Koordinata o'lchash mashinasi nima?

Akoordinata o'lchash mashinasi(CMM) - zond yordamida ob'ekt yuzasidagi diskret nuqtalarni sezish orqali jismoniy ob'ektlarning geometriyasini o'lchaydigan qurilma.CMMlarda mexanik, optik, lazer va oq nurni o'z ichiga olgan har xil turdagi zondlar qo'llaniladi.Mashinaga qarab, probning holati operator tomonidan qo'lda boshqarilishi yoki kompyuter tomonidan boshqarilishi mumkin.CMMlar odatda uch o'lchovli Dekart koordinata tizimidagi (ya'ni, XYZ o'qlari bilan) mos yozuvlar pozitsiyasidan siljishi nuqtai nazaridan zondning o'rnini belgilaydi.Probni X, Y va Z o'qlari bo'ylab harakatlantirishdan tashqari, ko'plab mashinalar, aks holda erishib bo'lmaydigan sirtlarni o'lchashga imkon berish uchun prob burchagini boshqarishga imkon beradi.

Oddiy 3D "ko'prik" CMM uch o'lchovli Kartezian koordinata tizimida bir-biriga ortogonal bo'lgan uchta eksa, X, Y va Z bo'ylab probning harakatlanishiga imkon beradi.Har bir o'qda probning ushbu o'qdagi holatini, odatda mikrometre aniqligi bilan kuzatuvchi sensori mavjud.Prob ob'ektdagi ma'lum bir joy bilan aloqa qilganda (yoki boshqacha tarzda aniqlanganda), mashina uchta pozitsiya sensori namunalarini oladi, shu bilan ob'ekt yuzasida bir nuqtaning joylashishini, shuningdek, olingan o'lchovning 3 o'lchovli vektorini o'lchaydi.Bu jarayon kerak bo'lganda takrorlanadi va har safar zondni harakatga keltirib, qiziqish yuzasini tavsiflovchi "nuqta buluti" ni hosil qiladi.

CMM-lardan keng tarqalgan foydalanish ishlab chiqarish va yig'ish jarayonlarida qism yoki yig'ilishni dizayn maqsadiga qarshi sinab ko'rishdir.Bunday ilovalarda nuqta bulutlari yaratiladi, ular xususiyatlarni qurish uchun regressiya algoritmlari orqali tahlil qilinadi.Ushbu nuqtalar operator tomonidan qo'lda yoki to'g'ridan-to'g'ri kompyuter boshqaruvi (DCC) orqali avtomatik ravishda joylashtirilgan zond yordamida yig'iladi.DCC CMM'lari bir xil qismlarni qayta-qayta o'lchash uchun dasturlashtirilishi mumkin;Shunday qilib, avtomatlashtirilgan CMM sanoat robotining ixtisoslashgan shaklidir.

Qismlar

Koordinata o'lchash mashinalari uchta asosiy komponentni o'z ichiga oladi:

• Harakatning uchta o'qini o'z ichiga olgan asosiy tuzilma.Harakatlanuvchi ramka qurish uchun ishlatiladigan material yillar davomida o'zgarib turadi.Dastlabki CMM-larda granit va po'lat ishlatilgan.Bugungi kunda barcha yirik CMM ishlab chiqaruvchilari alyuminiy qotishmasidan yoki ba'zi hosilalardan ramkalar quradilar va skanerlash ilovalari uchun Z o'qining qattiqligini oshirish uchun keramikadan foydalanadilar.Bugungi kunda kam sonli CMM quruvchilari bozorning yaxshilangan metrologiya dinamikasiga bo'lgan talabi va sifat laboratoriyasidan tashqarida CMM ni o'rnatish tendentsiyasi ortib borayotganligi sababli hali ham granit ramka CMM ni ishlab chiqaradi.Odatda faqat past hajmli CMM quruvchilari va Xitoy va Hindistondagi mahalliy ishlab chiqaruvchilar past texnologiyali yondashuv va CMM ramka quruvchisi bo'lish uchun qulay kirish tufayli hali ham granit CMM ishlab chiqarishmoqda.Skanerlashning ortib borayotgan tendentsiyasi, shuningdek, CMM Z o'qini qattiqroq bo'lishini talab qiladi va keramika va kremniy karbid kabi yangi materiallar joriy etildi.
• Tekshirish tizimi
• Ma'lumotlarni yig'ish va kamaytirish tizimi - odatda mashina boshqaruvchisi, ish stoli kompyuteri va amaliy dasturlarni o'z ichiga oladi.

