Koordinat ölçmə maşını nədir?

Akoordinat ölçən maşın(CMM) cismin səthindəki diskret nöqtələri zondla hiss edərək fiziki cisimlərin həndəsəsini ölçən cihazdır.CMM-lərdə mexaniki, optik, lazer və ağ işıq daxil olmaqla müxtəlif növ zondlar istifadə olunur.Maşından asılı olaraq, zond mövqeyi operator tərəfindən əl ilə idarə oluna bilər və ya kompüter tərəfindən idarə oluna bilər.CMM-lər adətən üçölçülü Kartezian koordinat sistemində (yəni, XYZ oxları ilə) istinad mövqeyindən yerdəyişməsi baxımından zondun mövqeyini təyin edir.Zondun X, Y və Z oxları boyunca hərəkət etməsinə əlavə olaraq, bir çox maşınlar, əks halda əlçatmaz olan səthlərin ölçülməsinə imkan vermək üçün zond bucağını idarə etməyə imkan verir.

Tipik 3D “körpü” CMM üçölçülü Kartezian koordinat sistemində bir-birinə ortoqonal olan üç ox, X, Y və Z boyunca zond hərəkətinə imkan verir.Hər bir oxun adətən mikrometr dəqiqliyi ilə həmin oxda zondun mövqeyini izləyən sensoru var.Zond obyektin xüsusi yeri ilə təmasda olduqda (və ya başqa bir şəkildə aşkar etdikdə), maşın üç mövqe sensorundan nümunə götürür, beləliklə, obyektin səthində bir nöqtənin yerini, həmçinin alınan ölçmənin 3 ölçülü vektorunu ölçür.Bu proses zərurət yarandıqca təkrarlanır və hər dəfə zond hərəkətə gətirilərək, maraq doğuran səth sahələrini təsvir edən “nöqtə buludunu” yaradır.

CMM-lərin ümumi istifadəsi bir hissəni və ya montajı dizayn niyyətinə qarşı sınaqdan keçirmək üçün istehsal və montaj proseslərindədir.Bu cür tətbiqlərdə, xüsusiyyətlərin qurulması üçün reqressiya alqoritmləri vasitəsilə təhlil edilən nöqtə buludları yaradılır.Bu nöqtələr operator tərəfindən əl ilə və ya Birbaşa Kompüter Nəzarəti (DCC) vasitəsilə avtomatik olaraq yerləşdirilən zonddan istifadə etməklə toplanır.DCC CMM-ləri eyni hissələri təkrar ölçmək üçün proqramlaşdırıla bilər;beləliklə, avtomatlaşdırılmış CMM sənaye robotunun ixtisaslaşmış formasıdır.

Hissələr

Koordinat ölçmə maşınları üç əsas komponentdən ibarətdir:

• Üç hərəkət oxunu ehtiva edən əsas quruluş.Hərəkətli çərçivənin qurulması üçün istifadə olunan material illər ərzində müxtəlif olmuşdur.İlk CMM-lərdə qranit və poladdan istifadə edilmişdir.Bu gün bütün əsas CMM istehsalçıları alüminium ərintisi və ya bəzi törəmələrdən çərçivələr qurur və həmçinin skan tətbiqləri üçün Z oxunun sərtliyini artırmaq üçün keramikadan istifadə edirlər.Təkmilləşdirilmiş metrologiya dinamikası üçün bazar tələbi və keyfiyyət laboratoriyasından kənarda CMM quraşdırma meylinin artması səbəbindən bu gün az sayda CMM qurucusu hələ də qranit çərçivə CMM istehsal edir.Tipik olaraq yalnız aşağı həcmli CMM qurucuları və Çin və Hindistandakı yerli istehsalçılar aşağı texnologiya yanaşması və CMM çərçivə qurucusu olmaq üçün asan giriş səbəbindən hələ də qranit CMM istehsal edirlər.Skanlama istiqamətində artan tendensiya CMM Z oxunun daha sərt olmasını tələb edir və keramika və silisium karbid kimi yeni materiallar təqdim edilmişdir.
• Zondlama sistemi
• Məlumatların toplanması və azaldılması sistemi — adətən maşın nəzarətçisi, masaüstü kompüter və proqram təminatı daxildir.

Mövcudluq

Bu maşınlar müstəqil, əl və portativ ola bilər.

Dəqiqlik

Koordinat ölçmə maşınlarının dəqiqliyi adətən məsafədən asılı olaraq qeyri-müəyyənlik amili kimi verilir.Toxunma zondundan istifadə edən bir CMM üçün bu, zondun təkrarlanma qabiliyyətinə və xətti tərəzilərin dəqiqliyinə aiddir.Tipik zond təkrarlanabilirliyi bütün ölçmə həcminin 0,001 mm və ya 0,0005 düym (onda yarısı) daxilində ölçmələrlə nəticələnə bilər.3, 3+2 və 5 oxlu maşınlar üçün zondlar izlənilə bilən standartlardan istifadə etməklə müntəzəm olaraq kalibrlənir və dəqiqliyi təmin etmək üçün dəzgahların hərəkəti ölçü cihazları ilə yoxlanılır.

