Koordinata ölçeg enjamy näme?

Akoordinata ölçeýji maşyn(CMM) fiziki obýektleriň geometriýasyny zond bilen obýektiň ýüzündäki aýry nokatlary duýmak arkaly ölçeýän enjamdyr. CMM-lerde dürli görnüşli zondlar ulanylýar, şol sanda mehaniki, optiki, lazer we ak yşyk. Enjama baglylykda, zondyň ýagdaýy operator tarapyndan el bilen dolandyrylyp bilner ýa-da kompýuter arkaly dolandyrylyp bilner. CMM-ler adatça zondyň ýerleşýän ýerini üç ölçegli Dekart koordinata ulgamyndaky (ýagny XYZ oklary bilen) salgylanma pozisiýasyndan süýşürilmegi babatda kesgitleýär. Zondy X, Y we Z oklary boýunça hereketlendirmekden başga-da, köp enjamlar başga ýagdaýda elýeterli bolmajak ýüzleri ölçemäge mümkinçilik bermek üçin zond burçuny dolandyrmaga hem mümkinçilik berýär.

Adaty 3D “köpri” CMM üç ölçegli Dekart koordinata ulgamynda biri-birine ortogonal bolan üç ok, X, Y we Z boýunça zondyň hereketine mümkinçilik berýär. Her okda zondyň şol okdaky ýerleşýän ýerini, adatça mikrometr takyklygy bilen gözegçilik edýän sensor bar. Zond obýektdäki belli bir ýere degende (ýa-da başgaça anyklanda), maşyn üç ýerleşýän sensory nusga alýar, şeýlelik bilen obýektiň ýüzündäki bir nokadyň ýerleşýän ýerini, şeýle hem alnan ölçegiň 3 ölçegli wektoryny ölçeýär. Bu proses zerur bolanda gaýtalanýar, zondy her gezek hereketlendirip, gyzyklanma ýüzeý meýdanlaryny beýan edýän “nokat bulutyny” öndürýär.

CMM-leriň umumy ulanylyşy önümçilik we ýygnamak proseslerinde bölegi ýa-da toplumy dizaýn maksadyna laýyklykda synagdan geçirmek üçin ulanylýar. Şeýle ulanylyşlarda, aýratynlyklary gurmak üçin regressiýa algoritmleri arkaly seljerilýän nokat bulutlary döredilýär. Bu nokatlar operator tarapyndan el bilen ýerleşdirilen zond ýa-da göni kompýuter dolandyryşy (DCC) arkaly awtomatiki usulda ýygnalýar. DCC CMM-leri birmeňzeş bölekleri gaýta-gaýta ölçemek üçin programmirlenip bilner; şeýlelik bilen awtomatlaşdyrylan CMM senagat robotynyň ýöriteleşdirilen görnüşidir.

Bölekler

Koordinat ölçeýji maşynlar üç esasy bölekden ybarat:

• Hereketiň üç okuny öz içine alýan esasy gurluş. Hereket edýän çarçuwany gurmak üçin ulanylýan material ýyllaryň dowamynda üýtgedi. Ilkinji CMM-lerde granit we polat ulanyldy. Häzirki wagtda ähli esasy CMM öndürijileri çarçuwany alýumin ergininden ýa-da haýsydyr bir önümden gurýarlar we şeýle hem skanerlemek üçin Z okunyň berkligini ýokarlandyrmak üçin keramiki ulanýarlar. Häzirki wagtda CMM gurujylarynyň az sanlysy metrologiýa dinamikasynyň gowulandyrylmagy we hil laboratoriýasyndan daşarda CMM gurnamak meýliniň artmagy sebäpli bazaryň talaplaryna görä granit çarçuwaly CMM öndürýärler. Adatça, Hytaýda we Hindistanda diňe az möçberdäki CMM gurujylary we ýerli önüm öndürijiler pes tehnologiýa çemeleşmesi we CMM çarçuwa gurujysy bolmak üçin aňsat giriş sebäpli granit CMM öndürýärler. Skanirlemäge bolan barha artýan meýl CMM Z okunyň has berk bolmagyny talap edýär we keramika we kremniý karbidi ýaly täze materiallar girizildi.
• Zondlama ulgamy
• Maglumatlary ýygnamak we azaltmak ulgamy — adatça maşyn kontrollerini, stoluň üstünde işleýän kompýuteri we programma üpjünçiligini öz içine alýar.