Mavjudligi

Ushbu mashinalar mustaqil, qo'lda va portativ bo'lishi mumkin.

Aniqlik

Koordinatalarni o'lchash mashinalarining aniqligi odatda masofa bo'yicha funktsiya sifatida noaniqlik omili sifatida beriladi.Sensorli probni ishlatadigan CMM uchun bu probning takrorlanishi va chiziqli o'lchovlarning aniqligi bilan bog'liq.Zondning odatiy takrorlanishi butun o'lchov hajmi bo'yicha 0,001 mm yoki 0,0005 dyuym (o'ninchi yarmi) ichida o'lchovlarga olib kelishi mumkin.3, 3+2 va 5 o'qli mashinalar uchun problar muntazam ravishda kuzatilishi mumkin bo'lgan standartlardan foydalangan holda kalibrlanadi va aniqlikni ta'minlash uchun mashina harakati o'lchagichlar yordamida tekshiriladi.

Maxsus qismlar

Mashina tanasi

Birinchi CMM 1950-yillarda Shotlandiyaning Ferranti kompaniyasi tomonidan o'zlarining harbiy mahsulotlaridagi aniq komponentlarni to'g'ridan-to'g'ri o'lchash zarurati natijasida ishlab chiqilgan, garchi bu mashinada faqat 2 o'q bor edi.Birinchi 3 o'qli modellar 1960-yillarda paydo bo'la boshladi (Italiyaning DEA) va kompyuter boshqaruvi 1970-yillarning boshlarida paydo bo'ldi, lekin birinchi ishlaydigan CMM Angliyaning Melburn shahrida Browne & Sharpe tomonidan ishlab chiqilgan va sotuvga chiqarilgan.(Keyinchalik Leitz Germany harakatlanuvchi stolli qattiq mashina tuzilishini ishlab chiqardi.

Zamonaviy mashinalarda portal tipidagi ustki tuzilma ikki oyoqqa ega va ko'pincha ko'prik deb ataladi.Bu granit stolining bir tomoniga biriktirilgan hidoyat rayidan keyin bir oyog'i (ko'pincha ichki oyoq deb ataladi) bilan granit stol bo'ylab erkin harakatlanadi.Qarama-qarshi oyoq (ko'pincha tashqi oyoq) vertikal sirt konturidan keyin oddiygina granit stol ustiga yotadi.Havo podshipniklari ishqalanishsiz harakatlanishni ta'minlash uchun tanlangan usuldir.Ularda siqilgan havo tekis, lekin boshqariladigan havo yostig'ini ta'minlash uchun tekis rulman yuzasida bir qator juda kichik teshiklardan o'tkaziladi, bunda CMM deyarli ishqalanishsiz harakatlanishi mumkin, bu esa dasturiy ta'minot orqali qoplanishi mumkin.Ko'prik yoki portalning granit stol bo'ylab harakatlanishi XY tekisligining bir o'qini tashkil qiladi.Portalning ko'prigida ichki va tashqi oyoqlar orasidan o'tadigan va boshqa X yoki Y gorizontal o'qlarini tashkil etuvchi vagon mavjud.Uchinchi harakat o'qi (Z o'qi) vagon markazi bo'ylab yuqoriga va pastga harakatlanadigan vertikal kviling yoki shpindel qo'shilishi bilan ta'minlanadi.Sensorli zond kviling uchida sensorli qurilma hosil qiladi.X, Y va Z o'qlarining harakati o'lchov konvertini to'liq tavsiflaydi.O'lchov probining murakkab ish qismlariga yaqinlashishini yaxshilash uchun ixtiyoriy aylanadigan stollardan foydalanish mumkin.To'rtinchi qo'zg'aysan o'qi sifatida aylanadigan stol 3D bo'lib qoladigan o'lchov o'lchamlarini oshirmaydi, lekin u moslashuvchanlik darajasini ta'minlaydi.Ba'zi sensorli zondlarning o'zlari quvvatli aylanadigan qurilmalar bo'lib, zond uchi vertikal ravishda 180 darajadan ko'proq va to'liq 360 graduslik aylanish orqali aylana oladi.

