Ki sa ki yon machin mezi kowòdone?

Yonmachin mezi kowòdone(CMM) se yon aparèy ki mezire jeyometri objè fizik yo lè li detekte pwen diskrè sou sifas objè a avèk yon sond. Yo itilize plizyè kalite sond nan CMM yo, tankou mekanik, optik, lazè, ak limyè blan. Tou depan de machin nan, yon operatè ka kontwole pozisyon sond lan manyèlman oubyen li ka kontwole pa òdinatè. CMM yo tipikman presize pozisyon yon sond an tèm de deplasman li soti nan yon pozisyon referans nan yon sistèm kowòdone Kartezyen twa dimansyon (sa vle di, avèk aks XYZ). Anplis de deplase sond lan sou aks X, Y, ak Z yo, anpil machin pèmèt tou kontwole ang sond lan pou pèmèt mezire sifas ki otreman pa ta aksesib.

CMM "pon" 3D tipik la pèmèt mouvman sond lan sou twa aks, X, Y ak Z, ki ortogonal youn ak lòt nan yon sistèm kowòdone Kartezyen twa dimansyon. Chak aks gen yon detèktè ki kontwole pozisyon sond lan sou aks sa a, tipikman avèk yon presizyon mikwomèt. Lè sond lan kontakte (oswa detekte) yon kote patikilye sou objè a, machin nan echantiyone twa detèktè pozisyon yo, kidonk mezire kote yon pwen sou sifas objè a, ansanm ak vektè 3 dimansyon mezi ki te pran an. Pwosesis sa a repete jan sa nesesè, deplase sond lan chak fwa, pou pwodui yon "nyaj pwen" ki dekri sifas enterè yo.

Yon itilizasyon komen CMM se nan pwosesis fabrikasyon ak asanblaj pou teste yon pyès oswa yon asanblaj kont entansyon konsepsyon an. Nan aplikasyon sa yo, yo pwodui nyaj pwen ke yo analize atravè algoritm regresyon pou konstriksyon karakteristik yo. Pwen sa yo kolekte lè l sèvi avèk yon sond ke yon operatè pozisyone manyèlman oswa otomatikman atravè Kontwòl Odinatè Dirèk (DCC). CMM DCC yo ka pwograme pou mezire pyès idantik repete; kidonk yon CMM otomatik se yon fòm espesyalize nan robo endistriyèl.

Pati

Machin mezi kowòdone yo gen ladan twa eleman prensipal:

• Estrikti prensipal la ki gen ladan twa aks mouvman. Materyèl yo te itilize pou konstwi ankadreman mobil lan te varye pandan ane yo. Yo te itilize granit ak asye nan premye CMM yo. Jodi a, tout gwo manifaktirè CMM yo konstwi ankadreman ak alyaj aliminyòm oswa kèk dérivés epi yo itilize seramik tou pou ogmante rèd aks Z a pou aplikasyon eskanè. Jodi a, se kèk konstriktè CMM ki toujou fabrike CMM ak ankadreman granit akòz egzijans mache a pou amelyore dinamik metroloji ak tandans k ap ogmante pou enstale CMM deyò laboratwa kalite a. Tipikman, se sèlman konstriktè CMM ki gen ti volim ak manifaktirè domestik nan Lachin ak peyi Zend ki toujou fabrike CMM granit akòz apwòch teknolojik ki ba ak aksè fasil pou vin yon konstriktè ankadreman CMM. Tandans k ap ogmante nan direksyon eskanè a egzije tou pou aks Z CMM a pi rèd epi yo te entwodui nouvo materyèl tankou seramik ak carbure Silisyòm.
• Sistèm sondaj
• Sistèm koleksyon ak rediksyon done — tipikman gen ladan l yon kontwolè machin, yon òdinatè biwo ak yon lojisyèl aplikasyon.

Disponibilite

Machin sa yo ka kanpe poukont yo, yo ka pòtab nan men yo epi yo ka pòtab.

