測(cè)量軟件的功能按被測(cè)零件的分類主要包括以下方面：
1、箱體類零件
這類零件以組合平面和孔或軸為主要元素，主要測(cè)量空間尺寸與元素的形狀位置誤差。相對(duì)來(lái)講，這是最基本、最簡(jiǎn)單的一類測(cè)量任務(wù)。對(duì)測(cè)量軟件的要求主要包括 計(jì)算方法的正確性、功能的完整性及操作的便利性三個(gè)方面。關(guān)于算法的正確性，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織在2001年公布了“計(jì)算高斯擬合要素的誤差的評(píng)定”。目前權(quán) 威的評(píng)價(jià)仍然是德國(guó)PTB認(rèn)證，它通過(guò)在理論數(shù)據(jù)上迭加各種可控噪聲模擬測(cè)量機(jī)的隨機(jī)誤差，來(lái)檢驗(yàn)軟件算法的收斂性和結(jié)果。軟件功能的完整性是看是否包含 所有形狀位置誤差項(xiàng)，是否具有多重國(guó)際、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，例如最小二乘，最大實(shí)體，最小實(shí)體等。
形狀公差的測(cè)量雖然是所有測(cè)量軟件包的基本功能，但以CAD為引擎的新一代測(cè)量軟件包，通過(guò)數(shù)模編程、圖形環(huán)境、圖形報(bào)告功能，卻使操作方式和工作效率有 了革命性的改變。箱體類零件的CAD編程技術(shù)，仍需發(fā)展的是如何從數(shù)模上提取公差值、而不僅僅是形狀尺寸的理論值，這項(xiàng)技術(shù)涉及到三維數(shù)模上的公差標(biāo)注方 法，還有待于新的技術(shù)規(guī)范的形成和CAD設(shè)計(jì)軟件的同步發(fā)展。
具有CAD的測(cè)量軟件包已不僅限于對(duì)單個(gè)零件的測(cè)量，還在繼續(xù)向裝配組件發(fā)展。即可以由單個(gè)零件的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行裝配模擬，以預(yù)測(cè)實(shí)際的組件狀況。
2、自由曲面類
自由曲面(包括自由曲線)類零件，以測(cè)量輪廓度為特點(diǎn)，從簡(jiǎn)單的凸輪，到飛機(jī)機(jī)翼和汽車覆蓋件。傳統(tǒng)測(cè)量軟件包將這部分歸類為“曲線/曲面”測(cè)量。實(shí)際上 在測(cè)量方式和軟件內(nèi)部處理上均是以測(cè)點(diǎn)方式實(shí)現(xiàn)的。即先確定一系列理論點(diǎn)，再測(cè)量這些實(shí)際點(diǎn)，在結(jié)果評(píng)價(jià)時(shí)再按照輪廓度要求進(jìn)行。
這種傳統(tǒng)的測(cè)量方案主要是受到兩個(gè)方面技術(shù)條件的限制，一方面是測(cè)量機(jī)只能作分離點(diǎn)的測(cè)量，另一方面測(cè)量軟件不能處理曲線和曲面的數(shù)學(xué)模型。這種測(cè)量方式 對(duì)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的空間定位精度也非常敏感。由于控制系統(tǒng)的跟隨誤差引起的測(cè)頭空間運(yùn)動(dòng)不到位或過(guò)定位誤差都直接引入到測(cè)量點(diǎn)的位置誤差，造成實(shí)測(cè)點(diǎn)本身的 偏離。值得一提的是，測(cè)量機(jī)空間定位精度差別是很大的，但卻不在驗(yàn)收檢驗(yàn)范圍之內(nèi)，這就要看各個(gè)廠家的出廠控制要求了。
CAD數(shù)模的使用，是曲線/曲面的測(cè)量數(shù)據(jù)處理方法由“點(diǎn)到點(diǎn)”改變?yōu)椤包c(diǎn)到曲線”和“點(diǎn)到曲面”，在軟件包內(nèi)部使用的理論模型是真正的曲線/曲面。這一 改變提高了測(cè)量數(shù)據(jù)的精度，克服了三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的空間定位誤差的影響。加上連續(xù)掃描測(cè)頭的應(yīng)用，使測(cè)量效率大幅度提高，一條掃描線就可實(shí)現(xiàn)一個(gè)截面輪廓的 測(cè)量和分析。
