Mashine ya kupimia ya kuratibu ni nini?

Akuratibu mashine ya kupimia(CMM) ni kifaa ambacho hupima jiometri ya vitu halisi kwa kuhisi pointi tofauti kwenye uso wa kitu kwa uchunguzi.Aina mbalimbali za uchunguzi hutumiwa katika CMM, ikiwa ni pamoja na mitambo, macho, leza, na mwanga mweupe.Kulingana na mashine, nafasi ya uchunguzi inaweza kudhibitiwa kwa mikono na opereta au inaweza kudhibitiwa na kompyuta.CMMs kwa kawaida hubainisha nafasi ya uchunguzi katika suala la kuhamishwa kwake kutoka kwa nafasi ya marejeleo katika mfumo wa kuratibu wa Cartesian wenye mwelekeo-tatu (yaani, wenye shoka za XYZ).Mbali na kusogeza uchunguzi kando ya shoka za X, Y, na Z, mashine nyingi pia huruhusu pembe ya uchunguzi kudhibitiwa ili kuruhusu kipimo cha nyuso ambazo vinginevyo hazingeweza kufikiwa.

"Daraja" la kawaida la 3D CMM huruhusu kusogea kwa uchunguzi pamoja na shoka tatu, X, Y na Z, ambazo ni za othogonal kwa kila mmoja katika mfumo wa kuratibu wa Cartesian wenye dhima tatu.Kila mhimili una kihisi ambacho hufuatilia nafasi ya uchunguzi kwenye mhimili huo, kwa kawaida kwa usahihi wa maikromita.Wakati probe inawasiliana (au vinginevyo hutambua) eneo fulani kwenye kitu, mashine huchukua sampuli za sensorer tatu za nafasi, na hivyo kupima eneo la pointi moja kwenye uso wa kitu, pamoja na vector 3-dimensional ya kipimo kilichochukuliwa.Utaratibu huu unarudiwa kama inahitajika, kusonga uchunguzi kila wakati, ili kutoa "wingu la uhakika" ambalo linaelezea maeneo ya uso ya riba.

Matumizi ya kawaida ya CMM ni katika mchakato wa kutengeneza na kuunganisha ili kujaribu sehemu au mkusanyiko dhidi ya dhamira ya muundo.Katika programu kama hizi, mawingu ya uhakika yanatolewa ambayo yanachambuliwa kupitia kanuni za urekebishaji kwa ajili ya ujenzi wa vipengele.Pointi hizi hukusanywa kwa kutumia probe ambayo imewekwa kwa mikono na opereta au kiotomatiki kupitia Udhibiti wa Kompyuta wa Moja kwa moja (DCC).CMM za DCC zinaweza kuratibiwa kupima mara kwa mara sehemu zinazofanana;kwa hivyo CMM inayojiendesha ni aina maalum ya roboti ya viwandani.

Sehemu

Mashine za kupimia kuratibu ni pamoja na sehemu kuu tatu:

• Muundo kuu unaojumuisha shoka tatu za mwendo.Nyenzo zinazotumiwa kuunda sura ya kusonga zimetofautiana kwa miaka.Itale na chuma zilitumika katika CMM za mapema.Leo watengenezaji wakuu wote wa CMM huunda fremu kutoka kwa aloi ya alumini au baadhi ya derivative na pia hutumia kauri ili kuongeza ugumu wa mhimili wa Z kwa ajili ya kuchanganua programu.Wajenzi wachache wa CMM leo bado wanatengeneza sura ya granite CMM kutokana na mahitaji ya soko kwa ajili ya mienendo iliyoboreshwa ya metrology na kuongezeka kwa mtindo wa kusakinisha CMM nje ya maabara ya ubora.Kwa kawaida wajenzi na watengenezaji wa CMM wa ujazo wa chini pekee nchini Uchina na India bado wanatengeneza CMM ya granite kutokana na mbinu ya teknolojia ya chini na kuingia kwa urahisi ili kuwa wajenzi wa fremu za CMM.Mwelekeo unaoongezeka wa utambazaji pia unahitaji mhimili wa CMM Z kuwa mgumu na nyenzo mpya zimeanzishwa kama vile kauri ya kauri na silikoni.
• Mfumo wa uchunguzi
• Mfumo wa ukusanyaji na upunguzaji wa data - kwa kawaida hujumuisha kidhibiti cha mashine, kompyuta ya mezani na programu ya programu.

