Naon mesin pangukuran koordinat?

Amesin ukur koordinat(CMM) mangrupakeun alat nu ngukur géométri objék fisik ku sensing titik diskrit dina beungeut objék jeung usik.Rupa-rupa jenis panyilidikan dipaké dina CMMs, kaasup mékanis, optik, laser, jeung lampu bodas.Gumantung kana mesin, posisi usik bisa dikawasa sacara manual ku operator atawa bisa jadi dikawasa komputer.CMM ilaharna nangtukeun posisi usik dina watesan kapindahanana ti posisi rujukan dina sistem koordinat Cartesian tilu diménsi (ie, kalawan sumbu XYZ).Salian mindahkeun usik sapanjang sumbu X, Y, jeung Z, loba mesin ogé ngidinan sudut usik bisa dikawasa pikeun ngidinan pangukuran surfaces nu disebutkeun bakal unreachable.

The 3D has "sasak" CMM ngamungkinkeun gerakan usik sapanjang tilu sumbu, X, Y jeung Z, nu ortogonal ka silih dina sistem koordinat Cartesian tilu diménsi.Unggal sumbu gaduh sénsor anu ngawas posisi usik dina sumbu éta, biasana kalayan akurasi mikrométer.Nalika usik kontak (atawa lamun heunteu ngadeteksi) lokasi nu tangtu dina obyék, mesin sampel tilu sensor posisi, sahingga ngukur lokasi hiji titik dina beungeut obyék, kitu ogé véktor 3 diménsi tina ukuran dicokot.Prosés ieu diulang sakumaha diperlukeun, mindahkeun usik unggal waktu, pikeun ngahasilkeun "titik awan" nu ngajelaskeun wewengkon permukaan dipikaresep.

A pamakéan umum CMMs aya dina prosés manufaktur sarta assembly pikeun nguji bagian atawa assembly ngalawan hajat desain.Dina aplikasi sapertos kitu, awan titik dibangkitkeun anu dianalisis nganggo algoritma régrési pikeun pangwangunan fitur.Titik ieu dikumpulkeun ku cara maké usik anu diposisikan sacara manual ku operator atawa otomatis via Direct Computer Control (DCC).DCC CMMs bisa diprogram pikeun sababaraha kali ngukur bagian idéntik;sahingga hiji CMM otomatis mangrupakeun formulir husus tina robot industri.

Bagéan

Mesin pangukuran koordinat kalebet tilu komponén utama:

• Struktur utama anu ngawengku tilu sumbu gerak.Bahan anu dianggo pikeun ngawangun pigura gerak parantos rupa-rupa salami sababaraha taun.Granit sareng baja dianggo dina CMM awal.Kiwari, sadaya pabrik CMM utama ngawangun pigura tina alloy aluminium atanapi sababaraha turunan sareng ogé nganggo keramik pikeun ningkatkeun kaku sumbu Z pikeun aplikasi scanning.Sababaraha tukang CMM ayeuna masih ngahasilkeun pigura granit CMM kusabab sarat pasar pikeun dinamika métrologi ningkat sareng ningkatkeun tren pikeun masang CMM di luar lab kualitas.Ilaharna ngan ukur tukang CMM volume rendah sareng pabrik domestik di Cina sareng India anu masih ngahasilkeun CMM granit kusabab pendekatan téknologi rendah sareng gampang asup pikeun janten pembina pigura CMM.Tren anu ningkat kana panyeken ogé ngabutuhkeun sumbu CMM Z janten langkung kaku sareng bahan-bahan énggal parantos diwanohkeun sapertos keramik sareng silikon karbida.
• Sistem probing
• Pangumpulan data sareng sistem pangurangan - biasana kalebet controller mesin, komputer desktop sareng parangkat lunak aplikasi.

Kasadiaan

Mesin ieu tiasa nangtung gratis, handheld sareng portabel.

