Zer da koordenatuak neurtzeko makina?

Akoordenatuak neurtzeko makina(CMM) objektu fisikoen geometria neurtzen duen gailu bat da, objektuaren gainazaleko puntu diskretuak zunda batekin detektatuz.Hainbat zunda mota erabiltzen dira CMMetan, besteak beste, argi mekanikoa, optikoa, laserra eta zuria.Makinaren arabera, zundaren posizioa operadore batek eskuz kontrolatu dezake edo ordenagailuz kontrolatu daiteke.CMM-ek normalean zunda baten posizioa zehazten dute hiru dimentsioko koordenatu sistema kartesiar batean (hau da, XYZ ardatzekin) erreferentziako posizio batetik desplazamenduaren arabera.Zunda X, Y eta Z ardatzetan zehar mugitzeaz gain, makina askok zunda-angelua kontrolatzeko aukera ematen dute, bestela iritsi ezingo liratekeen gainazalak neurtzeko.

3D "zubi" CMM tipikoak zundaren mugimendua ahalbidetzen du hiru ardatzetan zehar, X, Y eta Z, elkarren artean ortogonalak diren hiru dimentsioko koordenatu kartesiar sistema batean.Ardatz bakoitzak zundak ardatz horretan duen posizioa kontrolatzen duen sentsore bat du, normalean mikrometroaren zehaztasunarekin.Zundak objektuaren kokapen jakin batekin kontaktuan jartzen duenean (edo bestela detektatzen duenean, makinak hiru posizio-sentsoreak lagintzen ditu, eta horrela objektuaren gainazaleko puntu baten kokapena neurtzen du, baita egindako neurketaren 3 dimentsioko bektorea ere.Prozesu hau behar den moduan errepikatzen da, zunda aldi bakoitzean mugituz, interes-eremuak deskribatzen dituen "puntu-hodeia" sortzeko.

CMM-en erabilera arrunta fabrikazio- eta muntaketa-prozesuetan dago pieza edo muntaia bat diseinuaren asmoarekin probatzeko.Horrelako aplikazioetan, puntu-hodeiak sortzen dira eta ezaugarriak eraikitzeko erregresio algoritmoen bidez aztertzen dira.Puntu hauek operadore batek eskuz kokatutako zunda baten bidez edo automatikoki Direct Computer Control (DCC) bidez biltzen dira.DCC CMMak programatu daitezke pieza berdinak behin eta berriz neurtzeko;beraz, CMM automatizatu bat robot industrialaren forma espezializatua da.

Zatiak

Koordenatuak neurtzeko makinek hiru osagai nagusi dituzte:

• Hiru higidura ardatz biltzen dituen egitura nagusia.Marko mugikorra eraikitzeko erabilitako materiala aldatu egin da urteetan zehar.Granitoa eta altzairua erabiltzen ziren lehen CMM-en.Gaur egun, CMM fabrikatzaile nagusi guztiek aluminiozko aleazioarekin edo eratorriren batekin markoak eraikitzen dituzte eta zeramika ere erabiltzen dute Z ardatzaren zurruntasuna eskaneatzeko aplikazioetarako.Gaur egun, CMM eraikitzaile gutxik fabrikatzen dute granitozko marko CMM, merkatuaren eskakizuna dela eta, metrologia dinamika hobetzeko eta CMM kalitateko laborategitik kanpo instalatzeko joera areagotzeko.Normalean bolumen baxuko CMM eraikitzaileek eta Txinako eta Indiako etxeko fabrikatzaileek granitozko CMM fabrikatzen dute oraindik, teknologia baxuko ikuspegiagatik eta CMM marko-eraikitzaile bihurtzeko sarrera erraza dela eta.Eskaneatzeko joera gero eta handiagoak, gainera, CMM Z ardatza zurrunagoa izatea eskatzen du eta material berriak sartu dira, hala nola zeramika eta silizio karburoa.
• Zundaketa sistema
• Datuak biltzeko eta murrizteko sistema - normalean makina-kontrolagailua, mahaigaineko ordenagailua eta aplikazio-softwarea barne hartzen ditu.

Eskuragarritasuna

Makina hauek askeak, eskukoak eta eramangarriak izan daitezke.

