Wat is koördinaat mjitmasine?

INkoördinearje mjitmasine(CMM) is in apparaat dat de mjitkunde fan fysike objekten mjit troch diskrete punten op it oerflak fan it objekt mei in sonde te sensearjen.Ferskate soarten sondes wurde brûkt yn CMM's, ynklusyf meganysk, optysk, laser, en wyt ljocht.Ofhinklik fan 'e masine kin de sondeposysje mei de hân wurde regele troch in operator of it kin komputer kontrolearre wurde.CMM's spesifisearje typysk de posysje fan in sonde yn termen fan syn ferpleatsing fan in referinsjeposysje yn in trijediminsjonaal Cartesysk koördinatesysteem (dus mei XYZ-assen).Neist it ferpleatsen fan de sonde lâns de X-, Y- en Z-assen, kinne in protte masines ek de sondehoek regelje om mjitting te meitsjen fan oerflakken dy't oars net te berikken wêze.

De typyske 3D "brêge" CMM lit sonde beweging lâns trije assen, X, Y en Z, dy't ortogonaal op elkoar yn in trijediminsjonale Cartesian koördinatestelsel.Elke as hat in sensor dy't de posysje fan 'e sonde op dy as kontroleart, typysk mei mikrometerprecision.As de sonde kontakt (of oars ûntdekt) in bepaalde lokaasje op it objekt, samplet de masine de trije posysjesensors, en mjit sa de lokaasje fan ien punt op it oerflak fan it objekt, lykas ek de 3-diminsjonale fektor fan 'e nommen mjitting.Dit proses wurdt werhelle as nedich, it ferpleatsen fan de sonde elke kear, om in "puntwolk" te meitsjen dy't de oerflakgebieten fan belang beskriuwt.

In gewoan gebrûk fan CMM's is yn produksje- en montageprosessen om in diel as gearstalling te testen tsjin 'e ûntwerpbedoeling.Yn sokke applikaasjes wurde puntwolken generearre dy't wurde analysearre fia regression-algoritmen foar de bou fan funksjes.Dizze punten wurde sammele troch in sonde te brûken dy't manuell wurdt pleatst troch in operator of automatysk fia Direct Computer Control (DCC).DCC CMM's kinne wurde programmearre om ferskate kearen identike dielen te mjitten;dus in automatisearre CMM is in spesjalisearre foarm fan yndustriële robot.

Parts

Koördinaat-mjitmasines omfetsje trije haadkomponinten:

• De haadstruktuer dy't trije bewegingsassen omfettet.It materiaal dat brûkt wurdt om it bewegende frame te bouwen hat yn 'e rin fan' e jierren fariearre.Granyt en stiel waarden brûkt yn 'e iere CMM's.Tsjintwurdich bouwe alle grutte CMM-fabrikanten frames fan aluminiumlegering as ien of oare derivative en brûke ek keramyk om de stivens fan 'e Z-as te fergrutsjen foar skennenapplikaasjes.In pear CMM-bouwers produsearje hjoed noch granitenframe CMM fanwege merkeasken foar ferbettere metrologydynamyk en tanimmende trend om CMM bûten it kwaliteitslaboratoarium te ynstallearjen.Typysk produsearje allinich CMM-bouwers mei leech folume en ynlânske fabrikanten yn Sina en Yndia noch graniten CMM fanwegen lege technologyske oanpak en maklike yngong om in CMM-framebouwer te wurden.De tanimmende trend nei skennen fereasket ek dat de CMM Z-as stiver is en nije materialen binne yntrodusearre lykas keramyk en silisiumkarbid.
• Probing systeem
• Gegevenssammeling en -reduksjesysteem - omfettet typysk in masinekontrôler, buroblêdkompjûter en applikaasjesoftware.

Beskikberens

Dizze masines kinne frijsteand, handheld en draachber wêze.

Krektens

De krektens fan koördinaatmjittingsmasines wurde typysk jûn as in ûnwissichheidsfaktor as funksje oer ôfstân.Foar in CMM dy't in touchprobe brûkt, hat dit te krijen mei de werhelling fan 'e sonde en de krektens fan' e lineêre skalen.Typyske probe repeatability kin resultearje yn mjittingen fan binnen .001mm of .00005 inch (heale tsiende) oer de hiele mjitting folume.Foar masines mei 3, 3+2 en 5 assen wurde probes regelmjittich kalibreare mei traceerbere noarmen en de beweging fan 'e masine wurdt ferifiearre mei help fan meters om krektens te garandearjen.