Akurasi

Akurasi mesin pangukuran koordinat biasana dipasihkeun salaku faktor kateupastian salaku fungsi dina jarak.Pikeun CMM maké usik touch, ieu patali jeung repeatability usik jeung akurasi skala linier.Kabisaulangan usik has bisa ngahasilkeun ukuran dina .001mm atawa .00005 inci (satengah kasapuluh) leuwih sakabéh volume ukur.Pikeun mesin sumbu 3, 3 + 2, sareng 5, panyilidikan rutin dikalibrasi nganggo standar anu tiasa dilacak sareng gerakan mesin diverifikasi nganggo alat ukur pikeun mastikeun akurasi.

bagian husus

Awak mesin

CMM munggaran dikembangkeun ku Ferranti Company of Skotlandia dina 1950-an salaku hasil tina kabutuhan langsung pikeun ngukur komponén precision dina produk militér maranéhna, sanajan mesin ieu ngan boga 2 sumbu.Model 3 sumbu munggaran mimiti muncul dina taun 1960-an (DEA of Italy) sareng kontrol komputer debut dina awal 1970-an tapi CMM kerja munggaran dikembangkeun sareng dijual ku Browne & Sharpe di Melbourne, Inggris.(Leitz Jérman satuluyna ngahasilkeun struktur mesin tetep jeung méja gerak.

Dina mesin modern, superstructure tipe gantry boga dua suku jeung mindeng disebut sasak.Ieu ngalir kalawan bébas sapanjang tabel granit kalawan hiji leg (sering disebut salaku leg jero) nuturkeun rel pituduh napel hiji sisi tabel granit.Leg sabalikna (sering di luar leg) saukur rests dina tabel granit nuturkeun kontur permukaan nangtung.Bantalan hawa mangrupikeun metodeu anu dipilih pikeun mastikeun perjalanan bebas gesekan.Dina ieu, hawa dikomprés dipaksa ngaliwatan runtuyan liang leutik pisan dina beungeut bearing datar pikeun nyadiakeun cushion hawa lemes tapi dikawasa nu CMM bisa gerak dina ragam frictionless deukeut nu bisa katembong ngaliwatan software.Gerakan sasak atanapi gantry sapanjang tabel granit ngabentuk hiji sumbu pesawat XY.Sasak gantry ngandung hiji gerbong anu meuntas antara suku jero jeung luar sarta ngabentuk sumbu horizontal X atawa Y lianna.Sumbu katilu gerakan (sumbu Z) disadiakeun ku tambahan quill nangtung atawa spindle nu ngalir luhur jeung ka handap ngaliwatan puseur gerbong.Toél usik ngabentuk alat sensing dina tungtung quill nu.Gerakan sumbu X, Y jeung Z pinuh ngajelaskeun amplop ukur.Méja puteran opsional tiasa dianggo pikeun ningkatkeun kamampuan panyilidikan ukur ka workpieces pajeulit.Méja puteran salaku sumbu drive kaopat henteu ningkatkeun ukuran ukur, anu tetep 3D, tapi nyayogikeun gelar kalenturan.Sababaraha panyilidikan toél mangrupikeun alat puteran anu didamel ku ujung panyilidikan tiasa ngagulung sacara vertikal ngalangkungan langkung ti 180 derajat sareng ngalangkungan rotasi 360 derajat.

CMM ayeuna ogé sayogi dina sababaraha bentuk anu sanés.Ieu kalebet panangan CMM anu nganggo pangukuran sudut anu dicandak dina sendi panangan pikeun ngitung posisi ujung stylus, sareng tiasa dipasangan panyilidikan pikeun scanning laser sareng pencitraan optik.CMM panangan sapertos kitu sering dianggo dimana portabilitasna mangrupikeun kaunggulan dibandingkeun CMM ranjang tetep tradisional- ku nyimpen lokasi anu diukur, parangkat lunak program ogé ngamungkinkeun mindahkeun panangan ukur sorangan, sareng volume pangukuranna, sakitar bagian anu diukur salami rutin pangukuran.Kusabab panangan CMM niru kalenturan tina panangan manusa, aranjeunna ogé sering tiasa ngahontal bagian jero bagian kompleks anu henteu tiasa ditaliti nganggo mesin tilu sumbu standar.

