Шта је координатна мерна машина?

АКоординира мерну машину(ЦММ) је уређај који мери геометру физичких објеката осећањем дискретних бодова на површини објекта сондом. Различите врсте сонди користе се у ЦММС-у, укључујући механичке, оптичке, ласерске и беле светло. У зависности од машине, положај сонде може ручно управљати оператор или се може контролисати рачунаром. ЦММС обично одређују положај сонде у смислу свог расељавања са референтног положаја у тродимензионалном картезијском координатном систему (тј. Са оси КСИЗ). Поред померања сонде уз оси Кс, И и З, многе машине омогућавају да се угао сонде контролише да би се омогућило мерење површина које би иначе недостросне.

Типични 3Д "мост" ЦММ омогућава покретање сонде дуж три оси, к, и и з, који су ортогонални једни другима у тродимензионалном картезијском координатном систему. Свака ос има сензор који надгледа положај сонде на тој оси, обично са прецизношћу микрометра. Када контакти сонде (или на други начин открије) одређену локацију на објекту, машине узоркује три сензора положаја, чиме је мерило локацију једне тачке на површини објекта, као и тродимензионални вектор мерења. Овај поступак се понавља по потреби, премештајући сонду сваки пут да би произвели "тачки облак" који описује површине интереса.

Уобичајена употреба ЦММС-а је у процесима и монтажним процесима за тестирање дела или склопа према намјери дизајна. У таквим апликацијама се генеришу тачке облаке које се анализирају путем регресијских алгоритама за изградњу функција. Ове бодове се сакупљају помоћу сонде која је ручно постављена од стране оператера или аутоматски путем директне рачунарске контроле (ДЦЦ). ДЦЦ ЦММС се може програмирати да више пута мере идентичне делове; Стога је аутоматизовани ЦММ специјализовани облик индустријског робота.

Делови

Машине за мерење координата укључују три главне компоненте:

• Главна структура која укључује три осе покрене. Материјал који се користи за конструкцију покретног оквира варирао је током година. Гранит и челик коришћени су у раним ЦММ-има. Данас сви главни произвођачи ЦММ-а граде оквире од алуминијумске легуре или неких деривата и такође користе керамику да би повећали крутост З Аксис за скенирање апликација. Малоградећих градитеља ЦММ-а и даље производе Гранитни оквир ЦММ-а због трудног захтева за побољшаном метролошком динамиком и повећањем тренда да би се инсталирала ЦММ изван лабораторије за квалитет. Обично само мале количине ЦММ-а и домаћи произвођачи у Кини и Индија и даље производе Гранит ЦММ због приступа ниским технологијом и лако уношење да бисте постали градитељ оквира ЦММ-а. Повећани тренд ка скенирању такође захтева да се ЦММ З ос како би се уведени нови материјали, као што су керамички и силицијум карбид.
• Сондирање
• Систем прикупљања и смањења података - обично укључује машински контролер, радна површина рачунара и апликативног софтвера.

Расположивост

Ове машине могу бити слободно стојећи, ручни и преносиви.

Тачност

Тачност координатних мерних машина обично се даје као фактор несигурности као функција на удаљености. За цмм помоћу додирне сонде, то се односи на поновљивост сонде и тачности линеарних вага. Типична поновљивост сонде може довести до мерења унутар .001мм или .00005 инча (пола десетине) током целокупне запремине мерења. За 3, 3 + 2 и 5 Акис машине, сонде се рутински калибрирају коришћењем стандарда који се могу предати и покрет машине се верификује помоћу мјерача како би се осигурала тачност.

Специфични делови

Машинско тело

Први ЦММ је развио компанија ФЕРРАНТИ СЦОТЛАНД 1950-их годинама као резултат директне потребе за мерењем прецизних компоненти у својим војним производима, мада је ова машина имала само 2 осовине. Првих 3-оки модела почели су се појављивати 1960-их (ДЕА Италија) и рачунарске контроле дебитовао почетком 1970-их, али први рад ЦММ је развијен и ставио у продаји Бровне & Схарпе у Мелбоурну у Мелбоурну. (Леитз Немачка је након тога произвела фиксну структуру машине са покретном столом.