Upatikanaji

Mashine hizi zinaweza kusimama bila malipo, kushikiliwa kwa mkono na kubebeka.

Usahihi

Usahihi wa mashine za vipimo vya kuratibu kwa kawaida hutolewa kama kipengele cha kutokuwa na uhakika kama kipengele cha kukokotoa kwa umbali.Kwa CMM inayotumia uchunguzi wa kugusa, hii inahusiana na kurudiwa kwa uchunguzi na usahihi wa mizani ya mstari.Kujirudia kwa kawaida kwa uchunguzi kunaweza kusababisha vipimo vya ndani ya .001mm au .00005 inchi (nusu ya kumi) juu ya kiasi kizima cha kipimo.Kwa mashine 3, 3+2, na 5 za mhimili, uchunguzi hupimwa mara kwa mara kwa kutumia viwango vinavyoweza kufuatiliwa na mwendo wa mashine huthibitishwa kwa kutumia vipimo ili kuhakikisha usahihi.

Sehemu maalum

Mwili wa mashine

CMM ya kwanza ilitengenezwa na Kampuni ya Ferranti ya Scotland katika miaka ya 1950 kama matokeo ya hitaji la moja kwa moja la kupima vipengele vya usahihi katika bidhaa zao za kijeshi, ingawa mashine hii ilikuwa na shoka 2 pekee.Aina za kwanza za mhimili 3 zilianza kuonekana katika miaka ya 1960 (DEA ya Italia) na udhibiti wa kompyuta ulianza mapema miaka ya 1970 lakini CMM ya kwanza ilifanya kazi ilitengenezwa na kuuzwa na Browne & Sharpe huko Melbourne, Uingereza.(Leitz Ujerumani baadaye ilitoa muundo wa mashine iliyowekwa na meza ya kusonga mbele.

Katika mashine za kisasa, superstructure ya aina ya gantry ina miguu miwili na mara nyingi huitwa daraja.Hii inasogea kwa uhuru kando ya jedwali la graniti kwa mguu mmoja (mara nyingi hujulikana kama mguu wa ndani) kufuatia reli ya mwongozo iliyoambatanishwa na upande mmoja wa jedwali la granite.Mguu wa kinyume (mara nyingi nje ya mguu) hutegemea tu meza ya granite kufuatia contour ya uso wima.Vipimo vya hewa ni njia iliyochaguliwa ya kuhakikisha usafiri wa bure wa msuguano.Katika hizi, hewa iliyobanwa inalazimishwa kupitia safu ya mashimo madogo sana kwenye uso wa kuzaa tambarare ili kutoa mto laini lakini unaodhibitiwa ambao CMM inaweza kusogea kwa njia ya karibu isiyo na msuguano ambayo inaweza kulipwa kupitia programu.Harakati ya daraja au gantry kando ya meza ya granite huunda mhimili mmoja wa ndege ya XY.Daraja la gantry lina gari ambalo hupita kati ya miguu ya ndani na nje na kuunda mhimili mwingine wa X au Y wa mlalo.Mhimili wa tatu wa harakati (mhimili wa Z) hutolewa kwa kuongeza quill ya wima au spindle ambayo huenda juu na chini kupitia katikati ya gari.Kichunguzi cha kugusa huunda kifaa cha kuhisi kwenye mwisho wa quill.Mwendo wa shoka za X, Y na Z hufafanua kikamilifu bahasha ya kupimia.Jedwali za hiari za mzunguko zinaweza kutumika kuboresha ufikivu wa kichunguzi cha kupimia kwa vipengee vya kazi ngumu.Jedwali la mzunguko kama mhimili wa nne wa kiendeshi hauongezi vipimo vya kupimia, ambavyo vinasalia kuwa 3D, lakini hutoa kiwango cha kubadilika.Baadhi ya vichunguzi vya kugusa vyenyewe ni vifaa vya mzunguko vinavyoendeshwa na ncha ya uchunguzi inayoweza kuzunguka wima kupitia zaidi ya digrii 180 na kupitia mzunguko kamili wa digrii 360.