Xüsusi hissələr

Maşın gövdəsi

İlk CMM, 1950-ci illərdə Şotlandiyanın Ferranti şirkəti tərəfindən hərbi məhsullarındakı dəqiq komponentləri ölçmək üçün birbaşa ehtiyac nəticəsində hazırlanmışdır, baxmayaraq ki, bu maşının yalnız 2 oxları var idi.İlk 3 oxlu modellər 1960-cı illərdə (İtaliyanın DEA) meydana çıxmağa başladı və kompüter idarəetməsi 1970-ci illərin əvvəllərində debüt etdi, lakin ilk işləyən CMM İngiltərənin Melburn şəhərində Browne & Sharpe tərəfindən hazırlanmış və satışa çıxarılmışdır.(Leitz Germany sonradan hərəkət edən masa ilə sabit bir maşın quruluşu istehsal etdi.

Müasir maşınlarda portal tipli üst quruluşun iki ayağı var və tez-tez körpü adlanır.Bu, qranit masasının bir tərəfinə bərkidilmiş bələdçi raydan sonra bir ayaqla (çox vaxt daxili ayaq adlanır) qranit masası boyunca sərbəst hərəkət edir.Qarşı ayaq (tez-tez ayaq xaricində) şaquli səth konturundan sonra sadəcə qranit masanın üzərində dayanır.Hava yastıqları sürtünməsiz hərəkəti təmin etmək üçün seçilmiş üsuldur.Bunlarda sıxılmış hava, CMM-nin proqram vasitəsilə kompensasiya oluna bilən sürtünməsiz şəkildə hərəkət edə biləcəyi hamar, lakin idarə olunan hava yastığını təmin etmək üçün düz daşıyıcı səthdə bir sıra çox kiçik dəliklərdən keçir.Qranit masası boyunca körpünün və ya portalın hərəkəti XY müstəvisinin bir oxunu təşkil edir.Portalın körpüsündə daxili və xarici ayaqlar arasından keçən və digər X və ya Y üfüqi oxu təşkil edən vaqon var.Üçüncü hərəkət oxu (Z oxu) vaqonun mərkəzindən yuxarı və aşağı hərəkət edən şaquli qıvrım və ya mili əlavə etməklə təmin edilir.Toxunma zondu tüfəngin ucundakı sensor cihazını təşkil edir.X, Y və Z oxlarının hərəkəti ölçmə zərfini tam təsvir edir.Ölçmə zondunun mürəkkəb iş parçalarına yaxınlaşmasını artırmaq üçün əlavə fırlanan masalardan istifadə edilə bilər.Dördüncü sürücü oxu kimi fırlanan masa 3D olaraq qalan ölçmə ölçülərini artırmır, lakin müəyyən dərəcədə çeviklik təmin edir.Bəzi toxunma zondları, zond ucu şaquli olaraq 180 dərəcədən çox və tam 360 dərəcə fırlanma ilə fırlana bilən elektriklə işləyən fırlanan cihazlardır.

CMM-lər indi müxtəlif digər formalarda da mövcuddur.Bunlara stilus ucunun mövqeyini hesablamaq üçün qolun birləşmələrində aparılan bucaq ölçmələrindən istifadə edən və lazer skan edilməsi və optik görüntüləmə üçün zondlarla təchiz oluna bilən CMM qolları daxildir.Bu cür qol CMM-ləri çox vaxt onların daşınma qabiliyyətinin ənənəvi sabit yataqlı CMM-lərdən üstün olduğu yerlərdə istifadə olunur - ölçülmüş yerləri saxlamaqla proqramlaşdırma proqramı həm də ölçmə əməliyyatı zamanı ölçüləcək hissənin ətrafında ölçmə qolunun özünü və ölçü həcmini hərəkət etdirməyə imkan verir.CMM qolları insan qolunun çevikliyini təqlid etdiyi üçün, onlar tez-tez standart üç oxlu maşından istifadə etməklə yoxlanıla bilməyən mürəkkəb hissələrin içərilərinə də çata bilirlər.

