X'inhi l-magna tal-kejl tal-koordinati?

Atikkoordina magna tal-kejl(CMM) huwa apparat li jkejjel il-ġeometrija ta 'oġġetti fiżiċi billi jħoss punti diskreti fuq il-wiċċ ta' l-oġġett b'sonda.Diversi tipi ta 'sondi jintużaw fis-CMMs, inklużi dawl mekkaniku, ottiku, tal-lejżer u abjad.Skont il-magna, il-pożizzjoni tas-sonda tista 'tiġi kkontrollata manwalment minn operatur jew tista' tkun ikkontrollata mill-kompjuter.Is-CMMs tipikament jispeċifikaw il-pożizzjoni ta' sonda f'termini tal-ispostament tagħha minn pożizzjoni ta' referenza f'sistema ta' koordinati Kartesjani tridimensjonali (jiġifieri, b'assi XYZ).Minbarra li jċaqalqu s-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 kieku ma jkunux jistgħu jintlaħqu.

Is-CMM tipiku 3D "pont" jippermetti moviment tas-sonda tul tliet assi, X, Y u Z, li huma ortogonali ma 'xulxin f'sistema ta' koordinati Kartesjani tridimensjonali.Kull assi għandu sensor li jimmonitorja l-pożizzjoni tas-sonda fuq dak l-assi, tipikament bi preċiżjoni 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 3-dimensjonali tal-kejl meħud.Dan il-proċess huwa ripetut kif meħtieġ, iċċaqlaq is-sonda kull darba, biex tipproduċi "sħaba ta 'punti" li tiddeskrivi l-erjas tal-wiċċ ta' interess.

Użu komuni ta 'CMMs huwa fil-proċessi ta' manifattura u assemblaġġ biex tittestja parti jew assemblaġġ kontra l-intenzjoni tad-disinn.F'dawn l-applikazzjonijiet, 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' 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

Magni li jkejlu l-koordinati jinkludu tliet komponenti ewlenin:

• L-istruttura ewlenija li tinkludi tliet assi tal-moviment.Il-materjal użat biex jinbena l-qafas li jiċċaqlaq varja matul is-snin.Il-granit u l-azzar intużaw fil-bidu tas-CMM.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 tal-qafas tal-granit minħabba l-ħtieġa tas-suq għal dinamika tal-metroloġija mtejba u t-tendenza dejjem tiżdied biex jinstallaw CMM barra mill-laboratorju ta 'kwalità.Tipikament il-bennejja CMM ta 'volum baxx biss u l-manifatturi domestiċi fiċ-Ċina u l-Indja għadhom jimmanifatturaw CMM tal-granit minħabba approċċ ta' teknoloġija baxxa u dħul faċli biex issir bennej tal-qafas CMM.Ix-xejra dejjem tikber lejn l-iskannjar teħtieġ ukoll li l-assi CMM Z ikun aktar iebes u ġew introdotti materjali ġodda bħaċ-ċeramika u l-karbur tas-silikon.
• Sistema ta' probing
• Sistema ta 'ġbir u tnaqqis tad-dejta — tipikament tinkludi kontrollur tal-magni, kompjuter desktop u softwer ta' applikazzjoni.

Disponibbiltà

Dawn il-magni jistgħu jkunu indipendenti, jinżammu fl-idejn u jinġarru.

Eżattezza

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

Partijiet speċifiċi

Korp tal-magna

L-ewwel CMM ġie żviluppat mill-Ferranti Company ta 'l-Iskozja fis-snin 50 bħala riżultat ta' ħtieġa diretta li jitkejlu komponenti ta 'preċiżjoni fil-prodotti militari tagħhom, għalkemm din il-magna kellha biss 2 assi.L-ewwel mudelli bi 3 assi bdew jidhru fis-sittinijiet (DEA tal-Italja) u l-kontroll tal-kompjuter iddebutta fil-bidu tas-sebgħinijiet iżda l-ewwel CMM li jaħdem ġie żviluppat u mqiegħed għall-bejgħ minn Browne & Sharpe f'Melbourne, l-Ingilterra.(Leitz Ġermanja sussegwentement ipproduċiet struttura ta 'magna fissa b'mejda li tiċċaqlaq.