Spesifike dielen

Masine lichem

De earste CMM waard ûntwikkele troch de Ferranti Company fan Skotlân yn 'e jierren 1950 as gefolch fan in direkte needsaak om te mjitten presys komponinten yn harren militêre produkten, hoewol't dizze masine hie mar 2 assen.De earste modellen mei 3 assen begûnen te ferskinen yn 'e 1960's (DEA fan Itaalje) en komputerkontrôle debutearre yn' e iere 1970's, mar de earste wurkjende CMM waard ûntwikkele en te keap troch Browne & Sharpe yn Melbourne, Ingelân.(Leitz Dútslân produsearre dêrnei in fêste masinestruktuer mei bewegende tafel.

Yn moderne masines hat de boppebou fan it gantry-type twa skonken en wurdt faaks in brêge neamd.Dit beweecht frij lâns de graniten tafel mei ien skonk (faak oantsjutten as de binnen skonk) nei in gids rail oan ien kant fan 'e graniten tafel.It tsjinoerstelde skonk (faak bûten skonk) leit gewoan op 'e graniten tafel nei de fertikale oerflakkontur.Luchtlagers binne de keazen metoade foar it garandearjen fan wriuwingfrij reizen.Yn dizze, komprimearre lucht wurdt twongen troch in rige fan hiel lytse gatten yn in plat lager oerflak te foarsjen in glêd, mar kontrolearre lucht kussen dêr't de CMM kin bewege yn in hast frictionless wize dat kin wurde kompensearre troch software.De beweging fan 'e brêge of gantry lâns de granitentafel foarmet ien as fan it XY-fleantúch.De brêge fan it portaal befettet in koets dy't tusken de binnen- en bûtenpoaten trochkrúst en de oare horizontale X- as Y-as foarmet.De tredde as fan beweging (Z axis) wurdt foarsjoen troch de tafoeging fan in fertikale quill of spindle dy't beweecht op en del troch it sintrum fan 'e koets.De touchprobe foarmet it sensorapparaat oan 'e ein fan' e quill.De beweging fan 'e X-, Y- en Z-assen beskriuwt de mjitomjouwing folslein.Opsjonele draaitafels kinne brûkt wurde om de berikberens fan 'e mjitsonde te ferbetterjen foar komplisearre wurkstikken.De rotearjende tafel as fjirde oandriuwas ferbettert de mjitmjittingen net, dy't 3D bliuwe, mar it leveret in graad fan fleksibiliteit.Guon touchprobes binne sels oandreaune rotearjende apparaten mei de sondepunt yn steat om fertikaal te draaien troch mear dan 180 graden en troch in folsleine 360 ​​graden rotaasje.

CMM's binne no ek beskikber yn in ferskaat oan oare foarmen.Dizze omfetsje CMM-earmen dy't hoekmjittingen brûke nommen oan 'e gewrichten fan' e earm om de posysje fan 'e styluspunt te berekkenjen, en kinne wurde útrist mei probes foar laserscannen en optyske ôfbylding.Sokke earm CMMs wurde faak brûkt dêr't harren portability is in foardiel boppe tradisjonele fêste bed CMMs- troch it bewarjen fan mjitten lokaasjes, programmearring software ek kinne ferpleatse de mjitten earm sels, en syn mjitting folume, om it diel te mjitten tidens in mjitting routine.Om't CMM-wapens de fleksibiliteit fan in minsklike earm imitearje, binne se ek faak yn steat om de binnenkanten fan komplekse dielen te berikken dy't net koene wurde ûndersocht mei in standert trije-assige masine.

