Amakinë matëse e koordinatave(CMM) është një pajisje që mat gjeometrinë e objekteve fizike duke ndjerë pikat diskrete në sipërfaqen e objektit me një sondë.Lloje të ndryshme sondash përdoren në CMM, duke përfshirë dritën mekanike, optike, lazer dhe të bardhë.Në varësi të makinës, pozicioni i sondës mund të kontrollohet manualisht nga një operator ose mund të kontrollohet nga kompjuteri.CMM-të zakonisht specifikojnë pozicionin e një sondë për sa i përket zhvendosjes së saj nga një pozicion referimi në një sistem koordinativ kartezian tredimensional (dmth. me boshte XYZ).Përveç lëvizjes së sondës përgjatë akseve X, Y dhe Z, shumë makina gjithashtu lejojnë që këndi i sondës të kontrollohet për të lejuar matjen e sipërfaqeve që përndryshe do të ishin të paarritshme.
CMM tipike "urë" 3D lejon lëvizjen e sondës përgjatë tre akseve, X, Y dhe Z, të cilat janë ortogonale me njëra-tjetrën në një sistem koordinativ kartezian tredimensional.Çdo aks ka një sensor që monitoron pozicionin e sondës në atë aks, zakonisht me saktësi mikrometër.Kur sonda kontakton (ose zbulon ndryshe) një vendndodhje të caktuar në objekt, makina merr mostra nga tre sensorët e pozicionit, duke matur kështu vendndodhjen e një pike në sipërfaqen e objektit, si dhe vektorin 3-dimensional të matjes së marrë.Ky proces përsëritet sipas nevojës, duke lëvizur sondën çdo herë, për të prodhuar një "re pikë" e cila përshkruan sipërfaqet e interesit.
Një përdorim i zakonshëm i CMM-ve është në proceset e prodhimit dhe montimit për të testuar një pjesë ose montim kundër qëllimit të projektimit.Në aplikacione të tilla, gjenerohen re pikash të cilat analizohen nëpërmjet algoritmeve të regresionit për ndërtimin e veçorive.Këto pika mblidhen duke përdorur një sondë që pozicionohet manualisht nga një operator ose automatikisht nëpërmjet Kontrollit të drejtpërdrejtë të kompjuterit (DCC).CMM-të DCC mund të programohen për të matur në mënyrë të përsëritur pjesë identike;kështu që një CMM i automatizuar është një formë e specializuar e robotit industrial.
Pjesë
Makinat matëse të koordinatave përfshijnë tre komponentë kryesorë:
- Struktura kryesore e cila përfshin tre akse të lëvizjes.Materiali i përdorur për ndërtimin e kornizës lëvizëse ka ndryshuar gjatë viteve.Graniti dhe çeliku u përdorën në CMM-të e hershme.Sot të gjithë prodhuesit kryesorë CMM ndërtojnë korniza nga aliazh alumini ose ndonjë derivat dhe gjithashtu përdorin qeramikë për të rritur ngurtësinë e boshtit Z për aplikimet e skanimit.Pak ndërtues CMM sot ende prodhojnë kornizë graniti CMM për shkak të kërkesës së tregut për dinamikë të përmirësuar të metrologjisë dhe tendencës në rritje për të instaluar CMM jashtë laboratorit të cilësisë.Në mënyrë tipike, vetëm ndërtuesit me vëllim të ulët CMM dhe prodhuesit vendas në Kinë dhe Indi janë ende duke prodhuar CMM graniti për shkak të qasjes së teknologjisë së ulët dhe hyrjes së lehtë për t'u bërë një ndërtues i kornizave CMM.Tendenca në rritje drejt skanimit kërkon gjithashtu që boshti CMM Z të jetë më i ngurtë dhe të jenë futur materiale të reja si qeramika dhe karabit silikoni.
- Sistemi i sondës
- Sistemi i mbledhjes dhe reduktimit të të dhënave - zakonisht përfshin një kontrollues makinerie, kompjuter desktop dhe softuer aplikimi.
Disponueshmëria
Këto makina mund të jenë të lira, të dorës dhe të lëvizshme.
Saktësia
Saktësia e makinerive matëse të koordinatave zakonisht jepet si një faktor pasigurie si një funksion në distancë.Për një CMM që përdor një sondë me prekje, kjo lidhet me përsëritshmërinë e sondës dhe saktësinë e shkallëve lineare.Përsëritshmëria tipike e sondës mund të rezultojë në matje brenda 0,001 mm ose ,00005 inç (gjysmë e dhjetës) në të gjithë vëllimin e matjes.Për makinat me 3, 3+2 dhe 5 aks, sondat kalibrohen në mënyrë rutinore duke përdorur standarde të gjurmueshme dhe lëvizja e makinës verifikohet duke përdorur matës për të siguruar saktësinë.
