Координатты өлчөөчү машина деген эмне?

Акоординатты өлчөөчү машина(CMM) — зонд менен объекттин бетиндеги дискреттик чекиттерди сезүү аркылуу физикалык нерселердин геометриясын өлчөөчү түзүлүш.CMMде ар кандай типтеги зонддор колдонулат, анын ичинде механикалык, оптикалык, лазердик жана ак жарык.Машинага жараша, зонддун абалы оператор тарабынан кол менен башкарылышы мүмкүн же компьютер тарабынан башкарылышы мүмкүн.CMMлер, адатта, үч өлчөмдүү декарттык координаттар системасындагы (б.а., XYZ октору менен) эталондук позициядан жылышуусу боюнча зонддун абалын аныктайт.Көптөгөн машиналар зондду X, Y жана Z огу боюнча жылдыруудан тышкары, башка жол менен жетүүгө мүмкүн болбогон беттерди өлчөө үчүн зонд бурчун башкарууга мүмкүнчүлүк берет.

Кадимки 3D “көпүрө” CMM үч өлчөмдүү декарттык координаттар системасында бири-бирине ортогоналдуу болгон X, Y жана Z огу боюнча зонддун кыймылына мүмкүндүк берет.Ар бир октун ошол огу боюнча зонддун абалын көзөмөлдөгөн сенсор бар, адатта микрометр тактыгы менен.Зонд объекттин белгилүү бир жерине тийгенде (же башка жол менен аныктаганда), машина үч позициялык сенсордун үлгүлөрүн алат, ошентип объекттин бетиндеги бир чекиттин ордун, ошондой эле алынган өлчөөнүн 3 өлчөмдүү векторун өлчөйт.Бул процесс зарыл болгон учурда кайталанат, ар бир жолу зондду жылдырып, кызыккан беттик аймактарды сүрөттөгөн "чекиттүү булут" пайда болот.

CMMлерди кеңири колдонуу өндүрүш жана монтаждоо процесстеринде бир бөлүктү же монтажды долбоорлоо ниетине каршы сынап көрүү болуп саналат.Мындай колдонмолордо чекит булуттары түзүлөт, алар функцияларды куруу үчүн регрессиялык алгоритмдер аркылуу талданышат.Бул пункттар оператор тарабынан кол менен орнотулган зонддун жардамы менен же түздөн-түз компьютердик башкаруу (DCC) аркылуу автоматтык түрдө чогултулат.DCC CMMs бирдей бөлүктөрүн кайра-кайра өлчөө үчүн программаланган болушу мүмкүн;Ошентип, автоматташтырылган CMM өнөр жай роботтун адистештирилген түрү болуп саналат.

Бөлүктөр

Координаталык өлчөөчү машиналар үч негизги компонентти камтыйт:

• Үч кыймыл огун камтыган негизги түзүлүш.Кыймылдуу алкакты куруу үчүн колдонулган материал жылдар бою ар түрдүү.Гранит жана болот CMMдин башында колдонулган.Бүгүнкү күндө бардык негизги CMM өндүрүүчүлөр алюминий эритмесинен же кандайдыр бир туундудан рамкаларды курушат, ошондой эле сканерлөө үчүн Z огунун катуулугун жогорулатуу үчүн керамика колдонушат.Бүгүнкү күндө бир нече CMM куруучулары дагы деле жакшыртылган метрология динамикасына болгон рыноктун талабына жана сапат лабораториясынан тышкары CMM орнотуу тенденциясына байланыштуу гранит каркас CMM чыгарышат.Көбүнчө Кытай менен Индиядагы аз көлөмдүү CMM куруучулары жана ата мекендик өндүрүүчүлөр дагы эле гранит CMM өндүрүшүн төмөн технологиялык мамилеге жана CMM кадр куруучусу болууга оңой кирүүсүнөн улам жасап жатышат.Сканирлөө тенденциясы дагы CMM Z огу катуураак болушун талап кылат жана керамика жана кремний карбиди сыяктуу жаңы материалдар киргизилди.
• Тергөө системасы
• Маалыматтарды чогултуу жана азайтуу системасы — адатта машина контроллерин, рабочий компьютерди жана колдонмо программалык камсыздоону камтыйт.

Жеткиликтүүлүк

Бул машиналар эркин, колго жана көчмө болушу мүмкүн.

Тактык

Координаталарды өлчөөчү машиналардын тактыгы, эреже катары, аралыктын функциясы катары белгисиздик фактору катары берилет.Сенсордук зонду колдонгон CMM үчүн бул зонддун кайталануу мүмкүнчүлүгүнө жана сызыктуу шкалалардын тактыгына тиешелүү.Типтүү зонддун кайталанышы бүт өлчөө көлөмүнүн .001мм же .00005 дюйм (ондон бир жарымы) чегинде өлчөөлөргө алып келиши мүмкүн.3, 3+2 жана 5 огу машиналары үчүн зонддор тактыкты камсыз кылуу үчүн ченегичтер менен текшерилет.

