[发明专利]基于CATIA和激光跟踪仪的部件设计检验一体化方法

说明书

本发明公开了一种基于CATIA和激光跟踪仪的部件设计与检验一体化方法，利用CAA开发平台搭建CATIA二次开发环境，在CATIA系统中添加“Measurement”模块，该模块由仪器连接、参数设置、坐标转换、自动测量、位置检测、直线度检测、型值偏差检测等单元组成。CATIA软件通过仪器连接单元建立与激光跟踪仪的通信，并以此为基础，实现对激光跟踪仪的参数设置、坐标系装换、测量数据的获取，检测结果分析。通过以上步骤，能够避免设计模型到检测模型的转换，实现了设计检验一体化；另外，本发明还提供了定制开发功能，相对于通用性软件，操作更简单，使用场景更广，效率更高。

技术领域

本发明涉及零部件制造装配检验领域，具体涉及一种基于CATIA和激光跟踪仪的部件设计与检验一体化方法。

背景技术

机械产品的生产过程一般分为设计、零件制造、组部件装配和检验四个部分，其中检验贯穿产品整个生产过程，直接影响生产进度和产品质量。二十世纪八十年代以来，计算机辅助设计和制造(CAD/CAM)技术快速发展，由此发展出来的数字化设计仿真技术、数字化检验技术、数字化信息处理技术在机械产品生产过程得到越来越广泛的应用。

目前国内外针对大尺寸、复杂外形、高精度要求的零部件外形尺寸检验，大都采用数字化检验技术。数字化检验技术包括数字化检验设备和数字化检验软件两部分，主要的检验设备有激光跟踪仪、三坐标测量机等，检验软件则以美国New River Kinematics公司的Spatial Analyzer(SA)为主。通常的检验方法是将CATIA、UG等设计软件中的三维模型转换成国际标准格式igs或stl，再导入SA等检验软件中，得到被测对象的理论尺寸及形位公差要求；另一方面利用检验设备对被测对象进行实际测量，得到实际测量数据，通过对实际测量数据和理论数据进行比较，检测产品是否合格。在这个过程中，模型转换这一步可能存在设计数据丢失，从而导致检验结果比较失准、检验效率降低等问题。另外，SA等检验软件为了防止被盗版，在使用时需在电脑插入配置的加密狗Key，无法适用于特定场合。

发明内容

发明目的：基于以上不足，本发明提出一种新的数字化检验方法，该方法结合当前主流的三维设计软件CATIA和数字化检验设备激光跟踪仪，通过CAA(ComponentApplication Architecture)开发平台和TIC/IP通信技术，在CATIA软件中增加相应的检验模块，实现了设计和检验一体化。

技术方案：本发明所述的基于CATIA和激光跟踪仪的部件设计与检验一体化方法，包括以下步骤：

1)连接建立：基于TCP/IP协议，在激光跟踪仪和CATIA软件之间建立连接，其中以运行CATIA软件的计算机作为客户端，激光跟踪仪作为服务器端，构建C/S通信模型。

2)环境设置：在CATIA软件中对激光跟踪仪进行基本设置和测量设置，基本设置具体包括对长度、温度、湿度、气压的单位设置以及对温度、湿度、气压的环境参数设置，测量设置包括坐标类型的选择、测量模式的选择和靶球规格的选择。并在CATIA中针对设计模型设置基准点。

3)实际测量：在被检测对象四周布置基准点孔，利用激光跟踪仪测量被测对象的基准点孔坐标，获得激光跟踪仪坐标系下的三维坐标值。

4)坐标系转换：利用最小二乘关系，求解激光跟踪仪坐标系和被测对象设计坐标系之间的转换关系，将激光跟踪仪坐标系统一到被测对象坐标系下。

5)目标坐标搜索：驱动激光跟踪仪的激光瞄准到被测点的理论坐标上，由于制造或装配误差，被测点实际坐标与理论坐标不一致，采取以理论坐标为中心，由大到小螺旋式收缩的自动搜索。

以上步骤实现了被测对象在设计系统坐标系下的坐标确定，此外，本发明的方法还提供针对被测对象的定制化检测，包括位置检测、直线度检测和型值偏差检测。