Je! Mashine ya kupimia ni nini?

AKuratibu mashine ya kupima(CMM) ni kifaa ambacho hupima jiometri ya vitu vya mwili kwa kuhisi alama za uso kwenye uso wa kitu na probe. Aina anuwai za uchunguzi hutumiwa katika CMM, pamoja na mitambo, macho, laser, na taa nyeupe. Kulingana na mashine, msimamo wa probe unaweza kudhibitiwa mwenyewe na mwendeshaji au inaweza kudhibitiwa na kompyuta. CMMS kawaida hutaja msimamo wa probe katika suala la kuhamishwa kwake kutoka kwa nafasi ya kumbukumbu katika mfumo wa kuratibu wa Cartesian tatu (yaani, na shoka za XYZ). Mbali na kusonga probe kando ya shoka za x, y, na z, mashine nyingi pia huruhusu pembe ya probe kudhibitiwa ili kuruhusu kipimo cha nyuso ambazo haziwezi kufikiwa.

CMM ya kawaida ya 3D "Bridge" inaruhusu harakati za uchunguzi kando ya shoka tatu, x, y na z, ambazo ni orthogonal kwa kila mmoja katika mfumo wa kuratibu wa Cartesian wa tatu. Kila mhimili una sensor ambayo inafuatilia msimamo wa probe kwenye mhimili huo, kawaida na usahihi wa micrometer. Wakati mawasiliano ya probe (au vinginevyo hugundua) eneo fulani kwenye kitu, mashine huweka sampuli za sensorer tatu, na hivyo kupima eneo la nukta moja juu ya uso wa kitu, na vector ya pande tatu ya kipimo kilichochukuliwa. Utaratibu huu unarudiwa kama inahitajika, kusonga probe kila wakati, kutoa "wingu la uhakika" ambalo linaelezea maeneo ya kupendeza.

Matumizi ya kawaida ya CMMS ni katika utengenezaji na michakato ya kusanyiko ili kujaribu sehemu au kusanyiko dhidi ya dhamira ya muundo. Katika matumizi kama haya, mawingu ya uhakika hutolewa ambayo yanachambuliwa kupitia algorithms ya regression kwa ujenzi wa huduma. Pointi hizi zinakusanywa kwa kutumia probe ambayo imewekwa kwa mikono na mwendeshaji au moja kwa moja kupitia udhibiti wa kompyuta moja kwa moja (DCC). DCC CMMS inaweza kupangwa kupima sehemu za kufanana mara kwa mara; Kwa hivyo CMM ya kiotomatiki ni aina maalum ya roboti ya viwandani.

Sehemu

Mashine za kuratibu za kuratibu ni pamoja na sehemu kuu tatu:

• Muundo kuu ambao unajumuisha shoka tatu za mwendo. Nyenzo zinazotumiwa kujenga sura ya kusonga imetofautiana kwa miaka. Granite na chuma zilitumika mapema CMM. Leo wazalishaji wote wakuu wa CMM huunda muafaka kutoka kwa aloi ya alumini au derivative na pia hutumia kauri kuongeza ugumu wa mhimili wa Z kwa matumizi ya skanning. Wajenzi wachache wa CMM leo bado wanatengeneza sura ya granite CMM kwa sababu ya mahitaji ya soko kwa mienendo ya metrology iliyoboreshwa na kuongezeka kwa mwenendo wa kufunga CMM nje ya maabara ya ubora. Kawaida tu wajenzi wa kiwango cha chini cha CMM na wazalishaji wa ndani nchini China na India bado wanatengeneza Granite CMM kwa sababu ya mbinu ya chini ya teknolojia na kuingia rahisi kuwa mjenzi wa sura ya CMM. Hali inayoongezeka ya skanning pia inahitaji mhimili wa CMM Z kuwa ngumu na vifaa vipya vimeanzishwa kama kauri na carbide ya silicon.
• Mfumo wa uchunguzi
• Mkusanyiko wa data na mfumo wa kupunguza - kawaida ni pamoja na mtawala wa mashine, kompyuta ya desktop na programu ya programu.

Upatikanaji

Mashine hizi zinaweza kuwa za bure, zilizowekwa kwa mkono na zinazoweza kusongeshwa.

Usahihi

Usahihi wa kuratibu mashine za kipimo kawaida hupewa kama sababu isiyo na shaka kama kazi kwa umbali. Kwa CMM kutumia probe ya kugusa, hii inahusiana na kurudiwa kwa probe na usahihi wa mizani ya mstari. Kurudia kwa kawaida kwa uchunguzi kunaweza kusababisha vipimo vya ndani ya .001mm au .00005 inchi (nusu ya kumi) juu ya kiwango chote cha kipimo. Kwa mashine 3, 3+2, na 5 za mhimili, probes hurekebishwa mara kwa mara kwa kutumia viwango vinavyoweza kupatikana na harakati za mashine zinathibitishwa kwa kutumia viwango ili kuhakikisha usahihi.

