Apa mesin pangukuran koordinat?

Amesin pengukur koordinat(CMM) minangka piranti sing ngukur geometri obyek fisik kanthi ngrasakake titik diskrit ing permukaan obyek kanthi probe.Macem-macem jinis probe digunakake ing CMM, kalebu mekanik, optik, laser, lan cahya putih.Gumantung ing mesin, posisi probe bisa dikontrol kanthi manual dening operator utawa bisa uga dikontrol dening komputer.CMM biasane nemtokake posisi probe ing syarat-syarat pamindhahan saka posisi referensi ing sistem koordinat Cartesian telung dimensi (yaiku, kanthi sumbu XYZ).Saliyane ngobahake probe ing sumbu X, Y, lan Z, akeh mesin uga ngidini sudut probe bisa dikontrol supaya bisa ngukur permukaan sing ora bisa digayuh.

CMM "jembatan" 3D khas ngidini gerakan probe ing sadawane telung sumbu, X, Y lan Z, sing saling ortogonal ing sistem koordinat Cartesian telung dimensi.Saben sumbu duwe sensor sing ngawasi posisi probe ing sumbu kasebut, biasane kanthi presisi mikrometer.Nalika probe kontak (utawa digunakake ndeteksi) lokasi tartamtu ing obyek, mesin sampel telung sensor posisi, saéngga ngukur lokasi siji titik ing lumahing obyek, uga vektor 3-dimensi saka pangukuran dijupuk.Proses iki diulang yen perlu, ngobahake probe saben wektu, kanggo ngasilake "mega titik" sing nggambarake area permukaan sing dikarepake.

Panggunaan umum CMM yaiku ing proses manufaktur lan perakitan kanggo nguji bagean utawa perakitan kanthi tujuan desain.Ing aplikasi kasebut, awan titik digawe sing dianalisis liwat algoritma regresi kanggo pambangunan fitur.Titik kasebut diklumpukake kanthi nggunakake probe sing dipanggonke kanthi manual dening operator utawa kanthi otomatis liwat Kontrol Komputer Langsung (DCC).DCC CMMs bisa diprogram kanggo bola-bali ngukur bagean podho rupo;saéngga CMM otomatis minangka wujud robot industri khusus.

bagean

Mesin pangukuran koordinat kalebu telung komponen utama:

• Struktur utama sing kalebu telung sumbu gerak.Materi sing digunakake kanggo mbangun pigura obah wis beda-beda sajrone pirang-pirang taun.Granit lan baja digunakake ing CMM awal.Dina iki kabeh manufaktur CMM utama mbangun pigura saka alloy aluminium utawa sawetara turunan lan uga nggunakake keramik kanggo nambah kaku sumbu Z kanggo aplikasi mindhai.Sawetara tukang CMM saiki isih nggawe pigura granit CMM amarga syarat pasar kanggo dinamika metrologi sing luwih apik lan nambah tren kanggo nginstal CMM ing njaba lab kualitas.Biasane mung pembangun CMM volume rendah lan manufaktur domestik ing China lan India sing isih nggawe CMM granit amarga pendekatan teknologi sing kurang lan gampang mlebu dadi tukang pigura CMM.Tren sing saya tambah menyang pemindaian uga mbutuhake sumbu CMM Z dadi luwih kaku lan bahan anyar wis dikenalake kayata keramik lan silikon karbida.
• Sistem probing
• Sistem pengumpulan lan pengurangan data - biasane kalebu pengontrol mesin, komputer desktop lan piranti lunak aplikasi.

kasedhiyan

Mesin kasebut bisa dadi free-standing, genggam lan portabel.

