基于Polywork焊装夹具的三坐标测量方法

杨正志

前言

Polyworks软件是加拿大InnovMetric软件公司开发的一款能够支持多种不同品牌测量设备的通用型测量软件。Polyworks测量软件最大的优点在于集硬测头触测和激光扫描于一身。可根据不同的测量任务，选择不同的触测方式，大大的提高了测量效率和准确性。中华检测中心A平台目前拥有1台关节臂式三坐标测量机和一台激光跟踪仪，全部使用Polyworks测量软件，承担整个中华检测中心现场测量的测量工作，而焊装夹具的测量又是现场测量工作的重要组成部分。下面就简单介绍一下如何用Polyworks软件对焊装夹具进行测量。

1 测量前的准备工作

1.1 确认CAD模型

我们在进行焊装夹具的三坐标测量之前，需要测量人员确认被测夹具的理论数据。例如被测夹具的CAD模型、图纸或相关部门提供的测量点文件等。

Polyworks软件能够导入的CAD模型的格式为*.IGS、*.CATIA，而设计部门通常根据绘图软件的不同，会同时使用*.CATIA格式或*.STEP格式的CAD模型，所以需要测量人员提前与设计部门沟通，给予*.CATIA格式的CAD模型。

1.2 确定测量模式

使用Polyworks软件进行测量时分为硬测头触测和扫描两种测量模式，夹具测量为硬测头触测，所以在Polyworks软件中选择硬测头触测。

1.3 新建程序文件

在Polyworks软件中新建一个以零部件号为名称的新程序。导入CAD模型作为理论依据。

2 建立坐标系

2.1 建系及建系结果的要求

要对焊装夹具进行三坐标的测量，第一步就是建立坐标系。坐标系建立的好坏直接影响测量结果的准确性。因此，建立坐标系之后首先要确定的是建系元素是否在公差允许范围内，如果在公差范围内，可对工装夹具进行测量，如果不在公差范围内，重新建立坐标系系直到建系元素偏差在公差允许范围内，开始进行下一步的测量工作。

2.2 建立坐标系的方法

Polyworks软件的建系方法一般采用两种方式。第一种是中心点对齐建立直角坐标系。第二种是平面-轴-中心点建立直角坐标系。

2.2.1 中心点法建立直角坐标系

中心点对其法建立直角坐标系较为简单，首先在焊装夹具建系基准中测量3到4个孔（最好是4个每个角一个）。其次选中已被测量的孔，右键提取理论值，在方式上选择数字化，将焊装夹具标牌上的数值一一对应的录入，选择中心点对齐，点击确定完成建系。

2.2.2 平面-轴-中心点建立直角坐标系

平面-轴-中心点建立直角坐标系是选择测量三个圆，三个圆的圆心构成一个平面，确定第一轴方向。圆2和圆3圆心连线，形成一条直线，确定第二轴向。最后将圆2作为圆心控制第三轴向。在软件中选择对其平面-轴-中心点命令，这里要说明一下，在对其平面-轴-中心点命令的子命令的序列中，平面、轴、中心点的先后顺序是随便选择的。例如：平面-轴-中心点、轴-平面-中心点、中心点-平面-轴等。我们在建立直角坐标系时，第一个选择的应该是我们根据现场判断最准确的轴向，第二个选择的是第二准确的轴向，最后选的是我们判断最不准确的轴向。确定好顺序之后，在相应目标位置输入坐标值，完成建系。

3 工装夹具几何特征的测量

Polyworks软件在对工装夹具进行实际测量时，我们通常只需要对定位销和定位面进行测量。

3.1 定位销的测量

工装夹具的定位销一般情况是不支撑钣金件的，支撑钣金件的是定位面。因此定位销的测量分为两种情况，一种是矢量为单方向的定位销，一种是矢量是两方向或三方向的定位销。

3.1.1 定位销是矢量为单方向的测量方法

因为矢量是单方向的，因此无论测量该定位销的哪个截面，除了矢量方向其他两项的值都是一样的，我们按照圆进行测量，在出报告时去掉矢量方向的值即可。

3.1.2 定位销是矢量为两方向或三方向的测量方法

矢量为两方向或三方向的定位销测量方法较矢量为单方向的定位销测量方法要复杂一些。因为矢量为两方向或三方向的定位销上横截面的圆心值都不一样，因此不能使用定位销是矢量为单方向的测量方法。我们在测量矢量为两方向或三方向的定位销，先在CAD模型上被测定位销固定的孔上做一个理论平面，然后测量定位销，沿着法线方向在理论面上做刺穿，形成的交点为该定位销实际测量值。

3.1.3 定位销测量的注意事项

在连续测量定位销时，在创建圆命令的约束平面选项中一定要选探测新的，否则约束平面会延用上一个定位销的约束平面，造成测量的错误。

3.2 定位面的测量

3.2.1 定位面的测量方法

定位面的测量较为简单，首先选择比较点菜单里的创建曲面点命令，方式选择探测，然后只要在定位面上打点测量即可。

3.2.2 定位面测量的注意事项

测量定位面时，我们一定要牢记Polyworks软件在选取理论值时的属性。Polyworks软件选取理论值时是选取和被测定位面矢量方向一致的CAD模型上相同位置的理论值，这样测量点的理论值与Polyworks软件抓取的理论值有一个料后差，因此要在创建曲面点命令的补偿方向上选择反转，确保被测点理论值与Polyworks软件选取理论值是同一数值。

3.2.3 定位销和定位面的精度要求

刚出厂的焊装夹具的定位销的精度要求为±0.1mm，定位面的精度要求为±0.2mm。随着车身匹配的进行，焊装夹具定位销和定位面的理论位置不一定是装车最好的状态，需要我们调整定位销和定位面直到装车最好效果为止。装车最好效果确定后，记录每个位销和定位面的实际值，存档为以后测量焊装夹具留下理论依据。之后测量焊装夹具参考标准为存档的实测值，定位销精度要求存档的实测值±0.1mm，定位面的精度要求为存档的实测值±0.2mm。

4 评价特征与报告输出

4.1 评价特征

在测量完所有需要测量的元素后，需要对被测元素进行评价。

4.1.1 定位销的评价

在目录树中找到需要评价的定位销。右键单击该定位销图标，选择抽取理论值后，在CAD模型上选择与该定位销匹配的孔。最后选取评价项和公差即可。

4.1.2 定位面的评价

在创建曲面点命令下测量的测量点软件会直接评价，直接选取评价项和公差即可。

4.2 报告输出

把想要输出的元素排列好，点击照相命令，会在目录树中出现报告选项，右键报告选项选择-输出-PDF文件。

5 结束语

本文作者结合自己多年的手动设备测量经验，以极其浅显易懂的话语阐述了汽车生产企业一般情况下焊装夾具的三坐标测量方法，同时也对Polyworks软件的一部分功能和一些注意事项进行了简单的介绍，希望本文能够对刚接触三坐标测量并对三坐标测量有兴趣的读者有所帮助。

参考文献

[1]nnovMetric软件公司.Polyworks 培训指南[Z].