У модерним машинама, надградња на горњем типу има две ноге и често се назива мост. Ово се слободно креће дуж гранитног стола са једном ногом (често се назива унутрашњом ногом) након водене шине причвршћене на једну страну гранитног стола. Супротна нога (често изван ноге) једноставно почива на гранитном столу након вертикалне површинске контуре. Важи ваздух су одабрани метод за обезбеђивање слободног путовања трење. У њима је компримовани ваздух приморан кроз низ врло малих рупа у равном површини лежаја како би се омогућило глатко, али контролисано ваздушни јастук на којем се ЦММ може кретати у блиски начин без трења који се може надокнадити путем софтвера. Покрет моста или портала дуж гранитног стола формира једну осовину КСИ авиона. Мост портала садржи превоз који прелази између унутрашњих и спољних ногу и формира остали Кс или И хоризонталну ос. Трећа осовина покрета (З Акис) пружа се додавањем вертикалне куиилл или вретена који се креће горе-доле кроз средиште кочије. Додирничка сонда формира сензорски уређај на крају Куилл-а. Кретање Кс, И и З осовина у потпуности описује мерну коверту. Опционално ротационе таблице могу се користити за унапређење приближаности мерне сонде за компликоване радне дела. Ротациони сто као четврта актис погона не побољшава димензије мерења, које остају 3Д, али пружа степен флексибилности. Неке додирне сонде су саме споменуте ротационе уређаје са врхом сонде способни да се вертикално окреће кроз више од 180 степени и кроз ротацију са пуним 360 степени.

ЦММС су сада доступни и у различитим другим облицима. Они укључују ЦММ оружје које користе угаоне мерене мерене у зглобовима руке да бисте израчунали положај Стилуса савета и могу се пребацити с сонди за ласерско скенирање и оптичко снимање. Таква цммс ЦММС се често користи тамо где је њихова преносивост предност у односу на традиционално кориштено ЦММС - складиштење мерених локација, програмирање софтвера такође омогућава померање мерне руке и њен мерну количину, а њен мерну количину, око дела мерења, око дела мерења. Будући да ЦММ оружје имитирају флексибилност људске руке, често се могу достићи и удане сложених делова који се не могу испитивати помоћу стандардне три машинске машине.

Механичка сонда

У раним данима координатног мерења (ЦММ), механичке сонде су уграђене у посебан држач на крају перила. Веома уобичајена сонда је направљена лемљењем тврде лопте до краја осовине. Ово је било идеално за мерење читавог распона равног лица, цилиндричних или сферних површина. Остале сонде су биле уземљене на одређене облике, на пример квадрант, како би се омогућило мерење посебних функција. Ове сонде су физички држане против радног дела са положајем у простору који се чита са 3-осовине дигиталног очитавања (ДРО) или, у напреднијим системима, који се бележе у рачунар помоћу носача или сличног уређаја. Мерења која је направљена овом методом контакта често су била непоуздана јер су машине премештене ручно и сваки оператер машина применио је различите количине притиска на сонду или усвојили различите технике за мерење.

Даљњи развој био је додавање мотора за вожњу сваке осе. Оператори више нису имали физички додирнути машину, али могу да покрену сваку осовину користећи ручни оквир џојстики на исти начин као и код модерних даљинских управљачких аутомобила. Тачност мерења и прецизност се драматично побољшала проналаском сонде за окидач електроничког додира. Пионир овог новог уређаја сонде био је Давид МцМуртри који је након тога формирао шта је сада ренисхав плц. Иако је и даље контакт уређај, сонда је имала челичну куглу на опругу (касније Руби Балл) Стилус. Како је сонда додирнула површину компоненте, оловка је одбијена и истовремено послала Кс, И, З координатне информације о рачунару. Грешке мерења узроковане појединим оператерима постале су мање и позорница је постављена за увођење операција ЦНЦ-а и доласка ЦММ-а.

Оптичке сонде су сочиво-ЦЦД-системи, који се померају попут механичких и имају за циљ интересовање, уместо да додирују материјал. Снимљена слика површине биће приложена у границама мерног прозора, све док остатак не буде адекватан да контраст између црно-белих зона. Основна крива се може израчунати на тачку, која је тражена мерна тачка у простору. Хоризонталне информације о ЦЦД-у је 2Д (КСИ), а вертикални положај је положај комплетног система сондирања на постоље З-Дриве (или другим компонентама уређаја).

Системи скенирања скенирања

Постоје новији модели који имају сонде које повлаче по површини дела који узима бодове у одређеним интервалима, познатим као сондирање скенирања. Ова метода инспекције ЦММ често је тачнија од конвенционалне методе додирног сонде и највише пута брже.

