Unsa ang makinang pangsukod sa koordinasyon?

Usa kamakina sa pagsukod sa koordinasyonAng (CMM) usa ka aparato nga nagsukod sa geometry sa mga pisikal nga butang pinaagi sa pag-detect sa mga discrete point sa ibabaw sa butang gamit ang usa ka probe. Nagkalain-laing klase sa probe ang gigamit sa mga CMM, lakip ang mechanical, optical, laser, ug white light. Depende sa makina, ang posisyon sa probe mahimong mano-mano nga kontrolado sa usa ka operator o mahimo kini nga kontrolado sa kompyuter. Ang mga CMM kasagaran nagtino sa posisyon sa usa ka probe base sa pagbalhin niini gikan sa usa ka reference position sa usa ka three-dimensional Cartesian coordinate system (ie, uban sa XYZ axes). Gawas pa sa paglihok sa probe subay sa X, Y, ug Z axes, daghang mga makina ang nagtugot usab sa pagkontrol sa anggulo sa probe aron tugotan ang pagsukod sa mga nawong nga dili unta maabot.

Ang tipikal nga 3D “bridge” CMM nagtugot sa paglihok sa probe subay sa tulo ka axes, X, Y ug Z, nga orthogonal sa usag usa sa usa ka three-dimensional Cartesian coordinate system. Ang matag axis adunay sensor nga nagmonitor sa posisyon sa probe sa maong axis, kasagaran nga adunay micrometer precision. Kung ang probe makakontak (o makamatikod) sa usa ka partikular nga lokasyon sa butang, ang makina mo-sample sa tulo ka position sensor, sa ingon masukod ang lokasyon sa usa ka punto sa nawong sa butang, ingon man ang 3-dimensional vector sa sukod nga gikuha. Kini nga proseso gisubli kung gikinahanglan, nga naglihok sa probe matag higayon, aron makahimo og "point cloud" nga naghulagway sa mga lugar sa nawong nga interesado.

Usa ka komon nga gamit sa mga CMM mao ang sa mga proseso sa paggama ug pag-assemble aron sulayan ang usa ka bahin o assembly batok sa tuyo sa disenyo. Sa ingon nga mga aplikasyon, ang mga point cloud gihimo nga gisusi pinaagi sa mga regression algorithm alang sa pagtukod sa mga bahin. Kini nga mga punto gikolekta pinaagi sa paggamit sa usa ka probe nga gipahimutang nga mano-mano sa usa ka operator o awtomatiko pinaagi sa Direct Computer Control (DCC). Ang mga DCC CMM mahimong maprograma aron balik-balik nga sukdon ang parehas nga mga bahin; busa ang usa ka automated CMM usa ka espesyal nga porma sa industrial robot.

Mga Piyesa

Ang mga makina sa pagsukod sa koordinasyon naglakip sa tulo ka pangunang sangkap:

• Ang pangunang istruktura nga naglakip sa tulo ka axes of motion. Nagkalainlain ang materyal nga gigamit sa pagtukod sa naglihok nga frame sa paglabay sa mga katuigan. Ang granite ug asero gigamit sa unang mga CMM. Karon, ang tanan nga dagkong mga tiggama sa CMM nagtukod og mga frame gikan sa aluminum alloy o pipila ka derivative ug naggamit usab og ceramic aron madugangan ang katig-a sa Z axis para sa mga aplikasyon sa pag-scan. Pipila ra ka mga tigtukod og CMM karon ang naghimo gihapon og granite frame CMM tungod sa kinahanglanon sa merkado alang sa gipauswag nga dinamika sa metrolohiya ug nagkataas nga uso sa pag-instalar og CMM gawas sa quality lab. Kasagaran, ang mga tigtukod og CMM nga ubos og volume ug mga lokal nga tiggama sa China ug India ang naghimo gihapon og granite CMM tungod sa ubos nga teknolohiya ug dali nga pagsulod aron mahimong usa ka CMM frame builder. Ang nagkataas nga uso padulong sa pag-scan nanginahanglan usab nga ang CMM Z axis mahimong mas gahi ug ang mga bag-ong materyales gipaila sama sa ceramic ug silicon carbide.
• Sistema sa pagsusi
• Sistema sa pagkolekta ug pagkunhod sa datos — kasagaran naglakip sa usa ka tigkontrol sa makina, desktop computer ug application software.

Pagkaanaa

Kini nga mga makina mahimong mag-inusara, handheld ug madaladala.