Өзгөчө бөлүктөр

Машинанын корпусу

Биринчи CMM 1950-жылдары Шотландиянын Ferranti компаниясы тарабынан иштелип чыккан, бирок бул машинада 2 гана огу бар болчу.Биринчи 3-ок моделдери 1960-жылдары пайда боло баштаган (Италиянын DEA) жана компьютердик башкаруу 1970-жылдардын башында дебют кылган, бирок биринчи жумушчу CMM Браун & Шарп тарабынан иштелип чыгып, Англиянын Мельбурн шаарында сатыкка коюлган.(Лейц Германия кийинчерээк кыймылдуу үстөлү бар стационардык машина түзүлүшүн чыгарган.

Заманбап машиналарда портал тибиндеги үстүнкү конструкциянын эки буту бар жана көбүнчө көпүрө деп аталат.Бул гранит үстөлдүн бир тарабына бекитилген жетектөөчү рельстен кийин бир буту (көбүнчө ички буту деп аталат) менен гранит үстөлүн бойлото эркин жылат.Карама-каршы буту (көбүнчө буттун сыртында) жөн гана вертикалдуу беттин контурунан кийин гранит үстөлдүн үстүндө турат.Аба подшипниктери сүрүлүүсүз жүрүүнү камсыз кылуу үчүн тандалган ыкма болуп саналат.Буларда кысылган аба жылмакай, бирок башкарылуучу аба жаздыкчасын камсыз кылуу үчүн жалпак подшипник бетиндеги бир катар майда тешиктерден өтүүгө мажбурланат, анын үстүндө CMM дээрлик сүрүлүүсүз кыймылдай алат, аны программалык камсыздоо аркылуу компенсациялоого болот.Гранит үстөлдүн боюндагы көпүрөнүн же порталдын кыймылы XY тегиздигинин бир огун түзөт.Порталдын көпүрөсү ички жана сырткы буттарынын ортосунан өтүп, башка X же Y горизонталдык огун түзгөн арабаны камтыйт.Үчүнчү кыймыл огу (Z огу) вагондун борбору аркылуу өйдө жана ылдый жылып турган вертикалдуу квилин же шпиндельди кошуу менен камсыз кылынат.Сенсордук зонд калемпирдин учундагы сезгич түзүлүштү түзөт.X, Y жана Z окторунун кыймылы өлчөө конвертин толук сүрөттөйт.Кошумча айлануучу үстөлдөрдү ченөө зондунун татаал даярдалган бөлүктөргө жакындыгын жогорулатуу үчүн колдонсо болот.Айлануучу үстөл төртүнчү диск огу катары 3D бойдон калган өлчөө өлчөмдөрүн өркүндөтпөйт, бирок ал ийкемдүүлүк даражасын камсыз кылат.Кээ бир сенсордук зонддор өздөрү кубатталган айлануучу түзүлүштөр болуп саналат, зонддун учу вертикалдуу түрдө 180 градустан ашык жана толук 360 градуска айланууга жөндөмдүү.

CMMлер азыр башка ар кандай формаларда да бар.Буларга стилустун учунун абалын эсептөө үчүн колдун муундарындагы бурчтук өлчөөлөрдү колдонгон жана лазердик сканерлөө жана оптикалык сүрөттөө үчүн зонддор менен жабдылган CMM колдору кирет.Мындай колдун CMMлери көбүнчө алардын көчмө жөндөмдүүлүгү салттуу стационардык керебеттик CMMлерден артыкчылыгы болгон жерлерде колдонулат - өлчөнгөн жерлерди сактоо менен, программалоочу программалык камсыздоо өлчөөчү колдун өзүн жана анын өлчөө көлөмүн өлчөө тартиби учурунда өлчөнө турган бөлүктүн айланасында жылдырууга мүмкүндүк берет.CMM колдору адамдын колунун ийкемдүүлүгүн туурагандыктан, алар көп учурда стандарттык үч огу бар машинаны колдонуу менен текшерилбеген татаал бөлүктөрдүн ичине жете алышат.