Zehaztasuna

Koordenatuak neurtzeko makinen zehaztasuna ziurgabetasun-faktore gisa ematen da distantziarekiko funtzio gisa.Ukipen-zunda erabiltzen duen CMM batentzat, hau zundaren errepikagarritasunari eta eskala linealen zehaztasunari dagokio.Zundaren errepikakortasun tipikoak 0,001 mm edo 0,00005 hazbeteko (hameren erdia) arteko neurketak eragin ditzake neurketa-bolumen osoan zehar.3, 3+2 eta 5 ardatzeko makinetan, zundak ohiko estandarrak erabiliz kalibratzen dira eta makinaren mugimendua neurgailuen bidez egiaztatzen da, zehaztasuna bermatzeko.

Zati espezifikoak

Makinaren gorputza

Lehenengo CMM Eskoziako Ferranti konpainiak garatu zuen 1950eko hamarkadan, beren produktu militarretako doitasun osagaiak neurtzeko behar zuzenaren ondorioz, makina honek 2 ardatz baino ez zituen arren.3 ardatzeko lehen modeloak 1960ko hamarkadan (Italiako DEA) agertzen hasi ziren eta ordenagailuen kontrola 1970eko hamarkadaren hasieran estreinatu zen, baina lehen CMM funtzionala garatu eta salgai jarri zuen Browne & Sharpe-k Melbournen, Ingalaterran.(Leitz Alemaniak gero makina finko egitura bat sortu zuen mahai mugikorrarekin.

Makina modernoetan, gantry motako gainegiturak bi hanka ditu eta askotan zubi deitzen zaio.Hau aske mugitzen da granitozko mahaian zehar hanka batekin (askotan barneko hanka deitzen zaio) granitozko mahaiaren albo batean gida-errail bati jarraituz.Kontrako hanka (askotan kanpoko hanka) granitozko mahaiaren gainean gelditzen da, gainazal bertikaleko sestra jarraituz.Aire errodamenduak marruskadurarik gabeko bidaia bermatzeko aukeratutako metodoa dira.Horietan, aire konprimitua oso zulo txiki batzuetatik behartzen da errodamendu-azalera lau batean aire-kuxin leun baina kontrolatua eskaintzeko, zeinaren gainean CMM ia marruskadurarik gabeko modu batean mugitzeko, softwarearen bidez konpentsatu ahal izateko.Zubiaren edo gantryaren mugimenduak granitozko mahaian zehar XY planoaren ardatz bat osatzen du.Gantryko zubiak barruko eta kanpoko hanken artean zeharkatzen duen gurdi bat dauka eta beste X edo Y ardatz horizontala osatzen du.Hirugarren mugimendu-ardatza (Z ardatza) orga-zentroan gora eta behera mugitzen den gurdi edo ardatz bertikal bat gehituta ematen da.Ukimen-zundak sentsazio-gailua osatzen du luma-muturrean.X, Y eta Z ardatzen mugimenduak guztiz deskribatzen du neurtzeko inguratzailea.Aukerako mahai birakariak erabil daitezke neurketa-zunda pieza konplikatuetara hurbiltzeko.Mahai birakariak laugarren ardatz gisa ez ditu neurtzeko dimentsioak hobetzen, 3D izaten jarraitzen dutenak, baina malgutasun maila bat ematen du.Ukipen-zunda batzuk berez elikatzen diren gailu birakariak dira, zunda-punta bertikalki biratzeko gai dena 180 gradu baino gehiagotan eta 360 graduko biraketa oso baten bidez.

CMMak beste hainbat formatan ere eskuragarri daude orain.Horien artean, besoaren artikulazioetan hartutako angelu-neurketak erabiltzen dituzten CMM besoak, arkatz-puntaren posizioa kalkulatzeko, eta laser eskaneatzeko eta irudi optikorako zundekin horni daitezke.Horrelako beso CMMak askotan erabiltzen dira, non eramangarritasuna ohe finkoko CMM tradizionalak baino abantaila bat den; neurtutako kokapenak gordeta, programazio-softwareak neurtzeko besoa bera eta bere neurketa-bolumena mugitzea ahalbidetzen du neurketa errutinan zehar neurtu beharreko piezaren inguruan.CMM besoek giza beso baten malgutasuna imitatzen dutenez, sarritan hiru ardatzeko makina estandarra erabiliz zundatu ezin izan diren pieza konplexuen barrualdera iristeko gai dira.