Katukma

Ang katukma sa mga makina sa pagsukod sa koordinasyon kasagarang gihatag isip usa ka hinungdan sa kawalay kasiguroan isip usa ka function sa distansya. Para sa usa ka CMM nga naggamit og touch probe, kini may kalabutan sa pagkabalik-balik sa probe ug sa katukma sa linear scales. Ang kasagarang pagkabalik-balik sa probe mahimong moresulta sa mga sukod sulod sa .001mm o .00005 pulgada (katunga sa ikapulo) sa tibuok nga gidaghanon sa pagsukod. Para sa 3, 3+2, ug 5 axis nga mga makina, ang mga probe kanunay nga gi-calibrate gamit ang masubay nga mga sumbanan ug ang paglihok sa makina gipamatud-an gamit ang mga gauge aron masiguro ang katukma.

Piho nga mga bahin

Lawas sa makina

Ang unang CMM gipalambo sa Ferranti Company sa Scotland niadtong 1950s isip resulta sa direktang panginahanglan sa pagsukod sa mga sangkap sa katukma sa ilang mga produkto sa militar, bisan tuod kini nga makina adunay 2 lang ka axes. Ang unang 3-axis nga mga modelo nagsugod sa pagpakita sa 1960s (DEA sa Italy) ug ang pagkontrol sa kompyuter migawas sa sayong bahin sa 1970s apan ang unang nagtrabaho nga CMM gipalambo ug gibaligya sa Browne & Sharpe sa Melbourne, England. (Ang Leitz Germany sa ulahi naghimo og usa ka fixed machine structure nga adunay naglihok nga lamesa.)

Sa modernong mga makina, ang gantry-type superstructure adunay duha ka tiil ug kanunay gitawag nga tulay. Kini gawasnon nga naglihok ubay sa lamesa sa granite nga ang usa ka tiil (kasagaran gitawag nga sulod nga tiil) nagsunod sa usa ka giya nga riles nga gilakip sa usa ka kilid sa lamesa sa granite. Ang pikas nga tiil (kasagaran sa gawas nga bitiis) nagpahulay lang sa lamesa sa granite nga nagsunod sa bertikal nga kontorno sa nawong. Ang mga air bearings mao ang gipili nga pamaagi aron masiguro ang pagbiyahe nga walay friction. Niini, ang compressed air gipugos agi sa usa ka serye sa gagmay kaayo nga mga lungag sa usa ka patag nga nawong sa bearing aron makahatag usa ka hapsay apan kontrolado nga air cushion diin ang CMM makalihok sa usa ka hapit walay friction nga paagi nga mahimong mabayran pinaagi sa software. Ang paglihok sa tulay o gantry ubay sa lamesa sa granite nagporma sa usa ka axis sa XY plane. Ang tulay sa gantry adunay usa ka carriage nga moagi taliwala sa sulod ug gawas nga mga bitiis ug nagporma sa pikas nga X o Y horizontal axis. Ang ikatulo nga axis sa paglihok (Z axis) gihatag pinaagi sa pagdugang sa usa ka bertikal nga quill o spindle nga naglihok pataas ug paubos sa sentro sa carriage. Ang touch probe nagporma sa sensing device sa tumoy sa quill. Ang paglihok sa X, Y ug Z axes hingpit nga naghulagway sa measuring envelope. Ang opsyonal nga rotary tables mahimong gamiton aron mapalambo ang kadali sa pagduol sa measuring probe sa komplikado nga mga workpiece. Ang rotary table isip ikaupat nga drive axis wala magpalambo sa mga sukod sa pagsukod, nga nagpabilin nga 3D, apan kini naghatag og lebel sa pagka-flexible. Ang ubang touch probes mismo mga powered rotary device nga ang probe tip makahimo sa pagtuyok nga patindog sa labaw sa 180 degrees ug sa tibuok 360 degree nga pagtuyok.

Ang mga CMM anaa na usab karon sa lain-laing mga porma. Apil niini ang mga CMM arm nga naggamit og angular measurements nga gikuha sa mga lutahan sa bukton aron makalkulo ang posisyon sa stylus tip, ug mahimong butangan og mga probe para sa laser scanning ug optical imaging. Ang maong mga arm CMM kanunay gigamit diin ang ilang kadali sa pagdala usa ka bentaha kaysa tradisyonal nga fixed bed CMMs - pinaagi sa pagtipig sa mga gisukod nga lokasyon, ang programming software nagtugot usab sa paglihok sa measuring arm mismo, ug ang gidaghanon sa pagsukod niini, palibot sa bahin nga sukdon atol sa usa ka rutina sa pagsukod. Tungod kay ang mga CMM arm nagsundog sa pagka-flexible sa usa ka bukton sa tawo, kanunay usab kini nga makaabot sa sulod sa komplikado nga mga bahin nga dili masusi gamit ang standard nga three axis machine.