Механикалык зонд

Координатты өлчөөнүн (CMM) алгачкы күндөрүндө механикалык зонддор калемпирдин учундагы атайын кармагычка орнотулган.Катуу шарды валдын учуна ширетүү аркылуу абдан кеңири таралган зонд жасалган.Бул жалпак беттин, цилиндрдик же сфералык беттердин бүтүндөй диапазонун өлчөө үчүн идеалдуу болгон.Башка зонддор атайын функцияларды өлчөө үчүн атайын формаларга, мисалы, квадрантка майдаланган.Бул зонддор физикалык түрдө мейкиндиктеги позициясы 3-ок санариптик окуудан (DRO) окулат, же өнүккөн системаларда бут өчүргүч же ушул сыяктуу түзүлүш аркылуу компьютерге кирүү менен физикалык түрдө даярдалган.Бул контакт ыкмасы менен алынган өлчөөлөр көп учурда ишенимсиз болгон, анткени машиналар кол менен жылдырылып, ар бир механизатор зондго ар кандай көлөмдөгү басымды колдонгон же өлчөө үчүн ар кандай ыкмаларды колдонгон.

Андан аркы өнүгүү ар бир окту айдоо үчүн моторлорду кошуу болду.Операторлор машинага физикалык жактан тийбеш керек болчу, бирок ар бир окту джойстиктери бар кол кутучасы аркылуу азыркы алыстан башкарылуучу унаалардагыдай эле айдай алышкан.Өлчөөнүн тактыгы жана тактыгы электрондук сенсордук триггердин ойлоп табуусу менен кескин жакшырды.Бул жаңы зонд аппаратынын пионери Дэвид МакМюртри болгон, ал кийинчерээк азыркы Renishaw plc компаниясын түзгөн.Байланыштуу түзүлүш болсо да, зонддун пружинасы бар болот шары (кийинчерээк рубин шары) стилусу болгон.Зонд компоненттин бетине тийгенде, стилус бурулуп, бир эле убакта X,Y,Z координата маалыматын компьютерге жөнөттү.Жеке операторлор тарабынан өлчөө каталары азайып, CNC операцияларын ишке киргизүү жана CMMдердин жашы үчүн этап түзүлдү.

Оптикалык зонддор - бул механикалык сыяктуу жылдырылуучу жана материалга тийгендин ордуна, кызыккан жерге багытталган линза-CCD-системалары.Беттин тартылган сүрөтү калдык кара жана ак зонанын ортосундагы контрастка адекваттуу болгонго чейин өлчөө терезесинин чектеринде камтылат.Бөлүү ийри сызыгын мейкиндикте керектүү өлчөө чекити болгон чекитке чейин эсептөөгө болот.CCD боюнча горизонталдуу маалымат 2D (XY) жана вертикалдуу абал Z-диск (же башка аспап компоненти) стенддеги толук изилдөө системасынын абалы.

Скандоочу зонд системалары

Скандоочу зонддор деп аталган, белгиленген аралыктарда чекиттерди алып жаткан тетиктин бети боюнча сүйрөөчү зонддору бар жаңы моделдер бар.CMM текшерүүнүн бул ыкмасы кадимки сенсордук зонд ыкмасына караганда көбүрөөк так жана көп эсе тезирээк.

Жогорку ылдамдыктагы лазердик бир чекиттүү триангуляцияны, лазердик сызыктарды сканерлөөнү жана ак жарыкты сканерлөөнү камтыган контактсыз сканерлөө деп аталган сканердин кийинки мууну абдан тез өнүгүп жатат.Бул ыкма бөлүктүн бетине проекцияланган лазер нурларын же ак жарыкты колдонот.Көптөгөн миңдеген пункттарды алып, көлөмүн жана абалын текшерүү үчүн гана эмес, бөлүктүн 3D сүрөтүн түзүү үчүн да колдонсо болот.Бул "пункт-булут маалыматтары" андан кийин бөлүктүн жумушчу 3D моделин түзүү үчүн CAD программалык камсыздоосуна өткөрүлүп берилиши мүмкүн.Бул оптикалык сканерлер көбүнчө жумшак же назик бөлүктөрдө же тескери инженерияны жеңилдетүү үчүн колдонулат.

Микрометрология зонддору

Микро масштабдуу метрологияны колдонуу үчүн зонд системалары дагы бир өнүгүп келе жаткан аймак болуп саналат.Бир нече коммерциялык жеткиликтүү координатты өлчөөчү машиналар (CMM) бар, алар тутумга интеграцияланган микрозонд, мамлекеттик лабораторияларда бир нече адистик системалары жана микро масштабдуу метрология үчүн университет тарабынан курулган метрология платформаларынын ар кандай саны бар.Бул машиналар жакшы жана көп учурларда нанометрикалык масштабдагы эң сонун метрология платформалары болсо да, алардын негизги чектөөсү - бул ишенимдүү, бекем, жөндөмдүү микро/нано зонд.^{[цитата керек]}Микромасштабдуу зонд технологияларынын көйгөйлөрү бетине жана жогорку тактыкка (нанометр деңгээли) зыян келтирбөө үчүн аз контакттык күчтөр менен терең, кууш функцияларга жетүү мүмкүнчүлүгүн берген жогорку пропорциядагы зонддун зарылдыгын камтыйт.^{[цитата керек]}Кошумча микро масштабдуу зонддор нымдуулук жана беттик өз ара аракеттенүү сыяктуу айлана-чөйрөнүн шарттарына (башкалардын арасында адгезия, мениск жана/же Ван дер Ваальс күчтөрү себеп болгон) сезгич болушат.^{[цитата керек]}

