三坐標仿真教學系統助力職業教育發展

三坐標虛擬測量訓練是《工程技術訓練(金工實習)》中的一個必修訓練模塊，通過對三坐標模擬訓練軟件的使用，使學生掌握三坐標測量零件的基本原理與方法。

傳統三坐標教學所用設備為接觸式三坐標測量機，在高職院校中的教學效果并不理想：

（1）實體三坐標測量機價格昂貴（數十萬至數百萬不等），中職、高職和普通本科院校往往設備數量有限；

（2）教學形式以教師演示學生觀摩為主，測頭成本高，擔心操作失誤損壞（自動測頭價格10萬到幾十萬不等）

（3）單臺設備排隊使用，耗時較長，學生實操機會少，難以滿足個性化學習需求。

課程時間被硬件限制壓縮，理論難以與實踐結合；

（4）不理解有模型測量與無模型測量的區別，對坐標對齊（3-2-1法、迭代法、最佳擬合）理解不深刻；

（5）一般只能圍繞教材進行講解，內容顯得單調乏味，學生缺乏真實測量環境的體驗。長此以往，學生對這門課程的興趣逐漸減弱。

由于以上種種不足，對高校三坐標教學場景的創新提出了迫切需求，三坐標仿真教學系統應運而生，該系統不僅用于高職院校教學，同時也可作為大中型企業培訓新員工的實訓平臺。

三坐標仿真教學

三坐標仿真教學是通過應用先進的計算機軟件技術，融合計算機圖形學、計算幾何、多目標優化算法、通信平臺與接口等支撐技術，建立的全計算機化的三坐標應用（使用）環境，形成“理論→虛擬實操→實體設備驗證”的閉環，不用多購置三坐標測量機硬件，能夠有效解決高職院校在三坐標實驗實訓方面的應用問題。

1.中圖儀器三坐標測量仿真教學系統組成

三坐標仿真教學系統由三坐標測量軟件PowerDMIS仿真教學版及仿真操作手柄（操作盒）組成。應用部署靈活、經濟可行，操作與學習方便、簡單、安全。

完整的三坐標仿真教學系統，整個教學任務可在該系統下完成。學生可了解現代測量方法，可熟練掌握三坐標常用測量方法，測頭構建/標定，坐標對齊以及高級編程等內容。

2.中圖儀器三坐標測量仿真教學系統技術優勢

每位學生能模擬實際三坐標測量機進行虛擬的測量過程,用戶可在軟件中模擬三坐標測量機的操作流程，包括工件裝夾、測頭校準、編程測量、碰撞檢測、數據分析與報告等。

（1）全自主研發軟件、控制器、測座和測頭，可以保證長期穩定地提供各項售后服務；

（2）自主開發的Power DMIS軟件，取得軟件著作權，擁有自主可控的核心技術。該軟件支持DMIS與I++標準協議，并通過德國PTB雙認證（最小二乘法和最小區域法，0.1微米及0.1角秒的高分辨率等級）；

（3）不需要認識英文、不需要會寫計算機語言，界面符合CAD軟件操作習慣，簡潔友好，交互性強，功能模塊清晰易懂，用戶能夠快速上手，帶簡易上手快速操作快捷鍵，新手入門，只需要1-3天；

（4）wanquan仿真三坐標測量機的運動方式及其運動控制器協議——仿真三坐標測量機支持真實三坐標手柄控制，支持開放的1++協議，可連接其它廠商的測量軟件（需要支持I++通信標準）；

在不使用機器的情況下，使用CAD模型，利用真實三坐標手柄，仿真移動測量機和手動采點(自學習編程)，創建新的程序；

（5）支持DMIS5.2標準，轉換其他廠家軟件編寫的DMIS應用測量程序。實現了測量程序的互通，導入后可直接運行及測量；

**********（6）支持零件的隨意放置，便于學生理解坐標對齊（創建坐標系：3-2-1法、迭代法、最佳擬合）；

（7）支持測頭校準（標定），加深學生對標定意義與方法的理解；

（8）可以進行程序的脫機模擬運行，使用模擬手柄模擬操作三坐標。可實現路徑模擬和碰撞測試，碰撞通過軟件界面進行可視化提示；

（9）支持仿真誤差的設定，避免純測量軟件仿真時的0wucha問題。仿真實物檢測情景，可以進行報告輸出及誤差分析；

（10）用戶管理，設置密碼鎖，分級使用。可以顯著增強PowerDMIS軟件的安全性，確保只有授權用戶能夠訪問和操作仿真系統，從而保護您的重要數據免受未授權訪問的風險。

3.三坐標測量仿真教學方案

中圖三坐標仿真教學系統按照精密幾何測量人才培養規律與目標開發，提供“沉浸式”三坐標測量學習環境，支持對“真實”零件的檢測與精度評價，使學員能在“真實”環境中掌握CMM操作與測量技能。

結合學校的教學特點，應該建立循序漸進的培訓模式和相應的軟硬件平臺，整個培訓應該分為教師課堂講解演示——學生脫機模擬操作-—學生上機完成實際測量操作三個階段，每個階段都應建立起與之適應的培訓平臺。

1)部署方便、經濟可行

服務器授權，可提供多節點端口，方便用戶使用。

2)逼真的測量過程仿真

支持全仿真模擬，將零件/夾具數模準確定位到三坐標測量機數模的指定位置。調整零件數模姿態,調整零件的坐標系與測量機的坐標系一致。

3)可測量有“制造誤差”的真實零件

教師可根據需要，在PowerDMIS軟件中修改“模擬參數”，產生“制造”誤差，然后發布作業。