Kio estas kunordiga mezurmaŝino?

AKunordigi Mezurilon(CMM) estas aparato, kiu mezuras la geometrion de fizikaj objektoj per sento de diskretaj punktoj sur la surfaco de la objekto kun sondilo. Diversaj specoj de sondoj estas uzataj en CMM -oj, inkluzive de mekanika, optika, lasera kaj blanka lumo. Depende de la maŝino, la sonda pozicio povas esti permane kontrolita de telefonisto aŭ ĝi povas esti komputila komputile. CMMS tipe specifas la pozicion de sondilo koncerne ĝian movon de referenca pozicio en tridimensia kartezia koordinatsistemo (t.e., kun XYZ-aksoj). Krom movi la sondilon laŭ la X, Y, kaj Z -aksoj, multaj maŝinoj ankaŭ permesas kontroli la sondan angulon por permesi mezuradon de surfacoj, kiuj alie estus neatingeblaj.

La tipa 3D "ponto" CMM permesas sondan movadon laŭ tri aksoj, X, Y kaj Z, kiuj estas ortangulaj unu al la alia en tridimensia kartezia koordinata sistemo. Ĉiu akso havas sensilon, kiu monitoras la pozicion de la sondilo sur tiu akso, tipe kun mikrometro -precizeco. Kiam la sondilo kontaktas (aŭ alimaniere detektas) apartan lokon sur la objekto, la maŝino specimenigas la tri poziciajn sensilojn, tiel mezurante la lokon de unu punkto sur la surfaco de la objekto, same kiel la 3-dimensian vektoron de la mezuro prenita. Ĉi tiu procezo ripetiĝas laŭbezone, movante la sondon ĉiufoje, por produkti "punktan nubon", kiu priskribas la surfacajn interesajn areojn.

Ofta uzo de CMMS estas en fabrikado kaj muntado -procezoj por testi parton aŭ muntadon kontraŭ la projekta intenco. En tiaj aplikoj, punktaj nuboj estas generitaj, kiuj estas analizitaj per regresaj algoritmoj por konstruado de ecoj. Ĉi tiuj punktoj estas kolektitaj per uzado de sondilo, kiu estas poziciigita permane de telefonisto aŭ aŭtomate per rekta komputila kontrolo (DCC). DCC CMMS povas esti programita por ripete mezuri identajn partojn; Tiel aŭtomata CMM estas faka formo de industria roboto.

Partoj

Koordinat-mezurilaj maŝinoj inkluzivas tri ĉefajn komponentojn:

• La ĉefa strukturo, kiu inkluzivas tri aksojn de moviĝo. La materialo uzata por konstrui la movan kadron variis tra la jaroj. Granito kaj ŝtalo estis uzataj en la fruaj CMM -oj. Hodiaŭ ĉiuj ĉefaj CMM -fabrikantoj konstruas kadrojn de aluminia alojo aŭ iu derivaĵo kaj ankaŭ uzas ceramikon por pliigi la rigidecon de la Z -akso por skanaj aplikoj. Malmultaj CMM -konstruistoj hodiaŭ ankoraŭ fabrikas granitan kadron CMM pro merkata postulo por plibonigita metrologia dinamiko kaj kreskanta tendenco por instali CMM ekster la kvalita laboratorio. Tipe nur malaltaj volumenaj CMM -konstruistoj kaj hejmaj fabrikantoj en Ĉinio kaj Barato daŭre fabrikas granitan CMM pro malalta teknologia aliro kaj facila eniro por fariĝi CMM -framkonstruisto. La kreskanta tendenco al skanado ankaŭ postulas, ke la akso CMM Z estu pli rigida kaj novaj materialoj estis enkondukitaj kiel ceramika kaj silicia karburo.
• PROBA SISTEMO
• Kolektado de datumoj kaj redukta sistemo - tipe inkluzivas maŝinan regilon, labortablan komputilon kaj aplikan programon.

Havebleco

Ĉi tiuj maŝinoj povas esti liberaj, manaj kaj porteblaj.

Precizeco

La precizeco de koordinataj mezuraj maŝinoj estas kutime donitaj kiel necerta faktoro kiel funkcio super distanco. Por CMM uzanta tuŝan sondon, ĉi tio rilatas al la ripetebleco de la sondilo kaj la precizeco de la linearaj skaloj. Tipa sonda ripetebleco povas rezultigi mezuradojn de ene de .001mm aŭ .00005 colo (duono de dekono) super la tuta mezura volumo. Por 3, 3+2, kaj 5 aksaj maŝinoj, sondoj estas rutine kalibritaj uzante trakteblajn normojn kaj la maŝina movado estas kontrolita uzante mezurilojn por certigi precizecon.