CMMlar endi turli xil shakllarda ham mavjud.Bularga stilus uchining holatini hisoblash uchun qo'lning bo'g'inlarida olingan burchak o'lchovlaridan foydalanadigan CMM qo'llari kiradi va lazerli skanerlash va optik tasvirlash uchun zondlar bilan jihozlanishi mumkin.Bunday qo'l CMM'lari ko'pincha ularning portativligi an'anaviy statsionar yotoqli CMM'lardan afzalligi bo'lgan joylarda qo'llaniladi - o'lchov joylarini saqlash orqali dasturiy ta'minot, shuningdek, o'lchov qo'lini o'zi va uning o'lchov hajmini o'lchash tartibi davomida o'lchanadigan qism atrofida harakatlantirishga imkon beradi.CMM qo'llari inson qo'lining egiluvchanligini taqlid qilganligi sababli, ular ko'pincha standart uch o'qli mashina yordamida tekshirib bo'lmaydigan murakkab qismlarning ichki qismiga etib borishi mumkin.

Mexanik prob

Koordinatalarni o'lchash (CMM) ning dastlabki kunlarida mexanik zondlar kviling oxiridagi maxsus ushlagichga o'rnatildi.Qattiq to'pni milning uchiga lehimlash orqali juda keng tarqalgan prob qilingan.Bu tekis yuz, silindrsimon yoki sferik yuzalarning butun diapazonini o'lchash uchun ideal edi.Boshqa zondlar maxsus xususiyatlarni o'lchashni ta'minlash uchun maxsus shakllarga, masalan, kvadrantga maydalangan.Ushbu zondlar ish qismiga jismonan ushlab turilgan, kosmosdagi holati 3 o'qli raqamli ko'rsatkichdan (DRO) o'qilgan yoki yanada rivojlangan tizimlarda, oyoq kaliti yoki shunga o'xshash qurilma yordamida kompyuterga kiritilgan.Ushbu kontakt usuli bilan o'tkazilgan o'lchovlar ko'pincha ishonchsiz edi, chunki mashinalar qo'lda harakatlanar edi va har bir mashina operatori zondga turli miqdorda bosim o'tkazgan yoki o'lchash uchun turli usullarni qo'llagan.

Keyingi rivojlanish har bir o'qni boshqarish uchun motorlarning qo'shilishi edi.Operatorlar endi jismonan mashinaga tegishi shart emas edi, lekin har bir o'qni joystikli qo'l qutisi yordamida zamonaviy masofadan boshqariladigan avtomobillar bilan bir xil tarzda boshqarishi mumkin edi.Elektron sensorli trigger zond ixtirosi bilan o'lchov aniqligi va aniqligi sezilarli darajada yaxshilandi.Ushbu yangi zond qurilmasining kashshofi Devid Makmerri edi, u keyinchalik hozirgi Renishaw plc kompaniyasini tashkil qildi.Hali ham aloqa moslamasi bo'lsa-da, zondda prujinali po'lat shar (keyinchalik yoqut shar) stilus bor edi.Prob komponentning yuzasiga tegishi bilan stilus burilib, bir vaqtning o'zida X, Y, Z koordinatalari ma'lumotlarini kompyuterga yubordi.Alohida operatorlar tomonidan sodir bo'lgan o'lchov xatolari kamaydi va CNC operatsiyalarini joriy etish va CMMlarning yoshiga etish uchun bosqich qo'yildi.

