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機械工業雜誌

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摘要

本文提出一套由工程圖自動生成三次元量測程式之技術。系統先以工程圖標註物件偵測技術定位尺 寸、幾何公差框與基準符號,再透過視覺語言模型解析工程語意,建立結構化標註資料。其後,整合幾 何特徵映射、跨視圖關聯、基準座標系推論及幾何尺寸與公差判讀規則,建立圖面標註與孔、平面、軸 線、距離及位置度等量測項目之對應關係,並依量測知識庫規劃探針方向、量測順序、測點配置、量測 路徑及安全檢核,最終產生可供三次元量測儀執行之量測程式。此技術可降低人工判讀與程式建置負擔, 提升量測流程之一致性、可靠性、可追溯性與整體作業效率。

Abstract

This article proposes an automatic generation technology for coordinate measurement machine (CMM) measurement programs from engineering drawings. The proposed approach first applies image-based annotation detection to identify the positions of dimensions, geometric tolerance frames, and datum symbols. A vision-language model is then used to interpret the engineering semantics of these annotations and convert them into structured annotation data. The system further integrates feature mapping, cross-view correlation analysis, datum coordinate system inference, and geometric dimensioning and tolerancing (GD&T) interpretation rules to transform drawing annotations into measurable items, such as holes, planes, axes, distances, and position tolerances. Based on a measurement knowledge base, the system plans probe directions, measurement sequences, point distribution, and safety checking procedures, and finally outputs measurement programs executable on coordinate measuring machines. This technology can reduce the workload of manual drawing interpretation and improve the consistency and traceability of the conversion process from engineering drawings to measurement programs.

前言

三次元量測儀為精密製造與品質檢驗中常用之量測設備,主要用於確認工件尺寸、形狀、位置與幾何公差是否符合工程圖要求。於實際製造現場中,CMM 量測程式多由工程師依據 2D 工程圖、PDF 圖面或掃描圖面進行人工判讀,再於量測軟體中確認基準特徵與建立量測座標系,建立孔、面、線、軸線及幾何公差等量測項目,並規劃探針方向、測點配置與量測順序。

此流程雖已成熟,但高度仰賴量測工程師之圖面判讀與量測經驗。當圖面包含多視圖、基準符號、幾何公差框與相似特徵時,容易產生標註漏判、特徵對應錯誤、基準設定不一致或量測項目建立不完整等問題。

近年來,嵌入於 3D 模型之產品製造資訊(Product Manufacturing Information,PMI)與離線編程技術逐漸普及,CMM 編程軟體已可依據 3D 模型[1]或 PMI[2]資料規劃量測特徵與量測路徑。然而,現場仍有大量零件檢測任務是以 2D 工程圖、PDF 圖面或掃描圖面作為主要依據,尤其是歷史零件、外包加工件、客戶提供圖面,或未具備完整 PMI 資訊之零件。因此,若量測程式建立自動化流程僅依賴 3D 模型或 PMI 資料,仍難以涵蓋現場常見之量測程式建立需求。

本技術提出之工程圖至三次元量測程式自動生成技術,主要包含輸入資料與標註解析、特徵映射與跨視圖關聯、基準座標系建立與空間座標推論、GD&T 轉換與量測規劃,以及程式輸出、安全檢核與人機協作等步驟。透過此流程,系統可將工程圖中的尺寸、公差、基準與幾何特徵逐步轉換為量測所需之結構化資料,並進一步形成量測特徵、名目幾何、評估條件、探針策略與安全檢核項目。

此技術可降低人工判讀負擔,提升量測程式建立之一致性、可追溯性與導入可靠度,並作為未來結合 CMM 編程軟體、量測知識庫與智慧檢測流程之基礎。

工程圖量測程式生成技術

本技術架構以 2D 工程圖、PDF 圖面或掃描圖面為輸入,透過圖面前處理、標註偵測、工程語意解析、特徵映射、基準座標系建立、GD&T 轉換、量測規劃與程式輸出等步驟,將圖面中分散且非結構化的尺寸、公差、基準與幾何特徵資訊,轉換為可供三次元量測設備使用之結構化量測資料。此流程的目的並非僅是讀取圖面文字,而是將工程圖中的設計要求轉換為量測設備可理解、可執行且可追溯的量測資訊。

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