三坐標(biāo)虛擬測量訓(xùn)練是《工程技術(shù)訓(xùn)練(金工實習(xí))》中的一個必修訓(xùn)練模塊，通過對三坐標(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)測量機(jī)，在高職院校中的教學(xué)效果并不理想：

（1）實體三坐標(biāo)測量機(jī)價格昂貴（數(shù)十萬至數(shù)百萬不等），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，測頭成本高，擔(dān)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(shè)備排隊使用，耗時較長，學(xué)生實操機(jī)會少，難以滿足個性化學(xué)習(xí)需求。

課程時間被硬件限制壓縮，理論難以與實踐結(jié)合；

（4）不理解有模型測量與無模型測量的區(qū)別，對坐標(biāo)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(jìn)行講解，內(nèi)容顯得單調(diào)乏味，學(xué)生缺乏真實測量環(huán)境的體驗。長此以往，學(xué)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(biāo)教學(xué)場景的創(chuàng)新提出了迫切需求，三坐標(biāo)仿真教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)運而生，該系統(tǒng)不僅用于高職院校教學(xué)，同時也可作為大中型企業(yè)培訓(xùn)新員工的實訓(xùn)平臺。

三坐標(biāo)仿真教學(xué)

三坐標(biāo)仿真教學(xué)是通過應(yīng)用先進(jìn)的計算機(jī)軟件技術(shù)，融合計算機(jī)圖形學(xué)、計算幾何、多目標(biāo)優(yōu)化算法、通信平臺與接口等支撐技術(shù)，建立的全計算機(jī)化的三坐標(biāo)應(yīng)用（使用）環(huán)境，形成“理論→虛擬實操→實體設(shè)備驗證"的閉環(huán)，不用多購置三坐標(biāo)測量機(jī)硬件，能夠有效解決高職院校在三坐標(biāo)實驗實訓(xùn)方面的應(yīng)用問題。

1.中圖儀器三坐標(biāo)測量仿真教學(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、簡單、安全。

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

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

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

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

（2）自主開發(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，并通過德國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）；

（3）不需要認(rèn)識英文、不需要會寫計算機(jī)語言，界面符合CAD軟件操作習(xí)慣，簡潔友好，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(biāo)測量機(jī)的運動方式及其運動控制器協(xié)議——仿真三坐標(biāo)測量機(jī)支持真實三坐標(biāo)手柄控制，支持開放的1++協(xié)議，可連接其它廠商的測量軟件（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，利用真實三坐標(biāo)手柄，仿真移動測量機(jī)和手動采點(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的DMIS應(yīng)用測量程序。實現(xiàn)了測量程序的互通，導(dǎo)入后可直接運行及測量；

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

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

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

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

（10）用戶管理，設(shè)置密碼鎖，分級使用。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)訪問的風(fēng)險。

3.三坐標(biāo)測量仿真教學(xué)方案

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

結(jié)合學(xué)校的教學(xué)特點，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，整個培訓(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)完成實際測量操作三個階段，每個階段都應(yīng)建立起與之適應(yīng)的培訓(xùn)平臺。

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(shù)模準(zhǔn)確定位到三坐標(biāo)測量機(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)系與測量機(jī)的坐標(biāo)系一致。

3)可測量有“制造誤差"的真實零件

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)。