Sehemu maalum

Mashine mwili

CMM ya kwanza ilitengenezwa na Kampuni ya Ferranti ya Scotland mnamo miaka ya 1950 kama matokeo ya hitaji la moja kwa moja la kupima vifaa vya usahihi katika bidhaa zao za kijeshi, ingawa mashine hii ilikuwa na shoka 2 tu. Aina za kwanza za mhimili 3 zilianza kuonekana katika miaka ya 1960 (DEA ya Italia) na udhibiti wa kompyuta ulijadiliwa mwanzoni mwa miaka ya 1970 lakini CMM ya kwanza ya kufanya kazi ilitengenezwa na kuuzwa na Browne & Sharpe huko Melbourne, England. (Leitz Ujerumani baadaye ilizalisha muundo wa mashine iliyowekwa na meza ya kusonga.

Katika mashine za kisasa, muundo wa aina ya gantry una miguu miwili na mara nyingi huitwa daraja. Hii hutembea kwa uhuru kwenye meza ya granite na mguu mmoja (mara nyingi hujulikana kama mguu wa ndani) kufuatia reli ya mwongozo iliyowekwa upande mmoja wa meza ya granite. Mguu wa kinyume (mara nyingi nje ya mguu) hukaa tu kwenye meza ya granite kufuatia contour ya uso wima. Kubeba hewa ndio njia iliyochaguliwa ya kuhakikisha safari ya bure ya msuguano. Katika hizi, hewa iliyoshinikizwa inalazimishwa kupitia safu ya shimo ndogo sana kwenye uso wa kuzaa gorofa ili kutoa laini lakini iliyodhibitiwa ya hewa ambayo CMM inaweza kusonga kwa njia isiyo na msuguano ambayo inaweza kulipwa fidia kupitia programu. Harakati za daraja au gantry kando ya meza ya granite huunda mhimili mmoja wa ndege ya XY. Daraja la gantry lina gari ambalo hupitia kati ya miguu ya ndani na nje na huunda mhimili mwingine wa x au y usawa. Mhimili wa tatu wa harakati (z mhimili) hutolewa na kuongezwa kwa wima au spindle ambayo husonga juu na chini kupitia katikati ya gari. Uchunguzi wa kugusa huunda kifaa cha kuhisi mwisho wa quill. Harakati ya x, y na z axes inaelezea kikamilifu bahasha ya kupima. Jedwali la mzunguko wa hiari linaweza kutumiwa kuongeza usawa wa probe ya kupima kwa vifaa vya kazi ngumu. Jedwali la mzunguko kama mhimili wa nne wa kuendesha haukuongeza vipimo vya kupima, ambavyo vinabaki 3D, lakini hutoa kiwango cha kubadilika. Baadhi ya uchunguzi wa kugusa wenyewe ni vifaa vya mzunguko wa mzunguko na ncha ya probe inayoweza kuteleza kwa wima kupitia digrii zaidi ya 180 na kupitia mzunguko kamili wa digrii 360.

CMMS sasa zinapatikana pia katika aina zingine. Hii ni pamoja na mikono ya CMM ambayo hutumia vipimo vya angular kuchukuliwa kwenye viungo vya mkono kuhesabu msimamo wa ncha ya stylus, na inaweza kutolewa kwa uchunguzi wa skanning ya laser na mawazo ya macho. CMMs za mkono kama huo hutumiwa mara nyingi ambapo usambazaji wao ni faida juu ya kitanda cha kitamaduni cha kitamaduni- kwa kuhifadhi maeneo yaliyopimwa, programu ya programu pia inaruhusu kusonga mkono wa kupimia yenyewe, na kiwango chake cha kipimo, karibu na sehemu hiyo kupimwa wakati wa utaratibu wa kipimo. Kwa sababu mikono ya CMM huiga kubadilika kwa mkono wa mwanadamu pia mara nyingi wanaweza kufikia ndani ya sehemu ngumu ambazo haziwezi kuchunguzwa kwa kutumia mashine ya kiwango cha tatu cha mhimili.

