X'inhi magna tal-kejl tal-koordinati?

Amagna tal-kejl tal-koordinati(CMM) huwa apparat li jkejjel il-ġeometrija ta' oġġetti fiżiċi billi jħoss punti diskreti fuq il-wiċċ tal-oġġett b'sonda. Diversi tipi ta' sondi jintużaw fis-CMMs, inklużi mekkaniċi, ottiċi, bil-lejżer, u dawl abjad. Skont il-magna, il-pożizzjoni tas-sonda tista' tiġi kkontrollata manwalment minn operatur jew tista' tkun ikkontrollata minn kompjuter. Is-CMMs tipikament jispeċifikaw il-pożizzjoni tas-sonda f'termini tal-ispostament tagħha minn pożizzjoni ta' referenza f'sistema ta' koordinati Karteżjani tridimensjonali (jiġifieri, b'assi XYZ). Minbarra li jiċċaqalqu s-sonda tul l-assi X, Y, u Z, ħafna magni jippermettu wkoll li l-angolu tas-sonda jiġi kkontrollat ​​biex jippermetti l-kejl ta' uċuħ li altrimenti ma jkunux jistgħu jintlaħqu.

Is-CMM tipika 3D "pont" tippermetti moviment tas-sonda tul tliet assi, X, Y u Z, li huma ortogonali għal xulxin f'sistema ta' koordinati Karteżjani tridimensjonali. Kull assi għandu sensur li jimmonitorja l-pożizzjoni tas-sonda fuq dak l-assi, tipikament bi preċiżjoni mikrometrika. Meta s-sonda tikkuntattja (jew inkella tiskopri) post partikolari fuq l-oġġett, il-magna tieħu kampjuni mit-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 jiġi ripetut kif meħtieġ, billi s-sonda tiċċaqlaq kull darba, biex tipproduċi "sħaba ta' punti" li tiddeskrivi ż-żoni tal-wiċċ ta' interess.

Użu komuni tas-CMMs huwa fil-proċessi tal-manifattura u l-assemblaġġ biex jiġi ttestjat parti jew assemblaġġ kontra l-intenzjoni tad-disinn. F'applikazzjonijiet bħal dawn, jiġu ġġenerati sħab ta' punti li jiġu 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' Direct Computer Control (DCC). Is-CMMs DCC jistgħu jiġu pprogrammati biex ikejlu ripetutament partijiet identiċi; għalhekk CMM awtomatizzata hija forma speċjalizzata ta' robot industrijali.

Partijiet

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

• L-istruttura ewlenija li tinkludi tliet assi ta' moviment. Il-materjal użat biex jinbena l-qafas li jiċċaqlaq varja matul is-snin. Il-granit u l-azzar intużaw fis-CMMs bikrija. 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 CMM bi frejm tal-granit minħabba r-rekwiżit tas-suq għal dinamika metroloġiċi mtejba u t-tendenza dejjem tikber li jiġu installati CMM barra mil-laboratorju tal-kwalità. Tipikament, bennejja tas-CMM ta' volum baxx u manifatturi domestiċi fiċ-Ċina u l-Indja biss għadhom jimmanifatturaw CMM tal-granit minħabba approċċ teknoloġiku baxx u dħul faċli biex issir bennej ta' frejms tas-CMM. Ix-xejra dejjem tikber lejn l-iskannjar teħtieġ ukoll li l-assi Z tas-CMM ikun aktar iebes u ġew introdotti materjali ġodda bħaċ-ċeramika u l-karbur tas-silikon.
• Sistema ta' sondaġġ
• Sistema ta' ġbir u tnaqqis tad-dejta — tipikament tinkludi kontrollur tal-magna, kompjuter tad-desktop u softwer tal-applikazzjoni.

Disponibbiltà

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

Preċiżjoni

L-eżattezza tal-magni tal-kejl tal-koordinati tipikament tingħata bħala fattur ta' inċertezza bħala funzjoni fuq id-distanza. Għal CMM li tuża touch probe, dan jirrelata mar-ripetibbiltà tas-sonda u l-eżattezza tal-iskali lineari. Ir-ripetibbiltà tipika tas-sonda tista' tirriżulta f'kejl ta' .001mm jew .00005 pulzier (nofs għaxra) fuq il-volum kollu tal-kejl. Għal magni bi 3, 3+2, u 5 assi, is-sondi jiġu kalibrati b'mod rutinarju bl-użu ta' standards traċċabbli u l-moviment tal-magna jiġi vverifikat bl-użu ta' gauges biex tiġi żgurata l-eżattezza.