Mechanyske sonde

Yn 'e iere dagen fan' e koördinaatmjitting (CMM) waarden meganyske probes yn in spesjale holder oan 'e ein fan' e quill pleatst.In hiel gewoane sonde waard makke troch soldering fan in hurde bal oan 'e ein fan in skacht.Dit wie ideaal foar it mjitten fan in hiele oanbod fan platte gesicht, silindryske of bolfoarmige oerflakken.Oare probes waarden gemalen yn spesifike foarmen, bygelyks in kwadrant, om mjitting fan spesjale funksjes mooglik te meitsjen.Dizze probes waarden fysyk tsjin it wurkstik hâlden, wêrby't de posysje yn 'e romte waard lêzen fan in 3-assige digitale readout (DRO) of, yn mear avansearre systemen, ynlogd op in kompjûter troch middel fan in fuotschakelaar of ferlykber apparaat.Mjittingen nommen troch dizze kontaktmetoade wiene faak ûnbetrouber, om't masines mei de hân waarden ferpleatst en elke masine-operator ferskate hoemannichten druk tapast op 'e sonde of ferskate techniken oannaam foar de mjitting.

In fierdere ûntwikkeling wie de tafoeging fan motors foar it riden fan elke as.Operators hoegden de masine net mear fysyk oan te reitsjen, mar koene elke as ride mei in hânfak mei joysticks op in protte deselde manier as mei moderne auto's mei op ôfstân.De krektens en presyzje fan mjittingen binne dramatysk ferbettere mei de útfining fan 'e elektroanyske touch-triggerprobe.De pionier fan dit nije probe-apparaat wie David McMurtry, dy't letter foarme wat no Renishaw plc is.Hoewol't noch in kontakt apparaat, de sonde hie in spring-load stielen bal (letter ruby ​​bal) stylus.Doe't de sonde it oerflak fan 'e komponint oanrekke, sloech de stylus ôf en stjoerde tagelyk de X,Y,Z-koördinaatynformaasje nei de kompjûter.Mjitflaters feroarsake troch yndividuele operators waarden minder en it poadium waard ynsteld foar de ynfiering fan CNC-operaasjes en de kommende leeftyd fan CMM's.

Optyske sondes binne lens-CCD-systemen, dy't ferpleatst wurde lykas de meganyske, en binne rjochte op it punt fan belang, ynstee fan it materiaal oan te reitsjen.De fongen ôfbylding fan it oerflak wurdt ynsletten yn de grinzen fan in mjit finster, oant it residu is adekwaat om kontrast tusken swarte en wite sônes.De divyzjekromme kin berekkene wurde op in punt, dat is it winske mjitpunt yn romte.De horizontale ynformaasje oer de CCD is 2D (XY) en de fertikale posysje is de posysje fan it folsleine probearjende systeem op 'e stand Z-drive (as oare apparaatkomponint).

Scannen sonde systemen

D'r binne nijere modellen dy't sondes hawwe dy't oer it oerflak fan it diel slepe mei punten mei bepaalde yntervallen, bekend as skennende sondes.Dizze metoade fan CMM-ynspeksje is faak krekter dan de konvinsjonele touch-probe-metoade en de measte kearen ek rapper.

De folgjende generaasje skennen, bekend as net-kontakt skennen, dy't hege snelheid laser-ienpunttriangulaasje omfettet, laserline-scannen en skennen fan wyt ljocht, giet heul fluch foarút.Dizze metoade brûkt laserstralen of wyt ljocht dy't wurde projekteare tsjin it oerflak fan it diel.In protte tûzenen punten kinne dan wurde nommen en brûkt net allinich om grutte en posysje te kontrolearjen, mar ek om in 3D-ôfbylding fan it diel te meitsjen.Dizze "puntwolkgegevens" kinne dan wurde oerbrocht nei CAD-software om in wurkjend 3D-model fan it diel te meitsjen.Dizze optyske scanners wurde faak brûkt op sêfte as delikate dielen of om reverse engineering te fasilitearjen.

