Координат хэмжих машин гэж юу вэ?

Акоординат хэмжих машин(CMM) нь объектын гадаргуу дээрх салангид цэгүүдийг зондоор мэдрэх замаар физик объектын геометрийг хэмжих төхөөрөмж юм.CMM-д механик, оптик, лазер, цагаан гэрэл зэрэг янз бүрийн төрлийн датчикуудыг ашигладаг.Машинаас хамааран датчикийн байрлалыг оператор гараар эсвэл компьютерээр удирдаж болно.CMM нь ихэвчлэн гурван хэмжээст декартын координатын систем дэх жишиг байрлалаас (өөрөөр хэлбэл XYZ тэнхлэгтэй) шилжилтийн хувьд датчикийн байрлалыг тодорхойлдог.X, Y, Z тэнхлэгийн дагуу датчикийг хөдөлгөхөөс гадна олон машинууд датчикийн өнцгийг хянах боломжийг олгодог бөгөөд өөрөөр хэлбэл хүрэх боломжгүй гадаргууг хэмжих боломжийг олгодог.

Ердийн 3D "гүүр" CMM нь гурван хэмжээст декартын координатын системд бие биенээсээ ортогональ байрлалтай X, Y, Z гэсэн гурван тэнхлэгийн дагуу датчик хөдөлгөөнийг зөвшөөрдөг.Тэнхлэг бүр нь тухайн тэнхлэг дээрх датчикийн байрлалыг ихэвчлэн микрометрийн нарийвчлалтайгаар хянадаг мэдрэгчтэй байдаг.Сорьц нь тухайн объектын тодорхой байршилд хүрэх (эсвэл өөр аргаар илрүүлэх) үед машин нь гурван байрлалын мэдрэгчээс дээж авдаг бөгөөд ингэснээр объектын гадаргуу дээрх нэг цэгийн байршил, түүнчлэн авсан хэмжилтийн 3 хэмжээст векторыг хэмждэг.Шаардлагатай бол энэ процессыг давтаж, датчикийг хөдөлгөж, сонирхож буй гадаргуугийн талбайг дүрсэлсэн "цэг үүл" үүсгэдэг.

CMM-ийн нийтлэг хэрэглээ нь эд анги эсвэл угсралтыг дизайны зорилгод нийцүүлэн туршихын тулд үйлдвэрлэл, угсралтын процесст байдаг.Ийм хэрэглээнд цэгийн үүл үүсдэг бөгөөд тэдгээр нь функцийг бүтээх регрессийн алгоритмаар шинжилдэг.Эдгээр цэгүүдийг операторын гараар эсвэл шууд компьютерийн удирдлага (DCC) ашиглан автоматаар байрлуулсан датчик ашиглан цуглуулдаг.DCC CMM-ийг ижил хэсгүүдийг дахин дахин хэмжихээр програмчилж болно;Тиймээс автоматжуулсан CMM нь үйлдвэрлэлийн роботын тусгай хэлбэр юм.

Эд анги

Координат хэмжих машин нь үндсэн гурван бүрэлдэхүүн хэсгээс бүрдэнэ.

• Хөдөлгөөний гурван тэнхлэгийг багтаасан үндсэн бүтэц.Хөдөлгөөнт хүрээ барихад ашигласан материал нь олон жилийн туршид өөр өөр байдаг.НУМ-ын эхэн үед боржин чулуу, ган ашигласан.Өнөөдөр бүх томоохон CMM үйлдвэрлэгчид хөнгөн цагааны хайлш эсвэл зарим деривативаар хүрээ хийдэг бөгөөд сканнердах програмуудад Z тэнхлэгийн хөшүүн байдлыг нэмэгдүүлэхийн тулд керамик ашигладаг.Хэмжил зүйн динамикийг сайжруулах зах зээлийн шаардлага, чанарын лабораторийн гадна CMM суурилуулах хандлага нэмэгдэж байгаатай холбогдуулан өнөөдөр цөөхөн НУМ-ын барилгачид боржин чулуун хүрээний CMM үйлдвэрлэсээр байна.Ихэвчлэн Хятад, Энэтхэгийн бага эзэлхүүнтэй НУМ-ын барилгачид болон дотоодын үйлдвэрлэгчид технологи багатай, НУМ-ын хүрээ бүтээгч болоход хялбар байдаг тул боржин чулуун CMM үйлдвэрлэсээр байна.Сканнердах хандлага нэмэгдэж байгаа нь CMM Z тэнхлэгийг илүү хатуу болгохыг шаарддаг бөгөөд керамик, цахиурын карбид зэрэг шинэ материалыг нэвтрүүлсэн.
• Шинжилгээний систем
• Мэдээлэл цуглуулах, багасгах систем нь ихэвчлэн машин хянагч, ширээний компьютер болон хэрэглээний программ хангамжийг агуулдаг.

