Ano ang Coordinate Measure Machine?

ACoordinate Measure Machine(CMM) ay isang aparato na sumusukat sa geometry ng mga pisikal na bagay sa pamamagitan ng sensing discrete point sa ibabaw ng bagay na may pagsisiyasat. Ang iba't ibang uri ng mga probes ay ginagamit sa CMMS, kabilang ang mekanikal, optical, laser, at puting ilaw. Depende sa makina, ang posisyon ng pagsisiyasat ay maaaring manu -manong kontrolado ng isang operator o maaaring ito ay kontrolado sa computer. Karaniwang tinukoy ng CMMS ang posisyon ng isang probe sa mga tuntunin ng pag-aalis nito mula sa isang posisyon ng sanggunian sa isang three-dimensional na sistema ng coordinate ng Cartesian (ibig sabihin, na may mga xyz axes). Bilang karagdagan sa paglipat ng pagsisiyasat sa kahabaan ng X, Y, at Z axes, maraming mga makina ang nagpapahintulot sa anggulo ng pagsisiyasat na kontrolado upang payagan ang pagsukat ng mga ibabaw na kung hindi man ay hindi maabot.

Ang karaniwang 3D "Bridge" CMM ay nagbibigay-daan sa paggalaw ng pagsisiyasat kasama ang tatlong axes, x, y at z, na orthogonal sa bawat isa sa isang three-dimensional na coordinate system ng Cartesian. Ang bawat axis ay may isang sensor na sinusubaybayan ang posisyon ng pagsisiyasat sa axis na iyon, karaniwang may katumpakan ng micrometer. Kapag ang mga contact ng probe (o kung hindi man ay nakita) isang partikular na lokasyon sa bagay, ang mga makina ay halimbawa ng tatlong mga sensor ng posisyon, sa gayon sinusukat ang lokasyon ng isang punto sa ibabaw ng bagay, pati na rin ang 3-dimensional na vector ng pagsukat na kinuha. Ang prosesong ito ay paulit -ulit kung kinakailangan, paglipat ng pagsisiyasat sa bawat oras, upang makabuo ng isang "point cloud" na naglalarawan sa mga lugar na may interes.

Ang isang karaniwang paggamit ng CMMS ay sa mga proseso ng pagmamanupaktura at pagpupulong upang masubukan ang isang bahagi o pagpupulong laban sa hangarin ng disenyo. Sa ganitong mga aplikasyon, ang mga ulap ng point ay nabuo na nasuri sa pamamagitan ng mga regression algorithm para sa pagtatayo ng mga tampok. Ang mga puntong ito ay nakolekta sa pamamagitan ng paggamit ng isang probe na manu -manong nakaposisyon ng isang operator o awtomatikong sa pamamagitan ng Direct Computer Control (DCC). Ang DCC CMMS ay maaaring ma -program upang paulit -ulit na masukat ang magkaparehong mga bahagi; Sa gayon ang isang awtomatikong CMM ay isang dalubhasang anyo ng pang -industriya na robot.

Mga bahagi

Kasama sa mga coordinate na sumusukat sa tatlong pangunahing sangkap:

• Ang pangunahing istraktura na kinabibilangan ng tatlong mga axes ng paggalaw. Ang materyal na ginamit upang mabuo ang gumagalaw na frame ay iba -iba sa mga nakaraang taon. Ang Granite at bakal ay ginamit sa unang bahagi ng CMM. Ngayon ang lahat ng mga pangunahing tagagawa ng CMM ay nagtatayo ng mga frame mula sa aluminyo haluang metal o ilang derivative at gumagamit din ng ceramic upang madagdagan ang higpit ng z axis para sa pag -scan ng mga aplikasyon. Ilang mga tagabuo ng CMM ngayon ay gumagawa pa rin ng granite frame CMM dahil sa kinakailangan sa merkado para sa pinabuting dinamikong metrolohiya at pagtaas ng takbo upang mai -install ang CMM sa labas ng kalidad ng lab. Karaniwan lamang ang mababang dami ng mga tagabuo ng CMM at mga tagagawa ng domestic sa China at India ay gumagawa pa rin ng granite CMM dahil sa mababang diskarte sa teknolohiya at madaling pagpasok upang maging isang tagabuo ng frame ng CMM. Ang pagtaas ng takbo patungo sa pag -scan ay nangangailangan din ng cmm z axis na maging stiffer at ang mga bagong materyales ay ipinakilala tulad ng ceramic at silicon carbide.
• Sistema ng Probing
• Data Collection and Reduction System - Karaniwan ay may kasamang isang controller ng makina, desktop computer at application software.

