X'inhi magna tal-kejl tal-koordinati?

AMagna tal-kejl tal-koordinata(CMM) huwa apparat li jkejjel il-ġeometrija ta 'oġġetti fiżiċi billi jħossu punti diskreti fuq il-wiċċ ta' l-oġġett b'sonda. Diversi tipi ta 'sondi jintużaw fis-CMMs, inklużi dawl mekkaniku, ottiku, bil-lejżer u abjad. Jiddependi fuq il-magna, il-pożizzjoni tas-sonda tista 'tkun ikkontrollata manwalment minn operatur jew tista' tkun ikkontrollata mill-kompjuter. Is-CMMs tipikament jispeċifikaw il-pożizzjoni ta 'sonda f'termini ta' spostament tagħha minn pożizzjoni ta 'referenza f'sistema tridimensjonali ta' koordinati Kartesjani (jiġifieri, bl-assi XYZ). Minbarra li tiċċaqlaq is-sonda tul l-assi X, Y, u Z, ħafna magni jippermettu wkoll li l-angolu tas-sonda jiġi kkontrollat ​​biex jippermetti kejl ta 'uċuħ li altrimenti ma jistgħux jintlaħqu.

Il-pont 3D tipiku CMM jippermetti l-moviment tas-sonda tul tliet assi, x, y u z, li huma ortogonali għal xulxin f'sistema tridimensjonali ta 'koordinati Kartesjani. Kull assi għandu senser li jimmonitorja l-pożizzjoni tas-sonda fuq dak l-assi, tipikament bi preċiżjoni tal-mikrometru. Meta s-sonda tikkuntattja (jew inkella tiskopri) post partikolari fuq l-oġġett, il-magna tieħu kampjuni tat-tliet sensuri tal-pożizzjoni, u b'hekk tkejjel il-post ta 'punt wieħed fuq il-wiċċ tal-oġġett, kif ukoll il-vettur tridimensjonali tal-kejl meħud. Dan il-proċess huwa ripetut kif meħtieġ, billi tiċċaqlaq is-sonda kull darba, biex tipproduċi "sħaba tal-punt" li tiddeskrivi ż-żoni tal-wiċċ ta 'interess.

Użu komuni ta 'CMMs huwa fil-proċessi ta' manifattura u assemblaġġ biex jittestja parti jew assemblaġġ kontra l-intenzjoni tad-disinn. F'dawn l-applikazzjonijiet, is-sħab tal-punti huma ġġenerati li huma analizzati permezz ta 'algoritmi ta' rigressjoni għall-kostruzzjoni ta 'karatteristiċi. Dawn il-punti jinġabru bl-użu ta 'sonda li titqiegħed manwalment minn operatur jew awtomatikament permezz ta' kontroll dirett tal-kompjuter (DCC). CMMs DCC jistgħu jiġu pprogrammati biex ikejlu ripetutament partijiet identiċi; Għalhekk CMM awtomatizzat huwa forma speċjalizzata ta 'robot industrijali.

Partijiet

Il-magni tal-kejl tal-koordinati jinkludu tliet komponenti ewlenin:

• L-istruttura ewlenija li tinkludi tliet assi tal-moviment. Il-materjal użat biex jinbena l-qafas li jiċċaqlaq varjat matul is-snin. Il-granit u l-azzar intużaw fil-bidu tas-CMM's. Illum il-manifatturi ewlenin kollha tas-CMM jibnu frejms minn liga tal-aluminju jew xi derivattiv u jużaw ukoll iċ-ċeramika biex iżidu l-ebusija tal-assi Z għall-applikazzjonijiet tal-iskannjar. Ftit bennejja tas-CMM illum għadhom jimmanifatturaw il-qafas tal-granit CMM minħabba l-ħtieġa tas-suq għal dinamika tal-metroloġija mtejba u x-xejra dejjem tiżdied biex tinstalla CMM barra mill-laboratorju tal-kwalità. Tipikament biss bennejja ta 'volum baxx CMM u manifatturi domestiċi fiċ-Ċina u l-Indja għadhom qed jimmanifatturaw il-granit CMM minħabba approċċ ta' teknoloġija baxxa u dħul faċli biex isiru bennej tal-qafas CMM. Ix-xejra dejjem tiżdied lejn l-iskannjar tirrikjedi wkoll li l-assi CMM Z ikun iktar iebes u ġew introdotti materjali ġodda bħalma huma l-karbur taċ-ċeramika u tas-silikon.
• Sistema ta 'sonda
• Sistema ta 'ġbir ta' data u tnaqqis - tipikament tinkludi kontrollur tal-magna, kompjuter tad-desktop u softwer ta 'applikazzjoni.