Бэлэн байдал

Эдгээр машинууд нь бие даасан, гар болон зөөврийн байж болно.

Нарийвчлал

Координат хэмжих машинуудын нарийвчлалыг ихэвчлэн зайнаас хамаарсан тодорхойгүй байдлын хүчин зүйл болгон өгдөг.Мэдрэгч мэдрэгч бүхий CMM-ийн хувьд энэ нь датчикийн давтагдах чадвар, шугаман масштабын нарийвчлалтай холбоотой юм.Ердийн датчикийн давталт нь хэмжилтийн нийт эзэлхүүний хэмжээнд .001мм эсвэл .00005 инч (аравны хагас) дотор хэмжилт хийхэд хүргэдэг.3, 3+2, 5 тэнхлэгт машинуудын хувьд датчикуудыг мөрдөж болох стандартыг ашиглан тогтмол тохируулж, нарийвчлалыг баталгаажуулахын тулд машины хөдөлгөөнийг хэмжигч ашиглан шалгадаг.

Тодорхой хэсгүүд

Машины их бие

Анхны CMM-ийг 1950-иад онд Шотландын Ферранти компани цэргийн бүтээгдэхүүнийхээ нарийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг шууд хэмжих хэрэгцээний үр дүнд бүтээсэн боловч энэ машин ердөө 2 тэнхлэгтэй байсан.Анхны 3 тэнхлэгт загварууд 1960-аад онд (Италийн DEA) гарч эхэлсэн бөгөөд 1970-аад оны эхээр компьютерийн удирдлага гарч эхэлсэн боловч анхны ажиллаж байгаа CMM-ийг Английн Мельбурн хотод Browne & Sharpe боловсруулж, худалдаанд гаргасан.(Лейц Герман дараа нь хөдлөх ширээ бүхий суурин машины бүтцийг үйлдвэрлэсэн.

Орчин үеийн машинуудад гантри хэлбэрийн дээд бүтэц нь хоёр хөлтэй бөгөөд ихэвчлэн гүүр гэж нэрлэгддэг.Энэ нь боржингийн ширээний нэг талд бэхлэгдсэн чиглүүлэгч төмөр замыг дагаж нэг хөлөөрөө (ихэвчлэн дотор талын хөл гэж нэрлэдэг) боржин чулуун ширээний дагуу чөлөөтэй хөдөлдөг.Эсрэг талын хөл (ихэвчлэн хөлний гадна талд) нь гадаргуугийн босоо контурын дагуу боржин чулуун ширээн дээр байрладаг.Агаарын холхивч нь үрэлтгүй хөдөлгөөнийг хангах сонгосон арга юм.Эдгээрт шахсан агаарыг хавтгай даацын гадаргуу дээр хэд хэдэн маш жижиг цооногоор шахаж шахдаг бөгөөд гөлгөр боловч хяналттай агаарын дэрээр НУМ бараг үрэлтгүй хөдөлж, программ хангамжаар нөхөх боломжтой.Боржингийн ширээний дагуух гүүр эсвэл гүүрний хөдөлгөөн нь XY хавтгайн нэг тэнхлэгийг бүрдүүлдэг.Гүүрний гүүр нь дотор болон гадна талын хөлийн хооронд дамжиж, нөгөө X эсвэл Y хэвтээ тэнхлэгийг бүрдүүлдэг сүйх тэрэг агуулдаг.Гурав дахь хөдөлгөөний тэнхлэг (Z тэнхлэг) нь тэрэгний төвөөр дээш доош хөдөлдөг босоо тэнхлэг эсвэл булны нэмэлтээр хангагдсан байдаг.Мэдрэгч мэдрэгч нь ширээний төгсгөлд мэдрэгч төхөөрөмжийг бүрдүүлдэг.X, Y, Z тэнхлэгүүдийн хөдөлгөөн нь хэмжих дугтуйг бүрэн дүрсэлдэг.Хэмжих датчикийг нарийн төвөгтэй ажлын хэсгүүдэд ойртуулах боломжийг нэмэгдүүлэхийн тулд нэмэлт эргэдэг хүснэгтийг ашиглаж болно.Дөрөв дэх хөтөч тэнхлэг болох эргэдэг ширээ нь 3D хэвээр байгаа хэмжүүрийн хэмжээсийг сайжруулдаггүй ч уян хатан байдлыг хангадаг.Зарим мэдрэгчтэй мэдрэгчүүд нь өөрөө эргэдэг төхөөрөмж бөгөөд датчикийн үзүүр нь 180 градусаас дээш босоо чиглэлд эргэлдэж, 360 градусын эргэлт хийх боломжтой.