Specifaj partoj

Maŝina Korpo

La unua CMM estis disvolvita de la Ferranti -Kompanio de Skotlando en la 1950 -aj jaroj kiel rezulto de rekta bezono mezuri precizajn komponentojn en iliaj militaj produktoj, kvankam ĉi tiu maŝino nur havis 2 aksojn. La unuaj 3-aksaj modeloj komencis aperi en la 1960-aj jaroj (DEA de Italio) kaj komputila kontrolo debutis en la fruaj 1970-aj jaroj, sed la unua laboranta CMM estis disvolvita kaj vendita de Browne & Sharpe en Melburno, Anglujo. (Leitz Germanio poste produktis fiksan maŝinstrukturon kun moviĝanta tablo.

En modernaj maŝinoj, la Gantry-speca superstrukturo havas du krurojn kaj ofte nomiĝas ponto. Ĉi tio moviĝas libere laŭ la granita tablo kun unu kruro (ofte nomata la interna kruro) sekvante gvidan fervojon ligitan al unu flanko de la granita tablo. La kontraŭa kruro (ofte ekstera kruro) simple ripozas sur la granita tablo sekvante la vertikalan surfacan konturon. Aeraj ruliloj estas la elektita metodo por certigi frotadon senpagan vojaĝon. En ĉi tiuj, kunpremita aero estas devigita tra serio de tre malgrandaj truoj en plata portanta surfaco por provizi glatan sed kontrolitan aeran kusenon, sur kiu la CMM povas moviĝi en preskaŭ frikcia maniero, kiu povas esti kompensita per programaro. La movado de la ponto aŭ gantry laŭ la granita tablo formas unu akson de la XY -ebeno. La ponto de la gantry enhavas kaleŝon, kiu trairas inter la internaj kaj eksteraj kruroj kaj formas la alian X aŭ Y horizontalan akson. La tria akso de movado (Z -akso) estas provizita per la aldono de vertikala ŝnuro aŭ ŝpinilo, kiu moviĝas supren kaj malsupren tra la centro de la kaleŝo. La tuŝa sondilo formas la sentantan aparaton ĉe la fino de la ŝnuro. La movado de la X, Y kaj Z -aksoj plene priskribas la mezuran koverton. Laŭvolaj rotaciaj tabloj povas esti uzataj por plibonigi la alireblecon de la mezuranta sondilo al komplikaj pecoj. La rotacia tablo kiel kvara veturanta akso ne plibonigas la mezurantajn dimensiojn, kiuj restas 3D, sed ĝi donas iom da fleksebleco. Iuj tuŝaj sondoj estas mem funkciigitaj rotaciaj aparatoj kun la sonda konsilo kapabla turniĝi vertikale tra pli ol 180 gradoj kaj per plena 360 -grada rotacio.

CMMS nun ankaŭ haveblas en diversaj aliaj formoj. Ĉi tiuj inkluzivas CMM -brakojn, kiuj uzas angulajn mezuradojn prenitajn ĉe la artikoj de la brako por kalkuli la pozicion de la stila pinto, kaj povas esti ekipitaj per sondoj por lasera skanado kaj optika bildigo. Tiaj ARM-CMM-oj estas ofte uzataj, kie ilia portebleco estas avantaĝo super tradiciaj fiksaj litaj CMM-oj- stokante mezuritajn lokojn, programada programaro ankaŭ permesas movi la mezuran brakon mem, kaj ĝian mezuran volumon, ĉirkaŭ la parto por mezuri dum mezura rutino. Ĉar CMM -brakoj imitas la flekseblecon de homa brako, ili ankaŭ ofte kapablas atingi la internojn de kompleksaj partoj, kiuj ne povus esti sonditaj per norma tri aksa maŝino.

Mekanika sondilo

En la fruaj tagoj de koordinata mezurado (CMM), mekanikaj sondoj estis agorditaj en specialan posedanton ĉe la fino de la kverko. Tre ofta sondilo estis farita per soldado de malmola pilko ĝis la fino de ŝafto. Ĉi tio estis ideala por mezuri tutan gamon da plataj vizaĝoj, cilindraj aŭ sferaj surfacoj. Aliaj sondoj estis muelitaj al specifaj formoj, ekzemple kvadranto, por ebligi mezuradon de specialaj ecoj. Ĉi tiuj sondoj estis fizike tenataj kontraŭ la peco kun la pozicio en la spaco legata de 3-aksa cifereca legado (DRO) aŭ, en pli progresintaj sistemoj, estante ensalutinta en komputilo per piedestalo aŭ simila aparato. Mezuroj faritaj de ĉi tiu kontakta metodo ofte estis nefidindaj, ĉar maŝinoj estis movitaj mane kaj ĉiu maŝina telefonisto aplikis malsamajn kvantojn de premo sur la sondilo aŭ adoptitaj malsamaj teknikoj por la mezurado.