Pagkakaroon

Ang mga makina na ito ay maaaring maging libre, handheld at portable.

Kawastuhan

Ang kawastuhan ng mga coordinate na pagsukat ng machine ay karaniwang ibinibigay bilang isang kadahilanan ng kawalan ng katiyakan bilang isang function na higit sa distansya. Para sa isang CMM gamit ang isang touch probe, nauugnay ito sa pag -uulit ng pagsisiyasat at kawastuhan ng mga linear na kaliskis. Ang karaniwang pag -uulit ng pagsisiyasat ay maaaring magresulta sa mga sukat ng loob .001mm o .00005 pulgada (kalahati ng isang ikasampu) sa buong dami ng pagsukat. Para sa 3, 3+2, at 5 axis machine, ang mga probes ay regular na na -calibrate gamit ang mga pamantayan sa traceable at ang paggalaw ng makina ay napatunayan gamit ang mga gauge upang matiyak ang kawastuhan.

Mga tiyak na bahagi

Katawan ng makina

Ang unang CMM ay binuo ng Ferranti Company ng Scotland noong 1950s bilang resulta ng isang direktang pangangailangan upang masukat ang mga sangkap ng katumpakan sa kanilang mga produktong militar, bagaman ang makina na ito ay mayroon lamang 2 axes. Ang mga unang modelo ng 3-axis ay nagsimulang lumitaw noong 1960s (DEA ng Italya) at ang Computer Control ay nag-debut noong unang bahagi ng 1970s ngunit ang unang nagtatrabaho CMM ay binuo at inilagay sa pagbebenta ng Browne & Sharpe sa Melbourne, England. (Ang Leitz Germany ay kasunod na gumawa ng isang nakapirming istraktura ng makina na may gumagalaw na talahanayan.

Sa mga modernong makina, ang superstructure ng gantry-type ay may dalawang binti at madalas na tinatawag na tulay. Malaya itong gumagalaw sa kahabaan ng talahanayan ng granite na may isang binti (madalas na tinutukoy bilang sa loob ng paa) kasunod ng isang gabay na riles na nakakabit sa isang gilid ng talahanayan ng granite. Ang kabaligtaran ng binti (madalas sa labas ng binti) ay nakasalalay lamang sa talahanayan ng granite kasunod ng vertical na tabas ng ibabaw. Ang mga air bearings ay ang napiling pamamaraan para sa pagtiyak ng libreng paglalakbay sa friction. Sa mga ito, ang naka -compress na hangin ay pinipilit sa pamamagitan ng isang serye ng napakaliit na mga butas sa isang patag na ibabaw ng tindig upang magbigay ng isang makinis ngunit kinokontrol na unan ng hangin kung saan ang CMM ay maaaring lumipat sa isang malapit na frictionless na paraan na maaaring mabayaran sa pamamagitan ng software. Ang paggalaw ng tulay o gantry kasama ang talahanayan ng granite ay bumubuo ng isang axis ng eroplano ng XY. Ang tulay ng gantry ay naglalaman ng isang karwahe na naglalakad sa pagitan ng loob at labas ng mga binti at bumubuo ng iba pang x o y pahalang na axis. Ang pangatlong axis ng paggalaw (Z axis) ay ibinibigay ng pagdaragdag ng isang patayong quill o spindle na gumagalaw pataas at pababa sa gitna ng karwahe. Ang touch probe ay bumubuo ng aparato ng sensing sa dulo ng quill. Ang paggalaw ng X, Y at Z axes ay ganap na naglalarawan ng pagsukat ng sobre. Ang mga opsyonal na rotary table ay maaaring magamit upang mapahusay ang kakayahang magamit ng pagsukat ng pagsisiyasat sa mga kumplikadong mga workpieces. Ang rotary table bilang isang pang -apat na drive axis ay hindi nagpapaganda ng mga sukat ng pagsukat, na nananatiling 3D, ngunit nagbibigay ito ng isang antas ng kakayahang umangkop. Ang ilang mga touch probes ay ang kanilang mga sarili na pinapagana ng mga rotary na aparato na may tip ng probe na maaaring mag -swivel nang patayo sa pamamagitan ng higit sa 180 degree at sa pamamagitan ng isang buong pag -ikot ng 360 degree.