Disponibbiltà

Dawn il-magni jistgħu jkunu wieqfa, li jinżammu fl-idejn u portabbli.

Eżattezza

L-eżattezza tal-magni tal-kejl tal-koordinati huma tipikament mogħtija bħala fattur ta 'inċertezza bħala funzjoni fuq distanza. Għal CMM bl-użu ta 'sonda Touch, dan għandu x'jaqsam mar-ripetibilità tas-sonda u l-eżattezza tal-iskali lineari. Ir-ripetibbiltà tipika tas-sonda tista 'tirriżulta f'kejl ta' ġewwa .001mm jew .00005 pulzier (nofs għaxra) fuq il-volum kollu tal-kejl. Għal magni 3, 3 + 2, u 5 assi, is-sondi huma kalibrati bir-rutina bl-użu ta 'standards traċċabbli u l-moviment tal-magna jiġi vverifikat bl-użu ta' gauges biex tiżgura l-eżattezza.

Partijiet speċifiċi

Korp tal-magna

L-ewwel CMM ġie żviluppat mill-Kumpanija Ferranti tal-Iskozja fis-snin ħamsin bħala riżultat ta 'ħtieġa diretta biex jitkejlu komponenti ta' preċiżjoni fil-prodotti militari tagħhom, għalkemm din il-magna kellha biss 2 assi. L-ewwel mudelli ta '3 assi bdew jidhru fis-snin 1960 (DEA ta' l-Italja) u l-kontroll tal-kompjuter iddebuttaw fil-bidu tas-snin sebgħin iżda l-ewwel CMM li jaħdem ġie żviluppat u mqiegħed għall-bejgħ minn Browne & Sharpe f'Melbourne, l-Ingilterra. (Leitz il-Ġermanja sussegwentement ipproduċiet struttura ta 'magna fissa b'tabella li tiċċaqlaq.

Fil-magni moderni, is-superstruttura tat-tip tal-irfid għandha żewġ saqajn u ħafna drabi tissejjaħ pont. Dan jiċċaqlaq liberament tul il-mejda tal-granit b'riġlejn wieħed (spiss imsejjaħ is-sieq ta 'ġewwa) wara ferrovija ta' gwida mwaħħla ma 'naħa waħda tat-tabella tal-granit. Ir-riġel oppost (spiss barra mis-sieq) sempliċement jistrieħ fuq il-mejda tal-granit wara l-kontorn tal-wiċċ vertikali. Il-bearings tal-arja huma l-metodu magħżul biex jiġi żgurat l-ivvjaġġar bla frizzjoni. F’dawn, l-arja kkompressata hija sfurzata permezz ta ’serje ta’ toqob żgħar ħafna f’wiċċ li jkollu ċatt biex tipprovdi kuxxin tal-arja bla xkiel iżda kkontrollat ​​li fuqu s-CMM tista ’timxi b’mod kważi mingħajr frizzjoni li tista’ tiġi kkumpensata permezz ta ’softwer. Il-moviment tal-pont jew l-irfid tul il-mejda tal-granit jifforma assi wieħed tal-pjan XY. Il-pont tal-irfid fih ġarr li jaqsam bejn is-saqajn ta 'ġewwa u ta' barra u jifforma l-assi l-oħra X jew Y orizzontali. It-tielet assi tal-moviment (assi z) huwa pprovdut biż-żieda ta 'quill jew magħżel vertikali li jimxi' l fuq u 'l isfel miċ-ċentru tal-ġarr. Is-sonda Touch tifforma l-apparat sensittiv fuq it-tarf tal-quill. Il-moviment tal-assi X, Y u Z jiddeskrivi bis-sħiħ il-pakkett tal-kejl. Tabelli li jduru fakultattivi jistgħu jintużaw biex itejbu l-aċċessibilità tas-sonda tal-kejl għal biċċiet tax-xogħol ikkumplikati. It-tabella li ddur bħala r-raba 'assi tas-sewqan ma ttejjebx id-dimensjonijiet tal-kejl, li jibqgħu 3D, iżda tipprovdi grad ta' flessibilità. Xi sondi tal-mess huma nfushom apparat li jdur bil-ponta tas-sonda kapaċi jdur vertikalment permezz ta 'aktar minn 180 grad u permezz ta' rotazzjoni sħiħa ta '360 grad.