Микро масштабдуу зондго жетүүнүн технологияларына классикалык CMM зонддорунун кичирейтилген версиясы, оптикалык зонддор жана башкалардын арасында турган толкун зонддору кирет.Бирок, азыркы оптикалык технологиялар терең, тар өзгөчөлүгүн өлчөө үчүн жетиштүү кичинекей масштабда мүмкүн эмес, жана оптикалык токтом жарыктын толкун узундугу менен чектелген.Рентген сүрөтү өзгөчөлүктүн сүрөтүн берет, бирок метрологиялык маалымат жок.

Физикалык принциптер

Оптикалык зонддорду жана/же лазердик зонддорду (мүмкүн болсо айкалыштырып) колдонсо болот, алар CMMлерди өлчөөчү микроскопторго же көп сенсордук өлчөө машиналарына алмаштырат.Фрингдик проекциялык системалар, теодолиттик триангуляция системалары же лазердик дистанттык жана триангуляциялык системалар өлчөөчү машиналар деп аталбайт, бирок өлчөөнүн натыйжасы бирдей: космостук чекит.Лазердик зонддор бет менен кинематикалык чынжырдын аягындагы таяныч чекиттин ортосундагы аралыкты аныктоо үчүн колдонулат (б.а.: Z-диск компонентинин аягы).Бул интерферометриялык функцияны, фокустун вариациясын, жарыктын бурулушун же нурдун көлөкө принцибин колдоно алат.

Көчмө координаталарды өлчөөчү машиналар

Салттуу CMMлер объекттин физикалык мүнөздөмөлөрүн өлчөө үчүн үч декарттык огу боюнча кыймылдаган зондду колдонсо, портативдик CMMлер же муунтуу куралдарды, же оптикалык CMMлерде оптикалык триангуляция ыкмаларын колдонгон жана кыймылдын толук эркиндигин камсыз кылган колсуз сканерлөө системаларын колдонушат. объектинин айланасында.

Артикуляцияланган колдору бар портативдик CMMтерде сызыктуу октордун ордуна айлануучу кодерлер менен жабдылган алты же жети огу бар.Портативдик колдор жеңил (адатта 20 фунттан аз) жана дээрлик бардык жерде алып жүрүүгө жана колдонууга болот.Бирок, оптикалык CMMs өнөр жайда көбүрөөк колдонулууда.Компакттуу сызыктуу же матрицалык массивдик камералар (Microsoft Kinect сыяктуу) менен иштелип чыккан, оптикалык CMM'лер колдору бар портативдик CMMлерге караганда кичине, зымдары жок жана колдонуучуларга дээрлик бардык жерде жайгашкан объекттердин бардык түрлөрүн 3D өлчөөлөрүн оңой жүргүзүүгө мүмкүндүк берет.

Кайталанбаган кээ бир тиркемелер, мисалы, тескери инженерия, тез прототиптөө жана бардык өлчөмдөгү бөлүктөрдү масштабдуу текшерүү портативдик CMM үчүн эң ылайыктуу.Портативдик CMMлердин пайдасы көп.Колдонуучулар тетиктердин бардык түрлөрүн жана эң алыскы/кыйын жерлерде 3D өлчөөлөрүн алууда ийкемдүүлүккө ээ.Аларды колдонуу оңой жана так өлчөө үчүн башкарылуучу чөйрөнү талап кылбайт.Мындан тышкары, көчмө CMM салттуу CMM караганда арзаныраак болот.

Портативдик CMMлердин мүнөздүү айырмачылыктары кол менен иштөө (алар дайыма адамдан аларды колдонууну талап кылат).Мындан тышкары, алардын жалпы тактыгы көпүрө тибиндеги CMMге караганда бир аз так эмес жана кээ бир колдонмолор үчүн анча ылайыктуу эмес.

Көп сенсордук өлчөөчү машиналар

Сенсордук зонддорду колдонуу менен салттуу CMM технологиясы бүгүн көп учурда башка өлчөө технологиясы менен айкалыштырылган.Бул мультисенсордук өлчөө деп аталган нерсени камсыз кылуу үчүн лазер, видео же ак жарык сенсорлорун камтыйт.