Partijiet speċifiċi

Korp tal-magna

L-ewwel CMM ġiet żviluppata mill-Kumpanija Ferranti tal-Iskozja fis-snin ħamsin bħala riżultat ta' ħtieġa diretta li jitkejlu komponenti ta' preċiżjoni fil-prodotti militari tagħhom, għalkemm din il-magna kellha biss żewġ assi. L-ewwel mudelli bi tliet assi bdew jidhru fis-snin sittin (DEA tal-Italja) u l-kontroll tal-kompjuter iddebutta fil-bidu tas-snin sebgħin iżda l-ewwel CMM li taħdem ġiet żviluppata u mqiegħda għall-bejgħ minn Browne & Sharpe f'Melbourne, l-Ingilterra. (Leitz Germany sussegwentement ipproduċiet struttura ta' magna fissa b'mejda li tiċċaqlaq.

Fil-magni moderni, is-superstruttura tat-tip gantry għandha żewġ saqajn u ħafna drabi tissejjaħ pont. Din tiċċaqlaq liberament tul il-mejda tal-granit b'sieq waħda (ħafna drabi msejħa s-sieq ta' ġewwa) issegwi binarju gwida mwaħħal ma' naħa waħda tal-mejda tal-granit. Is-sieq opposta (ħafna drabi s-sieq ta' barra) sempliċement tistrieħ fuq il-mejda tal-granit wara l-kontorn tal-wiċċ vertikali. Il-bearings tal-arja huma l-metodu magħżul biex jiġi żgurat vjaġġar mingħajr frizzjoni. F'dawn, l-arja kkompressata hija sfurzata minn serje ta' toqob żgħar ħafna f'wiċċ ċatt tal-bearings biex tipprovdi kuxxin tal-arja lixx iżda kkontrollat ​​li fuqu s-CMM tista' tiċċaqlaq b'mod kważi mingħajr frizzjoni li jista' jiġi kkumpensat permezz ta' softwer. Il-moviment tal-pont jew tal-gantry tul il-mejda tal-granit jifforma assi wieħed tal-pjan XY. Il-pont tal-gantry fih karru li jaqsam bejn is-saqajn ta' ġewwa u ta' barra u jifforma l-assi orizzontali X jew Y l-ieħor. It-tielet assi tal-moviment (assi Z) huwa pprovdut biż-żieda ta' quill jew magħżel vertikali li jiċċaqlaq 'il fuq u 'l isfel miċ-ċentru tal-karru. Is-sonda tat-touch tifforma l-apparat tas-sensing fit-tarf tal-quill. Il-moviment tal-assi X, Y u Z jiddeskrivi bis-sħiħ il-pakkett tal-kejl. Mejdiet rotatorji fakultattivi jistgħu jintużaw biex itejbu l-aċċessibilità tas-sonda tal-kejl għal biċċiet tax-xogħol ikkumplikati. It-tabella rotatorja bħala r-raba' assi tas-sewqan ma ttejjibx id-dimensjonijiet tal-kejl, li jibqgħu 3D, iżda tipprovdi grad ta' flessibilità. Xi sondi tattili huma nfushom apparati rotatorji mħaddma bil-ponta tas-sonda kapaċi ddur vertikalment b'aktar minn 180 grad u b'rotazzjoni sħiħa ta' 360 grad.

Is-CMMs issa huma disponibbli wkoll f'varjetà ta' forom oħra. Dawn jinkludu dirgħajn CMM li jużaw kejl angolari meħud fil-ġogi tad-driegħ biex jikkalkulaw il-pożizzjoni tal-ponta tal-istilus, u jistgħu jiġu mgħammra b'sondi għall-iskannjar bil-lejżer u l-immaġini ottika. CMMs b'dirgħajn bħal dawn spiss jintużaw fejn il-portabbiltà tagħhom hija vantaġġ fuq is-CMMs tradizzjonali b'sodda fissa - billi jaħżnu postijiet imkejla, is-softwer tal-ipprogrammar jippermetti wkoll li d-driegħ tal-kejl innifsu, u l-volum tal-kejl tiegħu, jiċċaqalqu madwar il-parti li trid titkejjel waqt rutina ta' kejl. Minħabba li d-dirgħajn CMM jimitaw il-flessibbiltà ta' driegħ uman, spiss ikunu jistgħu jilħqu l-intern ta' partijiet kumplessi li ma jistgħux jiġu sondati bl-użu ta' magna standard bi tliet assi.