usik mékanis

Dina dinten awal pangukuran koordinat (CMM), panyilidikan mékanis dipasang kana wadah khusus dina tungtung quill.A usik pisan umum dijieun ku soldering bal teuas ka tungtung aci a.Ieu idéal pikeun ngukur sakabéh rentang beungeut datar, surfaces cylindrical atawa buleud.Panyilidikan séjén digiling kana wangun husus, contona kuadran, pikeun ngaktipkeun pangukuran fitur husus.Panyilidikan ieu sacara fisik dilaksanakeun ngalawan benda kerja kalayan posisi dina rohangan dibaca tina pamaca digital 3 sumbu (DRO) atanapi, dina sistem anu langkung maju, dilebetkeun kana komputer nganggo saklar suku atanapi alat anu sami.Pangukuran anu dilakukeun ku metode kontak ieu sering henteu dipercaya sabab mesin digerakkeun ku panangan sareng unggal operator mesin nerapkeun tekanan anu béda dina usik atanapi nganggo téknik anu béda pikeun pangukuran.

Kamajuan salajengna nyaéta tambihan motor pikeun nyetir unggal sumbu.Operator henteu kedah deui nyabak mesin sacara fisik tapi tiasa ngajalankeun unggal sumbu nganggo kotak tangan sareng joysticks dina cara anu sami sareng mobil modern anu dikawasa jarak jauh.Akurasi pangukuran sareng presisi ningkat sacara dramatis kalayan penemuan usik pemicu touch éléktronik.Pelopor alat usik anyar ieu nyaéta David McMurtry anu salajengna ngawangun naon anu ayeuna Renishaw plc.Sanajan masih mangrupa alat kontak, usik miboga bal baja spring-sarat (engké bola ruby) stylus.Salaku usik keuna beungeut komponén stylus deflected sarta sakaligus dikirim X, Y, Z koordinat informasi ka komputer.Kasalahan pangukuran disababkeun ku operator individu janten pangsaeutikna jeung panggung diatur pikeun bubuka operasi CNC jeung datangna umur CMMs.

Panyilidikan optik nyaéta sistem lénsa-CCD, anu digerakkeun sapertos mékanis, sareng ditujukeun ka tempat anu dipikaresep, sanés ngarampa bahan.Gambar anu direbut tina permukaan bakal ditutupan dina wates jandela ukur, dugi résiduna cekap pikeun kontras antara zona hideung sareng bodas.Kurva ngabagi bisa diitung kana hiji titik, nu mangrupakeun titik ukur dipikahoyong dina spasi.Inpormasi horisontal dina CCD nyaéta 2D (XY) sareng posisi nangtung nyaéta posisi sistem probing lengkep dina stand Z-drive (atanapi komponén alat anu sanés).

Sistem usik nyeken

Aya model anyar nu boga panyilidikan nu nyered sapanjang beungeut bagian nyokot titik dina interval nu tangtu, katelah panyilidikan scanning.Métode pamariksaan CMM ieu sering langkung akurat tibatan metodeu touch-probe konvensional sareng sering langkung gancang ogé.

Generasi panyeken salajengna, anu katelah scanning noncontact, anu kalebet triangulasi titik tunggal laser berkecepatan tinggi, panyeken garis laser, sareng panyeken cahaya bodas, maju pisan gancang.Metoda ieu ngagunakeun boh sinar laser atawa lampu bodas nu projected ngalawan beungeut bagian.Loba rébuan titik lajeng bisa dicokot tur dipaké teu ukur keur mariksa ukuran jeung posisi, tapi pikeun nyieun gambar 3D tina bagian ogé.Ieu "titik-awan data" lajeng bisa dibikeun ka software CAD pikeun nyieun model 3D gawé bagian.scanner optik ieu mindeng dipaké dina bagian lemes atawa hipu atawa pikeun mempermudah rékayasa sabalikna.

usik Mikrométrologi

Sistem probing pikeun aplikasi métrologi microscale mangrupikeun daérah anu muncul.Aya sababaraha mesin pangukuran koordinat (CMM) anu sayogi komersil anu gaduh mikroprobe terpadu kana sistem, sababaraha sistem khusus di laboratorium pamaréntah, sareng sajumlah platform métrologi anu diwangun ku universitas pikeun métrologi skala mikro.Sanaos mesin ieu saé sareng dina sababaraha kasus, platform métrologi anu saé kalayan skala nanométri, watesan utami nyaéta panyilidikan mikro / nano anu tiasa dipercaya, kuat, sanggup.^{[cutatan diperlukeun]}Tantangan pikeun téknologi probing microscale kaasup kabutuhan usik rasio aspék luhur méré kamampuhan pikeun ngakses jero, fitur sempit jeung gaya kontak low sangkan teu ngaruksak beungeut jeung precision tinggi (tingkat nanometer).^{[cutatan diperlukeun]}Salaku tambahan panyilidikan microscale rentan ka kaayaan lingkungan sapertos kalembaban sareng interaksi permukaan sapertos stiction (disababkeun ku adhesion, meniscus, sareng / atanapi gaya Van der Waals antara anu sanésna).^{[cutatan diperlukeun]}