Pjesë specifike
Trupi i makinës
CMM-ja e parë u zhvillua nga kompania Ferranti e Skocisë në vitet 1950 si rezultat i një nevoje të drejtpërdrejtë për të matur përbërësit e saktë në produktet e tyre ushtarake, megjithëse kjo makinë kishte vetëm 2 akse.Modelet e para me 3 boshte filluan të shfaqen në vitet 1960 (DEA e Italisë) dhe kontrolli kompjuterik debutoi në fillim të viteve 1970, por CMM e parë funksionale u zhvillua dhe u vu në shitje nga Browne & Sharpe në Melburn, Angli.(Leitz Gjermani më pas prodhoi një strukturë fikse makine me tavolinë lëvizëse.
Në makineritë moderne, superstruktura e tipit portier ka dy këmbë dhe shpesh quhet urë.Kjo lëviz lirshëm përgjatë tryezës së granitit me një këmbë (shpesh të referuar si këmbë e brendshme) duke ndjekur një shirit udhëzues të ngjitur në njërën anë të tryezës së granitit.Këmba e kundërt (shpesh këmba e jashtme) thjesht mbështetet në tryezën e granitit duke ndjekur konturin vertikal të sipërfaqes.Kushinetat e ajrit janë metoda e zgjedhur për të siguruar udhëtim pa fërkim.Në këto, ajri i kompresuar detyrohet përmes një sërë vrimash shumë të vogla në një sipërfaqe mbajtëse të sheshtë për të siguruar një jastëk ajri të lëmuar, por të kontrolluar, mbi të cilin CMM mund të lëvizë në një mënyrë pothuajse pa fërkime, e cila mund të kompensohet përmes softuerit.Lëvizja e urës ose e portës përgjatë tabelës së granitit formon një bosht të rrafshit XY.Ura e portierit përmban një karrocë e cila përshkon midis këmbëve të brendshme dhe të jashtme dhe formon boshtin tjetër horizontal X ose Y.Boshti i tretë i lëvizjes (boshti Z) sigurohet nga shtimi i një kuti ose boshti vertikal i cili lëviz lart e poshtë përmes qendrës së karrocës.Sonda e prekjes formon pajisjen ndijuese në fundin e kupës.Lëvizja e akseve X, Y dhe Z përshkruan plotësisht mbështjellësin matës.Tavolinat rrotulluese opsionale mund të përdoren për të rritur afrueshmërinë e sondës matëse ndaj pjesëve të komplikuara të punës.Tabela rrotulluese si bosht i katërt i lëvizjes nuk rrit dimensionet matëse, të cilat mbeten 3D, por siguron një shkallë fleksibiliteti.Disa sonda me prekje janë vetë pajisje rrotulluese me fuqi me majën e sondës në gjendje të rrotullohet vertikalisht përmes më shumë se 180 gradë dhe përmes një rrotullimi të plotë 360 gradë.
CMM-të tani janë gjithashtu të disponueshme në një sërë formash të tjera.Këto përfshijnë krahët CMM që përdorin matje këndore të marra në nyjet e krahut për të llogaritur pozicionin e majës së majë shkrueses dhe mund të pajisen me sonda për skanimin me lazer dhe imazhe optike.CMM-të e tilla të krahut përdoren shpesh aty ku lëvizshmëria e tyre është një avantazh ndaj CMM-ve tradicionale të shtratit fiks - duke ruajtur vendndodhjet e matura, softveri i programimit gjithashtu lejon lëvizjen e vetë krahut matës dhe vëllimit të tij të matjes rreth pjesës që do të matet gjatë një rutine matjeje.Për shkak se krahët CMM imitojnë fleksibilitetin e një krahu njerëzor, ata shpesh janë në gjendje të arrijnë në brendësi të pjesëve komplekse që nuk mund të hetohen duke përdorur një makinë standarde me tre boshte.