CMM-үүдийг одоо өөр төрөл бүрийн хэлбэрээр авах боломжтой.Эдгээрт зүүний үзүүрийн байрлалыг тооцоолохдоо гарны үений өнцгийн хэмжилтийг ашигладаг CMM гарууд багтдаг бөгөөд лазер сканнер болон оптик дүрслэлд зориулсан датчикаар тоноглогдсон байж болно.Ийм гарны CMM-ийг ихэвчлэн ердийн суурин орны CMM-ээс зөөвөрлөх чадвар нь давуу талтай тохиолдолд ашигладаг- хэмжсэн байршлыг хадгалахын зэрэгцээ програмчлалын программ хангамж нь хэмжилтийн явцад хэмжилт хийх хэсгийн эргэн тойронд хэмжих гарыг өөрөө болон түүний хэмжилтийн хэмжээг шилжүүлэх боломжийг олгодог.CMM гар нь хүний ​​гарны уян хатан байдлыг дуурайдаг тул стандарт гурван тэнхлэгт машин ашиглан шалгах боломжгүй нарийн төвөгтэй хэсгүүдийн дотор талд хүрч чаддаг.

Механик датчик

Координатын хэмжилтийн эхний өдрүүдэд (CMM) механик датчикуудыг нэхмэлийн төгсгөлд байрлах тусгай тавиур дээр суурилуулсан.Босоо амны төгсгөлд хатуу бөмбөгийг гагнах замаар маш түгээмэл датчик хийсэн.Энэ нь хавтгай нүүр, цилиндр эсвэл бөмбөрцөг гадаргууг бүхэлд нь хэмжихэд тохиромжтой.Бусад датчикуудыг тусгай шинж чанарыг хэмжихийн тулд тодорхой хэлбэрт, жишээлбэл, квадрантад нунтагласан.Эдгээр датчикийг ажлын хэсгийн эсрэг биечлэн барьж, орон зай дахь байрлалыг 3 тэнхлэгт дижитал уншилтаас (DRO) уншиж, эсвэл илүү дэвшилтэт системүүдэд хөлийн унтраалга эсвэл түүнтэй төстэй төхөөрөмжөөр компьютерт нэвтэрдэг байв.Машинуудыг гараар хөдөлгөж, машинист бүр датчик дээр өөр өөр дарамт шахалт үзүүлж, хэмжилт хийхдээ өөр өөр арга хэрэглэж байсан тул контактын энэ аргаар авсан хэмжилт нь ихэвчлэн найдваргүй байдаг.

Цаашдын хөгжил бол тэнхлэг бүрийг жолоодох моторуудыг нэмж оруулсан явдал юм.Операторууд машинд биечлэн хүрэх шаардлагагүй болсон ч орчин үеийн алсын удирдлагатай машинуудын адилаар тэнхлэг бүрийг жолоодлоготой жолоодлогын хайрцаг ашиглан жолоодох боломжтой болсон.Хэмжилтийн нарийвчлал, нарийвчлал нь электрон мэдрэгчтэй гох мэдрэгчийг зохион бүтээснээр эрс сайжирсан.Энэхүү шинэ датчик төхөөрөмжийн анхдагч нь одоогийн Renishaw plc компанийг үүсгэн байгуулсан Дэвид МакМюртри байв.Холбоо барих төхөөрөмж хэвээр байгаа ч датчик нь пүрштэй ган бөмбөлөг (дараа нь бадмаараг бөмбөг) зүүгтэй байв.Зоног бүрэлдэхүүн хэсгийн гадаргууд хүрэх үед зүү хазайж, X,Y,Z координатын мэдээллийг нэгэн зэрэг компьютерт илгээв.Хувь хүний ​​​​оператороос шалтгаалсан хэмжилтийн алдаа багасч, CNC-ийн үйл ажиллагааг нэвтрүүлэх, CMM-ийн нас ахих үе шат тавигдсан.