Mekanikal nga probe

Sa unang mga adlaw sa pagsukod sa koordinasyon (CMM), ang mga mekanikal nga probe gisulod sa usa ka espesyal nga holder sa tumoy sa quill. Usa ka komon nga probe ang gihimo pinaagi sa pagsolder og gahi nga bola sa tumoy sa usa ka shaft. Kini sulundon alang sa pagsukod sa usa ka tibuuk nga gilapdon sa patag nga nawong, cylindrical o spherical nga mga nawong. Ang ubang mga probe gigaling ngadto sa piho nga mga porma, pananglitan usa ka quadrant, aron mahimo ang pagsukod sa mga espesyal nga bahin. Kini nga mga probe pisikal nga gigunitan batok sa workpiece diin ang posisyon sa wanang gibasa gikan sa usa ka 3-axis digital readout (DRO) o, sa mas abante nga mga sistema, gi-log sa usa ka kompyuter pinaagi sa usa ka footswitch o susamang aparato. Ang mga pagsukod nga gihimo niini nga pamaagi sa pagkontak kanunay nga dili kasaligan tungod kay ang mga makina gibalhin sa kamot ug ang matag operator sa makina nag-aplay sa lainlaing kantidad sa presyur sa probe o nagsagop sa lainlaing mga teknik alang sa pagsukod.

Usa pa ka kalamboan mao ang pagdugang sa mga motor para sa pagpadagan sa matag axis. Dili na kinahanglan nga pisikal nga hikapon sa mga operator ang makina apan mahimo na nilang ipadagan ang matag axis gamit ang handbox nga adunay mga joystick sa parehas nga paagi sama sa mga modernong remote controlled nga mga sakyanan. Ang katukma ug katukma sa pagsukod miuswag pag-ayo sa pag-imbento sa electronic touch trigger probe. Ang pioneer niining bag-ong probe device mao si David McMurtry kinsa sa ulahi nagporma sa karon nga Renishaw plc. Bisan kung usa gihapon ka contact device, ang probe adunay spring-loaded steel ball (sa ulahi ruby ​​ball) stylus. Samtang ang probe nakahikap sa nawong sa component, ang stylus mi-deflect ug dungan nga nagpadala sa impormasyon sa X,Y,Z coordinate ngadto sa computer. Ang mga sayop sa pagsukod nga gipahinabo sa indibidwal nga mga operator nahimong mas gamay ug ang entablado giandam alang sa pagpaila sa mga operasyon sa CNC ug ang pag-abot sa edad sa mga CMM.

Ang mga optical probe kay mga lens-CCD-system, nga gibalhin sama sa mekanikal, ug gipunting sa punto nga gipunting, imbes nga mohikap sa materyal. Ang nakuha nga imahe sa nawong isulod sa mga utlanan sa usa ka measuring window, hangtod nga ang nahabilin igo na aron makontrata tali sa itom ug puti nga mga sona. Ang dividing curve mahimong makalkulo sa usa ka punto, nga mao ang gusto nga measuring point sa kawanangan. Ang pinahigda nga impormasyon sa CCD kay 2D (XY) ug ang bertikal nga posisyon mao ang posisyon sa kompleto nga probing system sa stand Z-drive (o uban pang device component).

Mga sistema sa pag-scan sa probe

Adunay mga bag-ong modelo nga adunay mga probe nga moguyod sa nawong sa bahin nga mokuha og mga punto sa gitakdang mga lat-ang, nga nailhan nga scanning probes. Kini nga pamaagi sa CMM inspection kasagaran mas tukma kay sa naandan nga touch-probe nga pamaagi ug kasagaran mas paspas usab.

Ang sunod nga henerasyon sa scanning, nga nailhan nga noncontact scanning, nga naglakip sa high speed laser single point triangulation, laser line scanning, ug white light scanning, kusog kaayong nag-uswag. Kini nga pamaagi naggamit ug laser beams o white light nga gi-project batok sa nawong sa parte. Liboan ka mga punto ang mahimong kuhaon ug gamiton dili lamang aron masusi ang gidak-on ug posisyon, apan aron usab makahimo og 3D nga imahe sa parte. Kini nga "point-cloud data" mahimong ibalhin sa CAD software aron makahimo og usa ka nagtrabaho nga 3D model sa parte. Kini nga mga optical scanner kanunay nga gigamit sa humok o delikado nga mga parte o aron mapadali ang reverse engineering.

