三坐标仿真教学系统助力职业教育发展

三坐标虚拟测量训练是《工程技术训练(金工实习)》中的一个必修训练模块，通过对三坐标模拟训练软件的使用，使学生掌握三坐标测量零件的基本原理与方法。

传统三坐标教学所用设备为接触式三坐标测量机，在高职院校中的教学效果并不理想：
（1）实体三坐标测量机价格昂贵（数十万至数百万不等），中职、高职和普通本科院校往往设备数量有限；
（2）教学形式以教师演示学生观摩为主，测头成本高，担心操作失误损坏（自动测头价格10万到几十万不等）
（3）单台设备排队使用，耗时较长，学生实操机会少，难以满足个性化学习需求。
课程时间被硬件限制压缩，理论难以与实践结合；
（4）不理解有模型测量与无模型测量的区别，对坐标对齐（3-2-1法、迭代法、最佳拟合）理解不深刻；
（5）一般只能围绕教材进行讲解，内容显得单调乏味，学生缺乏真实测量环境的体验。长此以往，学生对这门课程的兴趣逐渐减弱。

由于以上种种不足，对高校三坐标教学场景的创新提出了迫切需求，三坐标仿真教学系统应运而生，该系统不仅用于高职院校教学，同时也可作为大中型企业培训新员工的实训平台。

三坐标仿真教学

三坐标仿真教学是通过应用先进的计算机软件技术，融合计算机图形学、计算几何、多目标优化算法、通信平台与接口等支撑技术，建立的全计算机化的三坐标应用（使用）环境，形成“理论→虚拟实操→实体设备验证”的闭环，不用多购置三坐标测量机硬件，能够有效解决高职院校在三坐标实验实训方面的应用问题。

1.中图仪器三坐标测量仿真教学系统组成

三坐标仿真教学系统由三坐标测量软件PowerDMIS仿真教学版及仿真操作手柄（操作盒）组成。应用部署灵活、经济可行，操作与学习方便、简单、安全。
完整的三坐标仿真教学系统，整个教学任务可完全在该系统下完成。学生可了解现代测量方法，可熟练掌握三坐标常用测量方法，测头构建/标定，坐标对齐以及高级编程等内容。

2.中图仪器三坐标测量仿真教学系统技术优势

每位学生能模拟实际三坐标测量机进行虚拟的测量过程,用户可在软件中模拟三坐标测量机的操作流程，包括工件装夹、测头校准、编程测量、碰撞检测、数据分析与报告等。

（1）全自主研发软件、控制器、测座和测头，可以保证长期稳定地提供各项售后服务；

（2）自主开发的Power DMIS软件，取得软件著作权，拥有自主可控的核心技术。该软件支持DMIS与I++标准协议，并通过德国PTB双认证（最小二乘法和最小区域法，0.1微米及0.1角秒的高分辨率等级）；

（3）不需要认识英文、不需要会写计算机语言，界面符合CAD软件操作习惯，简洁友好，交互性强，功能模块清晰易懂，用户能够快速上手，带简易上手快速操作快捷键，新手入门，只需要1-3天；

（4）完全仿真三坐标测量机的运动方式及其运动控制器协议——仿真三坐标测量机支持真实三坐标手柄控制，支持开放的1++协议，可连接其它厂商的测量软件（需要支持I++通信标准）；
在不使用机器的情况下，使用CAD模型，利用真实三坐标手柄，仿真移动测量机和手动采点(自学习编程)，创建新的程序；

（5）支持DMIS5.2标准，转换其他厂家软件编写的DMIS应用测量程序。实现了测量程序的互通，导入后可直接运行及测量；

（6）支持零件的随意放置，便于学生理解坐标对齐（创建坐标系：3-2-1法、迭代法、最佳拟合）；

（7）支持测头校准（标定），加深学生对标定意义与方法的理解；

（8）可以进行程序的脱机模拟运行，使用模拟手柄模拟操作三坐标。可实现路径模拟和碰撞测试，碰撞通过软件界面进行可视化提示；

（9）支持仿真误差的设定，避免纯测量软件仿真时的0误差问题。仿真实物检测情景，可以进行报告输出及误差分析；

（10）用户管理，设置密码锁，分级使用。可以显著增强PowerDMIS软件的安全性，确保只有授权用户能够访问和操作仿真系统，从而保护您的重要数据免受未授权访问的风险。

3.三坐标测量仿真教学方案

中图三坐标仿真教学系统按照精密几何测量人才培养规律与目标开发，提供“沉浸式”三坐标测量学习环境，支持对“真实”零件的检测与精度评价，使学员能在“真实”环境中掌握CMM操作与测量技能。

结合学校的教学特点，应该建立循序渐进的培训模式和相应的软硬件平台，整个培训应该分为教师课堂讲解演示——学生脱机模拟操作-—学生上机完成实际测量操作三个阶段，每个阶段都应建立起与之适应的培训平台。

1)部署方便、经济可行
服务器授权，可提供多节点端口，方便用户使用。

2)逼真的测量过程仿真

支持全仿真模拟，将零件/夹具数模准确定位到三坐标测量机数模的指定位置。调整零件数模姿态,调整零件的坐标系与测量机的坐标系一致。

3)可测量有“制造误差”的真实零件

教师可根据需要，在PowerDMIS软件中修改“模拟参数”，产生“制造”误差，然后发布作业。