測(cè)量技術(shù)的改變需要用戶測(cè)量工藝規(guī)范的改變，但這往往是不同步的。因?yàn)閷?duì)于一個(gè)大公司來(lái)說(shuō)，要在已成熟定型的產(chǎn)品生產(chǎn)工藝上，作任何的修改，都要涉及到一 大批人的參與和認(rèn)可，工作量是巨大的，過(guò)程是復(fù)雜的。目前，還有相當(dāng)一部分產(chǎn)品仍在沿用老的測(cè)量方法。當(dāng)然，越來(lái)越多的新產(chǎn)品生產(chǎn)線，已將三坐標(biāo)作為主要 的在線檢測(cè)工具而取代專用檢具，在測(cè)量效率上有了更高的要求，從而尋求新的測(cè)量技術(shù)。例如德國(guó)大眾集團(tuán)公司對(duì)汽車鈑金件的檢測(cè)，從沖壓件、焊接件、到車 身，形面輪廓已全部采用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，對(duì)截面掃描線控制。
自由曲面的輪廓測(cè)量，進(jìn)一步發(fā)展是云圖測(cè)量。使用面掃描測(cè)頭，快速采集高密度的面形數(shù)據(jù)和理論數(shù)模比較，給出誤差的面分布圖。毫無(wú)疑問(wèn)，面分布圖具有更大 的信息量，能夠全面地評(píng)價(jià)零件的輪廓度誤差，也對(duì)零件的修復(fù)提供了最直觀的指示，例如模具制造與維修。但這一技術(shù)目前還未到大量應(yīng)用階段，原因有幾個(gè)方 面：一是用于數(shù)據(jù)采集的測(cè)頭主要為激光面掃描型式，價(jià)格高昂，而精度比標(biāo)準(zhǔn)接觸式測(cè)頭有數(shù)量級(jí)上的差別;別一方面，這種新技術(shù)也需要質(zhì)量控制部門的一個(gè)認(rèn) 可過(guò)程。
薄壁件的測(cè)量是自由曲面測(cè)量的另一大類型，它以汽車和摩托車覆蓋件、家電外殼為主要代表。薄壁件除了面形輪廓外，具有許多種特殊的測(cè)量元素，例如，槽、 縫、孔、邊緣點(diǎn)、曲面交點(diǎn)，局部最高點(diǎn)/最低點(diǎn)、定位銷，螺柱等。具有薄壁件測(cè)量功能的軟件包對(duì)這些元素都有現(xiàn)成的測(cè)量功能，不需要額外編程處理。
薄壁件測(cè)量中的另一重要方面是坐標(biāo)找正。因?yàn)檫@類零件不象箱體類，有基準(zhǔn)平面，基準(zhǔn)線等定位元素，不能使用簡(jiǎn)單的3-2-1建坐標(biāo)方法。而行之有效的方法 是具有優(yōu)化功能的最佳匹配算法。根據(jù)邊界條件和誤差控制方式的不同，針對(duì)各種典型情況，最佳匹配的坐標(biāo)找正又有多個(gè)變種，例如，有CAD數(shù)模和無(wú)CAD數(shù) 模條件下的坐標(biāo)找正，6點(diǎn)找正是最少變量情況下的一個(gè)特例。但大多數(shù)最佳匹配意義下的坐標(biāo)找正都是針對(duì)已測(cè)元素的一種事后數(shù)據(jù)處理，對(duì)測(cè)量點(diǎn)本身的準(zhǔn)確性 沒(méi)有控制，所以找正的精度也無(wú)法保證。在基準(zhǔn)元素中含有曲面點(diǎn)的情況下，這個(gè)問(wèn)題尤為突出，甚至無(wú)法完成，因?yàn)樵诮ㄗ鴺?biāo)之前，無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)得曲面上的指定 點(diǎn)。例如，葉片的形面找正，沖壓類零件的找正。
特別值得一提的是一種稱為“ 迭代法(iteration)”的坐標(biāo)找正方法，它能夠適應(yīng)各種應(yīng)用情況，且具有很高的精度。它是通過(guò)聯(lián)機(jī)重復(fù)測(cè)量不斷逼近基準(zhǔn)元素，進(jìn)行多次最佳匹配，直至達(dá)到規(guī)定的精度要求。這種找正精度是可控的，對(duì)各基準(zhǔn)元素還可以設(shè)置權(quán)重。
在汽車車身測(cè)量中，通行的辦法是先對(duì)規(guī)定的參考點(diǎn)(RPS)找正，在RPS點(diǎn)的測(cè)量值達(dá)到要求之后，才能正式開(kāi)始全面測(cè)量。如果RPS點(diǎn)的測(cè)量值達(dá)不到要求，則該零件即不合格，無(wú)須繼續(xù)測(cè)量。
3、特定形面類
這是指齒輪、葉片、蝸輪/蝸桿、螺紋等一類零件，其形狀通過(guò)一組標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)來(lái)控制。對(duì)這類零件的檢查有兩部分內(nèi)容，一是控制參數(shù)，二是輪廓型線或型面。輪廓 型線型面的測(cè)量實(shí)際上就是曲線曲面測(cè)量，較為簡(jiǎn)單，通用測(cè)量軟件包也可以實(shí)現(xiàn)。但特定的控制參數(shù)的評(píng)價(jià)則需要完全專業(yè)的算法，要符合行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。通 用測(cè)量軟件包均不包含這些內(nèi)容，僅能作幾何尺寸測(cè)量和形線形面輪廓測(cè)量。