CMM sasa zinapatikana pia katika aina nyinginezo.Hizi ni pamoja na mikono ya CMM ambayo hutumia vipimo vya angular vilivyochukuliwa kwenye viunga vya mkono ili kukokotoa mahali pa ncha ya kalamu, na inaweza kuwekewa vifaa vya uchunguzi wa skanning ya leza na upigaji picha wa macho.CMM kama hizo hutumiwa mara nyingi ambapo uwezo wao wa kubebeka ni faida zaidi ya CMM za kitamaduni zisizohamishika- kwa kuhifadhi maeneo yaliyopimwa, programu ya programu pia inaruhusu kusogeza mkono wenyewe wa kupimia, na kiasi chake cha kipimo, kuzunguka sehemu ya kupimwa wakati wa utaratibu wa kupima.Kwa sababu mikono ya CMM inaiga kunyumbulika kwa mkono wa binadamu pia mara nyingi inaweza kufikia sehemu za ndani za sehemu changamano ambazo hazingeweza kuchunguzwa kwa kutumia mashine ya kawaida ya mhimili wa tatu.

Uchunguzi wa mitambo

Katika siku za mwanzo za kipimo cha kuratibu (CMM), uchunguzi wa mitambo uliwekwa kwenye kishikilia maalum kwenye mwisho wa quill.Uchunguzi wa kawaida sana ulifanywa kwa kuunganisha mpira mgumu hadi mwisho wa shimoni.Hii ilikuwa bora kwa kupima safu nzima ya nyuso za gorofa, silinda au duara.Vichunguzi vingine viliwekwa kwa maumbo maalum, kwa mfano roboduara, ili kuwezesha upimaji wa vipengele maalum.Vichunguzi hivi vilishikiliwa dhidi ya kifaa cha kufanyia kazi huku nafasi katika nafasi ikisomwa kutoka kwa usomaji wa dijitali wa mhimili-3 (DRO) au, katika mifumo ya hali ya juu zaidi, kuingizwa kwenye kompyuta kwa njia ya swichi au kifaa sawa.Vipimo vilivyochukuliwa na mbinu hii ya mawasiliano mara nyingi havikuwa vya kutegemewa kwani mashine zilisogezwa kwa mkono na kila mwendeshaji wa mashine alitumia viwango tofauti vya shinikizo kwenye uchunguzi au kupimia mbinu tofauti za kipimo.

Maendeleo zaidi yalikuwa kuongezwa kwa injini za kuendesha kila mhimili.Waendeshaji hawakulazimika tena kugusa mashine kimwili lakini waliweza kuendesha kila mhimili kwa kutumia kisanduku cha mkono chenye vijiti vya kufurahisha kwa njia sawa na magari ya kisasa yanayodhibitiwa kwa mbali.Usahihi wa kipimo na usahihi uliboreshwa kwa kiasi kikubwa kutokana na uvumbuzi wa kichochezi cha kichochezi cha kielektroniki.Mwanzilishi wa kifaa hiki kipya cha uchunguzi alikuwa David McMurtry ambaye baadaye aliunda kile ambacho sasa kinaitwa Renishaw plc.Ingawa bado ni kifaa cha kuwasiliana, probe ilikuwa na kalamu ya chuma iliyopakiwa na chemchemi (baadaye mpira wa rubi).Uchunguzi ulipogusa uso wa kipengee, kalamu ilikengeuka na kutuma wakati huo huo X,Y,Z kuratibu taarifa kwenye kompyuta.Hitilafu za kipimo zilizosababishwa na waendeshaji binafsi zilipungua na hatua iliwekwa kwa ajili ya kuanzishwa kwa shughuli za CNC na kuja kwa umri wa CMM.