Sonda mekkanika

Fil-bidu tal-kejl tal-koordinati (CMM), is-sondi mekkaniċi kienu jitwaħħlu f'detentur speċjali fit-tarf tal-pinna. Sonda komuni ħafna kienet issir billi tissaldja ballun iebes mat-tarf ta' xaft. Dan kien ideali biex titkejjel firxa sħiħa ta' uċuħ ċatti, ċilindriċi jew sferiċi. Sondi oħra kienu jiġu mitħunin f'forom speċifiċi, pereżempju kwadrant, biex jippermettu l-kejl ta' karatteristiċi speċjali. Dawn is-sondi kienu jinżammu fiżikament kontra l-biċċa tax-xogħol bil-pożizzjoni fl-ispazju tinqara minn qari diġitali bi 3 assi (DRO) jew, f'sistemi aktar avvanzati, tiġi illoggjata f'kompjuter permezz ta' swiċċ tas-saqajn jew apparat simili. Il-kejl meħud b'dan il-metodu ta' kuntatt spiss ma kienx affidabbli peress li l-magni kienu jiġu mċaqalqa bl-idejn u kull operatur tal-magna kien japplika ammonti differenti ta' pressjoni fuq is-sonda jew jadotta tekniki differenti għall-kejl.

Żvilupp ulterjuri kien iż-żieda ta' muturi għas-sewqan ta' kull assi. L-operaturi ma kellhomx għalfejn imissu l-magna fiżikament iżda setgħu jsuqu kull assi billi jużaw handbox bil-joysticks bl-istess mod bħal fil-karozzi moderni kkontrollati mill-bogħod. L-eżattezza u l-preċiżjoni tal-kejl tjiebu drastikament bl-invenzjoni tas-sonda elettronika tat-trigger tal-mess. Il-pijunier ta' dan l-apparat ġdid tas-sonda kien David McMurtry li sussegwentement ifforma dak li llum huwa Renishaw plc. Għalkemm għadha apparat ta' kuntatt, is-sonda kellha stilus b'ballun tal-azzar mgħobbi b'molla (aktar tard ballun rubin). Hekk kif is-sonda mess il-wiċċ tal-komponent, l-istilus iddevja u simultanjament bagħat l-informazzjoni tal-koordinati X, Y, Z lill-kompjuter. L-iżbalji fil-kejl ikkawżati minn operaturi individwali naqsu u tħejja l-istadju għall-introduzzjoni ta' operazzjonijiet CNC u l-età matura tas-CMMs.

Is-sondi ottiċi huma sistemi ta' lentijiet-CCD, li jiċċaqalqu 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 tal-kejl, sakemm ir-residwu jkun adegwat biex jikkuntrasta bejn iż-żoni suwed u bojod. Il-kurva tad-diviżjoni tista' tiġi kkalkulata sa punt, li huwa l-punt tal-kejl mixtieq fl-ispazju. L-informazzjoni orizzontali fuq is-CCD hija 2D (XY) u l-pożizzjoni vertikali hija l-pożizzjoni tas-sistema sħiħa ta' sondaġġ fuq l-istand Z-drive (jew komponent ieħor tal-apparat).

Sistemi ta' sonda tal-iskannjar

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

Il-ġenerazzjoni li jmiss ta' skennjar, magħrufa bħala skennjar mingħajr kuntatt, li tinkludi triangolazzjoni ta' punt wieħed bil-lejżer b'veloċità għolja, skennjar ta' linji bil-lejżer, u skennjar b'dawl abjad, qed tavvanza b'rata mgħaġġla ħafna. Dan il-metodu juża jew raġġi tal-lejżer jew dawl abjad li jiġu pproġettati kontra l-wiċċ tal-parti. Imbagħad jistgħu jittieħdu eluf ta' punti u jintużaw mhux biss biex jiġu ċċekkjati d-daqs u l-pożizzjoni, iżda wkoll biex tinħoloq immaġni 3D tal-parti. Din id-"dejta tas-sħaba tal-punti" tista' mbagħad tiġi trasferita għal softwer CAD biex tinħoloq mudell 3D li jaħdem tal-parti. Dawn l-iskanners ottiċi spiss jintużaw fuq partijiet rotob jew delikati jew biex jiffaċilitaw l-inġinerija inversa.

Sondi tal-mikrometroloġija

Sistemi ta' sondaġġ għal applikazzjonijiet ta' metroloġija fuq skala mikro huma qasam emerġenti ieħor. Hemm diversi magni tal-kejl tal-koordinati (CMM) disponibbli kummerċjalment li għandhom mikroprobe integrata fis-sistema, diversi sistemi speċjalizzati f'laboratorji tal-gvern, u numru ta' pjattaformi tal-metroloġija mibnija mill-università għall-metroloġija fuq skala mikro. Għalkemm dawn il-magni huma pjattaformi tal-metroloġija tajbin u f'ħafna każijiet eċċellenti bi skali nanometriċi, il-limitazzjoni primarja tagħhom hija sonda mikro/nano affidabbli, robusta u kapaċi.^{[ċitazzjoni meħtieġa]}L-isfidi għat-teknoloġiji tal-probing fuq skala mikro jinkludu l-ħtieġa għal sonda b'proporzjon ta' aspett għoli li tagħti l-abbiltà li taċċessa karatteristiċi fondi u dojoq b'forzi ta' kuntatt baxxi sabiex ma ssirx ħsara lill-wiċċ u bi preċiżjoni għolja (livell nanometriku).^{[ċitazzjoni meħtieġa]}Barra minn hekk, is-sondi fuq skala mikro huma suxxettibbli għal kundizzjonijiet ambjentali bħall-umdità u interazzjonijiet tal-wiċċ bħall-istrikazzjoni (ikkawżata minn adeżjoni, menisku, u/jew forzi ta' Van der Waals fost oħrajn).^{[ċitazzjoni meħtieġa]}