Akurasi

Akurasi mesin pangukuran koordinat biasane diwenehake minangka faktor ketidakpastian minangka fungsi saka jarak.Kanggo CMM nggunakake probe tutul, iki gegayutan karo repeatability saka probe lan akurasi timbangan linear.Baleni probe khas bisa nyebabake pangukuran ing .001mm utawa .00005 inci (setengah sepuluh) ing kabeh volume pangukuran.Kanggo mesin sumbu 3, 3 + 2, lan 5, probe dikalibrasi kanthi rutin nggunakake standar sing bisa dilacak lan gerakan mesin diverifikasi nggunakake alat ukur kanggo njamin akurasi.

bagean tartamtu

Badan mesin

CMM pisanan dikembangake dening Ferranti Company of Scotland ing taun 1950-an minangka asil saka kabutuhan langsung kanggo ngukur komponen presisi ing produk militer, sanajan mesin iki mung duwe 2 sumbu.Model 3 sumbu pisanan wiwit muncul ing taun 1960-an (DEA Italia) lan kontrol komputer diwiwiti ing awal 1970-an nanging CMM kerja pisanan dikembangake lan didol dening Browne & Sharpe ing Melbourne, Inggris.(Leitz Jerman banjur ngasilake struktur mesin tetep kanthi meja obah.

Ing mesin modern, superstruktur jinis gantry duwe loro sikil lan asring diarani jembatan.Iki obah kanthi bebas ing sadawane meja granit kanthi sikil siji (asring diarani sikil njero) ngetutake ril pandhuan sing dipasang ing sisih pinggir meja granit.Sikil ngelawan (asring sikil njaba) mung dumunung ing meja granit kanthi kontur permukaan vertikal.Bantalan udara minangka cara sing dipilih kanggo njamin perjalanan bebas gesekan.Ing iki, udhara sing dikompres dipeksa liwat sawetara bolongan cilik ing permukaan bantalan sing rata kanggo nyedhiyakake bantalan udara sing lancar nanging bisa dikontrol ing ngendi CMM bisa mindhah kanthi cara tanpa gesekan sing bisa dikompensasi liwat piranti lunak.Gerakan jembatan utawa gantry ing sadawane meja granit dadi siji sumbu bidang XY.Jembatan gantry ngemot kreta sing ngliwati sikil njero lan njaba lan mbentuk sumbu horisontal X utawa Y liyane.Sumbu katelu gerakan (sumbu Z) diwenehake kanthi tambahan quill vertikal utawa spindle sing obah munggah lan mudhun liwat tengah kreta.Probe tutul mbentuk piranti sensing ing mburi quill.Gerakan sumbu X, Y lan Z kanthi lengkap nggambarake amplop ukuran.Tabel Rotary opsional bisa digunakake kanggo nambah pendekatan saka probe ukuran kanggo workpieces rumit.Tabel Rotary minangka sumbu drive papat ora nambah ukuran ukuran, kang tetep 3D, nanging menehi tingkat keluwesan.Sawetara probe tutul yaiku piranti puteran sing didhukung kanthi ujung probe bisa muter vertikal liwat luwih saka 180 derajat lan liwat rotasi 360 derajat.

CMM saiki uga kasedhiya ing macem-macem formulir liyane.Iki kalebu lengen CMM sing nggunakake pangukuran sudut sing dijupuk ing sendi lengen kanggo ngetung posisi ujung stylus, lan bisa dilengkapi probe kanggo pemindaian laser lan pencitraan optik.CMM lengen kasebut asring digunakake ing ngendi portabilitas minangka kauntungan tinimbang CMM amben tetep tradisional- kanthi nyimpen lokasi sing diukur, piranti lunak pemrograman uga ngidini mindhah lengen pangukur dhewe, lan volume pangukuran, ing saubengé bagean sing bakal diukur sajrone rutin pangukuran.Amarga lengen CMM niru keluwesan lengen manungsa, dheweke uga asring bisa tekan bagian njero bagian kompleks sing ora bisa ditliti nggunakake mesin telung sumbu standar.

