機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)-柱塞泵的逆向設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　柱塞泵的逆向設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真</p><p><b>　　誠(chéng)信聲明 </b></p><p>　　本人鄭重聲明：本設(shè)計(jì)及其研究工作是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下

2、獨(dú)立完成的，在完成設(shè)計(jì)時(shí)所利用的一切資料均已在參考文獻(xiàn)中列出。</p><p>　　本人簽名： 年 月 日</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 柱塞泵逆向設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真

3、 </p><p>　　設(shè)計(jì)的主要任務(wù)及目標(biāo)</p><p>　　根據(jù)柱塞泵的原始模型來(lái)進(jìn)行改良，通過(guò)對(duì)產(chǎn)生問(wèn)題的模型進(jìn)行直接的修改、試驗(yàn)和分析。通過(guò)對(duì)柱塞泵的工作原理，調(diào)壓原理，特點(diǎn)進(jìn)行正確分析，柱塞泵主要參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)柱塞泵的零部件結(jié)構(gòu)尺寸正確計(jì)算，得到相對(duì)理想的結(jié)果，然后再根據(jù)修正后的模型通過(guò)掃描和造型等一系列方法得到最終的三維模型。</p><p>

4、　　2．設(shè)計(jì)的基本要求和內(nèi)容</p><p>　　分析課題要求，查閱相關(guān)知識(shí)方面的論文，擬定開題報(bào)告；查找設(shè)計(jì)題目相關(guān)的資料；對(duì)設(shè)計(jì)中的主要參數(shù)進(jìn)行計(jì)算；審核分析計(jì)算結(jié)果；對(duì)修正后的模型進(jìn)行掃描分析；對(duì)柱塞泵進(jìn)行三維建模及運(yùn)動(dòng)仿真并繪制柱塞泵裝配圖一張 A2幅面，繪制組成各部件的零件圖 A3幅面和A4幅面，編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份（約40頁(yè) 18000字左右）</p><p><b>

5、　　3．主要參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　《液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)》、《機(jī)械制造基礎(chǔ)》、《優(yōu)化設(shè)計(jì)》、《逆向工程》、《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》、《互換性與技術(shù)測(cè)量》、《液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》</p><p><b>　　4．進(jìn)度安排</b></p><p>　　柱塞泵的逆向設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真</p><p>　　摘要：

6、柱塞泵是液壓系統(tǒng)的一個(gè)重要裝置。它依靠柱塞在缸體中進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使密封工作容腔的容積發(fā)生變化從而實(shí)現(xiàn)壓油和吸油。但是在實(shí)際的應(yīng)用當(dāng)中，柱塞泵這類機(jī)械容易出現(xiàn)很多種復(fù)雜的問(wèn)題，以其特有的形態(tài)經(jīng)行著振動(dòng)，可能會(huì)阻礙產(chǎn)品的正常運(yùn)行并且伴隨著震動(dòng)而產(chǎn)生的聲音污染也會(huì)損害操作者的身心健康。同時(shí),隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,使得產(chǎn)品結(jié)構(gòu)越加復(fù)雜,對(duì)柱塞泵的工作性能的要求標(biāo)準(zhǔn)也越來(lái)越高,為使產(chǎn)品能夠安全可靠地工作,就一定要保證結(jié)構(gòu)系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)特性。

7、于是根據(jù)原有的柱塞泵樣品進(jìn)行逆向設(shè)計(jì)，在逆向設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)原有柱塞泵經(jīng)行改良，優(yōu)化結(jié)構(gòu)、提升性能。</p><p>　　關(guān)鍵詞：柱塞泵，逆向設(shè)計(jì)，運(yùn)動(dòng)仿真</p><p>　　Abstract：Piston is an important means of hydraulic systems. It relies on the plunger is reciprocated in the c

8、ylinder, the sealing of the working volume of the cavity is changed in order to achieve oil pressure and oil. However, in actual implementation, the piston is prone to such a wide variety of complex mechanical problems,

9、its unique shape by the line of vibration, may impede the normal operation of the product and is accompanied by a vibration generated noise pollution will damage operator'</p><p>　　Keywords: piston pump,

10、 reverse engineering, motion simulation</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p><b>　　1.1概述1</b></p><p>　　1.1.1柱塞泵的概述1&l

11、t;/p><p>　　1.1.2逆向設(shè)計(jì)的概述2</p><p>　　1.1.3 運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)概述5</p><p>　　1.2 逆向工程研究狀況7</p><p>　　1.2.1逆向工程的由來(lái)7</p><p>　　1.2.2逆向工程技術(shù)存在的問(wèn)題8</p><p>　　1.2.3逆向工

12、程的發(fā)展9</p><p>　　1.2.4逆向工程的應(yīng)用10</p><p>　　1.3課題的研究?jī)?nèi)容及研究意義11</p><p>　　1.3.1課題的研究?jī)?nèi)容11</p><p>　　1.3.2課題的研究意義12</p><p>　　2 逆向工程測(cè)量技術(shù)及柱塞泵測(cè)量13</p><p

13、>　　2.1逆向工程測(cè)量技術(shù)概述13</p><p>　　2.2三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)概述13</p><p>　　2.2.1三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的原理14</p><p>　　2.2三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的組成15</p><p>　　2.2.3 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的類型17</p><p>　　2.2.4三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)17

14、</p><p>　　2.3柱塞泵的測(cè)量20</p><p>　　3 柱塞泵的改良及運(yùn)動(dòng)仿真23</p><p>　　3.1柱塞泵的工作原理23</p><p>　　3.2柱塞泵模型的工作原理及其缺陷23</p><p>　　3.3柱塞泵的改良24</p><p>　　3.3.1柱塞泵

15、進(jìn)出口壓力系數(shù)的計(jì)算26</p><p>　　3.3.2柱塞泵進(jìn)出口壓力的計(jì)算28</p><p>　　3.3.3柱塞泵柱塞壓應(yīng)力校核28</p><p>　　3.4 柱塞泵的運(yùn)動(dòng)仿真29</p><p><b>　　結(jié)論32</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)33

16、</b></p><p><b>　　致謝34</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1概述</b></p><p>　　1.1.1柱塞泵的概述</p><p>　　液壓傳動(dòng)作為一種現(xiàn)代化的傳

17、動(dòng)方式,由于具備功率密度高,配置靈活,結(jié)構(gòu)小巧，組裝方便,可靠耐用等一系列特點(diǎn),已成功地運(yùn)用于一切需要中等以上功率輸出,且需求對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)和控制的地方,是現(xiàn)代化傳動(dòng)與控制的關(guān)鍵技術(shù)之一[1]。</p><p>　　液壓泵是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力元件,按照結(jié)構(gòu)形式可以分為葉片泵、齒輪泵和柱塞泵等系列。近年來(lái),由于容積式液壓傳動(dòng)的高壓化趨勢(shì),使柱塞泵尤其是對(duì)于軸向柱塞泵的采用日益廣泛。軸向柱塞泵主要有結(jié)構(gòu)緊湊,

18、單位功率體積小,壓力高，重量輕,變量機(jī)構(gòu)布置方便,壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),但是不足之處也很明顯：對(duì)油液污染敏感,濾油精度的要求高,成本高等[2]。</p><p>　　柱塞泵柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的總行程L是不變的，由凸輪的升程決定。柱塞每循環(huán)的供油量的大小決定于供油行程,供油行程不受到凸輪軸的控制所以是可變的。供油最初時(shí)是不會(huì)隨著供油行程的變化而變化。轉(zhuǎn)動(dòng)柱塞可改變供油終了時(shí)刻，從而改變了供油量。柱塞泵工作時(shí)，在噴油泵凸輪軸上的凸

19、輪與柱塞彈簧共同的作用下，迫使柱塞作上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而完成泵油任務(wù)。如下圖1.1為本設(shè)計(jì)中的原始柱塞泵模型圖：</p><p>　　圖1.1 柱塞泵</p><p>　　1.1.2逆向設(shè)計(jì)的概述</p><p>　　逆向工程也稱反求工程或反向工程，是根據(jù)已存在的產(chǎn)品或零件原型構(gòu)造產(chǎn)品或零件的工程設(shè)計(jì)模型，并在此基礎(chǔ)上對(duì)已有的產(chǎn)品進(jìn)行剖析、理解和改進(jìn)，是對(duì)已有設(shè)

20、計(jì)的再設(shè)計(jì)。。在國(guó)內(nèi)很多領(lǐng)悟都涉及到了逆向設(shè)計(jì)，并且被很多人所鐘愛(ài)著，被認(rèn)為是歷史上的一次重大的概念發(fā)展。從廣義講，逆向工程可分以下三類[3]：</p><p>　　（1）實(shí)物逆向：它是在已有產(chǎn)品實(shí)物的條件下，通過(guò)測(cè)繪和分折，從而再創(chuàng)造；其中包括功能逆向、性能逆向、方案、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)等多方面的逆向。實(shí)物逆向的對(duì)象可以是整機(jī)、零部件和組件。</p><p>　?。?）軟件逆向：產(chǎn)品樣本、技術(shù)文