Uchunguzi wa mitambo

Katika siku za kwanza za kuratibu kipimo (CMM), uchunguzi wa mitambo uliwekwa ndani ya mmiliki maalum kwenye mwisho wa quill. Uchunguzi wa kawaida sana ulifanywa na kuuza mpira mgumu hadi mwisho wa shimoni. Hii ilikuwa bora kwa kupima safu nzima ya uso wa gorofa, nyuso za silinda au za spherical. Shida zingine zilikuwa msingi wa maumbo maalum, kwa mfano quadrant, ili kuwezesha kipimo cha huduma maalum. Hizi zilifanyika kwa mwili dhidi ya kiboreshaji cha kazi na nafasi katika nafasi ikisomwa kutoka kwa usomaji wa dijiti 3-axis (DRO) au, katika mifumo ya hali ya juu zaidi, ikiingia kwenye kompyuta kwa njia ya footswitch au kifaa sawa. Vipimo vilivyochukuliwa na njia hii ya mawasiliano mara nyingi vilikuwa visivyoaminika kwani mashine zilihamishwa kwa mkono na kila mwendeshaji wa mashine alitumia viwango tofauti vya shinikizo kwenye probe au mbinu tofauti za kipimo.

Maendeleo zaidi yalikuwa nyongeza ya motors kwa kuendesha kila mhimili. Waendeshaji hawakulazimika kugusa mashine lakini waliweza kuendesha kila mhimili kwa kutumia sanduku la mikono na vijiti kwa njia ile ile kama ilivyo kwa magari ya kisasa yaliyodhibitiwa. Usahihi wa kipimo na usahihi uliboreshwa sana na uvumbuzi wa probe ya elektroniki ya kugusa. Painia wa kifaa hiki kipya cha probe alikuwa David McMurtry ambaye baadaye aliunda kile ambacho sasa ni Rerishaw Plc. Ingawa bado ni kifaa cha mawasiliano, probe ilikuwa na mpira wa chuma uliojaa (baadaye mpira wa ruby). Wakati probe iligusa uso wa sehemu stylus iliyoachwa na wakati huo huo ilipeleka X, Y, Z kuratibu habari kwa kompyuta. Makosa ya kipimo yaliyosababishwa na waendeshaji binafsi yakawa machache na hatua iliwekwa kwa kuanzishwa kwa shughuli za CNC na kuja kwa umri wa CMMS.

Uchunguzi wa macho ni mifumo ya lensi-CCD, ambazo huhamishwa kama zile za mitambo, na zinalenga hatua ya kupendeza, badala ya kugusa nyenzo. Picha iliyokamatwa ya uso itafungwa katika mipaka ya dirisha la kupimia, hadi mabaki yatoshee kutofautisha kati ya maeneo nyeusi na nyeupe. Curve inayogawanya inaweza kuhesabiwa kwa uhakika, ambayo ni hatua ya kupimia inayohitajika katika nafasi. Maelezo ya usawa kwenye CCD ni 2D (XY) na msimamo wa wima ni msimamo wa mfumo kamili wa uchunguzi kwenye z-drive (au sehemu nyingine ya kifaa).

Skanning mifumo ya uchunguzi

Kuna mifano mpya ambayo ina uchunguzi ambao huvuta uso wa sehemu hiyo kuchukua alama kwa vipindi maalum, vinavyojulikana kama skanning probes. Njia hii ya ukaguzi wa CMM mara nyingi ni sahihi zaidi kuliko njia ya kawaida ya kugusa na mara nyingi pia.

Kizazi kijacho cha skanning, kinachojulikana kama skanning isiyo ya kawaida, ambayo ni pamoja na kasi ya juu ya laser moja, skanning ya mstari wa laser, na skanning nyeupe ya taa, inaendelea haraka sana. Njia hii hutumia mihimili ya laser au taa nyeupe ambayo inakadiriwa dhidi ya uso wa sehemu hiyo. Maelfu ya vidokezo inaweza kuchukuliwa na kutumiwa sio tu kuangalia saizi na msimamo, lakini kuunda picha ya 3D ya sehemu pia. "Takwimu ya wingu" inaweza kuhamishiwa kwa programu ya CAD kuunda mfano wa 3D wa sehemu. Skena hizi za macho mara nyingi hutumiwa kwenye sehemu laini au maridadi au kuwezesha uhandisi wa nyuma.

Micrometrology inachunguza

Mifumo ya uchunguzi wa matumizi ya metrology ya microscale ni eneo lingine linaloibuka. Kuna mashine kadhaa za kuratibu za kuratibu (CMM) zinazopatikana kibiashara ambazo zina microprobe iliyojumuishwa katika mfumo, mifumo kadhaa maalum katika maabara ya serikali, na idadi yoyote ya majukwaa ya metrology ya vyuo vikuu kwa metrology ya microscale. Ingawa mashine hizi ni nzuri na katika hali nyingi majukwaa bora ya metrology na mizani ya nanometri, kiwango chao cha msingi ni probe ya kuaminika, yenye nguvu, yenye uwezo wa nano.^{[Kunukuu inahitajika]}Changamoto za teknolojia za uchunguzi wa microscale ni pamoja na hitaji la upeo wa kiwango cha juu cha kutoa uwezo wa kupata huduma za kina, nyembamba zilizo na nguvu za chini za mawasiliano ili isiharibu uso na usahihi wa juu (kiwango cha nanometer).^{[Kunukuu inahitajika]}Kwa kuongeza uchunguzi wa microscale hushambuliwa na hali ya mazingira kama vile unyevu na mwingiliano wa uso kama vile stiction (inayosababishwa na wambiso, meniscus, na/au vikosi vya van der Waals kati ya wengine).^{[Kunukuu inahitajika]}