Probe mekanik

Ing wiwitan pangukuran koordinat (CMM), probe mekanik dipasang ing wadhah khusus ing mburi quill.A probe umum banget digawe dening soldering werni hard kanggo mburi poros.Iki cocog kanggo ngukur kabeh permukaan sing rata, bentuke silinder utawa bunder.Probe liyane digiling menyang wangun tartamtu, contone kuadran, supaya bisa ngukur fitur khusus.Probe iki sacara fisik ditahan ing benda kerja kanthi posisi ing papan sing diwaca saka pembacaan digital sumbu 3 (DRO) utawa, ing sistem sing luwih maju, dilebokake ing komputer kanthi saklar sikil utawa piranti sing padha.Pangukuran sing ditindakake kanthi cara kontak iki asring ora bisa dipercaya amarga mesin dipindhah kanthi tangan lan saben operator mesin ngetrapake tekanan sing beda-beda ing probe utawa nggunakake teknik sing beda-beda kanggo pangukuran.

Pangembangan luwih lanjut yaiku tambahan motor kanggo nyopir saben sumbu.Operator ora kudu ndemek mesin kanthi fisik nanging bisa nyopir saben sumbu kanthi nggunakake kothak tangan kanthi joystick kanthi cara sing padha karo mobil sing dikontrol remot modern.Akurasi lan presisi pangukuran saya tambah akeh kanthi panemuan probe pemicu tutul elektronik.Pionir piranti probe anyar iki yaiku David McMurtry sing banjur mbentuk apa sing saiki diarani Renishaw plc.Sanajan isih minangka piranti kontak, probe kasebut nduweni stylus bal baja sing diisi spring (banjur bal ruby).Nalika probe ndemek lumahing komponen stylus deflected lan bebarengan ngirim informasi koordinat X, Y, Z menyang komputer.Kesalahan pangukuran sing disebabake dening operator individu dadi luwih sithik lan panggung disetel kanggo ngenalake operasi CNC lan umur CMM.

Optical probe punika lensa-CCD-sistem, kang dipindhah kaya mechanical, lan ngarahke ing titik kapentingan, tinimbang ndemek materi.Gambar sing dijupuk saka permukaan bakal ditutup ing wates jendhela ukuran, nganti turahane cukup kanggo kontras antarane zona ireng lan putih.Kurva pamisah bisa diitung menyang titik, yaiku titik pangukuran sing dikarepake ing papan.Informasi horisontal ing CCD punika 2D (XY) lan posisi vertikal posisi sistem probing lengkap ing Z-drive ngadeg (utawa komponen piranti liyane).

Scanning sistem probe

Ana model anyar sing duwe probe sing nyeret ing sadawane permukaan bagean njupuk titik ing interval tartamtu, dikenal minangka scanning probe.Cara inspeksi CMM iki asring luwih akurat tinimbang metode probe tutul konvensional lan uga luwih cepet.

Pemindaian generasi sabanjure, sing dikenal minangka pemindaian noncontact, sing kalebu triangulasi titik tunggal laser kacepetan dhuwur, pemindaian garis laser, lan pemindaian cahya putih, maju kanthi cepet.Cara iki nggunakake sinar laser utawa cahya putih sing digambarake ing permukaan bagean kasebut.Akeh ewu TCTerms banjur bisa dijupuk lan digunakake ora mung kanggo mriksa ukuran lan posisi, nanging kanggo nggawe gambar 3D saka bagean uga."Data awan-titik" iki banjur bisa ditransfer menyang piranti lunak CAD kanggo nggawe model 3D sing bisa digunakake.Scanner optik iki asring digunakake ing bagean alus utawa alus utawa kanggo nggampangake reverse engineering.

Mikrometrologi probe

Sistem probing kanggo aplikasi metrologi microscale minangka area berkembang liyane.Ana sawetara mesin ukur koordinat (CMM) sing kasedhiya kanthi komersial sing duwe mikroprobe sing diintegrasi menyang sistem kasebut, sawetara sistem khusus ing laboratorium pemerintah, lan sawetara platform metrologi sing dibangun universitas kanggo metrologi skala mikro.Sanajan mesin kasebut apik lan ing pirang-pirang kasus, platform metrologi sing apik banget kanthi skala nanometric, watesan utamane yaiku probe mikro / nano sing bisa dipercaya, kuat, lan bisa.^{[kutipan dibutuhake]}Tantangan kanggo teknologi probing microscale kalebu perlu kanggo probe rasio aspek dhuwur menehi kemampuan kanggo ngakses jero, fitur sempit karo pasukan kontak kurang supaya ora ngrusak lumahing lan tliti dhuwur (tingkat nanometer).^{[kutipan dibutuhake]}Kajaba iku, probe skala mikro rentan marang kahanan lingkungan kayata kelembapan lan interaksi permukaan kayata stiction (disebabake dening adhesi, meniscus, lan / utawa gaya Van der Waals antara liya).^{[kutipan dibutuhake]}