Оптик датчик нь линз-CCD-систем бөгөөд тэдгээр нь механик шиг хөдөлж, материалд хүрэхийн оронд сонирхсон цэгт чиглэгддэг.Гадаргуугийн авсан зургийг үлдэгдэл нь хар ба цагаан бүсийн хоорондох ялгааг хангахад хүрэлцэх хүртэл хэмжих цонхны хил дээр хадгалагдана.Хуваах муруйг огторгуйд хүссэн хэмжих цэг болох цэг хүртэл тооцоолж болно.CCD дээрх хэвтээ мэдээлэл нь 2D (XY) бөгөөд босоо байрлал нь суурин Z-хөтөч (эсвэл төхөөрөмжийн бусад бүрэлдэхүүн хэсэг) дээрх бүрэн шалгах системийн байрлал юм.

Сканнердах датчик систем

Сканнерийн датчик гэж нэрлэгддэг тодорхой интервалаар цэгүүдийг авах хэсгийн гадаргуугийн дагуу чирдэг мэдрэгч бүхий шинэ загварууд байдаг.НУМ-ын шалгалтын энэ арга нь ердийн мэдрэгчтэй мэдрэгчтэй датчикийн аргаас илүү нарийвчлалтай бөгөөд олон дахин хурдан байдаг.

Өндөр хурдны лазерын нэг цэгийн гурвалжин, лазер шугаман сканнер, цагаан гэрлийн сканнер зэргийг багтаасан контактгүй сканнер гэж нэрлэгддэг дараагийн үеийн сканнер маш хурдан хөгжиж байна.Энэ арга нь лазер туяа эсвэл тухайн хэсгийн гадаргуу дээр туссан цагаан гэрлийг ашигладаг.Дараа нь олон мянган цэгүүдийг авч, зөвхөн хэмжээ, байрлалыг шалгах төдийгүй тухайн хэсгийн 3D дүрсийг бүтээхэд ашиглаж болно.Энэхүү "цэг-үүл өгөгдөл"-ийг дараа нь CAD програм хангамж руу шилжүүлж, тухайн хэсгийн 3D загварыг бий болгож болно.Эдгээр оптик сканнеруудыг ихэвчлэн зөөлөн эсвэл нарийн хэсгүүдэд эсвэл урвуу инженерчлэлийг хөнгөвчлөхөд ашигладаг.

Микрометрологийн датчик

Микро масштабын хэмжилзүйн хэрэглээнд зориулсан туршилтын систем нь шинээр гарч ирж буй өөр нэг салбар юм.Системд нэгтгэсэн микропроб бүхий хэд хэдэн координат хэмжих машин (CMM), засгийн газрын лабораторийн хэд хэдэн тусгай систем, микро масштабын хэмжилзүйн хувьд их дээд сургуулиудад барьсан хэмжилзүйн платформууд байдаг.Хэдийгээр эдгээр машинууд нь сайн, ихэнх тохиолдолд нанометрийн масштабтай хэмжилзүйн маш сайн платформууд боловч тэдгээрийн үндсэн хязгаарлалт нь найдвартай, бат бөх, чадвартай микро/нано датчик юм.^{[ишлэл хэрэгтэй]}Микро масштабаар шалгах технологийн сорилтууд нь гадаргууг гэмтээхгүйн тулд гүн гүнзгий, нарийхан хэсгүүдэд хүрэх чадвар, өндөр нарийвчлалтай (нанометрийн түвшин) бага контакт хүчээр нэвтрэх боломжийг олгодог өндөр харьцаатай датчик шаардлагатай байдаг.^{[ишлэл хэрэгтэй]}Нэмж дурдахад, микро масштабтай датчик нь чийгшил, гадаргуугийн харилцан үйлчлэл, тухайлбал наалдац (наалдац, мениск ба/эсвэл Ван дер Ваалсын хүчнээс үүдэлтэй) зэрэг орчны нөхцөлд мэдрэмтгий байдаг.^{[ишлэл хэрэгтэй]}

Микро масштабаар шалгах технологид сонгодог CMM датчик, оптик датчик, тогтсон долгионы датчик зэрэг жижигрүүлсэн хувилбар орно.Гэсэн хэдий ч одоогийн оптик технологи нь гүн, нарийн шинж чанарыг хэмжихэд хангалттай жижиг хэмжээтэй байж болохгүй бөгөөд оптик нарийвчлал нь гэрлийн долгионы уртаар хязгаарлагддаг.Рентген зураг нь тухайн шинж чанарын зургийг өгдөг боловч хэмжилзүйн мэдээлэл байхгүй.