21、件、設(shè)計(jì)書、使用說(shuō)明書、圖紙、有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)、管理規(guī)范和質(zhì)量保證手冊(cè)等均稱為技術(shù)軟件。軟件逆向有三類：既有</p><p>　　實(shí)物，又有全套技術(shù)軟件；只有實(shí)物而無(wú)技術(shù)軟件；沒(méi)有實(shí)物，僅有全套或部分技術(shù)軟件。</p><p>　?。?）影像逆向：設(shè)計(jì)者既無(wú)產(chǎn)品實(shí)物，也無(wú)技術(shù)軟件，僅有產(chǎn)品的圖片、廣告介紹或參觀后的印象等，設(shè)計(jì)者要通過(guò)這些影像資料去構(gòu)思、設(shè)計(jì)產(chǎn)品，該種逆向稱為影像逆向。<

22、;/p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，由于有實(shí)物模型柱塞泵存在，所以用的是實(shí)物逆向，當(dāng)然，目前國(guó)內(nèi)主要的研究方向也是側(cè)重于實(shí)物逆向。而逆向工程與順向工程如下圖1.2所示：</p><p>　　圖1.2逆向工程與順向工程圖</p><p>　　逆向工程也可以定義為將實(shí)物工件轉(zhuǎn)化為圖形CAD模型，從而根據(jù)CAD模型制造出同種類新產(chǎn)品的相關(guān)數(shù)字化技術(shù)和幾何模型重建技術(shù)的總稱，逆向工

23、程的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖1.3所示：</p><p>　　圖1.3逆向工程系統(tǒng)圖</p><p>　　逆向工程過(guò)程中有三個(gè)技術(shù)難關(guān)，即下面三個(gè)：</p><p>　　（1）逆向工程數(shù)據(jù)測(cè)量技術(shù)

24、

25、 </p><p>　　數(shù)據(jù)測(cè)量是通過(guò)特定的測(cè)量設(shè)備和測(cè)量方法獲取產(chǎn)品表面離散點(diǎn)的幾何坐標(biāo)數(shù)據(jù)，將產(chǎn)品的幾何形狀數(shù)字化。其測(cè)量原理是：將被測(cè)產(chǎn)品放置于三坐標(biāo)測(cè)量的測(cè)量空間內(nèi)，可以獲得被測(cè)產(chǎn)品上各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)位置，根據(jù)這些點(diǎn)的空間坐標(biāo)值，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理，擬合形成測(cè)量元素，如圓、球、圓柱、圓錐、曲面等，經(jīng)過(guò)數(shù)

26、學(xué)計(jì)算的方法得出其形狀、位置公差及其它幾何量數(shù)據(jù)。高效、高精度地獲取產(chǎn)品的數(shù)字化信息是實(shí)現(xiàn)逆向工程的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。</p><p>　　（2）逆向工程數(shù)據(jù)處理技術(shù)</p><p>　　數(shù)據(jù)處理是逆向工程的一項(xiàng)重要的技術(shù)環(huán)節(jié)，它決定了后續(xù) CAD 模型重建過(guò)程能否方便、準(zhǔn)確地進(jìn)行。根據(jù)測(cè)量點(diǎn)的數(shù)量，測(cè)量數(shù)據(jù)可以分為一般數(shù)據(jù)點(diǎn)和海量數(shù)據(jù)點(diǎn)；根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)的規(guī)整性，測(cè)量數(shù)據(jù)又可以分為散亂數(shù)據(jù)點(diǎn)和規(guī)矩

27、數(shù)據(jù)點(diǎn)；不同的測(cè)量系統(tǒng)所得到的測(cè)量數(shù)據(jù)的格式是不一致的，且?guī)缀跛械臏y(cè)量方式和測(cè)量系統(tǒng)都不可避免地存在誤差。因此，在利用測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行 CAD 重建前必須對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)處理工作主要包括：數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)化、多視點(diǎn)云的拼合、點(diǎn)云過(guò)濾、數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)和點(diǎn)云分塊等。</p><p>　　每個(gè) CAD/CAM 系統(tǒng)都有自己的數(shù)據(jù)格式，目前流行的 CAD/CAM 軟件的產(chǎn)品數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和格式各不相同，不僅影響了設(shè)計(jì)和制造之間的數(shù)

28、據(jù)傳輸和程序銜接，而且直接影響了 CM M 與 CAD/CAM 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊。目前通行的辦法是利用幾種主要的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)（IGES、STEP、AutoCAD 的 DXF 等）來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。</p><p>　　在逆向工程實(shí)際的過(guò)程中，由于坐標(biāo)測(cè)量都有自己的測(cè)量范圍，因此無(wú)論我們采用什么測(cè)量方法，都很難在同一坐標(biāo)系下將產(chǎn)品的幾何數(shù)據(jù)一次完全測(cè)出。產(chǎn)品的數(shù)字化不能在同一坐標(biāo)系下完成，而在模型重建的時(shí)候又必須將這些

29、不同坐標(biāo)下的數(shù)據(jù)統(tǒng)一到一個(gè)坐標(biāo)系里，這個(gè)數(shù)據(jù)處理過(guò)程就是多視數(shù)據(jù)定位對(duì)齊（多視點(diǎn)云的拼合）。多視數(shù)據(jù)的對(duì)齊主要可以分為兩種：通過(guò)專用的測(cè)量軟件裝置實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的直接對(duì)齊；事后數(shù)據(jù)處理對(duì)齊。采用事后數(shù)據(jù)處理對(duì)齊又可以分為：對(duì)數(shù)據(jù)的直接對(duì)齊和基于圖形的對(duì)齊。對(duì)數(shù)據(jù)的直接對(duì)齊研究研究中，出現(xiàn)了多種算法，如 ICP 算法；四元數(shù)法；SVD 法；基于三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的對(duì)齊方法等。數(shù)據(jù)平滑的目的是消除測(cè)量數(shù)據(jù)的噪聲，以得到精確的數(shù)據(jù)和好的特征提取效果。目

30、前通常是采用標(biāo)準(zhǔn)高斯、平均或中值濾波算法。其中高斯濾波能較好地保持原數(shù)據(jù)的形貌，中值濾波消除數(shù)據(jù)毛刺的效果較好。因此在選用時(shí)應(yīng)該根據(jù)數(shù)據(jù)質(zhì)量和建模方法靈活選擇濾波算法。</p><p>　　運(yùn)用點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行造型處理的過(guò)程中，由于海量數(shù)據(jù)點(diǎn)的存在，使存儲(chǔ)和處理這些點(diǎn)云數(shù)據(jù)成了不可突破的瓶頸。實(shí)際上并不是所有的數(shù)據(jù)點(diǎn)都對(duì)模型的重建起作用，因此，可以在保證一定的精度的前提下減少數(shù)據(jù)量，對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行精簡(jiǎn)。目前采用的方法

31、有：利用均勻網(wǎng)格減少數(shù)據(jù)的方法；利用減少多變形三角形達(dá)到減少數(shù)據(jù)點(diǎn)的方法；利用誤差帶減少多面體數(shù)據(jù)點(diǎn)的方法。數(shù)據(jù)分割是根據(jù)組成實(shí)物外形曲面的子曲面的類型，將屬于同一曲面類型的數(shù)據(jù)成組，劃分為不同的數(shù)據(jù)域，為后續(xù)的模型重建提供方便。數(shù)據(jù)分割方法可以分為基于測(cè)量的分割和自動(dòng)分割兩種方法。目前的分割方法有：基于參數(shù)二次曲面逼近的數(shù)據(jù)分割方法；散亂數(shù)據(jù)點(diǎn)的自動(dòng)分割方法；基于 CT 技術(shù)的數(shù)據(jù)分割方法。</p><p>　

32、　（3） 逆向模型重建技術(shù)</p><p>　　在整個(gè)逆向工程中，產(chǎn)品的三位幾何模型 CAD重建是最關(guān)鍵、最復(fù)雜的環(huán)節(jié)。因?yàn)橹挥蝎@得了產(chǎn)品的 CAD 模型我們才能夠在此基礎(chǔ)上進(jìn)行后續(xù)產(chǎn)品的加工制造、快速成型制造、虛擬仿真制造和進(jìn)行產(chǎn)品的再設(shè)計(jì)等。在進(jìn)行模型重建之前，設(shè)計(jì)者不僅需要了解產(chǎn)品的幾何特征和數(shù)據(jù)的特點(diǎn)等前期信息，而且需要了解結(jié)構(gòu)分析、加工制作模具、快速成型等后續(xù)應(yīng)用問(wèn)題。目前使用的造型方法主要有：<

33、/p><p><b>　　①曲線擬合造型</b></p><p>　　用一個(gè)多項(xiàng)式的函數(shù)通過(guò)插值去逼近原始的數(shù)據(jù)，最終得到足夠光滑的曲面。曲線是構(gòu)成曲面的基礎(chǔ)，在逆向工程中常用的模型重建方法為，首先將數(shù)據(jù)點(diǎn)通過(guò)插值或逼近擬合成樣條曲線，然后采用造型軟件完成曲面片的重構(gòu)造型。優(yōu)點(diǎn)是原理比較簡(jiǎn)單，只要多項(xiàng)式的次數(shù)足夠高就可以得到滿意的曲面，但也容易造成計(jì)算的不穩(wěn)定，同時(shí)邊界的