Elýeterlilik

Bu maşynlar özbaşdak, elde we göterilip bilinýän bolup biler.

Takyklyk

Koordinata ölçeg maşynlarynyň takyklygy, adatça, uzak aralykdaky funksiýa hökmünde näbellilik faktory hökmünde berilýär. Degişli zond ulanýan CMM üçin bu zondyň gaýtalanmagy we çyzykly ölçegleriň takyklygy bilen baglanyşyklydyr. Zondyň adaty gaýtalanmagy tutuş ölçeg göwrümi boýunça 0,001 mm ýa-da 0,00005 dýuým (ondan bir böleginiň ýarymy) aralygyndaky ölçeglere getirip biler. 3, 3+2 we 5 okly maşynlar üçin zondlar yzygiderli yzarlanýan standartlar arkaly kalibrlenýär we takyklygy üpjün etmek üçin maşynyň hereketi ölçegler arkaly barlanýar.

Aýratyn bölekler

Maşyn göwresi

Ilkinji CMM 1950-nji ýyllarda Şotlandiýanyň Ferranti kompaniýasy tarapyndan harby önümlerindäki takyk bölekleri ölçemegiň gönüden-göni zerurlygynyň netijesinde işlenip düzüldi, emma bu maşynyň diňe 2 oklary bardy. Ilkinji 3 okly modeller 1960-njy ýyllarda (Italiýanyň DEA) peýda bolup başlady we kompýuter dolandyryşy 1970-nji ýyllaryň başynda ilkinji gezek peýda boldy, ýöne ilkinji işleýän CMM Angliýanyň Melburn şäherindäki Browne & Sharpe tarapyndan işlenip düzüldi we satuwa çykaryldy. (Leitz Germaniýa soňra hereket edýän stoly bolan üýtgemeýän maşyn gurluşyny öndürdi.)

Häzirki zaman maşynlarynda portal görnüşli üst gurluşyň iki aýagy bar we köplenç köpri diýlip atlandyrylýar. Bu granit stolunyň bir tarapyna berkidilen ýol görkeziji reýkanyň yzyndan bir aýak (köplenç içki aýak diýlip atlandyrylýar) bilen granit stolunyň ugrunda erkin hereket edýär. Garşy aýak (köplenç daşarky aýak) diňe dik ýüz konturyny yzarlap granit stolunyň üstünde durýar. Howa podşipnikleri sürtülmesiz hereketi üpjün etmek üçin saýlanan usuldyr. Bularda basylan howa tekiz podşipnik ýüzünde birnäçe örän kiçi deşiklerden zor bilen geçirilýär we CMM-iň programma üpjünçiligi arkaly kompensasiýa edilip bilinýän sürtülmesiz hereket edip biljek tekiz, ýöne gözegçilik edilýän howa ýastygy üpjün edýär. Köpriniň ýa-da portalyň granit stolunyň ugrunda hereketi XY tekizliginiň bir okuny emele getirýär. Portalyň köprüsinde içki we daşarky aýaklaryň arasyndan geçýän we beýleki X ýa-da Y gorizontal okuny emele getirýän araba bar. Hereketiň üçünji okuny (Z okuny) arabanyň merkezinden ýokary we aşak hereket edýän dik penje ýa-da şpindel goşmak bilen üpjün edilýär. Degişli zondy penjeniň ujunda duýujy enjam döredýär. X, Y we Z oklarynyň hereketi ölçeg örtügini doly suratlandyrýar. Ölçeg zondunyň çylşyrymly iş böleklerine ýakynlaşmagyny ýokarlandyrmak üçin goşmaça aýlanýan stollar ulanylyp bilner. Dördünji hereketlendiriji ok hökmünde aýlanýan stol ölçeg ölçeglerini gowulandyrmaýar, olar 3D bolmagynda galýar, ýöne belli bir derejede çeýeligi üpjün edýär. Käbir degýän zondlaryň özi aýlanýan enjamlar bolup, zond ujy 180 gradusdan gowrak dikligine we doly 360 gradus aýlanma arkaly öwrülip bilýär.