Teknolojia za kufanikisha uchunguzi wa microscale ni pamoja na toleo la chini la uchunguzi wa cmm, uchunguzi wa macho, na probe ya wimbi iliyosimama kati ya zingine. Walakini, teknolojia za macho za sasa haziwezi kupunguzwa ndogo ya kutosha kupima kina kirefu, nyembamba, na azimio la macho ni mdogo na wimbi la mwanga. Kufikiria kwa X-ray hutoa picha ya kipengele lakini hakuna habari inayoweza kupatikana ya metrology.

Kanuni za mwili

Uchunguzi wa macho na/au probes za laser zinaweza kutumika (ikiwezekana kwa mchanganyiko), ambayo hubadilisha CMMS kuwa kipimo cha microscope au mashine za kupima sensor nyingi. Mifumo ya makadirio ya Fringe, mifumo ya pembetatu ya theodolite au mifumo ya mbali ya laser na mifumo ya pembetatu haiitwa mashine za kupima, lakini matokeo ya kupima ni sawa: nafasi ya nafasi. Uchunguzi wa laser hutumiwa kugundua umbali kati ya uso na sehemu ya kumbukumbu kwenye mwisho wa mnyororo wa kinematic (yaani: mwisho wa sehemu ya z-drive). Hii inaweza kutumia kazi ya kuingiliana, tofauti za kuzingatia, upungufu wa taa au kanuni ya kivuli cha boriti.

Mashine za kuratibu zinazoweza kuratibu

Wakati CMM za jadi hutumia probe ambayo hutembea kwenye shoka tatu za Cartesian kupima sifa za mwili, CMM zinazoweza kusongeshwa hutumia mikono iliyoelezewa au, kwa upande wa CMM za macho, mifumo ya skanning isiyo na mkono ambayo hutumia njia za pembetatu za macho na kuwezesha uhuru kamili wa harakati karibu na kitu.

CMM zinazoweza kusongeshwa zilizo na mikono iliyoelezewa zina shoka sita au saba ambazo zimewekwa na encoders za mzunguko, badala ya shoka za mstari. Mikono inayoweza kusonga ni nyepesi (kawaida chini ya pauni 20) na inaweza kubeba na kutumiwa karibu mahali popote. Walakini, CMM za macho zinazidi kutumiwa katika tasnia. Iliyoundwa na kamera za safu za laini au matrix (kama Microsoft Kinect), CMM za macho ni ndogo kuliko CMM zinazoweza kusonga kwa mikono, hazina waya, na kuwezesha watumiaji kuchukua vipimo vya 3D kwa urahisi wa kila aina ya vitu vilivyo karibu popote.

Maombi mengine yasiyokuwa ya kawaida kama vile uhandisi wa kubadili, prototyping ya haraka, na ukaguzi mkubwa wa sehemu za ukubwa wote zinafaa kwa CMMS inayoweza kubebeka. Faida za CMMs zinazoweza kusongeshwa ni multifold. Watumiaji wana kubadilika katika kuchukua vipimo vya 3D vya kila aina ya sehemu na katika maeneo ya mbali zaidi/ngumu. Ni rahisi kutumia na hauitaji mazingira yaliyodhibitiwa kuchukua vipimo sahihi. Kwa kuongezea, CMMs zinazoweza kusonga huwa zinagharimu chini ya CMM za jadi.

Biashara ya asili ya CMMs inayoweza kusonga ni operesheni ya mwongozo (kila wakati zinahitaji mwanadamu kuzitumia). Kwa kuongezea, usahihi wao wa jumla unaweza kuwa sio sahihi zaidi kuliko ile ya aina ya daraja la CMM na haifai kwa matumizi kadhaa.

Mashine za kupima multisensor

Teknolojia ya jadi ya CMM inayotumia uchunguzi wa kugusa leo ni pamoja na teknolojia nyingine ya kipimo. Hii ni pamoja na sensorer za laser, video au nyeupe ili kutoa kile kinachojulikana kama kipimo cha multisensor.