在這一領(lǐng)域，QUINDOS一直是公認(rèn)的完成特定形面測(cè)量的專業(yè)軟件包。它對(duì)各類零件都有完全現(xiàn)成的功能模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)參數(shù)輸入，自動(dòng)測(cè)量、計(jì)算評(píng)價(jià)及報(bào)告輸出。并且QUINDOS的評(píng)價(jià)算法都是在行業(yè)專業(yè)人士的參與下完成的，權(quán)威性得到普遍認(rèn)可。
容易被用戶忽略的一個(gè)問(wèn)題是對(duì)測(cè)量機(jī)本身的要求。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)首先要有足夠的精度，才能測(cè)量一定精度等級(jí)的零件。探測(cè)誤差直接影響輪廓形面的精度，往往起著決定性的作用。另外，連續(xù)掃描測(cè)頭和自定中心功能也可將測(cè)量的精度和效率大大提高。
4、反求測(cè)量
逆向工程是近年來(lái)飛速發(fā)展的一項(xiàng)技術(shù)，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)作為這一系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，得到了大量應(yīng)用。但相當(dāng)一部分人錯(cuò)誤地將測(cè)量軟件與反求設(shè)計(jì)軟件混為一 談，認(rèn)為測(cè)量機(jī)測(cè)出的結(jié)果就應(yīng)當(dāng)是三維CAD數(shù)模，甚至就是加工程序。這是一個(gè)極大的誤會(huì)。測(cè)量機(jī)在逆向工程中的角色就是三維數(shù)據(jù)的采集，也就是反求測(cè) 量。測(cè)量軟件的表現(xiàn)水平就在于采點(diǎn)的自動(dòng)化程度、效率以及與CAD軟件的接口能力上。
逆向工程基本上可以分為兩種，第一種就是簡(jiǎn)單復(fù)制，也叫作CAM反求，傳統(tǒng)上叫仿型，要求百分之百地拷貝零件。這種反求方法較簡(jiǎn)單，用測(cè)量機(jī)實(shí)現(xiàn)的方式是 使用連續(xù)掃描測(cè)頭，逐行連續(xù)采集數(shù)據(jù)，并直接轉(zhuǎn)換為加工刀具路徑。在有的測(cè)量機(jī)上還可以裝上銑削頭，直接完成加工。
因?yàn)榱慵旧淼谋砻嫒毕莺蜏y(cè)量點(diǎn)的誤差都會(huì)完全復(fù)制到新的產(chǎn)品上，這種反求適用于精度要求不高和簡(jiǎn)單的低端產(chǎn)品，例如玩具業(yè)。技術(shù)含量較高的是CAD反 求，它要將測(cè)量點(diǎn)造型生成CAD數(shù)模，通過(guò)重新修飾和修改過(guò)的數(shù)模生成全新的產(chǎn)品。這里的關(guān)鍵技術(shù)是將測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)模，這是典型的CAD設(shè)計(jì)造型工 作，而不是測(cè)量軟件的范疇。
如何由測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)數(shù)模重建，仍然有兩種不同的作法， 第一種是由關(guān)鍵點(diǎn)重建，按CAD的傳統(tǒng)造型模式，按點(diǎn)-線-面的方法完成;第二種是由點(diǎn)云(point cloud)直接生成曲面數(shù)模。
總之，由測(cè)量點(diǎn)重建CAD數(shù)模的功能還是要靠CAD軟件包來(lái)實(shí)現(xiàn)， 人們夢(mèng)想的由三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)直接產(chǎn)生出CAD數(shù)模的功能還遠(yuǎn)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)在有越來(lái)越多的針對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行造型的專用軟件包出現(xiàn)，例如，Delcam、 Geomagic Studio、Rhino等，成為一個(gè)十分活躍的領(lǐng)域。從發(fā)展上看，這種專用軟件包作為三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的后處理工具是非常合理的。因?yàn)樵煨瓦^(guò)程是需要時(shí)間 的，往往比測(cè)量采點(diǎn)的時(shí)間長(zhǎng)得多，不可能包含在聯(lián)機(jī)測(cè)量軟件包中占用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的使用時(shí)間。