34、處理能力也比較差，一般用于擬合比較簡(jiǎn)單的曲面。</p><p>　?、谇嫫苯訑M合造型</p><p>　　該方法直接對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行曲面片擬合，獲得曲面片經(jīng)過(guò)過(guò)渡、混合、連接形成最終的曲面模型。曲面擬合造型既可以處理有序點(diǎn)，也可以處理散亂數(shù)據(jù)點(diǎn)。算法有：基于有序點(diǎn)的 B 樣條曲面插值；B樣條曲面插值；對(duì)任意測(cè)量點(diǎn)的 B 樣條曲面逼近。</p><p><b

35、>　　③點(diǎn)數(shù)據(jù)網(wǎng)格化</b></p><p>　　網(wǎng)絡(luò)化實(shí)體模型通常是將數(shù)據(jù)點(diǎn)連接成三角面片，形成多面體實(shí)體模型。目前已經(jīng)形成兩種簡(jiǎn)化方法：基于給定數(shù)據(jù)點(diǎn)在保證初始幾何形狀的基礎(chǔ)上，反復(fù)排除節(jié)點(diǎn)和面片，構(gòu)建新的三角形，最終達(dá)到指定的節(jié)點(diǎn)數(shù)；尋找具有最小的節(jié)點(diǎn)和面片的最小多面體。</p><p>　　1.1.3 運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)概述[4-7]</p><p&

36、gt;　　在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域，其設(shè)計(jì)工程主要階段可以分為原理方案設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、靜力學(xué)或動(dòng)力學(xué)分析、方案及系統(tǒng)優(yōu)化、強(qiáng)度分析計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等階段。而傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是可以通過(guò)理論分析計(jì)算實(shí)現(xiàn)，但是大多數(shù)情況下，我們?yōu)榱吮苊獠槐匾膹?fù)雜的理論分析計(jì)算，通常會(huì)在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中采用經(jīng)驗(yàn)法、類比法或試湊法等一系列方法，但是這樣不但會(huì)降低工作效率，還會(huì)延長(zhǎng)工作周期，并且更容易導(dǎo)致設(shè)計(jì)結(jié)果不準(zhǔn)確，很難得到滿意的結(jié)果，同樣也缺乏科學(xué)的理論根據(jù)。</

37、p><p>　　科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和學(xué)科的相互交叉極大地促進(jìn)了機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，設(shè)計(jì)的自動(dòng)化和高效化已然成為今后發(fā)展的必然趨勢(shì)。伴隨著機(jī)械產(chǎn)品性能的要求而不斷提高和計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛使用，作為機(jī)械設(shè)計(jì)強(qiáng)大支撐技術(shù)之一的運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)越來(lái)越受到機(jī)械設(shè)計(jì)人員的重視和親睞。</p><p>　　仿真技術(shù)綜合集成了計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、圖形圖像技術(shù)、多媒體、軟件工程、信息處理、自動(dòng)控制等多個(gè)高新技術(shù)領(lǐng)

38、域的知識(shí)。</p><p>　　仿真技術(shù)是以相似原理、信息技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域有關(guān)的專業(yè)技術(shù)為基礎(chǔ),以計(jì)算機(jī)和各種物理效應(yīng)設(shè)備為工具,利用系統(tǒng)模型對(duì)實(shí)際的或設(shè)想的系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)研究的一門綜合性技術(shù)。</p><p>　　機(jī)械運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)是一種建立在機(jī)械動(dòng)力學(xué)理論、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)和計(jì)算機(jī)實(shí)用技術(shù)基礎(chǔ)上的新技術(shù)，涉及到建模、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、機(jī)構(gòu)學(xué)和動(dòng)力學(xué)等方面內(nèi)容，主要是利用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬機(jī)

39、械系統(tǒng)在真實(shí)環(huán)境下的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性，并根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)要求和仿真結(jié)果，修改設(shè)計(jì)參數(shù)直至滿足機(jī)械性能指標(biāo)要求或?qū)φ麄€(gè)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化的過(guò)程。如下圖1.3就是運(yùn)動(dòng)仿真步驟示意圖。</p><p>　　通過(guò)機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)仿真，不但可以對(duì)整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案是否正確合理，運(yùn)動(dòng)和力學(xué)性能參數(shù)是否滿足設(shè)計(jì)要求，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是否發(fā)生干涉等還可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中可能存在的問(wèn)題，并通過(guò)不斷改進(jìn)和完善，嚴(yán)格保證設(shè)計(jì)階段的質(zhì)

40、量，縮短了機(jī)械產(chǎn)品的研制周期，提高了設(shè)計(jì)成功率，從而不斷提高產(chǎn)品在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力。因此，機(jī)械運(yùn)動(dòng)仿真當(dāng)前已經(jīng)成為機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)等方面研究的一種重要手段和方法，并在交通、國(guó)防、航空航天以及教學(xué)等領(lǐng)域都得到了非常廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)仿真可以采用VB、OpenGL、3D max、VC等語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)，也可以使用具有運(yùn)動(dòng)仿真功能的機(jī)械設(shè)計(jì)軟件（如ADMAS、Pro/E、EUCLID、UG

41、、Solidworks、Solid Edge等）實(shí)現(xiàn)，而且，隨著計(jì)算機(jī)軟件功能的不斷強(qiáng)大和完善，用軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真是一種省時(shí)、省力而用高效的方法，也是機(jī)械運(yùn)動(dòng)仿真發(fā)展趨勢(shì)。根據(jù)不同的情形使用不同的軟件對(duì)運(yùn)動(dòng)物體進(jìn)行仿真，從而在電腦上體現(xiàn)三維的物體運(yùn)動(dòng)，宏觀上觀察物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。本設(shè)計(jì)中準(zhǔn)備使用Pro/E軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。</p><p>　　1.2 逆向工程研究狀況 </p><p>　

42、　1.2.1逆向工程的由來(lái)</p><p>　　人類一直從事設(shè)計(jì)，為了生存與適應(yīng)環(huán)境，人類制造了各種各樣的工具及人工制品。設(shè)計(jì)，是人類社會(huì)最基本的一種生產(chǎn)實(shí)際活動(dòng)，他是創(chuàng)造精神財(cái)富與物質(zhì)文明的重要環(huán)節(jié)。隨著社會(huì)的法杖與進(jìn)步，人們喜歡新奇核對(duì)客觀世界評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不斷變化的特征表現(xiàn)的越來(lái)越明顯，已有的工具機(jī)及人工制品要不斷改善，新的設(shè)想、構(gòu)思及產(chǎn)品要不斷出現(xiàn)[8]。</p><p>　　現(xiàn)代社會(huì)隨

43、著經(jīng)濟(jì)與科技的發(fā)展，產(chǎn)品越來(lái)越復(fù)雜，很多產(chǎn)品由于成千上萬(wàn)個(gè)零部件組成，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造也分開化。即先完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)，然后再制造產(chǎn)品、很多產(chǎn)品，其設(shè)計(jì)周期遠(yuǎn)大于其制造周期。如汽車產(chǎn)品，一款新型的汽車的設(shè)計(jì)也許要幾年的時(shí)間，但采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)集成制造系統(tǒng)，制造業(yè)徐只需要幾個(gè)小時(shí)。所以，在這個(gè)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的年代，為了生存與發(fā)展，生產(chǎn)企業(yè)必要快速、已適中的成、高質(zhì)量及良好的售后服務(wù)來(lái)推出新產(chǎn)品。比如說(shuō)：接口設(shè)計(jì)。由于互操作性，逆向工程被用來(lái)找出

44、系統(tǒng)之間的協(xié)作協(xié)議；軍事或商業(yè)機(jī)密。竊取敵人或競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的最新研究或產(chǎn)品原型；改善文檔。當(dāng)原有的文檔有不充分處，又當(dāng)系統(tǒng)被更新而原設(shè)計(jì)人員不在時(shí)，逆向工程被用來(lái)獲取所需數(shù)據(jù)，以補(bǔ)充說(shuō)明或了解系統(tǒng)的最新?tīng)顟B(tài)；軟件升級(jí)或更新。出于功能、合規(guī)、安全等需求更改，逆向工程被用來(lái)了解現(xiàn)有或遺留軟件系統(tǒng)，以評(píng)估更新或移植系統(tǒng)所需的工作；制造沒(méi)有許可/未授權(quán)的副本；學(xué)術(shù)/學(xué)習(xí)目的；去除復(fù)制保護(hù)和偽裝的登錄權(quán)限；文件丟失：采取逆向工程的情況往往是在某一個(gè)特