Plia evoluo estis la aldono de motoroj por veturado de ĉiu akso. Funkciigistoj ne plu devis fizike tuŝi la maŝinon, sed povis stiri ĉiun akson per mano -skatolo kun joysticks samkiel kun modernaj foraj kontrolitaj aŭtoj. Mezura precizeco kaj precizeco pliboniĝis draste kun la invento de la elektronika tuŝa ellasilo. La pioniro de ĉi tiu nova sonda aparato estis David McMurtry, kiu poste formis tion, kio nun estas Renishaw Plc. Kvankam ankoraŭ kontakta aparato, la sondilo havis printemp-ŝarĝitan ŝtalan pilkon (poste Ruby Ball) stilon. Ĉar la sondilo tuŝis la surfacon de la ero, la stilo deflankiĝis kaj samtempe sendis la informojn X, Y, Z kunordigas al la komputilo. Mezuraj eraroj kaŭzitaj de individuaj telefonistoj fariĝis malpli kaj la stadio estis agordita por la enkonduko de CNC -operacioj kaj la alveno de Aĝo de CMM -oj.

Optikaj sondoj estas lens-CCD-sistemoj, kiuj estas movitaj kiel la mekanikaj, kaj celas la intereson, anstataŭ tuŝi la materialon. La kaptita bildo de la surfaco estos enfermita en la limoj de mezuranta fenestro, ĝis la restaĵo taŭgas por kontrasti inter nigraj kaj blankaj zonoj. La dividanta kurbo povas esti kalkulita ĝis punkto, kiu estas la dezirata mezuranta punkto en spaco. La horizontalaj informoj pri la CCD estas 2D (XY) kaj la vertikala pozicio estas la pozicio de la kompleta sonda sistemo sur la stando Z-Drive (aŭ alia aparato-komponento).

Skanado de sondaj sistemoj

Estas pli novaj modeloj, kiuj havas sondojn, kiuj trenas laŭ la surfaco de la parto prenante punktojn je specifitaj intervaloj, nomataj skanaj sondoj. Ĉi tiu metodo de CMM-inspektado ofte estas pli preciza ol la konvencia tuŝ-sonda metodo kaj plej ofte ankaŭ pli rapide.

La sekva generacio de skanado, konata kiel nekontakta skanado, kiu inkluzivas altrapidan laseron ununuran punktan trianguladon, laseron -linian skanadon kaj blankan luman skanadon, progresas tre rapide. Ĉi tiu metodo uzas aŭ laserajn trabojn aŭ blankan lumon, kiuj estas projektitaj kontraŭ la surfaco de la parto. Multaj miloj da punktoj tiam povas esti prenitaj kaj uzataj ne nur por kontroli grandecon kaj pozicion, sed ankaŭ por krei 3D -bildon de la parto. Ĉi tiu "punkto-nubaj datumoj" povas esti translokigita al CAD-programaro por krei funkciantan 3D-modelon de la parto. Ĉi tiuj optikaj skaniloj ofte estas uzataj sur molaj aŭ delikataj partoj aŭ por faciligi inversan inĝenieristikon.

Mikrometrologiaj sondoj

Probaj sistemoj por mikroskalaj metrologiaj aplikoj estas alia emerĝanta areo. Ekzistas pluraj komerce haveblaj koordinataj mezurmaŝinoj (CMM), kiuj havas mikroprobilon integritan en la sistemo, pluraj specialaj sistemoj ĉe registaraj laboratorioj, kaj iu ajn nombro de universitataj konstruitaj metrologiaj platformoj por mikroskala metrologio. Kvankam ĉi tiuj maŝinoj estas bonaj kaj en multaj kazoj bonegaj metrologiaj platformoj kun nanometriaj skaloj, ilia primara limigo estas fidinda, fortika, kapabla mikro/nano -sondilo.^{[citaĵo bezonis]}Defioj por mikroskalaj sondaj teknologioj inkluzivas la bezonon de alta aspekta proporcia sondilo donanta la kapablon aliri profundajn, mallarĝajn ecojn kun malaltaj kontaktaj fortoj por ne damaĝi la surfacon kaj altan precizecon (nanometra nivelo).^{[citaĵo bezonis]}Aldone mikroskalaj sondoj estas susceptibles al mediaj kondiĉoj kiel humideco kaj surfacaj interagoj kiel stilo (kaŭzita de adhero, menisko, kaj/aŭ van der Waals -fortoj inter aliaj).^{[citaĵo bezonis]}

