Amacchina di misurazione di coordenate(CMM) hè un dispositivu chì misura a geometria di l'uggetti fisichi per sente punti discreti nantu à a superficia di l'ughjettu cù una sonda.Diversi tippi di sonde sò aduprate in CMM, cumprese a luce meccanica, ottica, laser è bianca.Sicondu a macchina, a pusizione di a sonda pò esse cuntrullata manualmente da un operatore o pò esse cuntrullata per computer.I CMM tipicamente specificanu a pusizione di una sonda in quantu à u so spustamentu da una pusizione di riferimentu in un sistema di coordenate cartesiane tridimensionale (ie, cù assi XYZ).In più di u muvimentu di a sonda longu l'assi X, Y è Z, assai machini permettenu ancu di cuntrullà l'angolo di a sonda per permette a misurazione di superfici chì altrimenti ùn sò micca raggiungibili.
U tipicu CMM "ponte" 3D permette u muvimentu di a sonda longu trè assi, X, Y è Z, chì sò ortogonali l'un à l'altru in un sistema di coordenate cartesiane tridimensionale.Ogni assi hà un sensoru chì monitorizza a pusizione di a sonda nantu à quellu assi, tipicamente cun precisione micrometru.Quandu a sonda cuntatta (o altrimenti rileva) un locu particulari nantu à l'ughjettu, a macchina mostra i trè sensori di pusizioni, misurandu cusì u locu di un puntu nantu à a superficia di l'ughjettu, è ancu u vettore tridimensionale di a misurazione presa.Stu prucessu hè ripetutu quantu necessariu, movendu a sonda ogni volta, per pruduce una "nuvola di punti" chì descrive e superfici d'interessu.
Un usu cumuni di CMM hè in i prucessi di fabricazione è assemblea per pruvà una parte o assemblea contr'à l'intenzione di disignu.In tali applicazioni, i nuvuli di punti sò generati chì sò analizati via algoritmi di regressione per a custruzzione di funzioni.Questi punti sò cullati utilizendu una sonda chì hè posizionata manualmente da un operatore o automaticamente via u cuntrollu Direct Computer (DCC).I CMM DCC ponu esse programati per misurà ripetutamente parti identiche;cusì un CMM automatizatu hè una forma specializata di robot industriale.
Parts
E macchine di misurazione di coordenate includenu trè cumpunenti principali:
- A struttura principale chì include trè assi di muvimentu.U materiale utilizatu per a custruzzione di u quadru in muvimentu hà variatu annantu à l'anni.U granitu è l'azzaru eranu usati in i primi CMM.Oghje tutti i grandi fabricatori di CMM custruiscenu frames da una lega d'aluminiu o qualchì derivatu è ancu utilizanu ceramica per aumentà a rigidità di l'assi Z per l'applicazioni di scanning.Pochi custruttori di CMM producenu oghje CMM di cornice di granitu per via di l'esigenza di u mercatu per una dinamica di metrologia mejorata è una tendenza crescente per installà CMM fora di u laboratoriu di qualità.Tipicamente, solu i costruttori di CMM di voluminu bassu è i fabricatori domestici in Cina è l'India sò sempre a fabricazione di CMM di granitu per via di l'approcciu di a tecnulugia bassa è l'entrata faciule per diventà un costruttore di frame CMM.A tendenza crescente di scanning richiede ancu chì l'asse CMM Z sia più rigidu è novi materiali sò stati introdotti cum'è a ceramica è u carburu di siliciu.
- Sistema di prova
- Sistema di raccolta di dati è riduzzione - tipicamente include un controller di macchina, un computer desktop è un software d'applicazione.
A dispunibilità
Sti machini ponu esse free-standing, handheld è portable.
Accuratezza
A precisione di e macchine di misurazione di coordenate sò tipicamente datu cum'è un fattore di incertezza cum'è una funzione nantu à a distanza.Per un CMM chì usa una sonda di toccu, questu hè in relazione cù a ripetibilità di a sonda è a precisione di e scale lineari.A ripetibilità tipica di a sonda pò risultà in misurazioni di 0,001 mm o 0,00005 inch (a meza decima) annantu à u voluminu di misurazione tutale.Per e macchine di 3, 3 + 2 è 5 assi, e sonde sò calibrate rutinariamente utilizendu standard tracciabili è u muvimentu di a macchina hè verificatu cù calibri per assicurà a precisione.
Parti specifiche
Corpu di a macchina
U primu CMM hè statu sviluppatu da a Cumpagnia Ferranti di Scozia in l'anni 1950 com'è u risultatu di una necessità diretta di misurà i cumpunenti di precisione in i so prudutti militari, ancu s'è sta macchina avia solu 2 assi.I primi mudelli di 3 assi cuminciaru à apparisce in l'anni 1960 (DEA d'Italia) è u cuntrollu di l'urdinatore hà debuttatu à l'iniziu di l'anni 1970, ma a prima CMM di travagliu hè stata sviluppata è messa in vendita da Browne & Sharpe in Melbourne, Inghilterra.(Leitz Germany hà pruduciutu dopu una struttura di macchina fissa cù tavola mobile.
In i machini muderni, a superstruttura di tippu gantry hà duie gambe è hè spessu chjamata ponte.Questu si move liberamente nantu à a tavola di granitu cù una gamba (spessu chjamata a gamba interna) seguitu una guida di guida attaccata à un latu di a tavola di granitu.A gamba opposta (spessu fora di a gamba) simpricimenti appoghja nantu à a tavula di granitu seguitu u contornu di a superficia verticale.I cuscinetti d'aria sò u metudu sceltu per assicurà u viaghju senza attritu.In questi, l'aria compressa hè furzata à traversu una seria di buchi assai chjuchi in una superficia di cuscinettu piatta per furnisce un cuscinettu d'aria liscia ma cuntrullata nantu à quale u CMM pò muvimenti in una manera quasi senza frizione chì pò esse cumpensu per u software.U muvimentu di u ponte o di u gantry longu u tavulinu di granitu forma un assi di u pianu XY.U ponte di u gantry cuntene un carru chì traversa trà i gammi interni è esterni è forma l'altru assi horizontale X o Y.U terzu assi di u muvimentu (assi Z) hè furnitu da l'aghjunzione di una punta verticale o spindle chì si move in u centru di u carru.A sonda di u toccu forma u dispusitivu di sensazione à l'estremità di a penna.U muvimentu di l'assi X, Y è Z descrive cumplettamente l'involucro di misurazione.Tavule rotanti opzionali ponu esse aduprate per rinfurzà l'accessibilità di a sonda di misurazione à i pezzi complicati.A tavola rotativa cum'è un quartu assi di guida ùn aghjusta micca e dimensioni di misurazione, chì restanu 3D, ma furnisce un gradu di flessibilità.Alcune sonde tattili sò stissi apparecchi rotativi alimentati cù a punta di a sonda capace di girà verticalmente attraversu più di 180 gradi è attraversu una rotazione completa di 360 gradi.
I CMM sò avà ancu dispunibili in una varietà di altre forme.Questi includenu braccia CMM chì utilizanu misure angulari pigliate à l'articulazione di u bracciu per calculà a pusizione di a punta di u stylus, è ponu esse equipati cù sonde per scanning laser è imaging otticu.Tali CMM di bracciu sò spessu usati induve a so portabilità hè un vantaghju nantu à i CMM tradiziunali di u lettu fissu - almacenendu lochi misurati, u software di prugrammazione permette ancu di spustà u bracciu di misurazione stessu, è u so voluminu di misurazione, intornu à a parte per esse misurata durante una rutina di misurazione.Perchè l'armi CMM imitanu a flessibilità di un bracciu umanu, sò ancu spessu capaci di ghjunghje à l'internu di parti cumplessi chì ùn puderanu micca esse sondate cù una macchina standard di trè assi.
Sonda meccanica
In i primi tempi di a misurazione di coordenate (CMM), i sondi meccanichi sò stati inseriti in un supportu speciale nantu à a fine di u quill.Una sonda assai cumuna hè stata fatta saldando una bola dura à a fine di un fustu.Questu era l'ideale per misurà una gamma sana di superfici piatte, cilindriche o sferiche.L'altri sondi sò stati macinati à forme specifiche, per esempiu un quadrante, per attivà a misurazione di e caratteristiche speciali.Queste sonde sò stati fisicamente tenuti contr'à a pezza di travagliu cù a pusizione in u spaziu esse lettu da una lettura digitale di l'assi 3 (DRO) o, in sistemi più avanzati, esse cunnessu in un computer per mezu di un interruttore di pedale o un dispositivu simili.E misurazioni pigliate da stu metudu di cuntattu eranu spessu inaffidabili, postu chì e macchine sò state mosse a manu è ogni operatore di a macchina hà applicatu quantità differenti di pressione nantu à a sonda o aduttatu tecniche diverse per a misurazione.
Un sviluppu ulteriore era l'aghjunzione di muturi per guidà ogni assi.L'operatori ùn anu più bisognu di toccu fisicamente a macchina, ma puderanu guidà ogni assi utilizendu una scatula manuale cù joysticks quasi cum'è cù e vitture muderne telecomandate.L'accuratezza è a precisione di a misurazione anu migliuratu drasticamente cù l'invenzione di a sonda elettronica di trigger touch.U pioniere di stu novu dispositivu di sonda era David McMurtry, chì dopu hà furmatu ciò chì hè avà Renishaw plc.Ancu s'ellu era sempre un dispositivu di cuntattu, a sonda hà avutu una bola d'acciaio di primavera (più tardu ruby ball) stylus.Quandu a sonda toccu a superficia di u cumpunente, u stylus hà deviatu è simultaneamente hà mandatu l'infurmazioni di coordenate X, Y, Z à l'urdinatore.L'errori di misurazione causati da l'operatori individuali sò diventati menu è a tappa hè stata fatta per l'intruduzioni di l'operazioni CNC è l'arrivu di l'età di CMM.
Testa di sonda automatizata motorizzata cù sonda di trigger toccu elettronicu
Sonde ottiche sò lenti-CCD-sistemi, chì sò spustati cum'è i miccanica, è sò destinati à u puntu di interessu, invece di tuccà u materiale.L'imaghjini catturati di a superficia seranu chjusi in i cunfini di una finestra di misurazione, finu à chì u residuu hè adattatu per cuntrastu trà e zoni neri è bianchi.A curva di divisione pò esse calculata à un puntu, chì hè u puntu di misurazione desideratu in u spaziu.L'infurmazione horizontale nantu à u CCD hè 2D (XY) è a pusizione verticale hè a pusizione di u sistema di sonda cumpletu nantu à u stand Z-drive (o un altru cumpunente di u dispositivu).
Sistemi di sonda di scanning
Ci sò mudelli novi chì anu sonde chì trascinanu longu a superficia di a parte chì piglianu punti à intervalli specificati, cunnisciuti cum'è sonde di scanning.Stu metudu di l'ispezione CMM hè spessu più precisu chè u metudu di sonda di taccu cunvinziunali è a maiò parte di e volte ancu più veloce.
A prossima generazione di scanning, cunnisciuta cum'è scanning noncontact, chì include triangulazione di un puntu di laser d'alta velocità, scanning di linea laser, è scanning di luce bianca, avanza assai rapidamente.Stu metudu usa o raghji laser o luce bianca chì sò prughjettati contru à a superficia di a parte.Parechje millaie di punti ponu esse pigliati è utilizati micca solu per verificà a dimensione è a pusizione, ma ancu per creà una maghjina 3D di a parte.Questa "dati di nuvola di punti" pò esse trasferitu à u software CAD per creà un mudellu 3D di travagliu di a parte.Questi scanners ottici sò spessu usati nantu à parti morbidi o delicate o per facilità l'ingegneria inversa.
- Sonde di micrometrolugia
I sistemi di sonda per l'applicazioni di metrologia à microscala sò un'altra zona emergente.Ci sò parechje macchine di misurazione di coordenate (CMM) dispunibili in u cummerciu chì anu una microsonda integrata in u sistema, parechji sistemi di specialità in i laboratorii di u guvernu, è ogni numeru di piattaforme di metrologia custruita in l'università per a metrologia à microscala.Ancu se queste macchine sò boni è in parechji casi eccellenti piattaforme di metrologia cù scale nanometriche, a so limitazione primaria hè una sonda micro / nano affidabile, robusta, capace.[citazione necessaria]I sfidi per i tecnulugii di sonda à microscala includenu a necessità di una sonda di rapportu d'aspettu elevatu chì dà a capacità di accede à funzioni profonde è strette cù forze di cuntattu bassu per ùn dannà a superficia è alta precisione (livellu nanometricu).[citazione necessaria]Inoltre, e sonde à microscala sò suscettibili à e cundizioni ambientali cum'è l'umidità è l'interazzione di a superficia cum'è stizione (causata da aderenza, meniscus, è / o forze di Van der Waals tra l'altri).[citazione necessaria]
I tecnulugii per ottene a sonda à microscala includenu a versione scalata di sonde CMM classiche, sonde ottiche è una sonda d'onda stazionaria trà l'altri.Tuttavia, tecnulugii ottichi attuali ùn ponu esse scalate abbastanza chjuche per misurà a funzione prufonda è stretta, è a risoluzione ottica hè limitata da a lunghezza d'onda di a luce.L'imaghjini di raghji X furnisce una stampa di a funzione, ma senza infurmazione di metrologia tracciabile.
- Principi fisichi
Sonde ottiche è / o sonde laser ponu esse aduprate (se pussibule in cumminazione), chì cambianu CMM à microscopi di misurazione o macchine di misurazione multisensori.Sistemi di prughjezzione Fringe, sistemi di triangulazione di teodolite o sistemi di laser distanti è triangulation ùn sò micca chjamati macchine di misurazione, ma u risultatu di misurazione hè u listessu: un puntu spaziu.I sondi laser sò usati per detectà a distanza trà a superficia è u puntu di riferimentu à a fine di a catena cinematica (ie: fine di u cumpunente Z-drive).Questu pò aduprà una funzione interferometrica, a variazione di u focu, a deviazione di a luce o un principiu di ombra di fasciu.
Macchine di misurazione di coordenate portatili
Mentre chì i CMM tradiziunali utilizanu una sonda chì si move nantu à trè assi cartesiani per misurà e caratteristiche fisiche di l'ughjettu, i CMM portatili utilizanu braccia articulate o, in u casu di CMM ottici, sistemi di scansione senza braccia chì utilizanu metudi di triangulazione otticu è permettenu una libertà totale di muvimentu. intornu à l'ughjettu.
I CMM portatili cù braccia articulate anu sei o sette assi chì sò equipati di codificatori rotativi, invece di assi lineari.L'armi portatili sò ligeri (in genere menu di 20 liri) è ponu esse purtati è usati quasi in ogni locu.Tuttavia, i CMM ottici sò sempre più usati in l'industria.Cuncepitu cù camere compatte lineari o matriciali (cum'è Microsoft Kinect), i CMM ottici sò più chjuchi cà i CMM portatili cù braccia, ùn anu micca fili, è permettenu à l'utilizatori di piglià facilmente misure 3D di tutti i tipi d'oggetti situati quasi in ogni locu.
Certi applicazioni non ripetitive cum'è l'ingegneria inversa, u prototipu rapidu è l'ispezione à grande scala di e parti di tutte e dimensioni sò ideali per i CMM portatili.I benefici di i CMM portatili sò multiplici.L'utilizatori anu a flessibilità di piglià misure 3D di tutti i tipi di parti è in i lochi più remoti / difficiuli.Sò faciuli d'utilizà è ùn necessitanu micca un ambiente cuntrullatu per piglià misure precise.Inoltre, i CMM portatili tendenu à costu menu cà i CMM tradiziunali.
I scambii inherenti di i CMM portatili sò operazione manuale (sempre necessitanu un umanu per aduprà).Inoltre, a so precisione generale pò esse un pocu menu precisa di quella di un CMM di tipu di ponte è hè menu adattatu per alcune applicazioni.
Macchine di misura multisensori
A tecnulugia CMM tradiziunale chì utilizanu sonde tattili hè oghje spessu cumminata cù altre tecnulugia di misurazione.Questu include sensori laser, video o luce bianca per furnisce ciò chì hè cunnisciutu cum'è misurazione multisensore.
Tempu di Postu: Dec-29-2021