45、殊設(shè)備的文件已經(jīng)丟失了（或者根本就沒(méi)有），同時(shí)又找不到工程的負(fù)責(zé)人。完整的系統(tǒng)時(shí)常需要基于陳舊的系統(tǒng)上進(jìn)行再設(shè)</p><p>　　逆向工程的思想最初是來(lái)自于從油泥模型到產(chǎn)品實(shí)物的設(shè)計(jì)過(guò)程。逆向工程技術(shù)最開始的時(shí)候是20世紀(jì)80年代初分別由美國(guó)3M公司、美國(guó)UVP公司以及日本名古屋工業(yè)研究所提出來(lái)的，在進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來(lái)，逆向工程就被放在大幅度縮短產(chǎn)品開發(fā)周期和增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的主要位置上。它指的是針對(duì)已有產(chǎn)品

46、原型，消化吸收和挖掘其中的涉及產(chǎn)品設(shè)計(jì)，制造和管理等各個(gè)方面的一系列分析方法、手段和技術(shù)的綜合。它以產(chǎn)品原型、實(shí)物、軟件或影響作為研究對(duì)象，應(yīng)用系統(tǒng)工程學(xué)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法學(xué)和計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的理論和方法，探索并掌握產(chǎn)品全生命周期設(shè)計(jì)、制造和管理的關(guān)鍵技術(shù)，今兒開發(fā)出同類的或更先進(jìn)的產(chǎn)品[9]。目前在全世界都得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　1.2.2逆向工程技術(shù)存在的問(wèn)題</p><p>

47、;　　經(jīng)過(guò)近20年的亞牛，基于計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的實(shí)物逆向工程的技術(shù)方法，流程已實(shí)用化，并在產(chǎn)品開發(fā)中取得廣泛的應(yīng)用，對(duì)應(yīng)用逆向工程的各個(gè)流程，也已形成有專業(yè)生產(chǎn)商和軟件開發(fā)商。但逆向工程技術(shù)仍在發(fā)展當(dāng)中，仍存在許多問(wèn)題有待解決。目前逆向工程的研究正受到廣泛的重視。是CAD/CAE研究的熱點(diǎn)，一些重要的國(guó)際和國(guó)內(nèi)的學(xué)術(shù)會(huì)議都將逆向工程及相關(guān)技術(shù)討論作為一個(gè)重要的會(huì)議專題。國(guó)內(nèi)外已形成一批長(zhǎng)期從事逆向工程研究的單位和個(gè)人。綜合起來(lái)，逆向工程技

48、術(shù)的研究和應(yīng)用仍存在下列問(wèn)題：</p><p><b>　　技術(shù)方面</b></p><p>　　①對(duì)實(shí)物外形的測(cè)量仍存在誤差和遺漏。測(cè)量過(guò)程仍是一種無(wú)指導(dǎo)下的行為，基于實(shí)物幾何特點(diǎn)進(jìn)行路徑規(guī)劃，達(dá)到最劃路徑仍是尋求的目標(biāo)。</p><p>　?、趶?fù)雜曲面重建技術(shù)，尤其是由多個(gè)子曲面拼合而成的組合曲面，由于其表面特征識(shí)別的難度增大。影響了后續(xù)的

49、數(shù)據(jù)分割和造型處理。盡管三角曲面差值是解決異形曲面（邊界畸異、內(nèi)部特征畸異）的有效方法，但三角曲面模型和四邊曲面模型兼容問(wèn)題仍有待完善。</p><p>　　③曲面光順和模型評(píng)價(jià)。曲面光順仍是針對(duì)去面片，沒(méi)有一個(gè)整點(diǎn)曲面光順的方法，雖然在目前的CAD系統(tǒng)中，都具有調(diào)整曲面的控制頂點(diǎn)的曲面修形的功能，但卻是一項(xiàng)最難操縱的技術(shù)，因?yàn)闊o(wú)法控制曲面的光順，大多數(shù)場(chǎng)合，調(diào)整后的曲面外觀品質(zhì)反而更差。另外，曲面光順和精度保證

50、仍是一對(duì)對(duì)立的矛盾。在模型精度評(píng)價(jià)方面，依靠最下距離進(jìn)行模型評(píng)價(jià)是一種簡(jiǎn)單方法，但不是一種最好的方法。</p><p>　　④CAD軟件。盡管現(xiàn)在已有多種專用的逆向設(shè)計(jì)軟件進(jìn)入市場(chǎng)，但目前軟件的數(shù)據(jù)處理技術(shù)、造型技術(shù)仍不完善，可以這么說(shuō)，仍沒(méi)有一種令操作者得心應(yīng)手的軟件，模型質(zhì)量的高低仍直接受操作者的經(jīng)驗(yàn)、水平的影響。</p><p>　?、菁上到y(tǒng)。專用逆向軟件和其他計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的結(jié)合

51、已受到重視，我們也高興看到一些國(guó)際著名的CAD軟件公司開發(fā)了與自己的CAD平臺(tái)集成的專用逆向軟件（模塊）。但是不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸仍需要采取通用數(shù)據(jù)格式的方式：在數(shù)字化設(shè)備與造型軟件的集成上，目前進(jìn)展甚微。</p><p><b>　?。?）工具方面</b></p><p>　　首先要有足夠的資金選配出合適的逆向工程設(shè)備，包括硬件和軟件。對(duì)具體的流程，多數(shù)企業(yè)和研究單位

52、只能選配一種方式的設(shè)備和軟件，如選擇接觸測(cè)量或非接觸測(cè)量、某種CAD系統(tǒng)軟件等，由于不同的測(cè)量方式和設(shè)備包括軟件都有其特點(diǎn)和不足，適用于不同的應(yīng)用的范圍，使技術(shù)的通用性受到一定限制、應(yīng)針對(duì)產(chǎn)品特點(diǎn)來(lái)造型。</p><p><b>　?。?）人員方面</b></p><p>　　逆向工程技術(shù)的應(yīng)用仍是一項(xiàng)專業(yè)性很強(qiáng)的工作，各個(gè)過(guò)程都需要由專業(yè)的人才，需要經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師

53、，特別是對(duì)三維模型重建人員有更高的要求，除需了解產(chǎn)品特點(diǎn)、制造方法和熟練使用CAD軟件、你想造型軟件外，另一方面應(yīng)熟悉上游的測(cè)量設(shè)備，甚至必須參與測(cè)量過(guò)程，以了解數(shù)據(jù)特點(diǎn)，還應(yīng)了解下游的制造過(guò)程，包括制造設(shè)備和制造方法等。</p><p>　　1.2.3逆向工程的發(fā)展</p><p>　　目前基于實(shí)物的逆向工程應(yīng)用最廣的還是進(jìn)行產(chǎn)品復(fù)制和仿制，尤其是外觀設(shè)計(jì)產(chǎn)品，因?yàn)椴簧婕暗綇?fù)雜的動(dòng)力學(xué)分

54、析、材料、加工熱處理等技術(shù)難題，相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)。目前基于CAD/CAM系統(tǒng)的數(shù)字掃描技術(shù)為實(shí)物逆向工程提供了有力的支持，在進(jìn)行數(shù)字化掃描、完成實(shí)物的3D重建后，通過(guò)NC加工就能快速的制造出模具，最終注塑得到所需的產(chǎn)品。這個(gè)過(guò)程已成為我國(guó)沿海地區(qū)許多家用電器、玩具、摩托車等產(chǎn)品企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)及生產(chǎn)模式，但多數(shù)是復(fù)制和仿制國(guó)外的產(chǎn)品，工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)需要Copy，這不等于簡(jiǎn)單的照抄和照搬。</p><p>　　中國(guó)將成為世

55、界工廠，這已是許多經(jīng)濟(jì)學(xué)家的共識(shí)，但這些產(chǎn)品中，絕大部分沒(méi)有我們自己的品牌，也沒(méi)有自己的只是產(chǎn)權(quán)，這也是一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)。</p><p>　　中國(guó)是一個(gè)制造大國(guó)，能夠制造出很多高質(zhì)量的機(jī)電產(chǎn)品，但在這些產(chǎn)品中鮮有自己的技術(shù)。實(shí)事求是地說(shuō)，我們?cè)谙喈?dāng)長(zhǎng)的時(shí)期里還不具備創(chuàng)新能力。在這個(gè)階段更多的是學(xué)習(xí)和模仿。積累自己的經(jīng)驗(yàn)，為今后的創(chuàng)新打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p>　　作為一種新產(chǎn)品開發(fā)和

56、消化、吸收先進(jìn)技術(shù)的重要手段，逆向工程的研究真受到各國(guó)工業(yè)和學(xué)術(shù)界的高度重視。一些重要的國(guó)際和國(guó)內(nèi)的學(xué)術(shù)會(huì)議都將逆向工程機(jī)相關(guān)技術(shù)討論作為一個(gè)中國(guó)要的會(huì)議專題，如Geometric Modeling and Processing Series、IEEE Transactions on Image Analysis and Modeling、SIGGRAPH和SPIE等會(huì)議。著名的CAD雜志也在1997年編發(fā)了一個(gè)逆向工程的研究專集。從只