Mikrometrologyske probes

Undersyksystemen foar mikroskaal metrologyapplikaasjes binne in oar opkommende gebiet.D'r binne ferskate kommersjeel beskikbere koördinearjende mjitmasines (CMM) dy't in mikrosonde hawwe yntegreare yn it systeem, ferskate spesjaliteitsystemen by oerheidslaboratoaren, en in oantal universitêr boude metrologyplatfoarms foar mikroskaalmetrology.Hoewol dizze masines goed binne en yn in protte gefallen poerbêste metrologyplatfoarms mei nanometryske skalen, is har primêre beheining in betroubere, robúste, kapabele mikro / nano-sonde.^{[sitaat nedich]}Utdagings foar mikroskaal probearjende technologyen omfetsje de needsaak foar in sonde mei hege aspektferhâlding dy't de mooglikheid jout om tagong te krijen ta djippe, smelle funksjes mei lege kontaktkrêften om it oerflak en hege presyzje net te beskeadigjen (nanometernivo).^{[sitaat nedich]}Dêrnjonken binne mikroskaalprobes gefoelich foar omjouwingsomstannichheden lykas fochtigens en oerflak-ynteraksjes lykas stiction (feroarsake troch ûnder oaren adhesion, meniskus en/of Van der Waals-krêften).^{[sitaat nedich]}

Technologien om mikroskaal-probing te berikken omfetsje fermindere ferzje fan klassike CMM-probes, optyske probes, en in steande golfsonde ûnder oaren.De hjoeddeistige optyske technologyen kinne lykwols net lyts genôch wurde skaalje om djippe, smelle funksje te mjitten, en optyske resolúsje wurdt beheind troch de golflingte fan ljocht.X-ray imaging jout in byld fan de funksje, mar gjin traceable metrology ynformaasje.

Fysike prinsipes

Optyske probes en/of laserprobes kinne brûkt wurde (as it mooglik is yn kombinaasje), dy't CMM's feroarje yn mjitmikroskopen of mjitmasines mei meardere sensoren.Fringe projeksje systemen, teodolite triangulation systemen of laser distânsje en triangulation systemen wurde net neamd mjitmasines, mar it mjitresultaat is itselde: in romte punt.Laserprobes wurde brûkt om de ôfstân tusken it oerflak en it referinsjepunt op 'e ein fan' e kinematyske ketting te detektearjen (dat wol sizze: ein fan 'e Z-drive-komponint).Dit kin gebrûk meitsje fan in interferometrical funksje, fokus fariaasje, ljocht deflection of in beam shadowing prinsipe.

Portable koördinaat-mjitten masines

Wylst tradisjonele CMM's in sonde brûke dy't op trije kartesyske assen beweecht om de fysike skaaimerken fan in objekt te mjitten, brûke draachbere CMM's of artikuleare earms of, yn it gefal fan optyske CMM's, earmfrije skennensystemen dy't optyske triangulaasjemetoaden brûke en totale frijheid fan beweging ynskeakelje om it objekt hinne.

Portable CMM's mei artikulearre earms hawwe seis of sân assen dy't binne foarsjoen fan rotearjende encoders, ynstee fan lineêre assen.Draachbere earms binne lichtgewicht (typysk minder dan 20 pûn) en kinne hast oeral droegen en brûkt wurde.Optyske CMM's wurde lykwols hieltyd mear brûkt yn 'e yndustry.Untworpen mei kompakte lineêre of matrix-array-kamera's (lykas de Microsoft Kinect), binne optyske CMM's lytser dan draachbere CMM's mei earms, hawwe gjin draden, en kinne brûkers maklik 3D-mjittingen nimme fan alle soarten objekten dy't hast oeral lizze.

Bepaalde net-repetitive applikaasjes lykas reverse engineering, rappe prototyping, en grutskalige ynspeksje fan dielen fan alle maten binne by útstek geskikt foar draachbere CMM's.De foardielen fan draachbere CMM's binne mearfâldich.Brûkers hawwe de fleksibiliteit yn it nimmen fan 3D-mjittingen fan alle soarten dielen en op 'e meast ôfstân / lestichste lokaasjes.Se binne maklik te brûken en hawwe gjin kontroleare omjouwing nedich om krekte mjittingen te nimmen.Boppedat tendearje draachbere CMM's minder te kostjen dan tradisjonele CMM's.

De ynherinte trade-offs fan draachbere CMM's binne manuele operaasje (se hawwe altyd in minske nedich om se te brûken).Dêrneist kin harren totale krektens wêze wat minder akkuraat as dy fan in brêge type CMM en is minder geskikt foar guon applikaasjes.

Multisensor-mjitmasines

Tradisjonele CMM technology mei help fan touch probes wurdt hjoed faak kombinearre mei oare mjit technology.Dit omfettet laser-, fideo- of wite ljochtsensors om te leverjen wat bekend is as multisensormjitting.