F'magni moderni, is-sovrastruttura tat-tip gantry għandha żewġ saqajn u ħafna drabi tissejjaħ pont.Dan jimxi liberament tul il-mejda tal-granit b'sieq waħda (spiss imsejħa r-riġel ta 'ġewwa) wara ferrovija ta' gwida mwaħħla ma 'naħa waħda tat-tabella tal-granit.Ir-riġel oppost (spiss barra tar-riġel) sempliċement tistrieħ fuq il-mejda tal-granit wara l-kontorn tal-wiċċ vertikali.Il-bearings tal-arja huma l-metodu magħżul biex jiġi żgurat l-ivvjaġġar mingħajr frizzjoni.F'dawn, l-arja kkompressata hija sfurzata minn serje ta 'toqob żgħar ħafna f'wiċċ ċatt li jġorr biex tipprovdi kuxxin ta' l-arja lixx iżda kkontrollat ​​li fuqu s-CMM jista 'jiċċaqlaq b'mod kważi mingħajr frizzjoni li jista' jiġi kkumpensat permezz ta 'softwer.Il-moviment tal-pont jew gantry tul il-mejda tal-granit jifforma assi wieħed tal-pjan XY.Il-pont tal-gantry fih ġarr 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 vertikali jew magħżel li jiċċaqlaq 'il fuq u' l isfel miċ-ċentru tal-ġarr.Is-sonda tat-touch tifforma l-apparat sensing fuq it-tarf tal-quill.Il-moviment tal-assi X, Y u Z jiddeskrivi bis-sħiħ l-envelop tal-kejl.Imwejjed rotatorji fakultattivi jistgħu jintużaw biex itejbu l-avviċinabbiltà tas-sonda tal-kejl għal biċċiet tax-xogħol ikkumplikati.Il-mejda rotatorja bħala r-raba 'assi tas-sewqan ma ssaħħaħx id-dimensjonijiet tal-kejl, li jibqgħu 3D, iżda tipprovdi grad ta' flessibilità.Xi sondi tal-mess huma stess apparati li jduru mħaddma bil-ponta tas-sonda kapaċi ddur 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 meħud fil-ġonot tad-driegħ biex jikkalkulaw il-pożizzjoni tal-ponta tal-istilus, u jistgħu jiġu mgħammra b'sondi għal skanjar bil-lejżer u immaġni ottika.Tali CMMs tad-driegħ huma spiss użati fejn il-portabbiltà tagħhom hija vantaġġ fuq is-CMMs tas-sodda fissa tradizzjonali- billi jaħżnu postijiet imkejla, softwer ta 'programmar jippermetti wkoll li jċaqlaq id-driegħ tal-kejl innifsu, u l-volum tal-kejl tiegħu, madwar il-parti li għandha titkejjel waqt rutina ta' kejl.Minħabba li l-armi tas-CMM jimitaw il-flessibilità ta 'driegħ tal-bniedem huma ħafna drabi wkoll kapaċi jilħqu l-ġewwieni ta' partijiet kumplessi li ma setgħux jiġu sondati bl-użu ta 'magna standard ta' tliet assi.

Sonda mekkanika

Fil-jiem bikrija tal-kejl tal-koordinati (CMM), sondi mekkaniċi kienu mwaħħla f'detentur speċjali fuq it-tarf tal-quill.Saret sonda komuni ħafna billi issaldjar ballun iebes mat-tarf ta 'xaft.Dan kien ideali biex titkejjel firxa sħiħa ta 'wiċċ ċatt, uċuħ ċilindriċi jew sferiċi.Sondi oħra ġew mitħuna għal forom speċifiċi, pereżempju kwadrant, biex ikun possibbli l-kejl ta 'karatteristiċi speċjali.Dawn is-sondi inżammu fiżikament mal-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 mċaqalqa bl-idejn u kull operatur tal-magna applika ammonti differenti ta' pressjoni fuq is-sonda jew adotta tekniki differenti għall-kejl.

Żvilupp ulterjuri kien iż-żieda ta 'muturi għas-sewqan ta' kull assi.L-operaturi ma kellhomx aktar għalfejn imissu fiżikament il-magna iżda setgħu jsuqu kull assi bl-użu ta 'handbox bil-joysticks bl-istess mod bħal ma' karozzi moderni kkontrollati mill-bogħod.L-eżattezza u l-preċiżjoni tal-kejl tjiebu b'mod drammatiku bl-invenzjoni tas-sonda tal-grillu tal-mess elettroniku.Il-pijunier ta’ dan l-apparat ġdid ta’ sonda kien David McMurtry li sussegwentement ifforma dik li llum hija Renishaw plc.Għalkemm għadu mezz ta 'kuntatt, is-sonda kellha stilus ballun tal-azzar mgħobbi bir-rebbiegħa (aktar tard ballun ruby).Hekk kif is-sonda mess il-wiċċ tal-komponent l-istilus iddevja u fl-istess ħin bagħat l-informazzjoni tal-koordinati X,Y,Z lill-kompjuter.Żbalji tal-kejl ikkawżati minn operaturi individwali saru inqas u l-istadju ġie stabbilit għall-introduzzjoni ta 'operazzjonijiet CNC u l-miġja tal-età tas-CMMs.