CMM-ler häzir başga dürli görnüşlerde hem elýeterlidir. Bularyň arasynda stilusyň ujunyň ýerleşýän ýerini hasaplamak üçin goluň birleşmelerinde alynýan burç ölçeglerini ulanýan CMM gollary bar we lazer skanirleme we optiki suratlandyrma üçin zondlar bilen enjamlaşdyrylyp bilner. Şeýle gol CMM-leri köplenç göçürip bolýanlygy däp bolan üýtgemeýän düşekli CMM-lerden artykmaçlyk bolan ýerlerde ulanylýar - ölçenen ýerleri saklamak arkaly programma üpjünçiligi ölçeg golunyň özüni we onuň ölçeg göwrümini ölçeg prosesi wagtynda ölçenmeli bölegiň töwereginde hereket etdirmäge mümkinçilik berýär. CMM gollary adam golunyň çeýeligini gaýtalaýandygy sebäpli, olar köplenç standart üç okly maşyn arkaly barlap bolmaýan çylşyrymly bölekleriň içine hem ýetip bilýärler.

Mehaniki zond

Koordinat ölçegleriniň (KÖÖ) ilkinji günlerinde mehaniki zondlar penjeniň ujundaky ýörite saklaýjyda ýerleşdirilipdir. Gaty topy walyň ujuna lehimlemek arkaly örän giňden ýaýran zond ýasalypdyr. Bu, tekiz ýüzli, silindrik ýa-da sferiki ýüzleriň tutuş diapazonyny ölçemek üçin amatly bolupdyr. Başga zondlar ýörite aýratynlyklary ölçemäge mümkinçilik bermek üçin belli bir görnüşlere, mysal üçin kwadranta üwelipdir. Bu zondlar fiziki taýdan iş bölegine garşy saklanypdyr, giňişlikdäki pozisiýa 3 okly sanly okaýyşdan (DRO) okalyp ýa-da has ösen ulgamlarda aýak açary ýa-da şuňa meňzeş enjam arkaly kompýutere ýazylypdyr. Bu kontakt usuly bilen alynýan ölçegler köplenç ygtybarly däldi, sebäbi maşynlar el bilen hereketlendirilipdir we her bir maşyn operatory zonda dürli basyş mukdaryny beripdir ýa-da ölçeg üçin dürli usullary ulanypdyr.

Mundan başga-da, her okuň hereketini amala aşyrmak üçin hereketlendirijileriň goşulmagy hem öňe gidiş boldy. Operatorlar indi maşyna fiziki taýdan degmeli däldiler, eýsem her okuň hereketini häzirki zaman uzakdan dolandyrylýan awtoulaglardaky ýaly joystikli el gutusy arkaly amala aşyryp bilýärdiler. Elektron sensorly trigger zondynyň oýlap tapylmagy bilen ölçegleriň takyklygy we takyklygy ep-esli ýokarlandy. Bu täze zondyň ilkinjisi Deýwid MakMertri boldy, ol soňra häzirki Renishaw plc kompaniýasyny döretdi. Kontakt enjamy bolsa-da, zondyň ýazly polat şar (soňra ýakut şar) stilusy bardy. Zond bölegiň ýüzüne degende, stilus sowuldy we şol bir wagtyň özünde X, Y, Z koordinata maglumatlaryny kompýutere iberdi. Aýry-aýry operatorlaryň döredýän ölçeg ýalňyşlyklary azaldy we CNC operasiýalarynyň ornaşdyrylmagy we CMM-leriň kämilleşmegi üçin şertler döredildi.