Is-CMMs issa huma wkoll disponibbli f'varjetà ta 'forom oħra. Dawn jinkludu armi CMM li jużaw kejl angolari meħuda fil-ġonot tad-driegħ biex tikkalkula l-pożizzjoni tal-ponta tal-istilus, u tista 'tkun mgħammra b'serq għall-iskannjar bil-lejżer u l-immaġini ottiċi. Tali CMMs tad-driegħ ħafna drabi jintużaw fejn il-portabilità tagħhom hija vantaġġ fuq CMMs tas-sodda fissa tradizzjonali billi jinħażnu postijiet imkejla, is-softwer ta 'programmazzjoni jippermetti wkoll li tiċċaqlaq id-driegħ tal-kejl innifsu, u l-volum tal-kejl tiegħu, madwar il-parti li titkejjel waqt rutina ta' kejl. Minħabba li l-armi CMM jimitaw il-flessibilità ta 'driegħ uman huma wkoll spiss ikunu jistgħu jilħqu l-ġewwieni ta' partijiet kumplessi li ma jistgħux jiġu sondati bl-użu ta 'magna standard ta' tliet assi.

Sonda mekkanika

Fil-jiem bikrija tal-kejl tal-koordinati (CMM), sondi mekkaniċi ġew imwaħħlin fi detentur speċjali fit-tarf tal-quill. Sonda komuni ħafna saret bl-issaldjar ta 'ballun iebes sa tarf ta' xaft. Dan kien ideali għall-kejl ta 'firxa sħiħa ta' uċuħ ċatti, ċilindriċi jew sferiċi. Sondi oħra kienu mitħuna għal forom speċifiċi, pereżempju kwadrant, biex jippermettu kejl ta 'karatteristiċi speċjali. Dawn is-sondi nżammu fiżikament kontra l-biċċa tax-xogħol bil-pożizzjoni fl-ispazju li tinqara minn qari diġitali ta '3 assi (DRO) jew, f'sistemi aktar avvanzati, li ġew illoggjati f'kompjuter permezz ta' swiċċ ta 'footswitch jew apparat simili. Il-kejl meħud b'dan il-metodu ta 'kuntatt ħafna drabi ma kienx affidabbli peress li l-magni ġew imċaqalqa bl-idejn u kull operatur tal-magna applika ammonti differenti ta' pressjoni fuq is-sonda jew adotta tekniki differenti għall-kejl.

Żvilupp ieħor kien iż-żieda ta 'muturi għas-sewqan ta' kull assi. L-operaturi ma kellhomx aktar fiżikament imiss il-magna iżda jistgħu jsuqu kull assi billi jużaw handbox bil-joysticks bl-istess mod bħal ma 'karozzi moderni kkontrollati mill-bogħod. L-eżattezza tal-kejl u l-preċiżjoni tjiebu b'mod drammatiku bl-invenzjoni tas-sonda tal-grillu tal-mess elettroniku. Il-pijunier ta 'dan l-apparat ġdid tas-sonda kien David McMurtry li sussegwentement ifforma dak li issa huwa Renishaw PLC. Għalkemm għadu apparat ta 'kuntatt, is-sonda kellha ballun tal-azzar mgħobbi bir-rebbiegħa (aktar tard Ruby Ball). Hekk kif is-sonda messet il-wiċċ tal-komponent, l-istilus imxellef u fl-istess ħin bagħat l-informazzjoni X, Y, Z jikkoordina lill-kompjuter. L-iżbalji tal-kejl ikkawżati minn operaturi individwali saru inqas u l-istadju kien stabbilit għall-introduzzjoni ta 'operazzjonijiet CNC u l-età ta' CMMs.