Presizyon

Presizyon machin mezi kowòdone yo tipikman bay kòm yon faktè ensètitid kòm yon fonksyon sou distans. Pou yon CMM ki itilize yon sond manyen, sa gen rapò ak repetabilite sond lan ak presizyon echèl lineyè yo. Repetabilite sond tipik la ka lakòz mezi nan lespas 0.001mm oswa 0.00005 pous (mwatye yon dizyèm) sou tout volim mezi a. Pou machin 3, 3+2, ak 5 aks, sond yo kalibre regilyèman lè l sèvi avèk estanda trasabl epi mouvman machin nan verifye lè l sèvi avèk kalib pou asire presizyon.

Pati espesifik

Kò machin

Konpayi Ferranti nan Scotland te devlope premye CMM nan ane 1950 yo kòm rezilta yon bezwen dirèk pou mezire konpozan presizyon nan pwodwi militè yo, byenke machin sa a te gen sèlman 2 aks. Premye modèl 3 aks yo te kòmanse parèt nan ane 1960 yo (DEA nan Itali) epi kontwòl òdinatè te fè premye aparisyon li nan kòmansman ane 1970 yo, men premye CMM ki fonksyone a te devlope epi mete an vant pa Browne & Sharpe nan Melbourne, Angletè. (Leitz Almay te pwodui apre sa yon estrikti machin fiks ak yon tab mobil.

Nan machin modèn yo, sipèstrikti tip gantry a gen de pye epi yo souvan rele l yon pon. Sa a deplase libman sou tab granit la ak yon pye (souvan yo rele l pye enteryè a) ki swiv yon ray gid ki tache ak yon bò tab granit la. Pye opoze a (souvan pye ekstèn nan) tou senpleman repoze sou tab granit la apre kontou sifas vètikal la. Kousinen lè yo se metòd yo chwazi pou asire yon deplasman san friksyon. Nan sa yo, lè konprese a fòse nan yon seri ti twou nan yon sifas kousin plat pou bay yon kousen lè lis men kontwole sou ki CMM a ka deplase nan yon fason prèske san friksyon ki ka konpanse atravè lojisyèl. Mouvman pon an oswa gantry a sou tab granit la fòme yon aks nan plan XY a. Pon gantry a gen yon chariot ki travèse ant pye enteryè ak ekstèn yo epi ki fòme lòt aks orizontal X oswa Y la. Twazyèm aks mouvman an (aks Z) bay pa adisyon yon plim vètikal oswa yon file koton ki deplase monte desann nan sant chariot la. Sond manyen an fòme aparèy deteksyon an nan fen plim lan. Mouvman aks X, Y ak Z yo dekri nèt anvlòp mezi a. Yo ka itilize tab wotasyon opsyonèl pou amelyore aksesiblite sond mezi a pou pyès konplike yo. Tab wotasyon an, kòm yon katriyèm aks kondwi, pa amelyore dimansyon mezi yo, ki rete 3D, men li bay yon degre fleksibilite. Gen kèk sond taktil ki se aparèy wotasyon ki mache ak motè, ak pwent sond lan ki kapab vire vètikalman plis pase 180 degre epi fè yon wotasyon konplè 360 degre.

Kounye a, CMM yo disponib tou nan plizyè lòt fòm. Sa yo enkli bra CMM ki itilize mezi angilè ki pran nan jwenti bra a pou kalkile pozisyon pwent stylet la, epi yo ka ekipe ak sond pou eskanè lazè ak imaj optik. CMM bra sa yo souvan itilize kote pòtabilite yo se yon avantaj sou CMM tradisyonèl ak kabann fiks - lè yo estoke kote yo mezire yo, lojisyèl pwogramasyon an pèmèt tou deplase bra mezi a li menm, ak volim mezi li, alantou pati ki dwe mezire a pandan yon woutin mezi. Paske bra CMM yo imite fleksibilite yon bra imen, yo souvan kapab rive nan andedan pati konplèks ke yo pa t ka sonde lè l sèvi avèk yon machin twa aks estanda.

