三坐標(biāo)仿真教學(xué)系統(tǒng)助力職業(yè)教育發(fā)展

三坐標(biāo)虛擬測(cè)量訓(xùn)練是《工程技術(shù)訓(xùn)練(金工實(shí)習(xí))》中的一個(gè)必修訓(xùn)練模塊，通過(guò)對(duì)三坐標(biāo)模擬訓(xùn)練軟件的使用，使學(xué)生掌握三坐標(biāo)測(cè)量零件的基本原理與方法。

傳統(tǒng)三坐標(biāo)教學(xué)所用設(shè)備為接觸式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，在高職院校中的教學(xué)效果并不理想：

（1）實(shí)體三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)價(jià)格昂貴（數(shù)十萬(wàn)至數(shù)百萬(wàn)不等），中職、高職和普通本科院校往往設(shè)備數(shù)量有限；

（2）教學(xué)形式以教師演示學(xué)生觀摩為主，測(cè)頭成本高，擔(dān)心操作失誤損壞（自動(dòng)測(cè)頭價(jià)格10萬(wàn)到幾十萬(wàn)不等）

（3）單臺(tái)設(shè)備排隊(duì)使用，耗時(shí)較長(zhǎng)，學(xué)生實(shí)操機(jī)會(huì)少，難以滿足個(gè)性化學(xué)習(xí)需求。

課程時(shí)間被硬件限制壓縮，理論難以與實(shí)踐結(jié)合；

（4）不理解有模型測(cè)量與無(wú)模型測(cè)量的區(qū)別，對(duì)坐標(biāo)對(duì)齊（3-2-1法、迭代法、最佳擬合）理解不深刻；

（5）一般只能?chē)@教材進(jìn)行講解，內(nèi)容顯得單調(diào)乏味，學(xué)生缺乏真實(shí)測(cè)量環(huán)境的體驗(yàn)。長(zhǎng)此以往，學(xué)生對(duì)這門(mén)課程的興趣逐漸減弱。

由于以上種種不足，對(duì)高校三坐標(biāo)教學(xué)場(chǎng)景的創(chuàng)新提出了迫切需求，三坐標(biāo)仿真教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，該系統(tǒng)不僅用于高職院校教學(xué)，同時(shí)也可作為大中型企業(yè)培訓(xùn)新員工的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。

三坐標(biāo)仿真教學(xué)

三坐標(biāo)仿真教學(xué)是通過(guò)應(yīng)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)，融合計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算幾何、多目標(biāo)優(yōu)化算法、通信平臺(tái)與接口等支撐技術(shù)，建立的全計(jì)算機(jī)化的三坐標(biāo)應(yīng)用（使用）環(huán)境，形成“理論→虛擬實(shí)操→實(shí)體設(shè)備驗(yàn)證”的閉環(huán)，不用多購(gòu)置三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)硬件，能夠有效解決高職院校在三坐標(biāo)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)方面的應(yīng)用問(wèn)題。

1.中圖儀器三坐標(biāo)測(cè)量仿真教學(xué)系統(tǒng)組成

三坐標(biāo)仿真教學(xué)系統(tǒng)由三坐標(biāo)測(cè)量軟件PowerDMIS仿真教學(xué)版及仿真操作手柄（操作盒）組成。應(yīng)用部署靈活、經(jīng)濟(jì)可行，操作與學(xué)習(xí)方便、簡(jiǎn)單、安全。

完整的三坐標(biāo)仿真教學(xué)系統(tǒng)，整個(gè)教學(xué)任務(wù)可在該系統(tǒng)下完成。學(xué)生可了解現(xiàn)代測(cè)量方法，可熟練掌握三坐標(biāo)常用測(cè)量方法，測(cè)頭構(gòu)建/標(biāo)定，坐標(biāo)對(duì)齊以及高級(jí)編程等內(nèi)容。

2.中圖儀器三坐標(biāo)測(cè)量仿真教學(xué)系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)

每位學(xué)生能模擬實(shí)際三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行虛擬的測(cè)量過(guò)程,用戶可在軟件中模擬三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的操作流程，包括工件裝夾、測(cè)頭校準(zhǔn)、編程測(cè)量、碰撞檢測(cè)、數(shù)據(jù)分析與報(bào)告等。

（1）全自主研發(fā)軟件、控制器、測(cè)座和測(cè)頭，可以保證長(zhǎng)期穩(wěn)定地提供各項(xiàng)售后服務(wù)；

（2）自主開(kāi)發(fā)的Power DMIS軟件，取得軟件著作權(quán)，擁有自主可控的核心技術(shù)。該軟件支持DMIS與I++標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，并通過(guò)德國(guó)PTB雙認(rèn)證（最小二乘法和最小區(qū)域法，0.1微米及0.1角秒的高分辨率等級(jí)）；