It-teknoloġiji biex jinkiseb probing fuq skala mikro jinkludu verżjoni mnaqqsa ta' sondi CMM klassiċi, sondi ottiċi, u sonda ta' mewġa wieqfa fost oħrajn. Madankollu, it-teknoloġiji ottiċi attwali ma jistgħux jiġu skalati żgħar biżżejjed biex ikejlu karatteristika fonda u dejqa, u r-riżoluzzjoni ottika hija limitata mit-tul tal-mewġa tad-dawl. L-immaġini bir-raġġi-X tipprovdi stampa tal-karatteristika iżda l-ebda informazzjoni metroloġiċi traċċabbli.

Prinċipji fiżiċi

Sondi ottiċi u/jew sondi bil-lejżer jistgħu jintużaw (jekk possibbli flimkien), li jibdlu s-CMMs għal mikroskopji tal-kejl jew magni tal-kejl b'ħafna sensuri. Sistemi ta' projezzjoni tal-marġini, sistemi ta' triangolazzjoni tat-teodolit jew sistemi ta' triangolazzjoni u distanza bil-lejżer mhumiex imsejħa magni tal-kejl, iżda r-riżultat tal-kejl huwa l-istess: punt spazjali. Sondi bil-lejżer jintużaw biex jiskopru d-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 fil-fokus, deflessjoni tad-dawl jew prinċipju ta' dell tar-raġġ.

Magni portabbli tal-kejl tal-koordinati

Filwaqt li s-CMMs tradizzjonali jużaw sonda li tiċċaqlaq fuq tliet assi Karteżjani biex tkejjel il-karatteristiċi fiżiċi ta' oġġett, is-CMMs portabbli jużaw jew dirgħajn artikolati jew, fil-każ ta' CMMs ottiċi, sistemi ta' skennjar mingħajr dirgħajn li jużaw metodi ta' triangolazzjoni ottika u jippermettu libertà totali ta' moviment madwar l-oġġett.

CMMs portabbli b'dirgħajn artikolati għandhom sitt jew seba' assi li huma mgħammra b'enkodifikaturi rotatorji, minflok assi lineari. Id-dirgħajn portabbli huma ħfief (tipikament inqas minn 20 libbra) u jistgħu jinġarru u jintużaw kważi kullimkien. Madankollu, is-CMMs ottiċi qed jintużaw dejjem aktar fl-industrija. Iddisinjati b'kameras kompatti lineari jew matriċi (bħall-Microsoft Kinect), is-CMMs ottiċi huma iżgħar mis-CMMs portabbli bid-dirgħajn, m'għandhomx wajers, u jippermettu lill-utenti jieħdu kejl 3D faċilment tat-tipi kollha ta' oġġetti li jinsabu kważi kullimkien.

Ċerti applikazzjonijiet mhux ripetittivi bħall-inġinerija inversa, il-prototipar rapidu, u l-ispezzjoni fuq skala kbira ta' partijiet ta' kull daqs huma idealment adattati għal CMMs portabbli. Il-benefiċċji tas-CMMs portabbli huma multipli. L-utenti għandhom il-flessibbiltà li jieħdu kejl 3D ta' kull tip ta' partijiet u fl-aktar postijiet remoti/diffiċli. Huma faċli biex jintużaw u ma jeħtiġux ambjent ikkontrollat ​​biex jieħdu kejl preċiż. Barra minn hekk, is-CMMs portabbli għandhom it-tendenza li jiswew inqas mis-CMMs tradizzjonali.

Il-kompromessi inerenti tas-CMMs portabbli huma t-tħaddim manwali (dejjem jeħtieġu bniedem biex jużahom). Barra minn hekk, l-eżattezza ġenerali tagħhom tista' tkun xi ftit inqas preċiża minn dik ta' CMM tat-tip pont u hija inqas adattata għal xi applikazzjonijiet.

Magni tal-kejl b'ħafna sensuri

It-teknoloġija tradizzjonali tas-CMM li tuża sondi tat-touch illum ħafna drabi hija kkombinata ma' teknoloġija oħra tal-kejl. Dan jinkludi sensuri tal-lejżer, tal-vidjo jew tad-dawl abjad biex jipprovdi dak li hu magħruf bħala kejl multisensor.