Sondi ottiċi huma lenti-CCD-sistemi, li huma mċaqalqa bħal dawk mekkaniċi, u huma mmirati lejn il-punt ta ' interess, minflok imissu 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 diviżorja tista 'tiġi kkalkulata għal punt, li huwa l-punt ta' kejl mixtieq fl-ispazju.L-informazzjoni orizzontali fuq is-CCD hija 2D (XY) u l-pożizzjoni vertikali hija l-pożizzjoni tas-sistema kompleta ta 'probing fuq l-istand Z-drive (jew komponent ieħor tal-apparat).

Sistemi ta' sonda ta' skannjar

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

Il-ġenerazzjoni li jmiss ta 'skanjar, magħrufa bħala skanjar mingħajr kuntatt, li tinkludi trijangulazzjoni ta' punt wieħed bil-laser b'veloċità għolja, skanjar tal-linja tal-lejżer, u skanjar tad-dawl abjad, qed tavvanza malajr ħafna.Dan il-metodu juża jew raġġi tal-lejżer jew dawl abjad li huma proġettati kontra l-wiċċ tal-parti.Ħafna eluf ta 'punti jistgħu mbagħad jittieħdu u jintużaw mhux biss biex jiċċekkjaw id-daqs u l-pożizzjoni, iżda biex tinħoloq immaġni 3D tal-parti wkoll.Din id- "data ta 'sħaba ta' punti" tista 'mbagħad tiġi trasferita għal softwer CAD biex jinħoloq mudell 3D li jaħdem tal-parti.Dawn l-iskaners ottiċi ħafna drabi jintużaw fuq partijiet rotob jew delikati jew biex jiffaċilitaw l-inġinerija inversa.

Sondi tal-mikrometroloġija

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

Teknoloġiji biex jiksbu microscale probing jinkludu verżjoni mnaqqsa ta 'sondi CMM klassiċi, sondi ottiċi, u sonda tal-mewġ wieqfa fost oħrajn.Madankollu, it-teknoloġiji ottiċi attwali ma jistgħux jiġu skalati żgħar biżżejjed biex ikejlu karatteristika dejqa u profonda, u r-riżoluzzjoni ottika hija limitata mill-wavelength tad-dawl.L-immaġini tar-raġġi X jipprovdu stampa tal-karatteristika iżda l-ebda informazzjoni dwar il-metroloġija traċċabbli.

Prinċipji fiżiċi

Jistgħu jintużaw sondi ottiċi u/jew sondi tal-lejżer (jekk possibbli flimkien), li jibdlu CMMs għal mikroskopji tal-kejl jew magni tal-kejl b'ħafna sensuri.Sistemi ta 'projezzjoni tal-marġini, sistemi ta' trijangulazzjoni ta 'teodolit jew sistemi ta' trijangulazzjoni bil-lejżer ma jissejħux magni tal-kejl, iżda r-riżultat tal-kejl huwa l-istess: punt spazjali.Sondi tal-lejżer huma użati biex jikxfu d-distanza bejn il-wiċċ u l-punt ta 'referenza fuq it-tarf tal-katina kinematika (jiġifieri: tarf tal-komponent Z-drive).Dan jista 'juża funzjoni interferometrika, varjazzjoni tal-fokus, deflessjoni tad-dawl jew prinċipju ta' shadowing tar-raġġ.

Magni li jinġarru li jkejlu l-koordinati

Filwaqt li CMMs tradizzjonali jużaw sonda li timxi fuq tliet assi Kartesjani biex ikejlu l-karatteristiċi fiżiċi ta’ oġġett, CMMs portabbli jużaw jew armi artikolati jew, fil-każ ta’ CMMs ottiċi, sistemi ta’ skanjar mingħajr driegħ li jużaw metodi ta’ trijangulazzjoni ottika u jippermettu libertà totali ta’ moviment. madwar l-oġġett.

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

Ċerti applikazzjonijiet mhux ripetittivi bħal reverse engineering, prototipi rapidi, u spezzjoni fuq skala kbira ta 'partijiet ta' kull daqs huma idealment adattati għal CMMs portabbli.Il-benefiċċji ta 'CMMs portabbli huma multipli.L-utenti għandhom il-flessibbiltà li jieħdu kejl 3D tat-tipi kollha 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 tendenza li jiswew inqas minn CMMs tradizzjonali.

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

Magni li jkejlu multisensor

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