Mga probe sa mikrometrolohiya

Ang mga sistema sa pagsulay para sa mga aplikasyon sa microscale metrology usa pa ka bag-ong natad. Adunay daghang mga komersyal nga magamit nga coordinate measuring machine (CMM) nga adunay microprobe nga gihiusa sa sistema, daghang mga espesyal nga sistema sa mga laboratoryo sa gobyerno, ug bisan unsang gidaghanon sa mga plataporma sa metrolohiya nga gitukod sa unibersidad para sa microscale metrology. Bisan kung kini nga mga makina maayo ug sa daghang mga kaso maayo kaayo nga mga plataporma sa metrolohiya nga adunay nanometric scale, ang ilang panguna nga limitasyon mao ang usa ka kasaligan, lig-on, ug may katakus nga micro/nano probe.^{[gikinahanglan ang citation]}Ang mga hagit alang sa mga teknolohiya sa microscale probing naglakip sa panginahanglan alang sa usa ka taas nga aspect ratio probe nga naghatag sa abilidad sa pag-access sa lawom, pig-ot nga mga bahin nga adunay ubos nga contact forces aron dili makadaot sa nawong ug taas nga katukma (lebel sa nanometer).^{[gikinahanglan ang citation]}Dugang pa, ang mga microscale probe daling maapektuhan sa mga kondisyon sa palibot sama sa humidity ug mga interaksyon sa nawong sama sa stiction (hinungdan sa adhesion, meniscus, ug/o Van der Waals forces ug uban pa).^{[gikinahanglan ang citation]}

Ang mga teknolohiya aron makab-ot ang microscale probing naglakip sa gipamubo nga bersyon sa klasikal nga CMM probes, optical probes, ug usa ka standing wave probe ug uban pa. Bisan pa, ang kasamtangang mga teknolohiya sa optika dili igo nga gamay aron masukod ang lawom ug pig-ot nga bahin, ug ang resolusyon sa optika limitado sa wavelength sa kahayag. Ang X-ray imaging naghatag og hulagway sa bahin apan walay masubay nga impormasyon sa metrolohiya.

Mga prinsipyo sa pisikal

Mahimong gamiton ang mga optical probe ug/o laser probe (kon mahimo nga kombinasyon), nga mag-ilis sa mga CMM ngadto sa mga measuring microscope o multi-sensor measuring machine. Ang mga fringe projection system, theodolite triangulation system o laser distant ug triangulation system dili gitawag nga measuring machine, apan ang resulta sa pagsukod parehas ra: usa ka space point. Ang mga laser probe gigamit aron mahibal-an ang distansya tali sa nawong ug sa reference point sa tumoy sa kinematic chain (ie: tumoy sa Z-drive component). Mahimo kini mogamit og interferometrical function, focus variation, light deflection o usa ka beam shadowing principle.

Madaladala nga mga makina sa pagsukod sa koordinasyon

Samtang ang tradisyonal nga mga CMM naggamit ug probe nga naglihok sa tulo ka Cartesian axes aron masukod ang pisikal nga mga kinaiya sa usa ka butang, ang mga portable nga CMM naggamit ug articulated arms o, sa kaso sa optical CMM, arm-free scanning systems nga naggamit ug optical triangulation methods ug nagtugot sa hingpit nga kagawasan sa paglihok palibot sa butang.

Ang mga portable CMM nga adunay articulated arm adunay unom o pito ka axes nga adunay rotary encoders, imbes nga linear axes. Ang mga portable arm gaan (kasagaran wala pay 20 ka libra) ug mahimong dad-on ug gamiton halos bisan asa. Bisan pa, ang mga optical CMM nagkadaghan nga gigamit sa industriya. Gidisenyo nga adunay compact linear o matrix array camera (sama sa Microsoft Kinect), ang mga optical CMM mas gagmay kaysa sa mga portable CMM nga adunay mga arm, walay mga wire, ug nagtugot sa mga tiggamit sa dali nga pagkuha og 3D nga mga sukod sa tanan nga mga klase sa butang nga nahimutang halos bisan asa.

Ang pipila ka dili balik-balik nga mga aplikasyon sama sa reverse engineering, rapid prototyping, ug dako nga inspeksyon sa mga piyesa sa tanang gidak-on angay alang sa mga portable CMM. Daghan ang mga benepisyo sa portable CMM. Ang mga tiggamit adunay kagawasan sa pagkuha og 3D nga mga sukod sa tanang matang sa mga piyesa ug sa labing hilit/lisod nga mga lokasyon. Sayon ra kini gamiton ug dili kinahanglan og kontrolado nga palibot aron makahimo og tukma nga mga sukod. Dugang pa, ang mga portable CMM lagmit nga mas barato kaysa sa tradisyonal nga mga CMM.

Ang kinaiyanhong bentaha sa mga portable CMM mao ang manwal nga operasyon (kanunay kini nanginahanglan og tawo aron magamit kini). Dugang pa, ang ilang kinatibuk-ang katukma mahimong dili kaayo tukma kaysa sa usa ka bridge type nga CMM ug dili kaayo angay alang sa pipila ka mga aplikasyon.

Mga makinang nagsukod og multisensor

Ang tradisyonal nga teknolohiya sa CMM nga naggamit og touch probes karon sagad gihiusa sa ubang teknolohiya sa pagsukod. Apil niini ang laser, video o white light sensors aron makahatag sa gitawag nga multisensor measurement.