Optik zondlar linzalar-CCD-tizimlari bo'lib, ular mexanik kabi harakatga keltiriladi va materialga teginish o'rniga qiziqish nuqtasiga qaratilgan.Qoldiq qora va oq zonalar orasidagi kontrastga mos kelmaguncha, olingan sirt tasviri o'lchov oynasi chegaralariga o'ralgan bo'ladi.Ajratish egri chizig'ini kosmosda kerakli o'lchov nuqtasi bo'lgan nuqtaga hisoblash mumkin.CCD-dagi gorizontal ma'lumot 2D (XY) va vertikal holat Z-drayvidagi (yoki boshqa qurilma komponenti) stenddagi to'liq zondlash tizimining holatidir.

Skanerlash prob tizimlari

Yangi modellar mavjud bo'lib, ular skanerlash zondlari deb nomlanuvchi ma'lum vaqt oralig'ida nuqtalarni olish qismining yuzasi bo'ylab sudrab yuradigan problarga ega.CMM tekshiruvining bu usuli an'anaviy sensorli zond usulidan ko'ra aniqroq va ko'p marta tezroq.

Kontaktsiz skanerlash deb nomlanuvchi skanerlashning keyingi avlodi yuqori tezlikda bitta nuqtali lazerli triangulyatsiya, lazer chizigʻini skanerlash va oq yorugʻlik skanerini oʻz ichiga oladi, juda tez rivojlanmoqda.Ushbu usulda lazer nurlari yoki qismning yuzasiga proyeksiya qilingan oq yorug'lik ishlatiladi.Ko'p minglab nuqtalarni olish va faqat o'lcham va joylashuvni tekshirish uchun emas, balki qismning 3D tasvirini yaratish uchun ham ishlatilishi mumkin.Ushbu "nuqta-bulutli ma'lumotlar" keyinchalik qismning ishlaydigan 3D modelini yaratish uchun SAPR dasturiga o'tkazilishi mumkin.Ushbu optik skanerlar ko'pincha yumshoq yoki nozik qismlarda yoki teskari muhandislikni osonlashtirish uchun ishlatiladi.

Mikrometrologiya problari

Mikro miqyosdagi metrologiya ilovalari uchun zondlash tizimlari yana bir rivojlanayotgan sohadir.Tizimga integratsiyalangan mikroprobga ega bo'lgan bir nechta koordinata o'lchash mashinalari (CMM), davlat laboratoriyalarida bir nechta maxsus tizimlar va mikromiqyosli metrologiya uchun universitet tomonidan qurilgan har qanday metrologiya platformalari mavjud.Ushbu mashinalar yaxshi va ko'p hollarda nanometrik o'lchovlarga ega mukammal metrologiya platformalari bo'lsa-da, ularning asosiy cheklovi ishonchli, mustahkam, qobiliyatli mikro/nano-zonddir.^{[iqtibos kerak]}Mikro o'lchovli zondlash texnologiyalari uchun qiyinchiliklar sirtga zarar bermaslik va yuqori aniqlik (nanometr darajasi) uchun past aloqa kuchlari bilan chuqur, tor xususiyatlarga kirish imkoniyatini beruvchi yuqori nisbatli zondga bo'lgan ehtiyojni o'z ichiga oladi.^{[iqtibos kerak]}Bundan tashqari, mikro o'lchovli zondlar namlik va sirt o'zaro ta'siri kabi atrof-muhit sharoitlariga sezgir bo'ladi, masalan, yopishish, menisk va/yoki Van der Waals kuchlari bilan bog'liq.^{[iqtibos kerak]}

Mikro o'lchovli zondlarga erishish texnologiyalari klassik CMM problarining kichraytirilgan versiyasini, optik zondlarni va boshqalar qatorida turgan to'lqin zondlarini o'z ichiga oladi.Biroq, hozirgi optik texnologiyalar chuqur, tor xususiyatni o'lchash uchun etarlicha kichik o'lchamda bo'lishi mumkin emas va optik ruxsat yorug'lik to'lqin uzunligi bilan cheklangan.Rentgen tasviri xususiyatning rasmini beradi, ammo kuzatilishi mumkin bo'lgan metrologiya ma'lumotlari yo'q.