Vichunguzi vya macho ni lenzi-CCD-mifumo, ambayo huhamishwa kama ile ya mitambo, na inalenga mahali pa kupendeza, badala ya kugusa nyenzo.Picha iliyopigwa ya uso itafungwa kwenye mipaka ya dirisha la kupimia, mpaka mabaki yanatosha kulinganisha kati ya kanda nyeusi na nyeupe.Curve ya kugawanya inaweza kuhesabiwa kwa uhakika, ambayo ni hatua inayotakiwa ya kupima katika nafasi.Taarifa ya mlalo kwenye CCD ni 2D (XY) na nafasi ya wima ni nafasi ya mfumo kamili wa uchunguzi kwenye kisimamizi cha Z-gari (au sehemu nyingine ya kifaa).

Inachanganua mifumo ya uchunguzi

Kuna miundo mpya zaidi ambayo ina uchunguzi unaoburuta kwenye uso wa sehemu inayochukua kwa vipindi maalum, vinavyojulikana kama uchunguzi wa kuchanganua.Njia hii ya ukaguzi wa CMM mara nyingi ni sahihi zaidi kuliko njia ya kawaida ya uchunguzi wa kugusa na mara nyingi haraka pia.

Kizazi kijacho cha kuchanganua, kinachojulikana kama kuchanganua bila kuwasiliana, ambacho kinajumuisha utatuzi wa nukta moja ya leza ya kasi ya juu, utambazaji wa laini ya leza na uchanganuzi wa mwanga mweupe, kinaendelea haraka sana.Njia hii hutumia miale ya leza au mwanga mweupe ambao unakadiriwa dhidi ya uso wa sehemu hiyo.Maelfu mengi ya pointi zinaweza kuchukuliwa na kutumiwa sio tu kuangalia ukubwa na nafasi, lakini kuunda picha ya 3D ya sehemu pia."Data hii ya uhakika-wingu" inaweza kisha kuhamishiwa kwenye programu ya CAD ili kuunda mfano wa kazi wa 3D wa sehemu hiyo.Scanner hizi za macho mara nyingi hutumiwa kwenye sehemu laini au laini au kuwezesha uhandisi wa nyuma.

Uchunguzi wa Micrometrology

Mifumo ya uchunguzi wa matumizi ya metrolojia ndogo ni eneo lingine linalojitokeza.Kuna mashine kadhaa za kupimia za kuratibu zinazopatikana kibiashara (CMM) ambazo zina probe ndogo iliyounganishwa kwenye mfumo, mifumo kadhaa maalum katika maabara za serikali, na idadi yoyote ya majukwaa ya metrolojia yaliyojengwa na chuo kikuu kwa metrolojia ndogo ndogo.Ingawa mashine hizi ni nzuri na mara nyingi majukwaa bora ya metrolojia yenye mizani ya nanometa, kizuizi chao cha msingi ni uchunguzi wa kutegemewa, thabiti, na uwezo wa micro/nano.^{[nukuu inahitajika]}Changamoto za teknolojia ya uchunguzi wa kiwango kidogo ni pamoja na hitaji la uchunguzi wa uwiano wa hali ya juu unaotoa uwezo wa kufikia vipengele vya kina, finyu vyenye nguvu za chini za mguso ili kutoharibu uso na usahihi wa juu (kiwango cha nanomita).^{[nukuu inahitajika]}Zaidi ya hayo, uchunguzi mdogo huathiriwa na hali ya mazingira kama vile unyevunyevu na mwingiliano wa uso kama vile mshikamano (husababishwa na kushikana, meniscus, na/au nguvu za Van der Waals miongoni mwa zingine).^{[nukuu inahitajika]}

Teknolojia za kufikia uchunguzi wa kiwango kidogo ni pamoja na toleo lililopunguzwa la vichunguzi vya kawaida vya CMM, uchunguzi wa macho, na uchunguzi wa wimbi la kusimama miongoni mwa mengine.Hata hivyo, teknolojia za sasa za macho haziwezi kupunguzwa kwa kiwango kidogo ili kupima kipengele cha kina, chembamba, na azimio la macho limepunguzwa na urefu wa wimbi la mwanga.Upigaji picha wa X-ray hutoa picha ya kipengele lakini hakuna maelezo ya upimaji wa data inayoweza kufuatiliwa.