Sondi ottiċi huma sistemi tal-lenti-CCD, li huma mċaqalqa bħal dawk mekkaniċi, u huma mmirati lejn il-punt ta 'interess, minflok ma jmissu l-materjal. L-immaġni maqbuda tal-wiċċ se tkun magħluqa fil-fruntieri ta 'tieqa ta' kejl, sakemm ir-residwu jkun adegwat biex jikkuntrasta bejn żoni suwed u bojod. Il-kurva ta 'diviżjoni tista' tiġi kkalkulata sa punt, li huwa l-punt ta 'kejl imfittex fl-ispazju. L-informazzjoni orizzontali fuq is-CCD hija 2D (XY) u l-pożizzjoni vertikali hija l-pożizzjoni tas-sistema kompluta ta 'sonda fuq l-istand z-drive (jew komponent ieħor ta' apparat).

Sistemi ta 'sonda tal-iskannjar

Hemm mudelli aktar ġodda li għandhom sondi li jkaxkru tul il-wiċċ tal-parti li jieħdu punti f'intervalli speċifikati, magħrufa bħala sondi tal-iskannjar. Dan il-metodu ta 'spezzjoni ta' CMM huwa spiss aktar preċiż mill-metodu konvenzjonali ta 'sonda u ħafna drabi aktar malajr ukoll.

Il-ġenerazzjoni li jmiss ta 'skanjar, magħrufa bħala skanjar mhux kuntatt, li tinkludi trijangolazzjoni b'veloċità għolja tal-lejżer, skennjar tal-linja tal-lejżer, u skennjar tad-dawl abjad, qed tavvanza malajr ħafna. Dan il-metodu juża jew travi tal-lejżer jew dawl abjad li huma pproġettati kontra l-wiċċ tal-parti. Ħafna eluf ta 'punti jistgħu mbagħad jittieħdu u jintużaw mhux biss biex jiċċekkjaw id-daqs u l-pożizzjoni, iżda wkoll biex joħolqu immaġni 3D tal-parti wkoll. Din id- "dejta tal-punt tas-sħab" tista 'mbagħad tiġi trasferita għal softwer CAD biex tinħoloq mudell 3D li jaħdem tal-parti. Dawn l-iskanners ottiċi ħafna drabi jintużaw fuq partijiet artab jew delikat jew biex jiffaċilitaw l-inġinerija b'lura.

Sondi tal-mikrometroloġija

Sistemi ta 'sonda għal applikazzjonijiet ta' metroloġija mikroskala huma qasam emerġenti ieħor. Hemm bosta magni tal-kejl tal-koordinati disponibbli kummerċjalment (CMM) li għandhom mikroprobe integrata fis-sistema, diversi sistemi ta 'speċjalità fil-Laboratorji tal-Gvern, u kwalunkwe numru ta' pjattaformi ta 'metroloġija mibnija fl-università għall-metroloġija tal-mikroskala. Għalkemm dawn il-magni huma tajbin u f'ħafna każijiet pjattaformi ta 'metroloġija eċċellenti bi skali nanometriċi, il-limitazzjoni primarja tagħhom hija sonda affidabbli, robusta u kapaċi mikro / nano.^{[Ċitazzjoni meħtieġa]}L-isfidi għat-teknoloġiji tal-sonda tal-mikroskala jinkludu l-ħtieġa għal sonda ta 'proporzjon ta' aspett għoli li tagħti l-abbiltà li taċċessa karatteristiċi fil-fond u dojoq b'forzi ta 'kuntatt baxxi sabiex ma jagħmlux ħsara lill-wiċċ u ta' preċiżjoni għolja (livell tan-nanometru).^{[Ċitazzjoni meħtieġa]}Barra minn hekk is-sondi mikroskala huma suxxettibbli għal kundizzjonijiet ambjentali bħalma huma l-umdità u l-interazzjonijiet tal-wiċċ bħal stikzjoni (ikkawżata minn adeżjoni, meniscus, u / jew forzi ta 'van der Waals fost oħrajn).^{[Ċitazzjoni meħtieġa]}

It-teknoloġiji biex tinkiseb sonda mikroskala jinkludu verżjoni mnaqqsa ta 'sondi klassiċi CMM, sondi ottiċi, u sonda tal-mewġ wieqfa fost oħrajn. Madankollu, it-teknoloġiji ottiċi attwali ma jistgħux jiġu skalati żgħar biżżejjed biex jitkejlu l-fond, karatteristika dejqa u r-riżoluzzjoni ottika hija limitata mit-tul ta 'mewġa tad-dawl. Immaġni tar-raġġi X tipprovdi stampa tal-karatteristika iżda l-ebda informazzjoni dwar il-metroloġija traċċabbli.