Mexanik zond

Koordinat ölçülməsinin (CMM) ilk günlərində mexaniki zondlar tükün ucundakı xüsusi tutucuya quraşdırılmışdı.Çox yayılmış bir zond, şaftın ucuna sərt bir topu lehimləməklə hazırlanmışdır.Bu, bütün düz üz, silindrik və ya sferik səthlərin ölçülməsi üçün ideal idi.Digər zondlar xüsusi xüsusiyyətlərin ölçülməsini təmin etmək üçün xüsusi formalara, məsələn, kvadrantlara zımpara edilmişdir.Bu zondlar 3 oxlu rəqəmsal oxunuşdan (DRO) oxunan və ya daha təkmil sistemlərdə ayaq açarı və ya oxşar cihaz vasitəsilə kompüterə daxil edilməklə kosmosdakı mövqe ilə iş parçasına qarşı fiziki olaraq tutulurdu.Bu kontakt üsulu ilə aparılan ölçmələr çox vaxt etibarsız olurdu, çünki maşınlar əl ilə hərəkət edirdi və hər bir maşın operatoru zond üzərində müxtəlif miqdarda təzyiq tətbiq edirdi və ya ölçmə üçün fərqli üsullar qəbul edirdi.

Daha bir inkişaf, hər oxu idarə etmək üçün mühərriklərin əlavə edilməsi idi.Operatorlar artıq maşına fiziki toxunmaq məcburiyyətində deyildilər, lakin müasir uzaqdan idarə olunan avtomobillərlə eyni şəkildə joystikləri olan əl qutusundan istifadə edərək hər bir oxu idarə edə bilirdilər.Ölçmə dəqiqliyi və dəqiqliyi elektron toxunma tetikleyicisinin ixtirası ilə əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşmışdır.Bu yeni zond qurğusunun pioneri sonradan indiki Renishaw plc şirkətini yaradan David McMurtry idi.Hələ də təmas cihazı olsa da, zondda yaylı polad top (sonralar yaqut top) qələmi var idi.Zond komponentin səthinə toxunduqca stylus əyildi və eyni zamanda X, Y, Z koordinat məlumatlarını kompüterə göndərdi.Ayrı-ayrı operatorlar tərəfindən törədilən ölçmə xətaları azaldı və CNC əməliyyatlarının tətbiqi və CMM-lərin yetkinləşməsi üçün mərhələ qoyuldu.

Optik zondlar mexaniki olanlar kimi hərəkətə gətirilən və materiala toxunmaq əvəzinə maraq nöqtəsinə yönəldilmiş lens-CCD sistemləridir.Səthin çəkilmiş şəkli, qalıq qara və ağ zonalar arasında kontrast üçün adekvat olana qədər ölçmə pəncərəsinin sərhədlərinə əlavə olunacaq.Bölmə əyrisi kosmosda istədiyiniz ölçü nöqtəsi olan bir nöqtəyə hesablana bilər.CCD-də üfüqi məlumat 2D (XY) və şaquli mövqe stend Z-drive (və ya digər cihaz komponenti) üzərində tam zondlama sisteminin mövqeyidir.

Skan edən zond sistemləri

Skanlama zondları kimi tanınan müəyyən aralıqlarla nöqtələri götürən hissənin səthi boyunca sürüklənən zondları olan daha yeni modellər var.CMM yoxlamasının bu üsulu adətən adi sensorlu zond metodundan daha dəqiqdir və əksər hallarda daha sürətli olur.

Yüksək sürətli lazer tək nöqtəli üçbucaqlama, lazer xətti skanı və ağ işıq skanını özündə cəmləşdirən kontaktsız skanlama kimi tanınan növbəti nəsil skan çox sürətlə inkişaf edir.Bu üsul ya lazer şüalarından, ya da hissənin səthinə proyeksiya edilən ağ işıqdan istifadə edir.Daha sonra minlərlə nöqtə götürülə və yalnız ölçüsü və mövqeyini yoxlamaq üçün deyil, həm də hissənin 3D görüntüsünü yaratmaq üçün istifadə edilə bilər.Bu "nöqtə-bulud məlumatları" daha sonra hissənin işləyən 3D modelini yaratmaq üçün CAD proqram təminatına ötürülə bilər.Bu optik skanerlər tez-tez yumşaq və ya incə hissələrdə və ya tərs mühəndisliyi asanlaşdırmaq üçün istifadə olunur.

Mikrometroloji zondlar

Mikromiqyaslı metrologiya tətbiqləri üçün zondlama sistemləri başqa bir inkişaf edən sahədir.Sistemə inteqrasiya olunmuş bir mikrozondu, dövlət laboratoriyalarında bir neçə ixtisas sistemi və mikromiqyaslı metrologiya üçün universitet tərəfindən qurulmuş istənilən sayda metrologiya platforması olan bir neçə koordinat ölçmə maşını (CMM) kommersiya baxımından mövcuddur.Baxmayaraq ki, bu maşınlar yaxşı və bir çox hallarda nanometrik miqyaslı əla metrologiya platformalarıdır, onların əsas məhdudiyyəti etibarlı, möhkəm, bacarıqlı mikro/nano zonddur.^{[sitat lazımdır]}Mikromiqyaslı zondlama texnologiyaları üçün çətinliklər səthə və yüksək dəqiqliyə (nanometr səviyyəsi) zərər verməmək üçün aşağı təmas qüvvələri ilə dərin, dar xüsusiyyətlərə çıxış imkanı verən yüksək aspekt nisbətli zond ehtiyacını əhatə edir.^{[sitat lazımdır]}Bundan əlavə, mikromiqyaslı zondlar rütubət və yapışma kimi səth qarşılıqlı təsirləri (digərləri arasında yapışma, menisk və/və ya Van der Waals qüvvələrinin səbəb olduğu) kimi ətraf mühit şəraitinə həssasdır.^{[sitat lazımdır]}