Téknologi pikeun ngahontal probing microscale kaasup versi diskalakeun handap panyilidikan CMM klasik, panyilidikan optik, jeung panyilidikan gelombang nangtung antara séjén.Tapi, téknologi optik ayeuna teu bisa diskalakeun cukup leutik pikeun ngukur jero, fitur sempit, sarta resolusi optik diwatesan ku panjang gelombang cahaya.Pencitraan sinar-X nyayogikeun gambar fitur tapi henteu aya inpormasi metrologi anu tiasa dilacak.

Prinsip fisik

Panyilidikan optik jeung / atawa panyilidikan laser bisa dipaké (lamun mungkin dina kombinasi), nu ngarobah CMMs kana mikroskop ukur atawa mesin ukur multi-sensor.Sistem proyéksi fringe, sistem triangulasi theodolite atanapi sistem jarak jauh laser sareng triangulasi henteu disebut mesin ukur, tapi hasil pangukuran sami: titik spasi.Panyilidikan laser dipaké pikeun ngadeteksi jarak antara beungeut jeung titik rujukan dina tungtung ranté kinematic (ie: tungtung komponén Z-drive).Ieu tiasa nganggo fungsi interferometrik, variasi fokus, defleksi cahaya atanapi prinsip bayangan sinar.

Mesin pangukuran koordinat portabel

Sedengkeun CMM tradisional ngagunakeun panyilidikan anu gerak dina tilu sumbu Cartesian pikeun ngukur ciri fisik hiji obyék, CMMs portabel ngagunakeun panangan artikulasi atawa, dina kasus CMM optik, sistem scanning bébas panangan anu ngagunakeun métode triangulasi optik sarta ngaktipkeun total kabebasan gerak. sabudeureun objék.

CMMs portabel kalawan leungeun articulated boga genep atawa tujuh sumbu nu dilengkepan encoders Rotary, tinimbang sumbu linier.Panangan portabel hampang (biasana kirang ti 20 pon) sareng tiasa dibawa sareng dianggo ampir di mana waé.Nanging, CMM optik beuki dianggo di industri.Dirancang nganggo kaméra linear atanapi matrix array kompak (sapertos Microsoft Kinect), CMM optik langkung alit tibatan CMM portabel sareng panangan, teu aya kabel, sareng ngamungkinkeun para pangguna nyandak ukuran 3D kalayan gampang pikeun sadaya jinis objék anu aya di mana waé.

Aplikasi non-repetitive tinangtu sapertos rékayasa balik, prototyping gancang, sareng pamariksaan skala ageung bagian-bagian sadaya ukuran cocog pikeun CMM portabel.Mangpaat CMM portabel téh multifold.Pamaké gaduh kalenturan dina nyandak pangukuran 3D tina sadaya jinis bagian sareng di tempat anu paling jauh / sesah.Éta gampang dianggo sareng henteu ngabutuhkeun lingkungan anu dikontrol pikeun nyandak pangukuran anu akurat.Sumawona, CMM portabel condong langkung murah tibatan CMM tradisional.

Trade-offs alamiah tina CMMs portabel nyaéta operasi manual (aranjeunna salawasna merlukeun manusa pikeun ngagunakeun éta).Sajaba ti éta, akurasi maranéhanana sakabéh bisa jadi rada kirang akurat ti nu ti tipe sasak CMM sarta kirang cocog pikeun sababaraha aplikasi.

Mesin pangukuran multisensor

Téknologi CMM tradisional nganggo panyilidikan rampa ayeuna sering digabungkeun sareng téknologi pangukuran anu sanés.Ieu kalebet sénsor laser, vidéo atanapi lampu bodas pikeun nyayogikeun anu katelah pangukuran multisensor.