Teknologi kanggo entuk probing microscale kalebu probe CMM klasik, probe optik, lan probe gelombang ngadeg, lan liya-liyane.Nanging, teknologi optik saiki ora bisa ukurane cukup cilik kanggo ngukur fitur sing jero, sempit, lan resolusi optik diwatesi dening dawa gelombang cahya.Pencitraan sinar-X nyedhiyakake gambar fitur kasebut nanging ora ana informasi metrologi sing bisa dilacak.

Prinsip fisik

Optical probe lan / utawa laser probe bisa digunakake (yen bisa ing kombinasi), kang ngganti CMMs kanggo ngukur mikroskop utawa mesin pangukuran multi-sensor.Sistem proyeksi pinggiran, sistem triangulasi theodolit utawa sistem jarak laser lan triangulasi ora diarani mesin ukur, nanging asil pangukuran padha: titik spasi.Laser probe digunakake kanggo ndeteksi jarak antarane lumahing lan titik referensi ing mburi chain kinematic (IE: mburi komponen Z-drive).Iki bisa nggunakake fungsi interferometrik, variasi fokus, defleksi cahya utawa prinsip bayangan sinar.

Mesin pangukuran koordinat portabel

Dene CMM tradisional nggunakake probe sing obah ing telung sumbu Cartesian kanggo ngukur karakteristik fisik obyek, CMM portabel nggunakake lengen artikulasi utawa, ing kasus CMM optik, sistem scan tanpa lengen sing nggunakake metode triangulasi optik lan mbisakake kebebasan gerakan total. watara obyek.

CMMs portabel karo lengen articulated duwe enem utawa pitung sumbu sing dilengkapi karo rotary encoders, tinimbang sumbu linear.Lengen portabel bobot entheng (biasane kurang saka 20 kilogram) lan bisa digawa lan digunakake ing ngendi wae.Nanging, CMM optik tambah akeh digunakake ing industri.Dirancang nganggo kamera linear kompak utawa matriks array (kaya Microsoft Kinect), CMM optik luwih cilik tinimbang CMM portabel kanthi lengen, ora duwe kabel, lan ngidini pangguna kanthi gampang njupuk pangukuran 3D kabeh jinis obyek sing ana ing endi wae.

Aplikasi non-repetitive tartamtu kayata reverse engineering, prototyping kanthi cepet, lan inspeksi skala gedhe saka bagean kabeh ukuran sing cocog kanggo CMM portabel.Keuntungan saka CMM portabel ana pirang-pirang.Pangguna duwe keluwesan kanggo njupuk pangukuran 3D kabeh jinis bagean lan ing papan sing paling adoh/angel.Gampang digunakake lan ora mbutuhake lingkungan sing dikontrol kanggo njupuk pangukuran sing akurat.Kajaba iku, CMM portabel cenderung luwih murah tinimbang CMM tradisional.

Trade-off saka CMM portabel yaiku operasi manual (padha mbutuhake manungsa kanggo nggunakake).Kajaba iku, akurasi sakabèhé bisa rada kurang akurat tinimbang jinis jembatan CMM lan kurang cocok kanggo sawetara aplikasi.

Mesin pangukuran multisensor

Teknologi CMM tradisional nggunakake probe tutul saiki asring digabungake karo teknologi pangukuran liyane.Iki kalebu laser, video utawa sensor cahya putih kanggo nyedhiyani apa sing dikenal minangka pangukuran multisensor.