格的检查器具，通常使用测量机来检测检具。检具的测量和验收，必须用钣金件的CAD模型与检具进行比较，但二者之间有一些差别：
l 为了便于找正和加工，其基准通常很容易测量，但需要进行坐标变换；还有左右相反，比如CAD是左后车门，而检具是右后车门。
l 为了检测钣金件的边界，在检具上沿钣金件外侧边界有检测部件，用于确定钣金件的轮廓尺寸（平整度和间隙），而这些部件则没有匹配的CAD模型。
l 检具上的孔与钣金件上的孔同心，但通常是尺寸，深度不同，还有内外园不同（CAD上是孔，实物是圆柱）
为解决上述难题，ARCO的坐标变换，坐标预览功能，数模变换和管理功能（移动，旋转，镜像，删除片体，保持模型原色和改色，图层管理）为测量准备提供了基础。
ARCO在测量曲面点和边界点时，支持参考方向和测量方向反向功能，厚度正负补偿，曲面点选择性投影，理论坐标沿法向移动，相对测量，测量深度控制，测量点再次投影等等，使得ARCO可以测量到CAD不存在的曲面，把数模上的内园变为实体上的外园测量，并可以移动理论孔的中心，或修改其直径，便于自动测量。
4：图形报告模板是一种先进的图形报告方式
ARCO的图形报告采用了两级模板方式，ARCO提供的系统模板可以支持CAD图形报告，也可以使用照片或图片创建图形报告，也就是说，即使不支持图形功能的入门级配置ARCO QUICK，也可以创建图形报告！
图5：ARCO图形报告及空白模板
用户可以利用系统模板——它提供了大致的报告形式，比如横版/竖版，图形/图表/表格等几种大框架——并结合测量项目，以自动（简便快捷）或手动（功能齐备）方式创建该测量任务的零件报告模板，它是一种包含了图形，各尺寸的数据表格，但没有填充数据的空白模板。操作者只需要把这个模板与测量数据合并，就可以获得一份图文并茂的图形报告，这个操作可以在测量之后，甚至于一段时期后再进行。
ARCO CAD作为一套先进的测量软件，其优点无法逐一说明，总之，成功者自有它的道理，其中最重要的一点，ARCO CAD的高速发展，与其国际化的眼光，包括广泛地接纳中国工程师和客户的建议，积极地本地化是密不可分的。
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