57、要文獻(xiàn)和會(huì)議情況看，國(guó)內(nèi)外已形成了一批長(zhǎng)期從事逆向工程研究的單位和個(gè)人，發(fā)表的文章也逐年遞增，其研究方向已成為計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)（CAGD）、CAD/CAE等的一個(gè)相對(duì)獨(dú)立和活躍的研究分支。</p><p>　　戰(zhàn)后日本通過(guò)仿制美國(guó)及歐洲的產(chǎn)品，在采取各種手段獲取先進(jìn)的技術(shù)和引進(jìn)技術(shù)的消化、吸收的基礎(chǔ)上，建立了自己的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)體系，是經(jīng)濟(jì)迅速崛起，成為僅次于美國(guó)的制造大國(guó)。</p><p&g

58、t;　　德國(guó)在1998年提出：“德國(guó)不能采用產(chǎn)品降價(jià)的辦法來(lái)提高競(jìng)爭(zhēng)力，而是要通過(guò)持續(xù)性地創(chuàng)新出其他國(guó)家沒(méi)有的產(chǎn)品來(lái)提高競(jìng)爭(zhēng)力。”</p><p>　　因此通過(guò)逆向工程，在消化、吸收先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，建立和掌握自己的產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)設(shè)計(jì)，進(jìn)行產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，即在copy的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，這是提升我國(guó)制造業(yè)創(chuàng)業(yè)的必由之路。</p><p>　　實(shí)際上任何產(chǎn)品問(wèn)世，不管是創(chuàng)新、改進(jìn)還是仿制，

59、都蘊(yùn)涵著對(duì)已有科學(xué)、技術(shù)的繼承和應(yīng)用借鑒，逆向工程通過(guò)重構(gòu)產(chǎn)品零件的CAD模型，可對(duì)原型進(jìn)行修改和再設(shè)計(jì)，這位產(chǎn)品的在設(shè)計(jì)以及創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供了數(shù)字原型，各種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)手段也為此提供了強(qiáng)有力的支持。</p><p>　　市場(chǎng)全球化使國(guó)家、企業(yè)面臨的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，如何更快、更好的發(fā)展科技和經(jīng)濟(jì)，世界各國(guó)都在研究對(duì)策，充分利用別國(guó)的科技成就加以消化吸收與創(chuàng)新，進(jìn)而發(fā)展自己的技術(shù)已成為普遍的手段。事實(shí)證明，技術(shù)

60、引進(jìn)是吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，促使名族經(jīng)濟(jì)高速度增長(zhǎng)的戰(zhàn)略措施。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)表明，各國(guó)百分之七十以上的技術(shù)都是來(lái)自于國(guó)外，要掌握這些技術(shù)，正常的途徑都是通過(guò)逆向工程。</p><p>　　1.2.4逆向工程的應(yīng)用</p><p>　　在制造業(yè)領(lǐng)域內(nèi)逆向工程有廣泛的應(yīng)用背景。在下列情形下，需要將實(shí)物模型轉(zhuǎn)換為CAD模型：</p><p>　　（1）盡管計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)（CA

61、D）發(fā)展迅速，各種商業(yè)軟件的功能日益強(qiáng)大，但目前還無(wú)法滿足一些復(fù)雜曲面零件的設(shè)計(jì)需要，還存在許多實(shí)用粘土或泡沫模型代替CAD設(shè)計(jì)的情況，最終需要運(yùn)用逆向工程將這些實(shí)物模型轉(zhuǎn)換為CAD模型。</p><p>　?。?）外形設(shè)計(jì)師傾向使用產(chǎn)品的比例模型，以便于產(chǎn)品外形的美學(xué)評(píng)價(jià)，最終可通過(guò)運(yùn)動(dòng)逆向工程技術(shù)將這些比例模型用數(shù)字模型表達(dá)，通過(guò)比例運(yùn)算得到美觀的真實(shí)尺寸的CAD模型。</p><p>

62、;　?。?）由于各種相關(guān)學(xué)科發(fā)展水平的限制，對(duì)零件的功能和性能分析，還不能完全由CAE來(lái)完成，往往需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)最終確定零件的形狀，如在模具制造中經(jīng)常需要通過(guò)反復(fù)試沖和修改模具型面方可得到最終符合要求的模具。若將最終符合要求的模具測(cè)量并反求出其CAD模型，在再次制造該模具時(shí)可運(yùn)用這一模型生成加工程序，就可大大減少修模量，提高模具生產(chǎn)效率，降低模具制造成本。</p><p>　?。?）目前在國(guó)內(nèi)，由于CAD/CAE

63、技術(shù)運(yùn)用發(fā)展的不平衡，普遍存在這樣的情況：在模具制造中，制造者得到的原始資料為實(shí)物零件，這是為了能利用CAD/CAE技術(shù)來(lái)加工模具，就可大大減少修模量，提高模具生產(chǎn)效率，降低模具制造成本。</p><p>　?。?）藝術(shù)品、考古文物的復(fù)制。</p><p>　　（6）人體中的骨頭和關(guān)節(jié)等的復(fù)制、價(jià)值制造。</p><p>　?。?）特種服裝。頭盔的制造要以使用者的身

64、體為原始設(shè)計(jì)依據(jù)，此時(shí)，需首先建立人體的幾何模型。</p><p>　?。?）在RPM的應(yīng)用中，逆向工程的最主要表象為：通過(guò)逆向工程，可以方便的對(duì)快速原型制造的原型產(chǎn)品進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的測(cè)量，找出產(chǎn)品設(shè)計(jì)的不足，進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)反復(fù)多次迭代可使產(chǎn)品完善。</p><p>　　1.3課題的研究?jī)?nèi)容及研究意義</p><p>　　1.3.1課題的研究?jī)?nèi)容</p&g

65、t;<p>　　根據(jù)柱塞泵的原始的模型來(lái)進(jìn)行改良，通過(guò)對(duì)有問(wèn)題的部分模型去進(jìn)行直接的修改、試驗(yàn)和分析。通過(guò)對(duì)柱塞泵的工作原理，特點(diǎn)，調(diào)壓原理進(jìn)行正確的分析，以及對(duì)柱塞泵主要參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，還有柱塞泵的零部件結(jié)構(gòu)尺寸正確計(jì)算，得到相對(duì)理想的結(jié)果，然后根據(jù)修正后的模型通過(guò)掃描和造型等一系列方法得到最終的三維模型。</p><p>　　1.3.2課題的研究意義 </p><p>　

66、　逆向工程作為對(duì)已有產(chǎn)品實(shí)物模型進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量、擬合、分析、改進(jìn)設(shè)計(jì)，是實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品開發(fā)的最佳手段之一[10]。通過(guò)對(duì)原有的柱塞泵模型進(jìn)行逆向設(shè)計(jì)所得到的產(chǎn)品模型，由于是有實(shí)際的模型參與各種試驗(yàn)因此得到的結(jié)果相對(duì)于概念化推算和電腦虛擬模擬更接近真實(shí)，所以能迅速找到并確定產(chǎn)品的正確形態(tài)縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，也提高了產(chǎn)品的可靠性。對(duì)該產(chǎn)品所在的企業(yè)增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)有著十分重大的意義。</p><p>　　本章主要對(duì)柱塞泵，逆向設(shè)

67、計(jì)，運(yùn)動(dòng)仿真進(jìn)行詳細(xì)的描述，進(jìn)而深入了解逆向設(shè)計(jì)以及運(yùn)動(dòng)仿真在現(xiàn)代科技中的使用及地位。并簡(jiǎn)要說(shuō)明本課題的研究意義。</p><p>　　2 逆向工程測(cè)量技術(shù)及柱塞泵測(cè)量</p><p>　　2.1逆向工程測(cè)量技術(shù)概述</p><p>　　零件的數(shù)字化是通過(guò)特定的測(cè)量設(shè)備和測(cè)量方法獲取零件表面離散點(diǎn)的幾何坐標(biāo)數(shù)據(jù)，在這基礎(chǔ)上進(jìn)行復(fù)雜曲面的建模、評(píng)價(jià)、改進(jìn)和制造。因此高

68、效、高精度的實(shí)現(xiàn)樣件表面的數(shù)據(jù)采集，是逆向工程實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)之一。根據(jù)測(cè)量探頭是否和零件表面接觸，零件表面數(shù)據(jù)采集方法可分為接觸式數(shù)據(jù)采集和非接觸式數(shù)據(jù)采集兩大類，接觸式包括基本力—變形原理的數(shù)據(jù)發(fā)、光干涉法，、結(jié)構(gòu)光學(xué)法、圖像分析法等。這一系列方法都是逆向工程中常用的方法。另外，隨著工業(yè)CT技術(shù)的發(fā)展，斷層件掃描技術(shù)也在逆向工程取得了應(yīng)用。在接觸和非接觸測(cè)量中，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMM）是廣泛采用的一種測(cè)量設(shè)備。在很多領(lǐng)域都在使用，

69、使用逆向工程有很多好處，節(jié)省時(shí)間的同時(shí)也可以對(duì)其三維模型進(jìn)行分析和處理，在人工作用的基礎(chǔ)上，從而進(jìn)行一系列的改良，下面就介紹一下三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。</p><p>　　2.2三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)概述</p><p>　　三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)出現(xiàn)以前，測(cè)量空間三維尺寸已有一些原始的方法，但是都不是特別精確，如果用高度尺和量規(guī)等通用量具在平板上測(cè)量，以及采用專用量規(guī)、心軸、驗(yàn)棒等量具測(cè)量孔的同軸度及相互位置精度。

70、早期出現(xiàn)的測(cè)長(zhǎng)機(jī)可在一個(gè)坐標(biāo)方向上進(jìn)行攻擊按長(zhǎng)度的測(cè)量，即是單坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，僅能進(jìn)行一維測(cè)量，后來(lái)出現(xiàn)的萬(wàn)能顯微鏡具有X與Y兩個(gè)坐標(biāo)方向移動(dòng)的工作臺(tái)，可測(cè)量平面上各點(diǎn)的坐標(biāo)位置，即為二維測(cè)量，也成為二坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。因此，如果具備X/Y/Z方向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，就可測(cè)出空間范圍內(nèi)各測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)位置?；谶@一種原因，在保證能方便快捷而不失準(zhǔn)確性的前提下，一種新型的機(jī)器理論慢慢成型。所以，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)就這樣誕生了。下圖2.1為三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)：</p&g

71、t;<p>　　圖 2.1三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)</p><p>　　三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是20世紀(jì)60年代發(fā)漲起來(lái)的一種高效率的新型精密測(cè)量?jī)x器。它廣泛應(yīng)用于制造、電子、汽車和航空航天等工業(yè)中。起初是作為一種檢測(cè)儀器，對(duì)零件和部件的尺寸、形狀及相互位置進(jìn)行檢測(cè)。此外，還可以用于劃線、定中心孔、光刻集成線路等，由于三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)具有對(duì)連續(xù)曲面進(jìn)行掃描來(lái)制備數(shù)控加工程序的功能，因此一開始就被選為逆向工程的主要的數(shù)字化設(shè)備

72、并一直使用至今。 </p><p>　　2.2.1三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的原理 </p><p>　　坐標(biāo)測(cè)量原理是：將被測(cè)物體置于三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量空間，可獲得被測(cè)物體上測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)位置，根據(jù)這些點(diǎn)的空間坐標(biāo)值，經(jīng)計(jì)算可求出被測(cè)的幾何尺寸、形狀和位置。</p><p>　　在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)裝置分度頭、回轉(zhuǎn)臺(tái)后，系統(tǒng)具備了極坐標(biāo)系測(cè)量功能，這種具有X/Y/Z/C四軸的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)稱

73、為四坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。按照回轉(zhuǎn)軸的數(shù)目，也可由無(wú)坐標(biāo)或六坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。</p><p>　　2.2三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的組成</p><p>　　作為一種測(cè)量?jī)x器，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)主要是比較被測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)量，并將比較結(jié)果用數(shù)值表示出來(lái)。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)需要三個(gè)方向的標(biāo)準(zhǔn)值（標(biāo)尺），利用導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)沿相應(yīng)方向的運(yùn)動(dòng)，還需要三維側(cè)頭對(duì)被測(cè)量進(jìn)行測(cè)量和瞄準(zhǔn)。此外，測(cè)量機(jī)還具備數(shù)據(jù)自動(dòng)化處理和自動(dòng)監(jiān)測(cè)等功能，需要有相應(yīng)的電氣控

74、制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)軟硬件實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)可分為主機(jī)、側(cè)頭、電氣系統(tǒng)三大部分。 </p><p><b>　　（1）主機(jī)</b></p><p>　　三坐標(biāo)測(cè)量級(jí)的主機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2.2</p><p>　　圖2.2 主機(jī)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　框架結(jié)構(gòu)：指測(cè)量機(jī)的主體機(jī)械結(jié)構(gòu)架

75、子。踏實(shí)工作臺(tái)、立柱、橋框、殼體等機(jī)械結(jié)構(gòu)的集合體。</p><p>　　標(biāo)尺結(jié)構(gòu)：重要組成部分，包括線紋尺、精密絲杠、感應(yīng)同步器、光柵尺、磁尺及光波波長(zhǎng)及數(shù)顯電氣裝置等。</p><p>　　導(dǎo)軌：實(shí)現(xiàn)三維運(yùn)動(dòng)，多采用滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)軸承導(dǎo)軌和氣浮導(dǎo)軌，以氣浮導(dǎo)軌為主要形式。氣浮導(dǎo)軌由導(dǎo)軌體和氣墊組成，包括氣源、穩(wěn)壓器、過(guò)濾器、氣管，分流器等啟動(dòng)裝置。</p><p&g

76、t;　　驅(qū)動(dòng)裝置：實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)和程序控制私服運(yùn)動(dòng)功能。有絲杠絲母、滾動(dòng)輪、鋼絲、齒形帶、齒輪齒條、光軸滾動(dòng)輪、伺服馬達(dá)等組成。</p><p>　　平衡部件：主要用于Z軸框架中，用以平衡Z軸的重量，使Z軸上下運(yùn)動(dòng)時(shí)無(wú)偏重干擾，Z向測(cè)力穩(wěn)定。</p><p>　　轉(zhuǎn)臺(tái)與附件：使測(cè)量機(jī)增加一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的自由度，包括分度臺(tái)、單軸回轉(zhuǎn)臺(tái)、萬(wàn)能轉(zhuǎn)臺(tái)和數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)等。</p><p>

77、<b>　　（2）三維側(cè)頭</b></p><p>　　三維側(cè)頭即是三維測(cè)量傳感器，它可在三個(gè)方向上感受瞄準(zhǔn)信號(hào)和微小位移，以實(shí)現(xiàn)瞄準(zhǔn)和測(cè)微兩項(xiàng)功能。主要有硬側(cè)頭、電器側(cè)頭、光學(xué)側(cè)頭等。側(cè)頭有接觸和非接觸式之分。按輸出信號(hào)分，有用于發(fā)信號(hào)的觸發(fā)式側(cè)頭和用于掃描的瞄準(zhǔn)式側(cè)頭、測(cè)微式側(cè)頭等。側(cè)頭如下圖2.3所示：</p><p><b>　　圖2.3 側(cè)頭&

78、lt;/b></p><p><b>　　（3）電氣系統(tǒng)</b></p><p>　?、匐姎饪刂葡到y(tǒng)：是測(cè)量機(jī)的電器控制部分，具有單軸與多軸聯(lián)動(dòng)控制、外圍設(shè)備控制、通信控制和保護(hù)與邏輯控制等。</p><p>　　②計(jì)算機(jī)硬件部分：包括各式PC機(jī)和工作站。</p><p>　?、蹨y(cè)量及軟件：包括控制軟件與數(shù)據(jù)處理軟

79、件?？蛇M(jìn)行坐標(biāo)變換與側(cè)頭校正，生成探測(cè)模式與測(cè)量路徑，還用于基本幾何元素及其相互關(guān)系的測(cè)量、形狀與位置誤差測(cè)量、齒輪、螺紋與凸輪的測(cè)量、曲線與曲面的測(cè)量等，具有統(tǒng)計(jì)分析、誤差補(bǔ)償和網(wǎng)絡(luò)通信等功能。</p><p>　　④打印與繪圖裝置：根據(jù)測(cè)量要求打印輸出數(shù)據(jù)、表格、繪制圖形等。</p><p>　　2.2.3 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的類型</p><p>　　（1）按自動(dòng)化

80、程度分</p><p>　　①數(shù)字顯示及打印型：主要用于幾何尺寸測(cè)量，能以數(shù)字形式顯示或記錄測(cè)量結(jié)果以及打印結(jié)果，一般采用手動(dòng)測(cè)量。</p><p>　　②代小型計(jì)算機(jī)的測(cè)量機(jī)：由計(jì)算機(jī)可進(jìn)行諸如共建安裝傾斜的自動(dòng)校正計(jì)算、坐標(biāo)變換、孔心距計(jì)算、偏差值計(jì)算等，并可預(yù)先儲(chǔ)備一定量的數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算軟件存儲(chǔ)所需測(cè)量件的數(shù)學(xué)模型和對(duì)曲線表面輪廓進(jìn)行掃描計(jì)算。</p><p>

81、;　　③計(jì)算機(jī)數(shù)字控制（CNC）型：代小型計(jì)算機(jī)的測(cè)量機(jī)的測(cè)量過(guò)程依然是手動(dòng)或機(jī)動(dòng)的，計(jì)算機(jī)數(shù)字控制（CNC）型可按照編制好的程序自動(dòng)進(jìn)行測(cè)量?？煞譃闃?biāo)志好的程序?qū)σ鸭庸ず玫牧慵M(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，并可自動(dòng)打印出實(shí)際值和理論值之間的誤差以及超差值和可按實(shí)物測(cè)量結(jié)果編程，與數(shù)控中心配套使用，將測(cè)量結(jié)果經(jīng)計(jì)算機(jī)后置處理，生成針對(duì)各種機(jī)床的加工控制代碼。</p><p>　?。?）按結(jié)構(gòu)形式與運(yùn)動(dòng)關(guān)系分類</p>