Sond mekanik

Nan premye jou mezi kowòdone (CMM), yo te konn mete sond mekanik yo nan yon sipò espesyal nan pwent plim lan. Yo te konn fè yon sond trè komen lè yo te soude yon boul di nan pwent yon aks. Sa te ideyal pou mezire yon seri sifas plat, silendrik oswa esferik. Yo te file lòt sond yo nan fòm espesifik, pa egzanp yon kadran, pou pèmèt mezire karakteristik espesyal. Yo te kenbe sond sa yo fizikman kont pyès la epi yo te li pozisyon yo nan espas nan yon lekti dijital 3 aks (DRO) oswa, nan sistèm ki pi avanse, yo te konekte nan yon òdinatè pa mwayen yon switch pye oswa yon aparèy menm jan an. Mezi yo te pran ak metòd kontak sa a te souvan pa fyab paske machin yo te deplase alamen epi chak operatè machin te aplike diferan kantite presyon sou sond lan oswa te adopte diferan teknik pou mezi a.

Yon lòt devlopman sete adisyon motè pou kondwi chak aks. Operatè yo pa t bezwen fizikman touche machin nan ankò, men yo te kapab kondwi chak aks lè l sèvi avèk yon bwat alamen ak joystick menm jan ak machin modèn ki kontwole a distans. Presizyon ak presizyon mezi yo te amelyore anpil avèk envansyon sond elektwonik deklanche manyen an. Pyonye nouvo aparèy sond sa a sete David McMurtry ki te fòme pita sa ki se Renishaw plc kounye a. Malgre ke li te toujou yon aparèy kontak, sond lan te gen yon stylet boul asye chaje ak yon resò (pita boul rubi). Lè sond lan te touche sifas konpozan an, stylet la te devye epi an menm tan li te voye enfòmasyon kowòdone X, Y, Z bay òdinatè a. Erè mezi ki te koze pa operatè endividyèl yo te vin mwens epi sèn nan te pare pou entwodiksyon operasyon CNC ak laj majè CMM yo.

Sond optik yo se sistèm CCD ki fèt ak lantiy, ki deplase menm jan ak sa mekanik yo, epi ki vize pwen enterè a, olye pou yo touche materyèl la. Imaj sifas la ki te kaptire a pral antoure nan limit yon fenèt mezi, jiskaske rezidi a ase pou kontraste ant zòn nwa ak blan yo. Koub divizyon an ka kalkile jiska yon pwen, ki se pwen mezi ki nesesè nan espas la. Enfòmasyon orizontal sou CCD a se 2D (XY) epi pozisyon vètikal la se pozisyon sistèm sondaj konplè a sou sipò Z-drive la (oswa lòt konpozan aparèy la).

Sistèm sond eskanè

Gen modèl ki pi resan ki gen sond ki trennen sou sifas pyès la pou pran pwen nan entèval espesifik, ke yo rekonèt kòm sond eskanè. Metòd enspeksyon CMM sa a souvan pi egzak pase metòd sond manyen konvansyonèl la epi pifò tan pi rapid tou.

Pwochen jenerasyon eskanè a, ke yo rekonèt kòm eskanè san kontak, ki gen ladan triyangilasyon lazè gwo vitès ak yon sèl pwen, eskanè lazè liy, ak eskanè limyè blan, ap avanse trè vit. Metòd sa a itilize swa reyon lazè oswa limyè blan ki projeté kont sifas pyès la. Lè sa a, yo ka pran plizyè milye pwen epi itilize yo non sèlman pou tcheke gwosè ak pozisyon, men tou pou kreye yon imaj 3D pyès la. Done "nyaj pwen" sa yo ka transfere nan lojisyèl CAD pou kreye yon modèl 3D k ap fonksyone nan pyès la. Eskanè optik sa yo souvan itilize sou pyès mou oswa delika oswa pou fasilite jeni envès.

Sond mikwometroloji

Sistèm sondaj pou aplikasyon metroloji mikwoechèl se yon lòt domèn émergentes. Gen plizyè machin mezi kowòdone (CMM) ki disponib nan komès ki gen yon mikwosondaj entegre nan sistèm nan, plizyè sistèm espesyalize nan laboratwa gouvènman yo, ak yon pakèt platfòm metroloji ki konstwi nan inivèsite pou metroloji mikwoechèl. Malgre ke machin sa yo se bon e nan anpil ka ekselan platfòm metroloji ak echèl nanometrik, limitasyon prensipal yo se yon mikwo/nanosondaj serye, solid, ak kapab.^{[sitasyon nesesè]}Defi pou teknoloji sondaj mikwoechèl yo enkli nesesite pou yon sond ak yon rapò aspè ki wo ki bay kapasite pou jwenn aksè nan karakteristik pwofon ak etwat avèk fòs kontak ki ba pou pa domaje sifas la epi avèk yon presizyon ki wo (nivo nanomèt).^{[sitasyon nesesè]}Anplis de sa, sond mikwoechèl yo sansib a kondisyon anviwònman tankou imidite ak entèraksyon sifas tankou friksyon (ki koze pa adezyon, menisk, ak/oswa fòs Van der Waals pami lòt).^{[sitasyon nesesè]}