Jismoniy printsiplar

Optik zondlar va/yoki lazer problari (agar iloji bo'lsa, kombinatsiyalangan holda) ishlatilishi mumkin, ular CMMlarni o'lchash mikroskoplari yoki ko'p sensorli o'lchash mashinalariga o'zgartiradilar.Fringe proyeksiya tizimlari, teodolit triangulyatsiya tizimlari yoki lazerli distant va triangulyatsiya tizimlari o'lchash mashinalari deb nomlanmaydi, lekin o'lchash natijasi bir xil: kosmik nuqta.Lazer zondlari kinematik zanjirning oxiridagi sirt va mos yozuvlar nuqtasi orasidagi masofani aniqlash uchun ishlatiladi (ya'ni: Z-drayv komponentining oxiri).Bu interferometrik funktsiyadan, fokus o'zgarishidan, yorug'likning burilishiga yoki nurni soya qilish printsipidan foydalanishi mumkin.

Portativ koordinata o'lchash mashinalari

An'anaviy CMMlar ob'ektning jismoniy xususiyatlarini o'lchash uchun uchta Dekart o'qi bo'ylab harakatlanadigan zonddan foydalansa, portativ CMMlar bo'g'imli qo'llardan yoki optik CMM'larda optik triangulyatsiya usullaridan foydalanadigan va to'liq harakat erkinligini ta'minlaydigan qo'lsiz skanerlash tizimlaridan foydalanadi. ob'ekt atrofida.

Bo'g'imli qo'llari bo'lgan ko'chma CMM'lar chiziqli o'qlar o'rniga aylanuvchi enkoderlar bilan jihozlangan olti yoki etti o'qga ega.Portativ qo'llar engil (odatda 20 funtdan kam) va ularni deyarli hamma joyda olib yurish va ishlatish mumkin.Biroq, optik CMMlar sanoatda tobora ko'proq foydalanilmoqda.Ixcham chiziqli yoki matritsali kameralar (Microsoft Kinect kabi) bilan ishlab chiqilgan optik CMMlar qo‘llari bo‘lgan portativ CMM larga qaraganda kichikroq, simlari yo‘q va foydalanuvchilarga deyarli hamma joyda joylashgan barcha turdagi ob’ektlarning 3D o‘lchovlarini osongina olish imkonini beradi.

Teskari muhandislik, tezkor prototiplash va barcha o'lchamdagi qismlarni keng ko'lamli tekshirish kabi ba'zi takrorlanmaydigan ilovalar portativ CMMlar uchun juda mos keladi.Portativ CMMlarning afzalliklari ko'p.Foydalanuvchilar barcha turdagi qismlarni va eng uzoq/qiyin joylarda 3D o'lchovlarini olishda moslashuvchanlikka ega.Ulardan foydalanish oson va aniq o'lchovlarni olish uchun boshqariladigan muhitni talab qilmaydi.Bundan tashqari, portativ CMMlar odatda an'anaviy CMM-larga qaraganda arzonroq.

Portativ CMM-larning o'ziga xos o'zaro kelishuvi qo'lda ishlashdir (ular har doim ulardan foydalanishni inson talab qiladi).Bundan tashqari, ularning umumiy aniqligi ko'prik tipidagi CMM ga qaraganda bir oz kamroq aniq bo'lishi mumkin va ba'zi ilovalar uchun kamroq mos keladi.

Ko'p sensorli o'lchash mashinalari

Sensorli zondlardan foydalanadigan an'anaviy CMM texnologiyasi bugungi kunda ko'pincha boshqa o'lchash texnologiyalari bilan birlashtiriladi.Bunga lazer, video yoki oq yorug'lik sensorlari kiradi, ular multisensorli o'lchov deb nomlanadi.