82、<p>　?、傩⌒妥鴺?biāo)測(cè)量機(jī)：主要用于測(cè)量小型精密的工具、模具、刀具與集成線路板等，測(cè)量精度高，測(cè)量范圍，一般是X軸方向相遇500mm。</p><p>　　②中型坐標(biāo)測(cè)量機(jī)：測(cè)量范圍在X軸方向?yàn)?00—2000mm。精密等級(jí)為中等，也有精密型的。</p><p>　?、埏@示大型測(cè)量機(jī)：測(cè)量范圍在X軸方向大于2000mm。精密等級(jí)為中等或低等。</p><

83、p><b>　?。?）按精度分類</b></p><p>　　三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)按精度可分為低精度、中等精度和高精度的測(cè)量機(jī)，低中、高精度三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)在大體上可以這樣劃分：低精度測(cè)量級(jí)的單軸最大測(cè)量不確定度大體在110-4L左右，而空間 最大測(cè)量不確定度分別約為110-5L和（2-3）10-5L；精密度的則分別小雨110-6L和（2-3）10-6L。</p><p>

84、　　2.2.4三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)子開發(fā)以來(lái)，至今已約有30年。在此期間，他與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)張相結(jié)合取得了驚人的進(jìn)展，從而在精測(cè)儀器中占有相當(dāng)大的比重。從目前國(guó)內(nèi)外三坐標(biāo)測(cè)量及發(fā)展?fàn)顩r和科技、生產(chǎn)對(duì)三坐標(biāo)測(cè)量及提出的要求看，在今后一段時(shí)期內(nèi)，它的主要發(fā)展趨勢(shì)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：</p><p><b>　　（1）高精度化</b>&l

85、t;/p><p>　　三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)自開發(fā)以來(lái)，一直要求具有高精度，當(dāng)前隨著加工精度的顯著提高，這種要求更趨強(qiáng)烈。要提高精度由許多問(wèn)題需要解決，其中最重要的是機(jī)械主體的基本結(jié)構(gòu)問(wèn)題。當(dāng)前三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)仍是由三項(xiàng)正交的三軸組成笛卡爾坐標(biāo)系的模式。與多軸自動(dòng)化機(jī)床相似，正確的選擇測(cè)量及工作的模式（立式或臥式）是十分重要的。一般來(lái)說(shuō)，在測(cè)量小型工件時(shí)，使用高柔性臥式主軸最為有利。為實(shí)現(xiàn)更高精度的測(cè)量精度，在中等規(guī)格尺寸測(cè)量機(jī)領(lǐng)

86、域中，國(guó)外最新的三坐標(biāo)測(cè)量及均采用了單一的橋式結(jié)構(gòu)。但橋式構(gòu)造的競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)在橋固定式和橋移動(dòng)式之間，</p><p>　　自動(dòng)化（計(jì)算技術(shù)空化）</p><p>　　從最近國(guó)外推出的產(chǎn)品來(lái)看，測(cè)量技術(shù)控系統(tǒng)有明顯的兩極發(fā)展趨勢(shì)：高檔型和廉價(jià)型。高檔型是傳統(tǒng)知名的測(cè)量機(jī)廠商的產(chǎn)品，以價(jià)格較高的機(jī)型供給大型企業(yè)，這些企業(yè)具有較高的計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平，廉價(jià)型系統(tǒng)是日本和英國(guó)某些公司的產(chǎn)品，大都采用DC

87、C（Directly Computer Control）技術(shù)，以求降低成本，同時(shí)滿足使用要求。另外，計(jì)算機(jī)數(shù)控化目的并不單純只是為了利用外圍設(shè)備和軟件來(lái)節(jié)約人力，而且要通過(guò)使用仿形側(cè)頭的連續(xù)仿形測(cè)量，應(yīng)用與評(píng)定曲面形狀、派出人員誤差的高精度測(cè)量。</p><p><b>　　非接觸測(cè)量</b></p><p>　　探測(cè)技術(shù)在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)中占有重要位置。從原理上說(shuō)只要側(cè)

88、頭能探及，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)就能測(cè)量。三坐標(biāo)測(cè)量級(jí)的測(cè)量效率也首先取決于探測(cè)速度。為了完善測(cè)量及功能，還必須發(fā)展各種附件。</p><p>　　三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)除了機(jī)械本體外，側(cè)頭是測(cè)量及達(dá)到高精度的關(guān)鍵，也是坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的核心，與其他各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)相比，提高側(cè)頭的性能指標(biāo)難度最大。如由OPTON和LETTZ公司開發(fā)的實(shí)用高精度側(cè)頭——三維電感側(cè)頭取得專利已有近20年歷史，但至今改進(jìn)不大。</p><p&g

89、t;　　由于非接觸側(cè)頭局有許多優(yōu)點(diǎn)，探測(cè)技術(shù)發(fā)展的第一個(gè)重要趨勢(shì)是非接觸側(cè)頭將得到廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　十分重要的是，在非電子工業(yè)中有許多二維圖案，如大規(guī)模集成電路掩模，他們是用接觸側(cè)頭無(wú)法測(cè)量的。近年來(lái)國(guó)外光學(xué)三坐標(biāo)測(cè)量及發(fā)展十分迅速，光學(xué)三坐標(biāo)測(cè)量及的核心就是非接觸測(cè)量。、</p><p>　　采用新材料，運(yùn)動(dòng)新技術(shù)</p><p>　　近年來(lái)，鋁合

90、金。陶瓷材料以及各種合成材料在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　鋁合金特別適用于制造高速運(yùn)行的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。它導(dǎo)熱好，不易產(chǎn)生復(fù)雜熱變形，盡管它線膨脹系數(shù)較大，但簡(jiǎn)單熱變形比較同意補(bǔ)償。它耐磨性差，可在其表面涂覆一層耐磨的陶瓷材料，為了克服陶瓷導(dǎo)熱性能差、難以加工的缺點(diǎn)，正在開發(fā)各種人工合成陶瓷。可以按需要做成各種所需形狀。還可以通過(guò)適當(dāng)?shù)牟牧显O(shè)計(jì)，使它具有所需的性能。</p>

91、;<p>　　還有一些材料將在制作一些有特殊要求的測(cè)量及部件中得到應(yīng)用，例如，在超高精度的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)中，采用零膨脹系數(shù)的微晶玻璃制造一些關(guān)鍵部件：利用膨脹系數(shù)小、具有高的彈性模量與密度小的碳化纖維制造探針與接長(zhǎng)桿的等。其他一些新技術(shù)，例如磁懸浮技術(shù)也會(huì)在測(cè)量機(jī)及其側(cè)頭中獲得應(yīng)用。</p><p><b>　　測(cè)量軟件</b></p><p>　　測(cè)量機(jī)

92、的功能主要有軟件決定。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的操作、使用的方便性，也首先取決于軟件。</p><p>　　測(cè)量機(jī)軟件所覆蓋的范圍越來(lái)越大。它不僅包括坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。測(cè)端半徑補(bǔ)償、控制軟件等。從每一類軟件的內(nèi)容看，也越來(lái)越豐富?？梢哉f(shuō)測(cè)量及軟件是三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)中發(fā)展最為迅速的一項(xiàng)技術(shù)，軟件的發(fā)展將使三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)向智能化的方向邁進(jìn)。今后的智能三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)至少應(yīng)包含下述內(nèi)容：</p><p>　　能進(jìn)行自動(dòng)編

93、程。自動(dòng)編程分兩種情況:有圖樣與沒(méi)有圖樣。對(duì)于前者，首先需要讀入圖樣，然后按照?qǐng)D樣的要求，利用存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的知識(shí)庫(kù)與決策庫(kù)確定測(cè)量策略，自動(dòng)選擇配置，安排測(cè)量路徑，編排測(cè)量程序。目前對(duì)有CAD圖樣的情況相對(duì)來(lái)說(shuō)有一些成功的經(jīng)驗(yàn)。對(duì)沒(méi)有CAD圖樣的情況，基本上還是空白。對(duì)于后者，就要利用若干個(gè)攝像頭，大致的測(cè)出共建形狀，然后在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編程。確定測(cè)量策略包括幾面的選擇，測(cè)量項(xiàng)目和采樣點(diǎn)的安排等。配置的選擇，包括側(cè)頭的選擇，附件如接

94、長(zhǎng)桿、回轉(zhuǎn)體與側(cè)墻的選擇，分度臺(tái)的選用等。這里還包括工件安放位置的自動(dòng)識(shí)別，否則就無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)碰撞的二兩路徑規(guī)劃。</p><p>　　按測(cè)量任務(wù)對(duì)測(cè)量機(jī)進(jìn)行優(yōu)化。智能測(cè)量機(jī)能夠按照測(cè)量任務(wù)，提示工件最佳安裝位置，針對(duì)被測(cè)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。</p><p>　　在測(cè)量前對(duì)測(cè)量不確定度做出評(píng)定，并按此確定采樣策略與測(cè)量速度。</p><p>　　故障自動(dòng)診斷。自動(dòng)化程度越高