Optiki zondlar linza-CCD ulgamlary bolup, olar mehaniki zondlar ýaly hereketlendirilýär we materiala degmegiň ýerine gyzyklanma nokadyna gönükdirilendir. Ýüzüň düşürilen şekili, galan bölegi gara we ak zolaklaryň arasyndaky kontrast üçin ýeterlik bolýança, ölçeg penjiresiniň çäklerine goşular. Bölünýän egrini boşlukdaky gözlenýän ölçeg nokady bolan nokada çenli hasaplap bolýar. CCD-däki gorizontal maglumat 2D (XY) we dik pozisiýa doly zond ulgamynyň stend Z-draýwerindäki (ýa-da enjamyň beýleki bölegindäki) ýerleşýän ýeridir.

Skanirleýji zond ulgamlary

Bölegiň ýüzüniň ugrunda belli bir aralyklarda süýräp hereket edýän zondlary bolan täze modeller bar, olar skanirleýji zondlar diýlip atlandyrylýar. CMM barlagynyň bu usuly köplenç adaty sensorly zond usulyndan has takyk we köp halatlarda has çalt bolýar.

Ýokary tizlikli lazer bir nokatly triangulasiýasyny, lazer çyzyk skanirlemesini we ak ýagtylyk skanirlemesini öz içine alýan kontaktsyz skanirleme diýlip atlandyrylýan indiki nesil örän çalt öňe gidýär. Bu usul bölekiň ýüzüne proýeksiýa edilýän lazer şöhlelerini ýa-da ak ýagtylygy ulanýar. Soňra müňlerçe nokat alnyp, diňe bir ölçegini we ýerleşýän ýerini barlamak üçin däl, eýsem bölekiň 3D şekilini döretmek üçin hem ulanylyp bilner. Soňra bu "nokat-bulut maglumatlary" bölekiň işleýän 3D modelini döretmek üçin CAD programma üpjünçiligine geçirilip bilner. Bu optiki skanerler köplenç ýumşak ýa-da inçe böleklerde ýa-da ters inženerçiligi ýeňilleşdirmek üçin ulanylýar.

Mikrometrologiýa zondlary

Mikroölçegli metrologiýa ulanylyşlary üçin zondlama ulgamlary ýene-de bir täze ugurdyr. Ulgama mikrozond goşulan birnäçe täjirçilik taýdan elýeterli koordinata ölçeg maşynlary (CMM), hökümet laboratoriýalarynda birnäçe ýöriteleşdirilen ulgamlar we mikroölçegli metrologiýa üçin uniwersitet tarapyndan gurlan metrologiýa platformalarynyň sany bar. Bu maşynlar nanometriki ölçegleri bolan gowy we köp halatlarda ajaýyp metrologiýa platformalary bolsa-da, olaryň esasy çäklendirmesi ygtybarly, berk we ukyply mikro/nanozonddyr.^{[sitirleme gerek]}Mikroölçegli zondlama tehnologiýalary üçin kynçylyklara, ýüzüne zyýan ýetirmezlik we ýokary takyklyk (nanometr derejesi) üçin pes kontakt güýçleri bilen çuň, dar aýratynlyklara ýetmek mümkinçiligini berýän ýokary aspekt gatnaşygy bolan zondyň zerurlygy girýär.^{[sitirleme gerek]}Mundan başga-da, mikroölçegli zondlar çyglylyk we ýapyşma (ýapyşma, menisk we/ýa-da Wan der Waals güýçleri sebäpli) ýaly ýüz özara täsirleri ýaly daşky gurşaw şertlerine duýgurdyr.^{[sitirleme gerek]}

Mikroölçegli zondlamany amala aşyrmak üçin tehnologiýalara klassiki CMM zondlarynyň kiçeldilen görnüşi, optiki zondlar we dik duran tolkunly zond girýär. Şeýle-de bolsa, häzirki optiki tehnologiýalar çuňňur, dar aýratynlygy ölçemek üçin ýeterlik derejede kiçi ölçeklenip bilinmeýär we optiki çözgüt ýagtylygyň tolkun uzynlygy bilen çäklendirilýär. Rentgen suratlandyrmasy aýratynlygyň suratyny berýär, ýöne yzarlap bolýan metrologiýa maglumaty ýok.