Zunda mekanikoa

Koordenatuen neurketaren (CMM) hasierako egunetan, zunda mekanikoak euskarri berezi batean sartzen ziren lur-muturrean.Zunda oso arrunta bola gogor bat ardatz baten amaieran soldatuz egin zen.Hau aproposa zen aurpegi lau, gainazal zilindriko edo esferiko sorta oso bat neurtzeko.Beste zunda batzuk forma zehatzetara mozten ziren, adibidez koadrante bat, ezaugarri bereziak neurtzeko.Zunda hauek fisikoki piezaren aurka eusten ziren espazioko posizioa 3 ardatzeko irakurketa digital batetik (DRO) batetik irakurtzen zelarik edo, sistema aurreratuagoetan, ordenagailu batean sartuta oin-etengailu baten edo antzeko gailu baten bidez.Ukipen-metodo honen bidez hartutako neurketak ez ziren fidagarriak izan askotan, makinak eskuz mugitzen baitziren eta makina-operadore bakoitzak presio-kantitate desberdinak egiten zizkion zundari edo neurtzeko teknika desberdinak hartzen baitzituzten.

Garapen gehiago ardatz bakoitza gidatzeko motorrak gehitzea izan zen.Operadoreek jada ez zuten makina fisikoki ukitu behar, baina ardatz bakoitza gidatzeko aukera izan zuten joystickdun eskuko kutxa bat erabiliz, urruneko kontrolatutako auto modernoekin egiten den modu berean.Neurketaren zehaztasuna eta zehaztasuna nabarmen hobetu dira ukipen-abiarazle-zunda elektronikoaren asmakuntzarekin.Zunda-gailu berri honen aitzindaria David McMurtry izan zen, eta gaur egun Renishaw plc dena sortu zuen.Oraindik ere ukipen-gailu bat izan arren, zundak malguki kargatutako altzairuzko bola bat zuen (geroago errubi-bola) arkatza.Zundak osagaiaren gainazala ukitu ahala arkatzak desbideratu egin zuen eta, aldi berean, X,Y,Z koordenatuen informazioa bidali zuen ordenagailura.Operadore indibidualek eragindako neurketa-erroreak gero eta txikiagoak izan ziren eta CNC eragiketak ezartzeko eta CMM-en adin nagusitasunari begira jarri ziren.

Zunda optikoak lente-CCD-sistemak dira, mekanikoak bezala mugitzen direnak, eta materiala ukitu beharrean interes-puntura zuzenduta daude.Ateratako gainazalaren irudia neurtzeko leiho baten ertzetan sartuko da, hondarra zuri-beltzeko guneen arteko kontrasterako egokia izan arte.Zatiketa-kurba puntu batera kalkula daiteke, hau da, espazioan nahi den neurketa-puntua.CCD-ko informazio horizontala 2D (XY) da eta posizio bertikala zundaketa-sistema osoaren posizioa da stand Z-unitatean (edo gailuaren beste osagai batean).

Eskaneatzeko zunda-sistemak

Eredu berriagoak daude piezaren gainazalean zehar arrastaka egiten duten zundak tarte zehatzetan puntuak hartzen dituztenak, eskaneatzeko zundak bezala ezagutzen direnak.CMM ikuskatzeko metodo hau sarritan ukipen-zunda metodoa baino zehatzagoa da eta gehienetan azkarragoa ere bada.

Eskanearen hurrengo belaunaldia, kontakturik gabeko eskaneatzea deritzona, abiadura handiko laser puntu bakarreko triangulazioa, laser lerroaren eskaneamendua eta argi zuriaren eskaneatzea barne hartzen dituena, oso azkar doa aurrera.Metodo honek piezaren gainazalean proiektatzen diren laser izpiak edo argi zuriak erabiltzen ditu.Orduan, milaka puntu hartu eta erabil daitezke tamaina eta posizioa egiaztatzeko ez ezik, piezaren 3D irudi bat sortzeko ere."Punto-hodei-datu" hauek CAD softwarera transferi daitezke piezaren 3D eredu funtzionala sortzeko.Eskaner optiko hauek pieza bigunetan edo delikatuetan erabiltzen dira edo alderantzizko ingeniaritza errazteko.

Mikrometriako zundak

Mikroeskalako metrologia aplikazioetarako zundaketa sistemak sortzen ari diren beste arlo bat dira.Komertzialki eskuragarri dauden koordenatuak neurtzeko hainbat makina (CMM) daude sisteman integratuta dauden mikrozunda bat dutenak, gobernuko laborategietako hainbat espezialitate-sistema eta unibertsitateek eraikitako metrologia-plataforma mikroeskalarako metrologiarako.Makina hauek eskala nanometrikoak dituzten metrologia-plataforma onak eta kasu askotan bikainak badira ere, haien muga nagusia mikro/nano zunda fidagarri, sendo eta gai bat da.^{[aipamena behar da]}Mikroeskalako zundaketa teknologien erronkek aspektu-erlazio handiko zunda baten beharra dago, ukipen-indar baxuko ezaugarri sakon eta estuak atzitzeko gaitasuna emanez, gainazala eta zehaztasun handiko (nanometro-maila) ez kaltetzeko.^{[aipamena behar da]}Gainera, mikroeskalako zundek ingurune-baldintzak jasaten dituzte, hala nola hezetasuna eta gainazaleko elkarrekintzak, hala nola estikzioak (atxikimenduak, meniskoak eta/edo Van der Waals indarrek eragindakoak, besteak beste).^{[aipamena behar da]}