Sonda mekanike
Në ditët e para të matjes së koordinatave (CMM), sondat mekanike u vendosën në një mbajtëse të posaçme në fundin e kutisë.Një sondë shumë e zakonshme u bë duke bashkuar një top të fortë në fund të një boshti.Kjo ishte ideale për matjen e një game të tërë të sipërfaqeve të sheshta, cilindrike ose sferike.Sondat e tjera u bluan në forma specifike, për shembull një kuadrant, për të mundësuar matjen e veçorive të veçanta.Këto sonda mbaheshin fizikisht kundër pjesës së punës me pozicionin në hapësirë që lexohej nga një lexim dixhital me 3 boshte (DRO) ose, në sistemet më të avancuara, duke u kyçur në një kompjuter me anë të një çelësi këmbësh ose pajisje të ngjashme.Matjet e marra me këtë metodë kontakti ishin shpesh jo të besueshme pasi makinat lëvizeshin me dorë dhe çdo operator makinerie ushtronte presione të ndryshme në sondë ose adoptoi teknika të ndryshme për matje.
Një zhvillim i mëtejshëm ishte shtimi i motorëve për drejtimin e secilit aks.Operatorët nuk duhej të preknin më fizikisht makinën, por mund të drejtonin çdo aks duke përdorur një kuti dore me levë në të njëjtën mënyrë si me makinat moderne me telekomandë.Saktësia dhe saktësia e matjes u përmirësuan në mënyrë dramatike me shpikjen e sondës elektronike të ndezjes me prekje.Pionieri i kësaj pajisjeje të re sondë ishte David McMurtry i cili më pas formoi atë që tani është Renishaw plc.Edhe pse ende një pajisje kontakti, sonda kishte një majë shkruese prej çeliku të ngarkuar me pranverë (më vonë top rubin).Ndërsa sonda preku sipërfaqen e komponentit, majë shkruese u devijua dhe në të njëjtën kohë dërgoi informacionin e koordinatave X,Y,Z në kompjuter.Gabimet në matje të shkaktuara nga operatorë individualë u bënë më të pakta dhe u krijua baza për futjen e operacioneve CNC dhe moshën e vjetër të CMM-ve.
Koka e sondës e automatizuar e motorizuar me sondë elektronike të ndezjes me prekje
Sondat optike janë sisteme thjerrëzash-CCD, të cilat lëvizen si ato mekanike dhe synohen në pikën e interesit, në vend që të prekin materialin.Imazhi i kapur i sipërfaqes do të mbyllet në kufijtë e një dritareje matëse, derisa mbetja të jetë e përshtatshme për kontrastin midis zonave të zezë dhe të bardhë.Kurba e pjestimit mund të llogaritet në një pikë, e cila është pika matëse e kërkuar në hapësirë.Informacioni horizontal në CCD është 2D (XY) dhe pozicioni vertikal është pozicioni i sistemit të plotë të sondës në stendën Z-drive (ose përbërës tjetër të pajisjes).
Sistemet e sondës së skanimit
Ka modele më të reja që kanë sonda që zvarriten përgjatë sipërfaqes së pikave të pjesës që marrin në intervale të caktuara, të njohura si sonda skanimi.Kjo metodë e inspektimit CMM është shpesh më e saktë se metoda konvencionale e sondës me prekje dhe shumë herë gjithashtu më e shpejtë.
Gjenerata e ardhshme e skanimit, e njohur si skanimi pa kontakt, i cili përfshin trekëndimin me një pikë lazer me shpejtësi të lartë, skanimin e linjës me lazer dhe skanimin e dritës së bardhë, po përparon shumë shpejt.Kjo metodë përdor ose rreze lazer ose dritë të bardhë që projektohen në sipërfaqen e pjesës.Më pas mund të merren mijëra pika dhe të përdoren jo vetëm për të kontrolluar madhësinë dhe pozicionin, por edhe për të krijuar një imazh 3D të pjesës.Këto "të dhëna në renë e pikës" më pas mund të transferohen në softuerin CAD për të krijuar një model funksionues 3D të pjesës.Këta skanerë optikë përdoren shpesh në pjesë të buta ose delikate ose për të lehtësuar inxhinierinë e kundërt.