Magagamit din ang mga CMM sa iba't ibang iba pang mga form. Kasama dito ang mga armas ng CMM na gumagamit ng mga anggular na pagsukat na kinuha sa mga kasukasuan ng braso upang makalkula ang posisyon ng tip ng stylus, at maaaring mailabas ng mga probes para sa pag -scan ng laser at optical imaging. Ang nasabing ARM CMMS ay madalas na ginagamit kung saan ang kanilang portability ay isang kalamangan sa tradisyonal na naayos na kama ng CMMS- sa pamamagitan ng pag-iimbak ng mga sinusukat na lokasyon, pinapayagan din ng programming software ang paglipat ng braso mismo, at ang dami ng pagsukat nito, sa paligid ng bahagi na susukat sa isang gawain sa pagsukat. Dahil ang mga braso ng CMM ay ginagaya ang kakayahang umangkop ng isang braso ng tao ay madalas din nilang maabot ang mga insides ng mga kumplikadong bahagi na hindi maaaring masuri gamit ang isang karaniwang tatlong machine machine.

Mekanikal na pagsisiyasat

Sa mga unang araw ng pagsukat ng coordinate (CMM), ang mga mekanikal na probes ay nilagyan sa isang espesyal na may hawak sa dulo ng quill. Ang isang pangkaraniwang pagsisiyasat ay ginawa sa pamamagitan ng paghihinang ng isang matigas na bola hanggang sa dulo ng isang baras. Ito ay mainam para sa pagsukat ng isang buong hanay ng mga flat na mukha, cylindrical o spherical na ibabaw. Ang iba pang mga probes ay nasa mga tiyak na hugis, halimbawa ng isang kuwadrante, upang paganahin ang pagsukat ng mga espesyal na tampok. Ang mga probes na ito ay pisikal na gaganapin laban sa workpiece na may posisyon sa puwang na binabasa mula sa isang 3-axis digital readout (DRO) o, sa mas advanced na mga sistema, na naka-log in sa isang computer sa pamamagitan ng isang footswitch o katulad na aparato. Ang mga pagsukat na kinuha ng pamamaraan ng pakikipag -ugnay na ito ay madalas na hindi maaasahan dahil ang mga makina ay inilipat ng kamay at ang bawat operator ng makina ay inilapat ang iba't ibang halaga ng presyon sa pagsisiyasat o pinagtibay na magkakaibang pamamaraan para sa pagsukat.

Ang isang karagdagang pag -unlad ay ang pagdaragdag ng mga motor para sa pagmamaneho ng bawat axis. Ang mga operator ay hindi na kailangang pisikal na hawakan ang makina ngunit maaaring magmaneho ng bawat axis gamit ang isang handbox na may mga joystick sa parehong paraan tulad ng mga modernong remote na kinokontrol na kotse. Ang pagsukat ng kawastuhan at katumpakan ay napabuti nang malaki sa pag -imbento ng electronic touch trigger probe. Ang payunir ng bagong aparato ng pagsisiyasat na ito ay si David McMurtry na kasunod na nabuo kung ano ang ngayon ay Renishaw PLC. Bagaman pa rin ang isang aparato ng contact, ang pagsisiyasat ay may isang naka-load na bakal na bola (kalaunan ruby ​​ball) stylus. Habang hinawakan ng probe ang ibabaw ng sangkap ang stylus na na -deflect at sabay na ipinadala ang X, Y, Z coordinate na impormasyon sa computer. Ang mga error sa pagsukat na dulot ng mga indibidwal na operator ay naging mas kaunti at ang yugto ay itinakda para sa pagpapakilala ng mga operasyon ng CNC at ang pagdating ng edad ng mga CMM.

