Ինչ է համակարգված չափիչ մեքենան:

ԷունքՀամակարգել չափիչ մեքենա(CMM) մի սարք է, որը չափում է ֆիզիկական առարկաների երկրաչափությունը `զնարկելով առարկայի մակերեսի դիսկրետային կետերը: Զարդերի զանազան տեսակներ օգտագործվում են սմ-ների, ներառյալ մեխանիկական, օպտիկական, լազերային եւ սպիտակ լույսով: Կախված մեքենայից, զոնդի դիրքը կարող է ձեռքով վերահսկվել օպերատորի կողմից, կամ այն ​​կարող է համակարգչային վերահսկվել: CMMS- ը, որպես կանոն, նշում է զոնդի դիրքը `երեք ծավալային կարցիկների համակարգված համակարգում (այսինքն` XYZ առանցքներով): Բացի X, Y- ի եւ Z առանցքների երկայնքով զոնդը տեղափոխելուց, շատ մեքենաներ թույլ են տալիս նաեւ զննման անկյունը վերահսկվել, որպեսզի թույլ տա մակերեսային մասեր:

Սովորական 3D «Bridge» CMM- ը հնարավորություն է տալիս հետաքննել շարժումը երեք առանցքի, x, y եւ z- ի երկայնքով, որոնք միմյանց համար օրթոգոնալ են եռաչափ կարցիկների համակարգված համակարգում: Յուրաքանչյուր առանցք ունի սենսոր, որը վերահսկում է հետաքննության դիրքը այդ առանցքի վրա, սովորաբար `միկամետրերի ճշգրտությամբ: Երբ հետաքննությունը շփվում է (կամ այլապես հայտնաբերում է) օբյեկտի վրա որոշակի տեղորոշում, մեքենան նմուշառում է դիրքի երեք ցուցիչներին, այդպիսով չափելով օբյեկտի մակերեւույթի վրա գտնվող մեկ կետի գտնվելու վայրը, ինչպես նաեւ վերցված չափման 3-րդ դաժան վեկտորը: Այս գործընթացը կրկնվում է անհրաժեշտության դեպքում, յուրաքանչյուր անգամ հետաքննությունը տեղափոխելով, «կետային ամպ» արտադրելու համար, որը նկարագրում է հետաքրքրության մակերեսային ոլորտները:

CMMS- ի ընդհանուր օգտագործումը արտադրության եւ հավաքման գործընթացներում է `դիզայնի մտադրության դեմ մաս կամ հավաքույթ փորձելու համար: Նման ծրագրերում ստեղծվում են կետային ամպեր, որոնք վերլուծվում են ռեգրեսիայի ալգորիթմների միջոցով `առանձնահատկությունների կառուցման համար: Այս կետերը հավաքվում են `օգտագործելով զոնդ, որը ձեռքով դիրքավորվում է օպերատորի կողմից կամ ինքնաբերաբար ուղղակի համակարգչային հսկողության միջոցով (DCC) միջոցով: DCC CMMS- ը կարող է ծրագրավորվել բազմիցս չափել նույնական մասերը. Այսպիսով, ավտոմատացված CMM- ը արդյունաբերական ռոբոտի մասնագիտացված ձեւ է:

Մասեր

Համակարգված չափիչ մեքենաները ներառում են երեք հիմնական բաղադրիչ.

• Հիմնական կառույցը, որն իր մեջ ներառում է շարժման երեք առանցքներ: Տարիներ շարունակ շարժվող շրջանակը կառուցելու համար օգտագործվող նյութը տարիների ընթացքում բազմազան է: Գրանիտն ու պողպատը օգտագործվել են վաղ CMM- ի սկզբում: Այսօր CMM- ի բոլոր հիմնական արտադրողները շրջանակներ են կառուցում ալյումինե խառնուրդից կամ որոշ ածանցյալներից եւ նաեւ օգտագործում են կերամիկա `Z առանցքի կոշտությունը` ծրագրերի սկանավորման համար: Քիչ CMM շինարարներն այսօր դեռ արտադրում են գրանիտային շրջանակի CMM, բարելավված չափագիտության դինամիկայի բարելավման եւ որակի լաբորատորիայի սահմաններից դուրս CMM տեղադրելու միտում ստանալու համար: Սովորաբար ցածր ծավալը CMM շինարարներն ու Չինաստանում եւ Հնդկաստանում տեղական արտադրողները դեռ արտադրում են գրանիտային սմմ-ի արտադրության ցածր տեխնոլոգիաների մոտեցման եւ CMM շրջանակի շինարար դառնալու հեշտությամբ: Սկսելու աճող միտումը պահանջում է նաեւ սմխ z առանցք լինել խստորեն, եւ ներդրվել են նոր նյութեր, ինչպիսիք են կերամիկական եւ սիլիկոնային կարբիդը:
• Պրոֆեսիոն համակարգ
• Տվյալների հավաքագրման եւ նվազեցման համակարգը, սովորաբար ներառում է մեքենայի վերահսկիչ, աշխատասեղանի համակարգչային եւ կիրառման ծրագիր:

Առկայություն

Այս մեքենաները կարող են լինել ազատ, ձեռքի եւ շարժական:

Ճշգրտություն

Համակարգված չափման մեքենաների ճշգրտությունը սովորաբար տրվում է որպես անորոշության գործոն, որպես հեռավորության վրա գործառույթ: CMM- ի համար `օգտագործելով հպման հետաքննություն, դա վերաբերում է զոնդի կրկնության եւ գծային կշեռքի ճշգրտությանը: Բնորոշ զոնդ կրկնողությունը կարող է հանգեցնել 0.001 մմ կամ 0.00005 դյույմ (կես տասներորդ) չափումների չափումների: 3, 3 + 2 եւ 5 առանցքի մեքենաների համար փորձաքննությունները պարբերաբար տրամաչափվում են հետագծի ստանդարտների միջոցով, եւ մեքենայական շարժումը ստուգվում է `ճշգրտությունը ապահովելու համար չափիչներով:

Հատուկ մասեր

Մեքենայական մարմին

Առաջին CMM- ը մշակվել է Շոտլանդիայի Ferranti ընկերության կողմից 1950-ական թվականներին `իրենց ռազմական արտադրանքներում ճշգրիտ բաղադրիչների չափման ուղղակի անհրաժեշտության արդյունքում, չնայած որ այս մեքենան ընդամենը 2 առանցք ուներ: Առաջին 3 առանցքի մոդելները սկսեցին հայտնվել 1960-ականներին (Իտալիայի Դե-ի Դե-ի) եւ համակարգչային հսկողության ներքո, որը դեբյուտային է 1970-ականների սկզբին, բայց առաջին աշխատող CMM- ը մշակվել եւ վաճառվում է Անգլիայի Մելբուրն քաղաքում: (Լեթի Գերմանիան հետագայում արտադրեց ֆիքսված մեքենայի կառուցվածք `շարժվող սեղանով:

Ժամանակակից մեքենաներում նավահանգիստների տիպի գերտերությունն ունի երկու ոտք եւ հաճախ կամուրջ է կոչվում: Սա անվճար շարժվում է գրանիտե սեղանի շուրջ մեկ ոտքով (հաճախ նշված է որպես ներսում ոտք), Granite աղյուսակի մի կողմին կցված ուղեցույցի երկաթուղուց հետո: Հակառակ ոտքը (հաճախ արտաքին ոտքը) պարզապես հենվում է գրանիտե սեղանի վրա, ուղղահայաց մակերեւույթի ուրվագծի հետեւանքով: Օդային առանցքակալներն ընտրված մեթոդն են `շփման անվճար ճանապարհորդությունը ապահովելու համար: Դրանցում սեղմված օդը ստիպված է լինում մի շարք շատ փոքր անցքերի միջոցով հարթ կրող մակերեսի մեջ `ապահովելու հարթ, բայց վերահսկվող օդային բարձ, որի վրա CMM- ն կարող է տեղափոխվել ծրագրային ապահովման միջոցով: Գրանիտի սեղանի երկայնքով կամրջի շարժումը կազմում է XY ինքնաթիռի մեկ առանցքը: Այրինի կամուրջը պարունակում է փոխադրում, որը շրջում է ներսից եւ դրսի ոտքերի միջեւ եւ ձեւավորում է մյուս X կամ Y հորիզոնական առանցքը: Շարժման երրորդ առանցքը (Z առանցք) տրամադրվում է ուղղահայաց կոճղի կամ spindle հավելումով, որը շարժվում է վեր ու վար փոխադրման կենտրոնի միջով: Հպման հետաքննությունը ձեւավորում է զգայարանային սարքը քողի վերջում: X, Y եւ Z առանցքների շարժումը լիովին նկարագրում է չափիչ ծրարը: Ընտրովի պտտվող սեղանները կարող են օգտագործվել չափիչ հետաքննության `բարդ աշխատանքային մասերի չափման բարելավման համար: Պտտվող սեղանը, որպես չորրորդ շարժիչ առանցք, չի բարձրացնում չափիչ չափերը, որոնք մնում են 3D, բայց դա ապահովում է ճկունության աստիճան: Հպումների որոշ փորձություններն իրենք են սնուցվող պտտվող սարքերը `հետաքննության հուշումով, որոնք կարող են ուղղահայաց պտտվել ավելի քան 180 աստիճանով եւ լիարժեք 360 աստիճանի ռոտացիայի միջոցով:

CMMS- ն այժմ հասանելի է նաեւ մի շարք այլ ձեւերով: Դրանք ներառում են CMM զենք, որոնք օգտագործում են բազուկի հոդերի անկյունային չափումները, ստիլուսային հուշումի դիրքը հաշվարկելու համար եւ կարող են հագեցած լինել լազերային սկանավորման եւ օպտիկական պատկերապատման զենքերով: Նման թեւի սմմները հաճախ օգտագործվում են այնտեղ, որտեղ դրանց դյուրակիրությունը առավելություն է ավանդական ֆիքսված անկողնային սմմմների համար. Չափված տեղերը պահելով, ծրագրավորումը նույնպես թույլ է տալիս չափվել չափման ռեժիմի չափման մեջ: Քանի որ CMM- ի զենքը ընդօրինակում է մարդու բազուկի ճկունությունը, նրանք հաճախ կարողանում են հասնել բարդ մասերի ինստրուկցիներին, որոնք հնարավոր չէ զննել ստանդարտ երեք առանցքի մեքենայի օգտագործումը:

Մեխանիկական զոնդ

Կոմանդանային չափման առաջին օրերին (սմ մ), մեխանիկական զոնդերը տեղավորվում էին հատուկ տիրոջ, փուլի վերջում: Շատ տարածված զոնդ է դարձել ծանր գնդակը `լիսեռի ավարտին: Սա իդեալական էր հարթ դեմքի, գլանաձեւ կամ գնդաձեւ մակերեսների մի ամբողջ տեսականի չափելու համար: Այլ զոնդեր էին հատուկ ձեւերի համար, օրինակ, քառանկյուն, որպեսզի հնարավորություն ընձեռի հատուկ հատկությունների չափում: Այս զոնդերը ֆիզիկապես պահվում էին աշխատանքային մասի դեմ, որոնք վերաբերում էին 3-առանցքի թվային ընթերցանությունից (DRO) կամ ավելի առաջադեմ համակարգերում, համակարգչում մուտքագրվում են համակարգիչ: Այս կոնտակտային մեթոդով վերցված չափումները հաճախ անվստահելի էին, քանի որ մեքենաները ձեռքով տեղափոխվել էին, եւ յուրաքանչյուր մեքենայի օպերատորը կիրառեց տարբեր քանակությամբ ճնշում գործադրելու կամ չափման համար ընդունված տարբեր մեթոդներ:

Հետագա զարգացումը յուրաքանչյուր առանցքի մեքենա վարելու շարժիչների ավելացումն էր: Օպերատորներն այլեւս ֆիզիկապես դիպչում էին մեքենային, բայց կարող էին յուրաքանչյուր առանցք վարել, օգտագործելով ձեռքի տուփը joy ոյոտիկներով նույն ձեւով, ինչպես ժամանակակից հեռակառավարվող մեքենաներ: Չափման ճշգրտությունը եւ ճշգրտությունը կտրուկ բարելավվել են էլեկտրոնային հպման հրթիռային զննության գյուտով: Այս նոր զոնդի սարքի ռահվիրան Դավիթ Մաքմուրտերը, ով հետագայում ձեւավորեց, թե որն է այժմ Renishaw Plc- ը: Չնայած դեռ կոնտակտային սարք է, հետաքննությունը ուներ գարնանային բեռնված պողպատե գնդիկ (ավելի ուշ ռուբլի գնդակը) ստիլուս: Քանի որ հետաքննությունը շոշափեց բաղադրիչի մակերեսը, որը թեքվել է ստիլուսը եւ միաժամանակ ուղարկել X, Y, Z համակարգված տեղեկատվությունը համակարգչին: Անհատական ​​օպերատորների կողմից առաջացած չափման սխալները ավելի քիչ են դարձել, եւ բեմը սահմանվել է CNC գործողությունների ներդրման եւ սմմմների տարեկան հասակի ներդրման համար:

Օպտիկական զոնդերը ոսպնյակային CCD համակարգեր են, որոնք տեղափոխվում են մեխանիկական նման եւ ուղղված են հետաքրքրության կետին, փոխարենը շոշափելու համար: Մակերեւույթի գրավված պատկերը կցված կլինի չափիչ պատուհանի սահմաններում, մինչեւ մնացորդը համարժեք լինի սեւ եւ սպիտակ գոտիների միջեւ: Բաժանող կորը կարող է հաշվարկվել մի կետի, որը տարածության մեջ ցանկալի չափիչ կետն է: CCD- ի վերաբերյալ հորիզոնական տեղեկատվությունը 2D (XY) է, իսկ ուղղահայաց դիրքը `կանգառի z-drive- ի (կամ այլ սարքի բաղադրիչի) ամբողջական փորձաքննության համակարգի դիրքորոշումն է:

Խուզարկության համակարգերի սկանավորում

Կան ավելի նոր մոդելներ, որոնք ունեն փորձեր, որոնք քաշում են մասի մակերեւույթի երկայնքով, նշված ընդմիջումներով, որոնք հայտնի են որպես սկանավորման զոնդեր: CMM ստուգման այս մեթոդը հաճախ ավելի ճշգրիտ է, քան սովորական հպման փորձաքննության մեթոդը եւ շատ ավելի արագ:

Սկանավորման հաջորդ սերունդը, որը հայտնի է որպես ոչ կոնտակտային սկան, որն իր մեջ ներառում է բարձր արագությամբ լազերային մեկ կետի եռանկյունաձեւ, լազերային գծի սկանավորում եւ սպիտակ լույսի սկանավորում, շատ արագ առաջադիմում է: Այս մեթոդը օգտագործում է կամ լազերային ճառագայթներ կամ սպիտակ լույս, որոնք կանխատեսվում են մասի մակերեսի դեմ: Հազարավոր միավորներ այնուհետեւ կարող են ընդունվել եւ օգտագործվել ոչ միայն չափը եւ դիրքը ստուգելու համար, այլեւ մասի 3D պատկեր ստեղծելու համար: Այս «կետ-ամպի տվյալները» այնուհետեւ կարող են փոխանցվել CAD ծրագրակազմ `մասի աշխատանքային 3D մոդելը ստեղծելու համար: Այս օպտիկական սկաներները հաճախ օգտագործվում են փափուկ կամ նուրբ մասերի վրա կամ հեշտացնելու հակադարձ ինժեներիան:

Միկրոմետրոլոգիայի զոնդեր

Մանրադիտակային չափագիտության դիմումների փորձարարական համակարգերը այլ զարգացող տարածք են: Կան մի քանի առեւտրային առումով մատչելի կոորդինատային չափիչ մեքենաներ (սմ), որոնք ունեն MicroProbe համակարգը, որոնք ինտեգրված են կառավարության լաբորատորիաներում, եւ միկրոոսկեյլ չափագիտության համար համալսարանական կառուցված չափագիտության մի շարք հատուկ համակարգեր: Չնայած այս մեքենաներ լավն են, եւ շատ դեպքերում `մակերեւաբանության գերազանց պլատֆորմներ նանոմետրիկ մասշտաբներով, դրանց հիմնական սահմանափակումն է հուսալի, ամուր, ընդունակ միկրո / նանո զոնդ:<sup>[մեջբերում անհրաժեշտ է]</sup>Մանրադիտակային փորձաքննվող տեխնոլոգիաների մարտահրավերները ներառում են բարձր ասպեկտի հարաբերակցության հետաքննության անհրաժեշտությունը `ցածր կոնտակտային ուժերով խորը, նեղ հատկություններ մուտք ունենալու հնարավորություն, որպեսզի չվնասեն մակերեսը եւ բարձր ճշգրտությունը (նանոմետր մակարդակը):^{[մեջբերում անհրաժեշտ է]}Բացի այդ, մանրադիտակային զոնդերը ենթակա են շրջակա միջավայրի պայմանների, ինչպիսիք են խոնավությունը եւ մակերեւութային փոխհարաբերությունները, ինչպիսիք են կերտումը (սոսնձման, meniscus- ի եւ / կամ Van Der Waals- ի ուժերի հետեւանքով):^{[մեջբերում անհրաժեշտ է]}

Microscale Probing- ի հասնելու տեխնոլոգիաները ներառում են դասական CMM զոնդերի, օպտիկական զոնդերի եւ այլոց մշտական ​​ալիքի հետաքննության մասշտաբով ներքեւ: Այնուամենայնիվ, ներկայիս օպտիկական տեխնոլոգիաները հնարավոր չէ փոքր-ինչ չափով չափել `խորը, նեղ հատկությունը չափելու համար, եւ օպտիկական լուծումը սահմանափակվում է լույսի ալիքի երկարությամբ: Ռենտգենյան ճառագայթները ներկայացնում են հատկության նկարը, բայց ոչ մի հետքի չափագիտության մասին տեղեկատվություն:

Ֆիզիկական սկզբունքներ

Կարող են օգտագործվել օպտիկական զոնդեր եւ (կամ) լազերային զոնդեր (հնարավորության դեպքում `համադրությամբ), որոնք փոխում են սմմսը մանրադիտակներ չափելու կամ բազմաշերտ չափիչ մեքենաներ: Fringe նախագծման համակարգերը, Theodolite եռանկյունաձեւ համակարգերը կամ լազերային հեռավոր եւ եռանկյունաձեւ համակարգերը չեն կոչվում չափիչ մեքենաներ, բայց չափիչ արդյունքը նույնն է, տիեզերական կետ: Լազերային զոնդերը օգտագործվում են հետեւյալի շղթայի ավարտին (այսինքն `Z- սկավառակային բաղադրիչի ավարտին) հեռավորությունը հայտնաբերելու համար (այսինքն` Z- սկավառակի բաղադրիչի ավարտը): Սա կարող է օգտագործել ինտերֆերոմետրիկ գործառույթ, կենտրոնացման փոփոխություն, լույսի շեղում կամ ճառագայթների ստվերային սկզբունք:

Դյուրակիր կոորդինատների չափիչ մեքենաներ

Մինչդեռ ավանդական սմ-ները օգտագործում են զոնդ, որը տեղափոխվում է երեք կարտեսի առանցքների վրա `օբյեկտի ֆիզիկական բնութագրերը չափելու համար, դյուրակիր սմ-ները օգտագործում են կամ օպտիկական սանդղակային համակարգեր, որոնք օգտագործում են օպտիկական եռանկյունաձեւ մեթոդներ եւ հնարավորություն են տալիս օպտիկական եռանկյունաձեւ համակարգեր:

Հեղինակավոր զենքով շարժական սմմները ունեն վեց կամ յոթ առանցքներ, որոնք հագեցած են պտտվող կոդավորիչներով, գծային առանցքների փոխարեն: Դյուրակիր զենքերը թեթեւ են (սովորաբար 20 ֆունտից պակաս) եւ կարող են տեղափոխվել եւ օգտագործել գրեթե ցանկացած վայր: Այնուամենայնիվ, օպտիկական սմմներն ավելի ու ավելի են օգտագործվում արդյունաբերության մեջ: Նախագծված է կոմպակտ գծային կամ մատրից զանգվածային տեսախցիկներով (ինչպես Microsoft Kinect), օպտիկական սմ-ները փոքր են, քան դյուրակիր սմմմսը զենքով, եւ օգտագործողներին հնարավորություն կտան հեշտությամբ զբաղվել գրեթե ցանկացած վայրում գտնվող բոլոր տեսակի օբյեկտների 3D չափումներ:

Որոշ չվերականգնող դիմումներ, ինչպիսիք են հակադարձ ճարտարագիտությունը, բոլոր չափերի մասերի արագ նախատիպը եւ լայնածավալ ստուգումը, իդեալականորեն հարմար են դյուրակիր սմմների համար: Դյուրակիր սմմմների առավելությունները բազմաբնույթ են: Օգտագործողները ճկունություն ունեն բոլոր տեսակի մասերի 3D չափումներ կատարելու եւ առավել հեռավոր / դժվար վայրերում: Դրանք հեշտ են օգտագործել եւ չեն պահանջում վերահսկվող միջավայր, ճշգրիտ չափումներ կատարելու համար: Ավելին, դյուրակիր սմմ-ները հակված են ավելի քիչ, քան ավանդական սմմմները:

Դյուրակիր սմմների բնորոշ առեւտրային կազմակերպությունները ձեռքով գործողություն են (դրանք միշտ պահանջում են մարդ օգտագործել): Բացի այդ, նրանց ընդհանուր ճշգրտությունը կարող է ինչ-որ չափով ավելի քիչ ճշգրիտ լինել, քան կամուրջի տեսակը CMM տիպը եւ ավելի քիչ հարմար է որոշ ծրագրերի համար:

Բազմաֆունկցիոնալ մեքենաներ

Ավանդական CMM տեխնոլոգիան, որն օգտագործում է հպման զոնդեր, այսօր հաճախ համակցված են չափման այլ տեխնոլոգիայի հետ: Սա ներառում է լազերային, վիդեո կամ սպիտակ լույսի ցուցիչներ, որոնք ապահովում են այն, ինչը հայտնի է որպես բազմակողմանի չափում: