Ahnitamælavél(CMM) er tæki sem mælir rúmfræði eðlisfræðilegra hluta með því að skynja staka punkta á yfirborði hlutarins með rannsaka.Ýmsar gerðir af rannsaka eru notaðar í CMM, þar á meðal vélrænt, sjónrænt, leysir og hvítt ljós.Það fer eftir vélinni, staðsetning rannsakanda getur verið handstýrð af rekstraraðila eða hún getur verið tölvustýrð.CMMs tilgreina venjulega staðsetningu rannsakanda með tilliti til tilfærslu hans frá viðmiðunarstöðu í þrívíðu kartesísku hnitakerfi (þ.e. með XYZ ásum).Auk þess að færa rannsakandann eftir X-, Y- og Z-ásnum, leyfa margar vélar einnig að stjórna rannsakahorninu til að hægt sé að mæla yfirborð sem annars væri óaðgengilegt.
Dæmigerð 3D „brú“ CMM leyfir hreyfingu rannsaka eftir þremur ásum, X, Y og Z, sem eru hornrétt hver á annan í þrívíðu kartesísku hnitakerfi.Hver ás hefur skynjara sem fylgist með staðsetningu rannsakans á þeim ás, venjulega með míkrómetra nákvæmni.Þegar rannsakandi snertir (eða greinir á annan hátt) tiltekna staðsetningu á hlutnum, tekur vélin sýnishorn af þremur stöðuskynjara og mælir þannig staðsetningu eins punkts á yfirborði hlutarins, sem og þrívíddarvigur mælingarinnar sem tekin var.Þetta ferli er endurtekið eftir þörfum, hreyfðu rannsakann í hvert skipti til að mynda „punktský“ sem lýsir yfirborðssvæðum sem vekja áhuga.
Algeng notkun CMMs er í framleiðslu- og samsetningarferlum til að prófa hluta eða samsetningu gegn hönnunaráformum.Í slíkum forritum myndast punktaský sem eru greind með aðhvarfsreikniritum til að byggja upp eiginleika.Þessum punktum er safnað með því að nota rannsaka sem er staðsettur handvirkt af stjórnanda eða sjálfkrafa með beinni tölvustýringu (DCC).Hægt er að forrita DCC CMM til að mæla ítrekað eins hluta;þannig að sjálfvirkt CMM er sérhæft form iðnaðar vélmenni.
Hlutar
Hnitmælingarvélar innihalda þrjá meginþætti:
- Aðalbyggingin sem inniheldur þrjá hreyfiása.Efnið sem notað er til að smíða hreyfanlega rammann hefur verið breytilegt í gegnum árin.Granít og stál voru notuð í fyrstu CMM.Í dag byggja allir helstu CMM framleiðendur ramma úr álblöndu eða einhverri afleiðu og nota einnig keramik til að auka stífleika Z-ássins til að skanna forrit.Fáir CMM smiðirnir framleiða enn CMM granít ramma vegna kröfu markaðarins um bætta mælifræði gangverki og vaxandi tilhneigingu til að setja upp CMM utan gæða rannsóknarstofu.Venjulega eru aðeins lágmagns CMM smiðirnir og innlendir framleiðendur í Kína og Indlandi enn að framleiða granít CMM vegna lítillar tækniaðferðar og auðveldrar inngöngu til að verða CMM rammasmiður.Aukin tilhneiging til skönnunar krefst þess að CMM Z ásinn sé stífari og ný efni hafa verið kynnt eins og keramik og kísilkarbíð.
- Skoðunarkerfi
- Gagnasöfnunar- og minnkunarkerfi - inniheldur venjulega vélastýringu, borðtölvu og forritahugbúnað.
Framboð
Þessar vélar geta verið frístandandi, handfestar og færanlegar.
Nákvæmni
Nákvæmni hnitamælingavéla er venjulega gefin upp sem óvissuþáttur sem fall yfir fjarlægð.Fyrir CMM sem notar snertiskynjara, tengist þetta endurtekningarhæfni rannsakans og nákvæmni línulegra kvarða.Dæmigert endurtekningarnákvæmni mælinga getur leitt til mælinga sem eru innan við 0,001 mm eða 0,00005 tommur (hálfur tíundi hluti) yfir allt mælirúmmálið.Fyrir 3, 3+2 og 5 ása vélar eru rannsakar reglulega kvarðaðir með því að nota rekjanlega staðla og hreyfing vélarinnar er staðfest með mælum til að tryggja nákvæmni.
Sérstakir hlutar
Vélarhús
Fyrsta CMM var þróað af Ferranti Company of Scotland á 1950 sem afleiðing af beinni þörf á að mæla nákvæmni íhluti í hernaðarvörum sínum, þó að þessi vél hafi aðeins 2 ása.Fyrstu 3-ása módelin byrjuðu að birtast á sjöunda áratugnum (DEA á Ítalíu) og tölvustýring var frumsýnd snemma á áttunda áratugnum en fyrsta starfandi CMM var þróað og sett á sölu af Browne & Sharpe í Melbourne, Englandi.(Leitz Þýskaland framleiddi í kjölfarið fasta vélarbyggingu með hreyfanlegu borði.
Í nútíma vélum er yfirbyggingin af gantry-gerð með tveimur fótum og er oft kölluð brú.Þetta hreyfist frjálslega meðfram granítborðinu með einum fæti (oft nefndur innri fóturinn) eftir stýrisbraut sem er fest við aðra hlið granítborðsins.Andstæðu fóturinn (oft utanfótur) hvílir einfaldlega á granítborðinu eftir lóðréttu yfirborðsútlínunni.Loftlegir eru valin aðferð til að tryggja núningslausa ferð.Í þessum er þjappað lofti þvingað í gegnum röð af mjög litlum holum á sléttu leguyfirborði til að veita sléttan en stýrðan loftpúða sem CMM getur hreyft sig á á næstum núningslausan hátt sem hægt er að bæta fyrir með hugbúnaði.Hreyfing brúarinnar eða grindarinnar meðfram granítborðinu myndar einn ás XY plansins.Brúin á ganginum inniheldur vagn sem gengur á milli innri og ytri fótleggja og myndar hinn X eða Y lárétta ásinn.Þriðji hreyfiásinn (Z-ás) er veittur með því að bæta við lóðréttri fjöðrun eða snælda sem hreyfist upp og niður í gegnum miðju vagnsins.Snertimælirinn myndar skynjunarbúnaðinn á enda fjaðrunnar.Hreyfing X, Y og Z ásanna lýsir mælihjúpnum að fullu.Valfrjáls snúningsborð er hægt að nota til að auka aðgengi mælinemans að flóknum vinnuhlutum.Snúningsborðið sem fjórði drifás eykur ekki mælivíddirnar, sem eru áfram þrívíddar, en það veitir þó ákveðinn sveigjanleika.Sumir snertiskynjarar eru sjálfknúnir snúningstæki með oddinn sem getur snúist lóðrétt í gegnum meira en 180 gráður og í gegnum fullan 360 gráðu snúning.
CMM eru nú einnig fáanlegar í ýmsum öðrum myndum.Þar á meðal eru CMM armar sem nota hornmælingar sem teknar eru við liðamót handleggsins til að reikna út stöðu pennaoddsins og hægt er að útbúa rannsakendur fyrir laserskönnun og sjónmyndatöku.Slíkir arma CMM eru oft notaðir þar sem flytjanleiki þeirra er kostur fram yfir hefðbundnar CMMs með föstum rúmi - með því að geyma mældar staðsetningar gerir forritunarhugbúnaður einnig kleift að færa sjálfan mælihandlegginn og mælirúmmál hans í kringum þann hluta sem á að mæla meðan á mælingu stendur.Vegna þess að CMM armar líkja eftir sveigjanleika mannshandleggs geta þeir líka oft náð inn í flókna hluta sem ekki var hægt að rannsaka með venjulegri þriggja ása vél.
Vélrænn rannsakandi
Á fyrstu dögum hnitamælinga (CMM) voru vélrænni nemar settir í sérstakan haldara á enda fjaðarinnar.Mjög algengur rannsakandi var gerður með því að lóða harða kúlu á enda skaftsins.Þetta var tilvalið til að mæla allt úrval af flötum, sívölum eða kúlulaga yfirborðum.Aðrir nemar voru malaðir í ákveðin lögun, til dæmis fjórðung, til að gera mælingar á sérstökum eiginleikum.Þessum könnunum var líkamlega haldið upp að vinnustykkinu þar sem staðsetningin í geimnum var lesin úr 3-ása stafrænu útlestri (DRO) eða, í fullkomnari kerfum, skráð inn í tölvu með fótrofa eða álíka tæki.Mælingar sem teknar voru með þessari snertiaðferð voru oft óáreiðanlegar þar sem vélar voru færðar með höndunum og hver vélstjóri beitti mismunandi miklum þrýstingi á rannsakann eða notaði mismunandi aðferðir við mælinguna.
Frekari þróun var að bæta við mótorum til að knýja hvern ás.Rekstraraðilar þurftu ekki lengur að snerta vélina líkamlega heldur gátu keyrt hvern ás með því að nota handkassa með stýripinnum á svipaðan hátt og með nútíma fjarstýrðum bílum.Mælingarákvæmni og nákvæmni batnaði verulega með uppfinningu rafrænna snertiskynjarans.Frumkvöðull þessa nýja rannsóknartækis var David McMurtry sem í kjölfarið stofnaði það sem nú er Renishaw plc.Þótt hann sé enn snertibúnaður var rannsakandi með gormhlaðan stálkúlu (síðar rúbínkúlu) penna.Þegar rannsakandi snerti yfirborð íhlutans sveigðist penninn og sendi samtímis X,Y,Z hnitupplýsingarnar til tölvunnar.Mælingarskekkjum af völdum einstakra rekstraraðila fækkaði og stigið var fyrir innleiðingu á CNC-aðgerðum og fullorðinsárum CMM.
Vélknúið sjálfvirkt rannsakahaus með rafrænum snertiskynjara
Ljósnemar eru linsu-CCD-kerfi, sem eru hreyfð eins og þau vélrænu, og eru beint að áhugaverðum stað í stað þess að snerta efnið.Myndin sem tekin er af yfirborðinu verður lokuð innan ramma mæliglugga, þar til leifin er nægjanleg til að skila svörtu og hvítu svæði.Hægt er að reikna deilingarferilinn að punkti, sem er æskilegur mælipunktur í geimnum.Láréttu upplýsingarnar á CCD eru 2D (XY) og lóðrétt staða er staðsetning heildarrannsóknarkerfisins á Z-drifinu (eða öðrum búnaðarhluta).
Skanna rannsakakerfi
Það eru til nýrri gerðir sem eru með rannsaka sem dragast eftir yfirborði hlutans og taka punkta með ákveðnu millibili, þekkt sem skannakana.Þessi aðferð við CMM skoðun er oft nákvæmari en hefðbundin snertiprófunaraðferð og oftast hraðari líka.
Næsta kynslóð skönnunar, þekkt sem snertilaus skönnun, sem felur í sér háhraða leysir eins punkta þríhyrning, leysilínuskönnun og skönnun með hvítu ljósi, fleygir mjög hratt fram.Þessi aðferð notar annað hvort leysigeisla eða hvítt ljós sem er varpað á yfirborð hlutans.Þá er hægt að taka mörg þúsund punkta og nota ekki aðeins til að athuga stærð og staðsetningu, heldur einnig til að búa til þrívíddarmynd af hlutanum.Þessi „punktskýjagögn“ er síðan hægt að flytja yfir í CAD hugbúnað til að búa til virka 3D líkan af hlutanum.Þessir sjónskannarar eru oft notaðir á mjúka eða viðkvæma hluta eða til að auðvelda bakverkfræði.
- Örmælingar
Rannsóknarkerfi fyrir mælifræðiforrit í smáskala eru annað vaxandi svæði.Það eru til nokkrar hnitamælingarvélar (CMM) sem eru fáanlegar í verslun sem eru með örnema samþætta í kerfið, nokkur sérkerfi á opinberum rannsóknarstofum og hvaða fjölda háskólabyggða mælifræðivettvanga fyrir mælifræði í smáskala.Þrátt fyrir að þessar vélar séu góðar og í mörgum tilfellum framúrskarandi mælifræðipallar með nanómetrískum mælikvarða, þá er aðal takmörkun þeirra áreiðanlegur, öflugur og fær ör/nano rannsaka.[þarf tilvitnun]Áskoranir fyrir smáskala rannsaka tækni fela í sér þörfina fyrir háu stærðarhlutfalli rannsaka sem gefur möguleika á að fá aðgang að djúpum, þröngum eiginleikum með litlum snertikrafti til að skemma ekki yfirborðið og mikla nákvæmni (nanómetrastig).[þarf tilvitnun]Að auki eru örkannanir næmir fyrir umhverfisaðstæðum eins og raka og yfirborðsverkunum eins og stífni (af völdum viðloðun, meniscus og/eða Van der Waals krafta meðal annarra).[þarf tilvitnun]
Tækni til að ná fram smámælamælingum felur í sér minnkaða útgáfu af klassískum CMM-könnunum, sjónmælum og standbylgjukönnunum meðal annarra.Hins vegar er ekki hægt að stækka núverandi ljóstækni nógu lítið til að mæla djúpa, þrönga eiginleika og sjónupplausn er takmörkuð af bylgjulengd ljóssins.Röntgenmyndataka gefur mynd af eiginleikanum en engar rekjanlegar mælifræðiupplýsingar.
- Líkamlegar meginreglur
Hægt er að nota ljósnema og/eða lasernema (ef mögulegt er í samsetningu), sem breyta CMM í mælismásjár eða fjölnema mælivélar.Jaðarvörpukerfi, þeódólítþríhyrningakerfi eða fjar- og þríhyrningskerfi með laser eru ekki kölluð mælivélar, en mæliniðurstaðan er sú sama: geimpunktur.Lasernemar eru notaðir til að greina fjarlægðina milli yfirborðs og viðmiðunarpunkts á enda hreyfikeðjunnar (þ.e. enda Z-drifshluta).Þetta getur notað interferometrical virkni, fókusbreytingu, ljósbeygju eða geislaskuggareglu.
Færanlegar hnitamælingarvélar
Þar sem hefðbundin CMM nota rannsaka sem hreyfist á þremur kartesískum ásum til að mæla eðliseiginleika hlutar, þá nota flytjanlegar CMMs annað hvort liðlaga arma eða, þegar um er að ræða sjónræna CMM, armlaus skönnunarkerfi sem nota sjónþríhyrningaaðferðir og gera fullkomið hreyfifrelsi. í kringum hlutinn.
Færanlegir CMM með liðlaga arma hafa sex eða sjö ása sem eru búnir snúningskóðarum, í stað línulegra ása.Færanlegir armar eru léttir (venjulega minna en 20 pund) og hægt að bera og nota nánast hvar sem er.Hins vegar eru sjón CMMs í auknum mæli notuð í greininni.Hannað með fyrirferðarlítið línu- eða fylkismyndavélar (eins og Microsoft Kinect), eru sjónrænar CMMs minni en færanlegar CMMs með örmum, eru með enga víra og gera notendum kleift að taka auðveldlega þrívíddarmælingar á öllum gerðum hluta sem eru staðsettir nánast hvar sem er.
Ákveðin forrit sem ekki eru endurtekin eins og öfug verkfræði, hröð frumgerð og stórfelld skoðun á hlutum af öllum stærðum henta vel fyrir flytjanlegar CMMs.Kostir flytjanlegra CMM eru margþættir.Notendur hafa sveigjanleika í að taka 3D mælingar á öllum gerðum hluta og á afskekktustu/erfiðustu stöðum.Þau eru auðveld í notkun og þurfa ekki stýrt umhverfi til að taka nákvæmar mælingar.Þar að auki, flytjanlegur CMMs hafa tilhneigingu til að kosta minna en hefðbundin CMMs.
Eðlileg málamiðlun færanlegra CMMs eru handvirk aðgerð (þeir þurfa alltaf mann til að nota þau).Að auki getur heildarnákvæmni þeirra verið nokkru minna nákvæm en hjá brúargerð CMM og hentar síður fyrir sum forrit.
Fjölskynjara mælivélar
Hefðbundin CMM tækni sem notar snertiskynjara er í dag oft sameinuð annarri mælitækni.Þetta felur í sér leysi-, myndbands- eða hvítljósskynjara til að veita svokallaða fjölskynjaramælingu.
Birtingartími: 29. desember 2021