- Sonda mikrometrologjike
Sistemet e kërkimit për aplikimet e metrologjisë në shkallë të vogël janë një tjetër fushë në zhvillim.Ekzistojnë disa makineri matëse të koordinatave të disponueshme në treg (CMM) që kanë një mikrosondë të integruar në sistem, disa sisteme specialiteti në laboratorët qeveritarë dhe çdo numër platformash metrologjike të ndërtuara nga universiteti për metrologjinë në shkallë të vogël.Megjithëse këto makina janë platforma të mira dhe në shumë raste të shkëlqyera metrologjike me shkallë nanometrike, kufizimi i tyre kryesor është një sondë mikro/nano e besueshme, e fuqishme dhe e aftë.[citim i nevojshëm]Sfidat për teknologjitë e provës në shkallë mikro përfshijnë nevojën për një sondë me raport të lartë aspekti që jep mundësinë për të hyrë në veçori të thella dhe të ngushta me forca të ulëta kontakti në mënyrë që të mos dëmtohet sipërfaqja dhe saktësi të lartë (niveli nanometër).[citim i nevojshëm]Për më tepër, sondat në shkallë të vogël janë të ndjeshme ndaj kushteve mjedisore si lagështia dhe ndërveprimet sipërfaqësore të tilla si ngjitja (të shkaktuara nga ngjitja, menisku dhe/ose forcat Van der Waals ndër të tjera).[citim i nevojshëm]
Teknologjitë për të arritur sondimin në shkallë të vogël përfshijnë versionin e zvogëluar të sondave klasike CMM, sondat optike dhe një sondë me valë të qëndrueshme ndër të tjera.Megjithatë, teknologjitë aktuale optike nuk mund të shkallëzohen mjaftueshëm për të matur veçoritë e thella dhe të ngushta dhe rezolucioni optik kufizohet nga gjatësia e valës së dritës.Imazhi me rreze X ofron një pamje të veçorisë, por nuk ka informacion të gjurmueshëm metrologjik.
- Parimet fizike
Mund të përdoren sonda optike dhe/ose sonda lazer (nëse është e mundur në kombinim), të cilat i ndryshojnë CMM-të në mikroskop matës ose makina matëse me shumë sensorë.Sistemet e projeksionit të skajit, sistemet e trekëndëshimit të teodolitit ose sistemet lazer të largëta dhe trekëndore nuk quhen makina matëse, por rezultati i matjes është i njëjtë: një pikë hapësinore.Sondat lazer përdoren për të zbuluar distancën midis sipërfaqes dhe pikës së referencës në fundin e zinxhirit kinematik (dmth: fundi i komponentit Z-drive).Kjo mund të përdorë një funksion interferometrik, ndryshim të fokusit, devijimin e dritës ose një parim të hijes së rrezes.
Makina portative matëse të koordinatave
Ndërsa CMM-të tradicionale përdorin një sondë që lëviz në tre akse karteziane për të matur karakteristikat fizike të një objekti, CMM-të portative përdorin ose krahë të artikuluar ose, në rastin e CMM-ve optike, sisteme skanimi pa krahë që përdorin metodat e trekëndëshimit optik dhe mundësojnë lirinë totale të lëvizjes rreth objektit.
CMM-të portative me krahë të artikuluar kanë gjashtë ose shtatë akse që janë të pajisura me kodues rrotullues, në vend të akseve lineare.Krahët portativë janë të lehtë (zakonisht më pak se 20 paund) dhe mund të barten dhe përdoren pothuajse kudo.Megjithatë, CMM-të optike po përdoren gjithnjë e më shumë në industri.Të krijuara me kamera kompakte lineare ose me grup matricë (si Microsoft Kinect), CMM-të optike janë më të vogla se CMM-të portative me krahë, nuk kanë tela dhe u mundësojnë përdoruesve të marrin me lehtësi matje 3D të të gjitha llojeve të objekteve të vendosura pothuajse kudo.
Disa aplikacione jo të përsëritura si inxhinieria e kundërt, prototipi i shpejtë dhe inspektimi në shkallë të gjerë i pjesëve të të gjitha madhësive janë të përshtatshme në mënyrë ideale për CMM-të portative.Përfitimet e CMM-ve portative janë të shumëfishta.Përdoruesit kanë fleksibilitet në marrjen e matjeve 3D të të gjitha llojeve të pjesëve dhe në vendet më të largëta/të vështira.Ato janë të lehta për t'u përdorur dhe nuk kërkojnë një mjedis të kontrolluar për të marrë matje të sakta.Për më tepër, CMM-të portative priren të kushtojnë më pak se CMM-të tradicionale.
Kompensimet e natyrshme të CMM-ve portative janë funksionimi manual (ata gjithmonë kërkojnë që një njeri t'i përdorë ato).Për më tepër, saktësia e tyre e përgjithshme mund të jetë disi më pak e saktë se ajo e një CMM të tipit urë dhe është më pak e përshtatshme për disa aplikacione.
Makinat matëse me shumë sensorë
Teknologjia tradicionale CMM duke përdorur sonda me prekje sot shpesh kombinohet me teknologji të tjera matëse.Kjo përfshin sensorë lazer, video ose dritë të bardhë për të ofruar atë që njihet si matje me shumë sensorë.
Koha e postimit: Dhjetor-29-2021