Физик зарчим

Оптик мэдрэгч ба/эсвэл лазер датчикийг (боломжтой бол хослуулан) ашиглаж болох бөгөөд энэ нь CMM-ийг хэмжих микроскоп эсвэл олон мэдрэгчтэй хэмжих машин болгон өөрчилдөг.Fringe проекцын систем, теодолит гурвалжин систем эсвэл лазер алсын болон гурвалжингийн системийг хэмжих машин гэж нэрлэдэггүй боловч хэмжилтийн үр дүн нь ижил байдаг: сансрын цэг.Лазер мэдрэгчийг кинематик гинжин хэлхээний төгсгөлд (жишээ нь: Z-хөтөгчийн бүрэлдэхүүн хэсгийн төгсгөл) гадаргуу ба лавлах цэгийн хоорондох зайг илрүүлэхэд ашигладаг.Энэ нь интерферометрийн функц, фокусын өөрчлөлт, гэрлийн хазайлт эсвэл цацрагийн сүүдэрлэх зарчмыг ашиглаж болно.

Зөөврийн координат хэмжих машин

Уламжлалт CMM нь объектын физик шинж чанарыг хэмжихийн тулд гурван декарт тэнхлэг дээр хөдөлдөг датчик ашигладаг бол зөөврийн CMM нь зангидсан гар, эсвэл оптик CMM-ийн хувьд гаргүй сканнерын системийг оптик гурвалжны аргыг ашигладаг бөгөөд хөдөлгөөний бүрэн эрх чөлөөг олгодог. объектын эргэн тойронд.

Үе мөчиртэй зөөврийн CMM нь шугаман тэнхлэгийн оронд эргэдэг кодлогчоор тоноглогдсон зургаа, долоон тэнхлэгтэй байдаг.Зөөврийн гар нь хөнгөн жинтэй (ихэвчлэн 20 фунтаас бага жинтэй) бөгөөд бараг хаана ч авч явах, ашиглах боломжтой.Гэсэн хэдий ч оптик CMM-ийг үйлдвэрлэлд улам бүр ашиглаж байна.Авсаархан шугаман эсвэл матриц массив камеруудаар (Microsoft Kinect гэх мэт) зохион бүтээсэн оптик CMM нь гартай зөөврийн CMM-ээс жижиг, утасгүй, бараг хаана ч байрладаг бүх төрлийн объектын 3D хэмжилтийг хэрэглэгчдэд хялбархан хийх боломжийг олгодог.

Зөөврийн CMM-д урвуу инженерчлэл, хурдан прототип хийх, бүх хэмжээтэй эд ангиудыг их хэмжээгээр шалгах зэрэг давтагддаггүй зарим програмууд тохиромжтой.Зөөврийн CMM-ийн ашиг тус олон талтай.Хэрэглэгчид бүх төрлийн эд анги, хамгийн алслагдсан/хэцүү байршилд 3D хэмжилт хийх уян хатан чадвартай.Тэдгээрийг хэрэглэхэд хялбар бөгөөд нарийвчлалтай хэмжилт хийхэд хяналттай орчин шаардлагагүй.Түүнээс гадна зөөврийн CMM нь уламжлалт CMM-ээс бага өртөгтэй байдаг.

Зөөврийн CMM-ийн өвөрмөц давуу тал нь гар ажиллагаатай байдаг (тэдгээрийг хүн ашиглахыг үргэлж шаарддаг).Нэмж дурдахад, тэдгээрийн ерөнхий нарийвчлал нь гүүрний төрлийн CMM-ээс арай бага нарийвчлалтай байж болох бөгөөд зарим хэрэглээнд тохиромжгүй байдаг.

Олон мэдрэгч хэмжих машинууд

Мэдрэгч мэдрэгч бүхий уламжлалт CMM технологийг өнөөдөр бусад хэмжилтийн технологитой хослуулдаг.Үүнд олон мэдрэгчтэй хэмжилт гэж нэрлэгддэг лазер, видео эсвэл цагаан гэрлийн мэдрэгч орно.