Prinċipji fiżiċi

Sondi ottiċi u / jew sondi tal-lejżer jistgħu jintużaw (jekk possibbli flimkien), li jibdlu CMMs għal kejl ta 'mikroskopi jew magni tal-kejl b'ħafna sensuri. Sistemi ta 'projezzjoni marġinali, sistemi ta' trijangolazzjoni tat-teodoliti jew sistemi ta 'trijangolazzjoni' l bogħod u laser mhumiex imsejħa magni tal-kejl, iżda r-riżultat tal-kejl huwa l-istess: punt spazjali. Sondi bil-lejżer jintużaw biex jindividwaw id-distanza bejn il-wiċċ u l-punt ta 'referenza fit-tarf tal-katina kinematika (jiġifieri: it-tarf tal-komponent z-drive). Dan jista 'juża funzjoni interferometrika, varjazzjoni ta' fokus, deflessjoni tad-dawl jew prinċipju ta 'dell ta' raġġ.

Magni li jinġarru bil-koordinati li jistgħu jinġarru

Billi s-CMMs tradizzjonali jużaw sonda li timxi fuq tliet assi Kartesjani biex tkejjel il-karatteristiċi fiżiċi ta 'oġġett, CMMs portabbli jużaw jew armi artikolati jew, fil-każ ta' CMMs ottiċi, sistemi ta 'skennjar ħielsa mid-driegħ li jużaw metodi ta' trijangolazzjoni ottika u jippermettu l-libertà totali tal-moviment madwar l-oġġett.

CMMs li jistgħu jinġarru b'armi artikolati għandhom sitt jew seba 'assi li huma mgħammra b'kodifikaturi li jduru, minflok assi lineari. Armi portabbli huma ħfief (tipikament inqas minn 20 libbra) u jistgħu jinġarru u jintużaw kważi kullimkien. Madankollu, CMMs ottiċi qed jintużaw dejjem aktar fl-industrija. Iddisinjat b'kameras lineari kompatti jew matriċi (bħall-Microsoft Kinect), CMMs ottiċi huma iżgħar minn CMMs portabbli bl-armi, jidhru mingħajr wajers, u jippermettu lill-utenti jieħdu faċilment kejl 3D tat-tipi kollha ta 'oġġetti kollha ta' oġġetti li jinsabu kważi kullimkien.

Ċerti applikazzjonijiet mhux ripetittivi bħal inġinerija b'lura, prototipi rapidi, u spezzjoni fuq skala kbira ta 'partijiet ta' kull daqs huma idealment adattati għal CMMs portabbli. Il-benefiċċji ta 'CMMs portabbli huma multifold. L-utenti għandhom il-flessibilità biex jieħdu kejl 3D tat-tipi kollha ta 'partijiet u fl-iktar postijiet remoti / diffiċli. Huma faċli biex jintużaw u ma jeħtiġux ambjent ikkontrollat ​​biex jieħu kejl preċiż. Barra minn hekk, CMMs portabbli għandhom it-tendenza li jiswew inqas minn CMMs tradizzjonali.

Il-kompromessi inerenti ta 'CMMs portabbli huma tħaddim manwali (huma dejjem jeħtieġu bniedem li jużahom). Barra minn hekk, l-eżattezza ġenerali tagħhom tista 'tkun kemmxejn inqas preċiża minn dik ta' pont tat-tip CMM u hija inqas adattata għal xi applikazzjonijiet.

Magni li jiksru multisensor

It-teknoloġija tradizzjonali CMM bl-użu ta 'sondi tal-mess illum ħafna drabi hija kkombinata ma' teknoloġija oħra ta 'kejl. Dan jinkludi sensuri tal-lejżer, vidjow jew dawl abjad biex jipprovdu dak li huwa magħruf bħala kejl multisensor.