Ang mga optical probes ay lens-CCD-system, na kung saan ay inilipat tulad ng mga mekanikal, at naglalayong sa punto ng interes, sa halip na hawakan ang materyal. Ang nakunan na imahe ng ibabaw ay isasama sa mga hangganan ng isang window ng pagsukat, hanggang sa ang nalalabi ay sapat na sa kaibahan sa pagitan ng mga itim at puting mga zone. Ang paghahati ng curve ay maaaring kalkulahin sa isang punto, na kung saan ay ang nais na pagsukat ng punto sa espasyo. Ang pahalang na impormasyon sa CCD ay 2D (XY) at ang patayong posisyon ay ang posisyon ng kumpletong sistema ng pagsubok sa stand z-drive (o iba pang sangkap ng aparato).

Pag -scan ng mga sistema ng pagsisiyasat

Mayroong mga mas bagong modelo na may mga probes na nag -drag sa ibabaw ng bahagi ng pagkuha ng mga puntos sa tinukoy na agwat, na kilala bilang pag -scan ng mga probes. Ang pamamaraang ito ng inspeksyon ng CMM ay madalas na mas tumpak kaysa sa maginoo na pamamaraan ng touch-probe at karamihan sa mga oras na mas mabilis din.

Ang susunod na henerasyon ng pag -scan, na kilala bilang noncontact scanning, na kinabibilangan ng mataas na bilis ng laser solong point triangulation, pag -scan ng linya ng laser, at puting ilaw na pag -scan, ay mabilis na sumusulong. Ang pamamaraang ito ay gumagamit ng alinman sa mga laser beam o puting ilaw na inaasahang laban sa ibabaw ng bahagi. Maraming libu -libong mga puntos ang maaaring makuha at magamit hindi lamang upang suriin ang laki at posisyon, ngunit upang lumikha ng isang 3D na imahe ng bahagi din. Ang "data-cloud data" na ito ay maaaring ilipat sa software ng CAD upang lumikha ng isang gumaganang modelo ng 3D ng bahagi. Ang mga optical scanner na ito ay madalas na ginagamit sa malambot o pinong mga bahagi o upang mapadali ang reverse engineering.

Micrometrology probes

Ang mga sistema ng pagsubok para sa mga aplikasyon ng metrolohiya ng mikroskopyo ay isa pang umuusbong na lugar. Mayroong maraming mga komersyal na magagamit na coordinate na pagsukat ng machine (CMM) na mayroong isang microprobe na isinama sa system, maraming mga specialty system sa mga laboratoryo ng gobyerno, at anumang bilang ng mga platform na binuo ng unibersidad para sa metrolohiya ng mikroskopyo. Bagaman ang mga makina na ito ay mabuti at sa maraming mga kaso mahusay na mga platform ng metrolohiya na may mga kaliskis ng nanometric, ang kanilang pangunahing limitasyon ay isang maaasahang, matatag, may kakayahang micro/nano probe.^{[kailangan ng pagsipi]}Ang mga hamon para sa mga teknolohiya ng probing mikroscale ay kasama ang pangangailangan para sa isang mataas na aspeto ng ratio na probe na nagbibigay ng kakayahang ma -access ang malalim, makitid na mga tampok na may mababang mga puwersa ng pakikipag -ugnay upang hindi masira ang ibabaw at mataas na katumpakan (antas ng nanometer).^{[kailangan ng pagsipi]}Bilang karagdagan, ang mga mikroscale probes ay madaling kapitan ng mga kondisyon sa kapaligiran tulad ng kahalumigmigan at mga pakikipag -ugnay sa ibabaw tulad ng stiction (sanhi ng pagdirikit, meniskus, at/o pwersa ng van der Waals bukod sa iba pa).^{[kailangan ng pagsipi]}

Ang mga teknolohiya upang makamit ang mikroscale probing ay may kasamang scaled down na bersyon ng mga klasikal na CMM probes, optical probes, at isang nakatayong alon na pagsisiyasat sa iba pa. Gayunpaman, ang kasalukuyang mga optical na teknolohiya ay hindi maaaring mai -scale na maliit upang masukat ang malalim, makitid na tampok, at ang optical na resolusyon ay limitado sa pamamagitan ng haba ng haba ng ilaw. Nagbibigay ang X-ray imaging ng isang larawan ng tampok ngunit walang traceable na impormasyon ng metrolohiya.