Mikromiqyaslı zondlamaya nail olmaq üçün texnologiyalara klassik CMM zondlarının kiçildilmiş versiyası, optik zondlar və başqaları arasında daimi dalğa zondları daxildir.Bununla belə, mövcud optik texnologiyalar dərin, dar xüsusiyyəti ölçmək üçün kifayət qədər kiçik ölçülə bilməz və optik ayırdetmə işığın dalğa uzunluğu ilə məhdudlaşır.X-ray təsviri xüsusiyyətin şəklini təqdim edir, lakin izlənilə bilən metrologiya məlumatı yoxdur.

Fiziki prinsiplər

Optik zondlar və/yaxud lazer zondları (mümkünsə, kombinasiyada) istifadə edilə bilər ki, bu da CMM-ləri ölçmə mikroskoplarına və ya çox sensorlu ölçmə maşınlarına dəyişdirir.Saçaq proyeksiya sistemləri, teodolit trianqulyasiya sistemləri və ya lazer distant və trianqulyasiya sistemləri ölçmə maşınları adlandırılmır, lakin ölçmə nəticəsi eynidir: kosmik nöqtə.Lazer zondları kinematik zəncirin sonunda (yəni: Z-sürücü komponentinin sonu) səthlə istinad nöqtəsi arasındakı məsafəni aşkar etmək üçün istifadə olunur.Bu, interferometrik funksiyadan, fokus dəyişikliyindən, işığın əyilməsindən və ya şüa kölgələmə prinsipindən istifadə edə bilər.

Portativ koordinat ölçən maşınlar

Ənənəvi CMM-lər obyektin fiziki xüsusiyyətlərini ölçmək üçün üç Kartezyen oxları üzərində hərəkət edən zonddan istifadə etdiyi halda, portativ CMM-lər ya oynaqlı qollardan, ya da optik CMM-lərdə optik trianqulyasiya metodlarından istifadə edən və tam hərəkət azadlığına imkan verən qolsuz skan sistemlərindən istifadə edir. obyektin ətrafında.

Artikulyar qolları olan portativ CMM-lərdə xətti oxlar əvəzinə fırlanan kodlayıcılarla təchiz edilmiş altı və ya yeddi ox var.Portativ qollar yüngüldür (adətən 20 funtdan azdır) və demək olar ki, hər yerdə daşına və istifadə edilə bilər.Bununla belə, optik CMM-lər sənayedə getdikcə daha çox istifadə olunur.Kompakt xətti və ya matris massiv kameraları (Microsoft Kinect kimi) ilə dizayn edilmiş optik CMM-lər qolları olan portativ CMM-lərdən kiçikdir, naqillərə malik deyil və istifadəçilərə demək olar ki, hər yerdə yerləşən bütün növ obyektlərin 3D ölçülərini asanlıqla aparmağa imkan verir.

Əks mühəndislik, sürətli prototipləşdirmə və bütün ölçülü hissələrin geniş miqyaslı təftişi kimi bəzi təkrar olunmayan tətbiqlər portativ CMM-lər üçün idealdır.Portativ CMM-lərin faydaları çoxşaxəlidir.İstifadəçilər bütün növ hissələrin və ən uzaq/çətin yerlərdə 3D ölçülərini götürməkdə çevikliyə malikdirlər.Onlardan istifadə etmək asandır və dəqiq ölçmə aparmaq üçün idarə olunan mühitə ehtiyac yoxdur.Üstəlik, portativ CMM-lər ənənəvi CMM-lərdən daha ucuz başa gəlir.

Portativ CMM-lərin özünəməxsus üstünlükləri əl ilə işləmədir (onlar həmişə bir insanın onlardan istifadə etməsini tələb edir).Bundan əlavə, onların ümumi dəqiqliyi körpü tipli CMM-dən bir qədər az dəqiq ola bilər və bəzi tətbiqlər üçün daha az uyğundur.

Multisensor ölçmə maşınları

Toxunma zondlarından istifadə edən ənənəvi CMM texnologiyası bu gün tez-tez digər ölçmə texnologiyaları ilə birləşdirilir.Buraya multisensor ölçmə kimi tanınan şeyi təmin etmək üçün lazer, video və ya ağ işıq sensorları daxildir.