Kanuni za kimwili

Vichunguzi vya macho na/au vichunguzi vya leza vinaweza kutumika (ikiwezekana kwa mchanganyiko), ambavyo hubadilisha CMM hadi darubini za kupimia au mashine za kupimia zenye vihisi vingi.Mifumo ya makadirio ya pindo, mifumo ya pembetatu ya theodolite au mifumo ya leza ya mbali na ya pembetatu haiitwa mashine ya kupimia, lakini matokeo ya kupimia ni sawa: sehemu ya nafasi.Vichunguzi vya laser hutumiwa kugundua umbali kati ya uso na sehemu ya kumbukumbu kwenye mwisho wa mnyororo wa kinematic (yaani: mwisho wa sehemu ya Z-gari).Hii inaweza kutumia utendaji wa interferometrical, tofauti ya kuzingatia, kugeuka kwa mwanga au kanuni ya kivuli cha boriti.

Mashine zinazobebeka za kupimia kuratibu

Ingawa CMM za kitamaduni hutumia uchunguzi unaosogea kwenye shoka tatu za Cartesian kupima sifa halisi za kitu, CMM zinazobebeka hutumia mikono iliyotamkwa au, kwa upande wa CMM za macho, mifumo ya kuchanganua isiyo na mkono ambayo hutumia mbinu za utatuzi wa macho na kuwezesha uhuru kamili wa kutembea. kuzunguka kitu.

CMM zinazobebeka zilizo na mikono iliyotamkwa zina shoka sita au saba ambazo zina vifaa vya kusimba vya mzunguko, badala ya shoka za mstari.Mikono ya kubebeka ni nyepesi (kawaida chini ya pauni 20) na inaweza kubebwa na kutumiwa karibu popote.Walakini, CMM za macho zinazidi kutumika katika tasnia.Imeundwa kwa kamera za laini au safu ya matrix (kama Microsoft Kinect), CMM za macho ni ndogo kuliko CMM zinazobebeka zenye mikono, hazina waya, na huwawezesha watumiaji kuchukua vipimo vya 3D kwa urahisi vya aina zote za vitu vilivyo karibu popote.

Baadhi ya programu ambazo hazirudiwi tena na tena kama vile uhandisi wa nyuma, uchapaji wa haraka wa prototi, na ukaguzi wa kiwango kikubwa wa sehemu za saizi zote zinafaa kwa CMM zinazobebeka.Faida za CMM zinazobebeka ni nyingi.Watumiaji wana uwezo wa kuchukua vipimo vya 3D vya aina zote za sehemu na katika maeneo ya mbali/magumu zaidi.Ni rahisi kutumia na hauitaji mazingira yaliyodhibitiwa kuchukua vipimo sahihi.Zaidi ya hayo, CMM zinazobebeka huwa na gharama ndogo kuliko CMM za jadi.

Mabadilishano ya asili ya CMM zinazobebeka ni uendeshaji wa mtu binafsi (kila mara huhitaji mwanadamu kuzitumia).Kwa kuongeza, usahihi wao wa jumla unaweza kuwa sahihi kidogo kuliko ule wa aina ya daraja la CMM na haifai kwa baadhi ya programu.

Mashine ya kupima multisensor

Teknolojia ya jadi ya CMM kwa kutumia vichunguzi vya kugusa leo mara nyingi huunganishwa na teknolojia nyingine ya kipimo.Hii inajumuisha leza, video au vitambuzi vya mwanga mweupe ili kutoa kile kinachojulikana kama kipimo cha vihisi vingi.