（3）不需要認(rèn)識(shí)英文、不需要會(huì)寫(xiě)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，界面符合CAD軟件操作習(xí)慣，簡(jiǎn)潔友好，交互性強(qiáng)，功能模塊清晰易懂，用戶能夠快速上手，帶簡(jiǎn)易上手快速操作快捷鍵，新手入門(mén)，只需要1-3天；

（4）wanquan仿真三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的運(yùn)動(dòng)方式及其運(yùn)動(dòng)控制器協(xié)議——仿真三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)支持真實(shí)三坐標(biāo)手柄控制，支持開(kāi)放的1++協(xié)議，可連接其它廠商的測(cè)量軟件（需要支持I++通信標(biāo)準(zhǔn)）；

在不使用機(jī)器的情況下，使用CAD模型，利用真實(shí)三坐標(biāo)手柄，仿真移動(dòng)測(cè)量機(jī)和手動(dòng)采點(diǎn)(自學(xué)習(xí)編程)，創(chuàng)建新的程序；

（5）支持DMIS5.2標(biāo)準(zhǔn)，轉(zhuǎn)換其他廠家軟件編寫(xiě)的DMIS應(yīng)用測(cè)量程序。實(shí)現(xiàn)了測(cè)量程序的互通，導(dǎo)入后可直接運(yùn)行及測(cè)量；

**********（6）支持零件的隨意放置，便于學(xué)生理解坐標(biāo)對(duì)齊（創(chuàng)建坐標(biāo)系：3-2-1法、迭代法、最佳擬合）；

（7）支持測(cè)頭校準(zhǔn)（標(biāo)定），加深學(xué)生對(duì)標(biāo)定意義與方法的理解；

（8）可以進(jìn)行程序的脫機(jī)模擬運(yùn)行，使用模擬手柄模擬操作三坐標(biāo)。可實(shí)現(xiàn)路徑模擬和碰撞測(cè)試，碰撞通過(guò)軟件界面進(jìn)行可視化提示；

（9）支持仿真誤差的設(shè)定，避免純測(cè)量軟件仿真時(shí)的0wucha問(wèn)題。仿真實(shí)物檢測(cè)情景，可以進(jìn)行報(bào)告輸出及誤差分析；

（10）用戶管理，設(shè)置密碼鎖，分級(jí)使用。可以顯著增強(qiáng)PowerDMIS軟件的安全性，確保只有授權(quán)用戶能夠訪問(wèn)和操作仿真系統(tǒng)，從而保護(hù)您的重要數(shù)據(jù)免受未授權(quán)訪問(wèn)的風(fēng)險(xiǎn)。

3.三坐標(biāo)測(cè)量仿真教學(xué)方案

中圖三坐標(biāo)仿真教學(xué)系統(tǒng)按照精密幾何測(cè)量人才培養(yǎng)規(guī)律與目標(biāo)開(kāi)發(fā)，提供“沉浸式”三坐標(biāo)測(cè)量學(xué)習(xí)環(huán)境，支持對(duì)“真實(shí)”零件的檢測(cè)與精度評(píng)價(jià)，使學(xué)員能在“真實(shí)”環(huán)境中掌握CMM操作與測(cè)量技能。

結(jié)合學(xué)校的教學(xué)特點(diǎn)，應(yīng)該建立循序漸進(jìn)的培訓(xùn)模式和相應(yīng)的軟硬件平臺(tái)，整個(gè)培訓(xùn)應(yīng)該分為教師課堂講解演示——學(xué)生脫機(jī)模擬操作-—學(xué)生上機(jī)完成實(shí)際測(cè)量操作三個(gè)階段，每個(gè)階段都應(yīng)建立起與之適應(yīng)的培訓(xùn)平臺(tái)。

1)部署方便、經(jīng)濟(jì)可行

服務(wù)器授權(quán)，可提供多節(jié)點(diǎn)端口，方便用戶使用。

2)逼真的測(cè)量過(guò)程仿真

支持全仿真模擬，將零件/夾具數(shù)模準(zhǔn)確定位到三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)數(shù)模的指定位置。調(diào)整零件數(shù)模姿態(tài),調(diào)整零件的坐標(biāo)系與測(cè)量機(jī)的坐標(biāo)系一致。

3)可測(cè)量有“制造誤差”的真實(shí)零件

教師可根據(jù)需要，在PowerDMIS軟件中修改“模擬參數(shù)”，產(chǎn)生“制造”誤差，然后發(fā)布作業(yè)。