Fiziki prinsipler

Optiki zondlar we/ýa-da lazer zondlary (mümkin bolsa, bilelikde) ulanylyp bilner, olar CMM-leri ölçeg mikroskoplaryna ýa-da köp sensorly ölçeg enjamlaryna öwürýär. Çetki proýeksiýa ulgamlary, teodolit triangulýasiýa ulgamlary ýa-da lazer uzak we triangulýasiýa ulgamlary ölçeg enjamlary diýlip atlandyrylmaýar, ýöne ölçeg netijesi birmeňzeş: boşluk nokady. Lazer zondlary kinematik zynjyryň ujundaky (ýagny: Z-hereketlendiriji komponentiniň ujundaky) ýüz bilen salgylanma nokadynyň arasyndaky aralygy anyklamak üçin ulanylýar. Bu interferometrik funksiýany, fokus üýtgemesini, ýagtylygyň sowulmagyny ýa-da şöhle kölegesiniň prinsipini ulanyp biler.

Portatiw koordinat ölçeýji maşynlar

Adaty CMM-ler obýektiň fiziki häsiýetlerini ölçemek üçin üç Dekart okunyň üstünde hereket edýän zond ulanýan bolsa, göçme CMM-ler ýa bogunly gollary, ýa-da optiki CMM-ler ýagdaýynda optiki triangulýasiýa usullaryny ulanýan we obýektiň daşynda doly hereket erkinligini üpjün edýän golsuz skanerleme ulgamlaryny ulanýarlar.

Bogunly gollary bolan göçme CMM-leriň çyzykly oklaryň ýerine aýlanýan kodlaýjylar bilen enjamlaşdyrylan alty ýa-da ýedi oklary bar. Göçme gollary ýeňil (adatça 20 funtdan az) we islendik ýerde göterip we ulanyp bolýar. Şeýle-de bolsa, optiki CMM-ler senagatda barha köp ulanylýar. Kompakt çyzykly ýa-da matrisa massiw kameralary (meselem, Microsoft Kinect) bilen döredilen optiki CMM-ler gollary bolan göçme CMM-lerden kiçi, simleri ýok we ulanyjylara islendik ýerde ýerleşýän ähli görnüşli obýektleriň 3D ölçeglerini aňsatlyk bilen almaga mümkinçilik berýär.

Ters inženerçilik, çalt prototipleme we ähli ölçegdäki bölekleriň giň möçberli barlagy ýaly käbir gaýtalanmaýan ulanylyşlar göçme CMM-ler üçin iň amatlydyr. Göçme CMM-leriň artykmaçlyklary köp taraplydyr. Ulanyjylar ähli görnüşli bölekleriň 3D ölçeglerini we iň uzak/kyn ýerlerde almakda çeýelige eýedirler. Olary ulanmak aňsat we takyk ölçegleri almak üçin gözegçilik edilýän gurşawy talap etmeýär. Mundan başga-da, göçme CMM-ler däp bolan CMM-lerden arzan bolýar.

Göçme CMM-leriň özboluşly artykmaçlyklary el bilen işlemekdir (olary ulanmak üçin hemişe adamyň kömegi gerek). Mundan başga-da, olaryň umumy takyklygy köprü görnüşli CMM-lere garanyňda birneme pes bolup biler we käbir ulanyşlar üçin has az amatlydyr.

Köp sensorly ölçeýji enjamlar

Sensorly zondlary ulanýan däp bolan CMM tehnologiýasy häzirki wagtda köplenç beýleki ölçeg tehnologiýalary bilen utgaşdyrylýar. Bu lazer, wideo ýa-da ak yşyk sensorlaryny öz içine alýar we köp sensorly ölçeg hökmünde belli bolan zady üpjün edýär.