Mikroeskalako zundaketak lortzeko teknologiak CMM zunda klasikoen bertsio txikiagotua, zunda optikoak eta uhin geldikorreko zunda bat dira, besteak beste.Hala ere, egungo teknologia optikoek ezin dira eskalatu ezaugarri sakon eta estuak neurtzeko eta bereizmen optikoa argiaren uhin-luzerak mugatzen du.X izpien irudiek funtzioaren argazkia eskaintzen dute, baina ez dute traza daitekeen metrologiako informaziorik.

Printzipio fisikoak

Zunda optikoak eta/edo laser zundak erabil daitezke (konbinatuta ahal bada), CMMak neurtzeko mikroskopio edo sentsore anitzeko neurtzeko makinak aldatzen dituztenak.Fringe proiekzio-sistemei, teodolito-triangulazio-sistemei edo laser urruneko eta triangulazio-sistemei ez zaie neurtzeko makinak esaten, baina neurketaren emaitza berdina da: espazio-puntua.Laser zundak gainazalaren eta erreferentzia-puntuaren arteko distantzia detektatzeko erabiltzen dira kate zinematikoaren amaieran (hau da: Z-drive osagaiaren amaieran).Honek funtzio interferometriko bat, fokuaren aldakuntza, argiaren desbideratzea edo izpiaren itzalaren printzipioa erabil dezake.

Koordenatuak neurtzeko makina eramangarriak

CMM tradizionalek objektu baten ezaugarri fisikoak neurtzeko hiru ardatz kartesiarren gainean mugitzen den zunda erabiltzen duten bitartean, CMM eramangarriek beso artikulatuak edo, CMM optikoen kasuan, triangulazio optikoko metodoak erabiltzen dituzten besorik gabeko eskaneaketa sistemak erabiltzen dituzte eta erabateko mugimendu askatasuna ahalbidetzen dute. objektuaren inguruan.

Beso artikulatuak dituzten CMM eramangarriek sei edo zazpi ardatz dituzte, kodetzaile birakariez hornituta, ardatz linealen ordez.Beso eramangarriak arinak dira (normalean 20 kilo baino gutxiagokoak) eta ia edonon eraman eta erabil daitezke.Hala ere, CMM optikoak gero eta gehiago erabiltzen dira industrian.Kamera lineal edo matrizeko trinkoekin diseinatuta (Microsoft Kinect bezalakoak), CMM optikoak besodun CMM eramangarriak baino txikiagoak dira, haririk ez dute eta erabiltzaileek ia edozein lekutan dauden objektu mota guztien 3D neurketak erraz egiteko aukera ematen dute.

Errepikatzen ez diren zenbait aplikazio, esate baterako, alderantzizko ingeniaritza, prototipo azkarra eta tamaina guztietako piezen ikuskapen handian egokiak dira CMM eramangarrietarako.CMM eramangarrien abantailak askotarikoak dira.Erabiltzaileek malgutasuna dute mota guztietako piezen 3D neurketak egiteko eta kokapen urrun/zailenetan.Erabiltzeko errazak dira eta ez dute ingurune kontrolaturik behar neurketa zehatzak egiteko.Gainera, CMM eramangarriek CMM tradizionalak baino gutxiago kostatzen dute.

CMM eramangarrien berezko konpromezuak eskuzko funtzionamendua dira (beti behar dute gizakia erabiltzeko).Gainera, haien zehaztasun orokorra zubi motako CMM batena baino zehatzagoa izan daiteke eta ez da hain egokia aplikazio batzuetarako.

Multisentsore-neurtzeko makinak

Ukipen-zundak erabiliz CMM teknologia tradizionala gaur egun beste neurketa teknologia batzuekin konbinatzen da.Honek laser, bideo edo argi zuri sentsoreak barne hartzen ditu sentsore anitzeko neurketa deritzona emateko.