Teknoloji pou reyalize sondaj mikwo-echèl yo enkli vèsyon pi piti nan sond CMM klasik yo, sond optik, ak yon sond ond estasyonè pami lòt. Sepandan, teknoloji optik aktyèl yo pa ka piti ase pou mezire karakteristik pwofon ak etwat, epi rezolisyon optik la limite pa longèdonn limyè a. Imaj radyografi bay yon imaj karakteristik la men pa gen okenn enfòmasyon metroloji remonte trasabilite.

Prensip fizik yo

Yo ka itilize sond optik ak/oswa sond lazè (si posib an konbinezon), ki chanje CMM yo an mikwoskòp mezi oswa machin mezi milti-capteur. Sistèm pwojeksyon franj, sistèm triyangilasyon teodolit oswa sistèm lazè a distans ak triyangilasyon yo pa rele machin mezi, men rezilta mezi a se menm bagay la: yon pwen espasyal. Yo itilize sond lazè pou detekte distans ki genyen ant sifas la ak pwen referans lan nan fen chèn sinematik la (sa vle di: fen konpozan Z-drive la). Sa ka itilize yon fonksyon entèferometrik, varyasyon fokus, devyasyon limyè oswa yon prensip lonbray reyon.

Machin pòtab pou mezire kowòdone

Alòske CMM tradisyonèl yo itilize yon sond ki deplase sou twa aks Kartezyen pou mezire karakteristik fizik yon objè, CMM pòtab yo itilize swa bra atikile oswa, nan ka CMM optik yo, sistèm eskanè san bra ki itilize metòd triyangilasyon optik epi ki pèmèt libète mouvman total otou objè a.

CMM pòtab ak bra atikile yo gen sis oswa sèt aks ki ekipe ak kodè rotary, olye de aks lineyè. Bra pòtab yo lejè (jeneralman mwens pase 20 liv) epi yo ka pote ak itilize prèske nenpòt kote. Sepandan, CMM optik yo ap itilize de pli zan pli nan endistri a. Ki fèt ak kamera lineyè kontra enfòmèl ant oswa kamera matris (tankou Microsoft Kinect), CMM optik yo pi piti pase CMM pòtab ak bra, yo pa gen fil, epi yo pèmèt itilizatè yo pran mezi 3D fasilman nan tout kalite objè ki sitiye prèske nenpòt kote.

Sèten aplikasyon ki pa repetitif tankou jeni envès, prototipaj rapid, ak enspeksyon gwo echèl pyès tout gwosè yo ideyal pou CMM pòtab yo. Avantaj CMM pòtab yo plizyè. Itilizatè yo gen fleksibilite pou pran mezi 3D tout kalite pyès ak nan kote ki pi lwen/difisil yo. Yo fasil pou itilize epi yo pa bezwen yon anviwònman kontwole pou pran mezi egzak. Anplis, CMM pòtab yo gen tandans koute mwens pase CMM tradisyonèl yo.

Dezavantaj CMM pòtab yo se operasyon manyèl (yo toujou bezwen yon moun pou itilize yo). Anplis de sa, presizyon jeneral yo ka yon ti jan mwens egzak pase sa ki nan yon CMM tip pon epi li mwens apwopriye pou kèk aplikasyon.

Machin mezire milti-sansè

Teknoloji CMM tradisyonèl ki itilize sond manyen yo souvan konbine avèk lòt teknoloji mezi jodi a. Sa gen ladan lazè, videyo oswa detèktè limyè blan pou bay sa yo rele mezi milti-sensè.