Teknologioj por atingi mikroskalan sondadon inkluzivas grimpitan version de klasikaj CMM -sondoj, optikaj sondoj kaj staranta ondo -sondilo inter aliaj. Tamen, nunaj optikaj teknologioj ne povas esti skalitaj sufiĉe malgrandaj por mezuri profundan, mallarĝan trajton, kaj optika rezolucio estas limigita per la ondolongo de lumo. X-radia bildado provizas bildon de la ĉefaĵo sed neniujn traireblajn metrologiajn informojn.

Fizikaj Principoj

Optikaj sondoj kaj/aŭ laseraj sondoj povas esti uzataj (se eble en kombinaĵo), kiuj ŝanĝas CMM-ojn al mezurado de mikroskopoj aŭ mult-sensoraj mezurmaŝinoj. Fringaj projekciaj sistemoj, teodolitaj triangulaj sistemoj aŭ lasero malproksimaj kaj triangulaj sistemoj ne estas nomataj mezurmaŝinoj, sed la mezuranta rezulto estas la sama: spaca punkto. Laser-sondoj estas uzataj por detekti la distancon inter la surfaco kaj la referenca punkto sur la fino de la kinematika ĉeno (t.e.: fino de la z-veturanta komponento). Ĉi tio povas uzi interferometrian funkcion, fokusan variadon, malpezan deflankadon aŭ traban ombran principon.

Porteblaj koordinat-mezurilaj maŝinoj

Dum tradiciaj CMM-oj uzas sondon, kiu moviĝas sur tri karteziaj aksoj por mezuri la fizikajn trajtojn de objekto, porteblaj CMM-oj uzas aŭ artikitajn brakojn aŭ, en la kazo de optikaj CMM-oj, brakoj-liberaj skanadaj sistemoj, kiuj uzas optikajn triangulajn metodojn kaj ebligas totalan liberecon de moviĝo ĉirkaŭ la objekto.

Porteblaj CMM -oj kun artikitaj brakoj havas ses aŭ sep aksojn, kiuj estas ekipitaj per rotaciaj kodigiloj, anstataŭ linearaj aksoj. Porteblaj brakoj estas malpezaj (tipe malpli ol 20 funtoj) kaj povas esti portataj kaj uzataj preskaŭ ie ajn. Tamen, optikaj CMM -oj pli kaj pli estas uzataj en la industrio. Desegnita kun kompaktaj linearaj aŭ matricaj tabelaj fotiloj (kiel la Microsoft Kinect), optikaj CMM -oj estas pli malgrandaj ol porteblaj CMM -oj kun brakoj, havas neniujn dratojn kaj ebligas al uzantoj facile preni 3D -mezuradojn de ĉiuj specoj de objektoj situantaj preskaŭ ie ajn.

Iuj nerepetaj aplikoj kiel inversa inĝenierado, rapida prototipado kaj grandskala inspektado de partoj de ĉiuj grandecoj estas ideale taŭgaj por porteblaj CMM-oj. La avantaĝoj de porteblaj CMM -oj estas multfacetaj. Uzantoj havas la flekseblecon en prenado de 3D mezuradoj de ĉiuj specoj de partoj kaj en la plej foraj/malfacilaj lokoj. Ili estas facile uzeblaj kaj ne bezonas kontrolitan medion por fari precizajn mezuradojn. Plie, porteblaj CMM -oj emas kosti malpli ol tradiciaj CMM -oj.

La enecaj kompromisoj de porteblaj CMM-oj estas mana operacio (ili ĉiam postulas homon uzi ilin). Krome, ilia entuta precizeco povas esti iom malpli preciza ol tiu de ponto -tipo CMM kaj malpli taŭgas por iuj aplikoj.

Multisensor-mezurilaj maŝinoj

Tradicia CMM -teknologio uzanta tuŝajn sondojn estas hodiaŭ ofte kombinita kun alia mezurada teknologio. Ĉi tio inkluzivas laseron, filmetojn aŭ blankajn lumajn sensilojn por provizi tion, kio estas konata kiel multisensora mezurado.