Mga prinsipyo ng pisikal

Ang mga optical probes at/o mga laser probes ay maaaring magamit (kung posible sa pagsasama), na nagbabago ng mga CMM sa pagsukat ng mga mikroskopyo o multi-sensor na pagsukat ng mga makina. Ang mga sistema ng projection ng Fringe, ang mga sistema ng tatsulok ng theodolite o mga sistema ng laser na malayong at tatsulok ay hindi tinatawag na pagsukat ng mga makina, ngunit ang pagsukat na resulta ay pareho: isang puwang ng espasyo. Ang mga probisyon ng laser ay ginagamit upang makita ang distansya sa pagitan ng ibabaw at ang sanggunian na punto sa dulo ng kinematic chain (IE: dulo ng sangkap na Z-drive). Maaari itong gumamit ng isang interferometrical function, pagkakaiba -iba ng pokus, light deflection o isang prinsipyo ng pag -anino ng beam.

Portable coordinate-pagsukat machine

Sapagkat ang tradisyonal na mga CMM ay gumagamit ng isang pagsisiyasat na gumagalaw sa tatlong mga axes ng Cartesian upang masukat ang mga pisikal na katangian ng isang bagay, ang mga portable na CMM ay gumagamit ng alinman sa mga articulated arm o, sa kaso ng mga optical CMM, mga sistema ng pag-scan ng braso na gumagamit ng mga optical na pamamaraan ng tatsulok at paganahin ang kabuuang kalayaan ng paggalaw sa paligid ng bagay.

Ang mga portable CMM na may articulated arm ay may anim o pitong axes na nilagyan ng mga rotary encoder, sa halip na mga linear axes. Ang mga portable arm ay magaan (karaniwang mas mababa sa 20 pounds) at maaaring dalhin at magamit halos kahit saan. Gayunpaman, ang mga optical CMM ay lalong ginagamit sa industriya. Ang dinisenyo na may compact na linear o matrix array camera (tulad ng Microsoft Kinect), ang mga optical CMM ay mas maliit kaysa sa mga portable na CMM na may mga armas, tampok na walang mga wire, at paganahin ang mga gumagamit na madaling kumuha ng mga pagsukat ng 3D ng lahat ng mga uri ng mga bagay na matatagpuan halos kahit saan.

Ang ilang mga nonrepetitive application tulad ng reverse engineering, mabilis na prototyping, at malakihang pag-iinspeksyon ng mga bahagi ng lahat ng laki ay perpektong angkop para sa portable CMMS. Ang mga benepisyo ng portable CMMS ay multifold. Ang mga gumagamit ay may kakayahang umangkop sa pagkuha ng mga sukat ng 3D ng lahat ng mga uri ng mga bahagi at sa pinaka -malayuang/mahirap na lokasyon. Madali silang gamitin at hindi nangangailangan ng isang kinokontrol na kapaligiran upang kumuha ng tumpak na mga sukat. Bukod dito, ang mga portable na CMM ay may posibilidad na gastos ng mas mababa kaysa sa tradisyonal na mga CMM.

Ang likas na trade-off ng portable CMMS ay manu-manong operasyon (palagi silang nangangailangan ng isang tao na gamitin ang mga ito). Bilang karagdagan, ang kanilang pangkalahatang kawastuhan ay maaaring medyo hindi gaanong tumpak kaysa sa isang uri ng tulay na CMM at hindi gaanong angkop para sa ilang mga aplikasyon.

Mga Multisensor na sumusukat sa machine

Ang tradisyunal na teknolohiya ng CMM gamit ang mga touch probes ngayon ay madalas na pinagsama sa iba pang teknolohiya ng pagsukat. Kasama dito ang laser, video o puting light sensor upang maibigay kung ano ang kilala bilang pagsukat ng multisensor.