95、、運(yùn)行速度越高的測(cè)量機(jī)對(duì)可靠性的要求越高，對(duì)故障自動(dòng)診斷的要求越高。故障自動(dòng)診斷不僅包括使測(cè)量機(jī)無(wú)法正常工作的故障，而且還包括出現(xiàn)其他一些不正常現(xiàn)象，例如室溫偏高，測(cè)得數(shù)據(jù)明顯不合理（如超差太大）時(shí)發(fā)出提示。也可以在發(fā)現(xiàn)有超差（或臨近公差帶邊緣）時(shí)，發(fā)出重測(cè)指令。</p><p>　　CAD文件特征識(shí)別。系統(tǒng)能更具CAD設(shè)計(jì)圖形文件IGES提取測(cè)量信息、測(cè)量件的特征以及各組成特征之間的位置關(guān)系，然后將二維的CAD

96、圖樣信息轉(zhuǎn)化為三維的帶有公差信息的零件定義模型。零件位置自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)處理零件的圖樣，完成零件在測(cè)量集中的位姿測(cè)量，并在此基礎(chǔ)上建立零件坐標(biāo)系。</p><p><b>　　使用現(xiàn)場(chǎng)化</b></p><p>　　迄今為止，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)只是在某些特定的環(huán)境條件（溫度、粉塵、振動(dòng)等）下使用，但是隨著其有效性廣泛為人們所認(rèn)識(shí)，將會(huì)越來(lái)越要求在加工現(xiàn)場(chǎng)使用，或

97、作為在線測(cè)量設(shè)備使用。這里還存在不少需待解決的問(wèn)題，例如直接與精度有關(guān)的溫度和振動(dòng)等問(wèn)題，對(duì)粉塵或切削油的處置方法。自動(dòng)生產(chǎn)線街拍的告訴花燈，目前各生產(chǎn)廠家正在投入力量進(jìn)行研制，已有帶防塵結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)。</p><p>　　成為制造系統(tǒng)的組成部分</p><p>　　從發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)正逐漸成為機(jī)械制造業(yè)的主導(dǎo)檢測(cè)設(shè)備，將越來(lái)越多的用于生產(chǎn)線，成為制造系統(tǒng)的一個(gè)組成部分。沒(méi)

98、有其他測(cè)量?jī)x器，具有三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)這樣的柔性。萬(wàn)能型，能在計(jì)算機(jī)控制下完成各種復(fù)雜測(cè)量，能與加工機(jī)床交換信息，完成保證質(zhì)量、控制加工的任務(wù)：或根據(jù)測(cè)試結(jié)果，構(gòu)成CAD、CAE軟件，實(shí)現(xiàn)逆向工程。</p><p><b>　　2.3柱塞泵的測(cè)量</b></p><p>　　用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)柱塞泵進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量過(guò)程如下：</p><p>　　首先打開

99、起源（0.4MPA），然后在開三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)控制柜，最后打開測(cè)量軟件。開機(jī)后，先按照有關(guān)提示，將三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)回零。選擇“文件”中的“新建”創(chuàng)建新程序。講測(cè)頭設(shè)定為類型 tesastar-；i測(cè)尖設(shè)定為tip4by21mm；將狀態(tài)設(shè)為“JOG”，把測(cè)頭置于安全位置，并安裝測(cè)頭校驗(yàn)精度球；選擇A0B0角對(duì)測(cè)頭精度進(jìn)行校驗(yàn)，并查看校驗(yàn)結(jié)果。</p><p>　　如果校驗(yàn)不合格，由于三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是一種精密測(cè)量?jī)x器，那么必須

100、要進(jìn)行三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的重新校正，避免測(cè)量的時(shí)候出現(xiàn)誤差從而影響測(cè)量的結(jié)果。</p><p>　　校驗(yàn)合格后，手動(dòng)建立工件坐標(biāo)系(初建，采用“三二一原則”)。 </p><p>　　（1）三維元素測(cè)定：平面</p><p>　　手動(dòng)測(cè)平面，手動(dòng)在上平面測(cè)三點(diǎn)確定平面；建立坐標(biāo)系A(chǔ)1，并將Z軸 方向設(shè)定為所測(cè)定平面的方向（平面方向?yàn)槠浞ㄏ颍?，將平面的?dāng)前坐標(biāo)系下Z坐標(biāo)

101、設(shè)為坐標(biāo)系的Z坐標(biāo)零位置。</p><p>　　（2）二維元素測(cè)定：直線</p><p>　　手動(dòng)測(cè)直線，在正平面測(cè)兩點(diǎn)確定在工作平面中的投影直線；建立坐標(biāo)系A(chǔ)2，并將坐標(biāo)系X軸方向設(shè)為所測(cè)直線的方向（注意直線方向?yàn)橄葴y(cè)點(diǎn)指向后測(cè)點(diǎn)），坐標(biāo)系Y軸零位置設(shè)為當(dāng)前坐標(biāo)系中所測(cè)直線投影的Y值。</p><p>　?。?）一維元素測(cè)定：點(diǎn)</p><p&

102、gt;　　動(dòng)測(cè)點(diǎn)：選擇零件左側(cè)平面測(cè)一點(diǎn)以確定該點(diǎn)在工作平面中的投影點(diǎn)；建立坐標(biāo)系A(chǔ)3，并將坐標(biāo)系X軸零位置設(shè)定為所測(cè)點(diǎn)投影在當(dāng)前坐標(biāo)系下的X</p><p><b>　　值。</b></p><p>　　用上述步驟手工建立工件坐標(biāo)系后，在自動(dòng)建立坐標(biāo)系（精建）：</p><p>　　先將測(cè)量方式改為DCC（自動(dòng)）</p><

103、;p><b>　　三維元素測(cè)定：平面</b></p><p>　　手動(dòng)測(cè)平面，手動(dòng)在上平面測(cè)三點(diǎn)以上確定平面；建立坐標(biāo)系A(chǔ)4，并將Z軸方向設(shè)定為所測(cè)定平面的方向（平面方向?yàn)槠浞ㄏ颍?，將平面的?dāng)前坐標(biāo)系下Z坐標(biāo)設(shè)為坐標(biāo)系的Z坐標(biāo)零位置。</p><p><b>　　二維元素測(cè)定：直線</b></p><p>　　手動(dòng)測(cè)

104、直線，在正平面測(cè)兩點(diǎn)以上確定在工作平面中的投影直線；建立坐標(biāo)系A(chǔ)5，并將坐標(biāo)系X軸方向設(shè)為所測(cè)直線的方向（注意直線方向?yàn)橄葴y(cè)點(diǎn)指向后測(cè)點(diǎn)），坐標(biāo)系Y軸零位置設(shè)為當(dāng)前坐標(biāo)系中所測(cè)直線投影的Y值。</p><p><b>　　一維元素測(cè)定：點(diǎn)</b></p><p>　　手動(dòng)測(cè)點(diǎn)：選擇零件左側(cè)平面測(cè)一點(diǎn)以確定該點(diǎn)在工作平面中的投影點(diǎn)；建立坐標(biāo)系A(chǔ)6，并將坐標(biāo)系X軸零位置設(shè)

105、定為所測(cè)點(diǎn)投影在當(dāng)前坐標(biāo)系下的X值。 </p><p>　　在電腦上得到下圖2.4</p><p>　　圖2.4 柱塞泵柱塞平面圖</p><p>　　得到一張平面圖的圖片，由圖可以看出，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)出的是元件的平面圖，涉及到五個(gè)平面，兩個(gè)橫截面，三個(gè)豎截面。平面的大小和實(shí)體的尺寸大小比例相對(duì)應(yīng)。下面根據(jù)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)出來(lái)的圖片和柱塞泵柱塞實(shí)體圖進(jìn)行對(duì)比， 根據(jù)三坐標(biāo)

106、測(cè)量機(jī)得出的柱塞泵柱塞平面圖可對(duì)應(yīng)其實(shí)物圖2.5為：</p><p>　　圖2.5 柱塞泵柱塞實(shí)物圖</p><p>　　得到的數(shù)據(jù)為： L0-2max:26.845248mm L0-2min:26.478951mm</p><p>　　L4-5max:7.745648mm L4-5min：7.295135mm</p><p&g

107、t;　　L1-4max:8.912689mm L1-4min：8.495421mm</p><p>　　L2-3max：80.012515mm L2-3min:76.549214mm</p><p>　　Ø1：10.3748mm Ø3：29.6764mm</p><p>　　得到數(shù)據(jù)后關(guān)閉設(shè)備，取回元件。 <

108、;/p><p>　　本章主要從三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的組成、分類、發(fā)展趨勢(shì)方面闡述了三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的各個(gè)方面。并且運(yùn)用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量了柱塞泵的柱塞，從實(shí)例方面驗(yàn)證了三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的精確性能。同時(shí)完成了逆向設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)測(cè)量。 </p><p>　　3 柱塞泵的改良及運(yùn)動(dòng)仿真</p><p>　　3.1柱塞泵的工作原理</p><p>　　柱塞泵是往