Следећа генерација скенирања, позната као неконтактивно скенирање, која укључује троукулацију велике брзине ласерских једнострука, ласерско скенирање и скенирање белог светла, напредује врло брзо. Ова метода користи или ласерске греде или бело светло које се пројектују на површину дела. Затим се може предузети много хиљада бодова и некада не само да провери величину и положај, већ да створи и 3Д слику дела. Овај "Поинт-Цлоуд података" се затим може пренијети на ЦАД софтвер за креирање радног 3Д модела дела. Ови оптички скенери се често користе на меким или деликатним деловима или да олакшају обрнути инжењеринг.

Сонде за микрометрологије

Системи сондирања за микроскалне метролошке апликације су још једно подручје у настајању. Постоји неколико комерцијално доступних машина за мере координате (ЦММ) које имају микропробе интегрисано у систем, неколико специјалних система у владиним лабораторијама и било који број универзитетских метролошких платформи за микросцале Метрологију. Иако су ове машине добре и у многим случајевима одличне метролошке платформе са нанометријским вагама, њихово примарно ограничење је поуздан, робустан, способан микро / нано сонда.^{[потребан цитат]}Изазови за технологије за истраживање микроскале укључују потребу за високом оценом омјера аспекта дајући могућност приступа дубоким, уским карактеристикама са ниским силама контаката како не оштећују површину и високу прецизност (ниво менометара).^{[потребан цитат]}Поред тога, микроскалне сонде подложне су условима заштите животне средине, као што су влага и интеракције на површини, попут решења (узроковане адхезијом, менискусом и / или ван дер ваалс-а).^{[потребан цитат]}

Технологије за постизање микроскалне сонде укључују смањену верзију класичних цмм сонда, оптичких сонди и стајаће таласне сонде између осталих. Међутим, тренутне оптичке технологије не могу се смањити довољно мале да мере дубока, уска карактеристика и оптичка резолуција је ограничена таласном дужином светлости. Рендгенски снимак пружа слику функције, али нема података о метралологији.

Физичка принципа

Могу се користити оптичке сонде и / или ласерске сонде (ако је могуће у комбинацији), који мења ЦММС за мерење микроскопа или вишесензијских мерних машина. Системи за пројекцију фриге, теодолитски триангулациони системи или ласерски далеки и троугалациони системи се не називају мерним машинама, али мерење је исти: свемирска тачка. Ласерска сонди се користе за откривање удаљености између површине и референтне тачке на крају кинематичког ланца (тј. Крај компоненте З-Дриве). Ово може да користи интерферометричну функцију, промену фокуса, светлосног одступања или принцип сенчања снопа.

Преносиве машине за мерење координата

Будући да традиционални ЦММС користе сонду која се креће на три картезијске осе да се мере физичке карактеристике објекта, преносиви ЦММС користе или зглобне руке или, у случају оптичких ЦММ-а, системи за скенирање без оптичких средстава који користе оптичке методе трокулације и омогућавају укупну слободу кретања око објекта.

Преносиви ЦММС са зглобним рукама имају шест или седам осе који су опремљени ротацијским кодерима, уместо линеарних осе. Преносиве руке су лагане (обично мање од 20 килограма) и могу се носити и користити готово било где. Међутим, оптички ЦММС се све више користе у индустрији. Дизајнирани са компактним линеарним или матричним матричним камерама (попут Мицрософтовог кинекта), оптички ЦММС су мањи од преносних цммс са оружјем, садрже без жица и омогућавају корисницима да лако преузму 3Д мерења свих врста објеката.

Одређене непознате примене као што су обрнути инжењеринг, брзо прототипирање и велики преглед делова свих величина идеално су погодни за преносне ЦММС. Предности преносних ЦММ-а су вишеструки. Корисници имају флексибилност у узимању 3Д мерења свих врста делова и на најне удаљености / тешким локацијама. Лако их је користити и не захтевају контролисано окружење за преношење тачних мерења. Штавише, преносиви ЦММС имају тенденцију да кошта мање од традиционалних ЦММС-а.

Урођене комбинације преносних ЦММС-а су ручни рад (увек захтевају да их човек користи). Поред тога, њихова целокупна тачност може бити нешто мање тачна од типа моста ЦММ и мање је погодна за неке апликације.

МУЛТИСЕРСЕР-МЕМЕРИРАНИ МАШИНЕ

Традиционална ЦММ технологија помоћу додирних сонда данас се често комбинује са другом мерном технологијом. Ово укључује ласерски, видео или бели сензори светлости како би се оно што је познато као мерење вишесензора.