دستگاه های اندازه گیری مختصات (CMM)

ماشین‌های اندازه‌گیری مختصات (CMM) سیستم‌های مکانیکی هستند که برای حرکت یک پروب اندازه‌گیری برای تعیین مختصات نقاط روی سطح قطعه کار طراحی شده‌اند. آنها اندازه گیری دقیق اجسام را برای طراحی، آزمایش، ارزیابی، پروفایل و مهندسی معکوس قطعات ارائه می دهند. ماشین آلات در طیف گسترده ای از اندازه ها و طرح ها موجود هستند. آنها از انواع رابط های مختلف و نرم افزارهای مدل سازی استفاده می کنند.

نمایش همه تولیدکنندگان ماشین‌های اندازه‌گیری مختصات (CMM)

ویژگی ها

CMM ها از سه جزء اصلی تشکیل شده اند: خود ماشین، کاوشگر اندازه گیری، و سیستم کنترل یا محاسبات با نرم افزار اندازه گیری مناسب. پس از قرار دادن قطعه کار روی میز ماشین، از پروب برای اندازه گیری نقاط مختلف روی آن با نگاشت مختصات x، y، z استفاده می شود. پروب یا به صورت دستی از طریق اپراتور یا به طور خودکار از طریق یک سیستم کنترل عمل می کند. سپس این نقاط در یک رابط کامپیوتری آپلود می‌شوند که در آنجا می‌توان با استفاده از نرم‌افزار مدل‌سازی (مانند CAD) و الگوریتم‌های رگرسیون برای توسعه بیشتر آن‌ها را تحلیل کرد.

مشخصات

در حالی که همه CMM ها عملکردهای یکسانی را انجام می دهند، هر نوع ماشین به طور متفاوتی ساخته و طراحی شده است. هنگام انتخاب CMM، یک خریدار صنعتی باید مشخصات مختلف، طراحی تجهیزات و ویژگی های ذاتی آن را در نظر بگیرد.

مشخصات خود دستگاه برای قرار دادن صحیح قطعه کار مهم است و ملاقات نیاز به قابلیت های اندازه گیری دارد.

• اندازه گیری طول کل فاصله ای است که یک کاوشگر می تواند برای اندازه گیری در جهت x، y یا z حرکت کند.

• ظرفیت حداکثر اندازه جسم یا قطعه کار است که دستگاه می تواند در خود جای دهد. یک CMM باید دارای ظرفیت کافی برای تناسب با اندازه اشیایی باشد که کاربر برای اندازه گیری نیاز دارد.

• وضوح کوچکترین افزایشی است که دستگاه می تواند اندازه گیری کند. وضوح بالاتر نشان دهنده اندازه گیری خاص تر است.

• سرعت اندازه گیری سرعتی است که یک CMM می تواند موقعیت ها را بخواند و اندازه گیری کند. ممکن است به سرعت تصویربرداری پروب، یا به فرآیند کلی اندازه گیری اشاره داشته باشد، که این نیز تابعی از نوع کنترل است (CNC سریعتر از کنترل دستی است).

• ظرفیت وزن حداکثر یا استاندارد وزن قطعه کار است که دستگاه می تواند در خود جای دهد. یک CMM باید دارای ظرفیت وزنی کافی برای نگه داشتن وزن اشیایی باشد که کاربر برای اندازه گیری نیاز دارد.

قابلیت های اندازه گیری

CMM ها را می توان برای انجام انواع مختلف اندازه گیری طراحی کرد. این موارد عبارتند از:

• اندازه‌گیری‌های بعدی ، اندازه‌گیری‌هایی هستند که در جهت‌های x، y و z انجام می‌شوند.

• اندازه گیری های نمایه برای گرفتن اطلاعات در مورد شکل یا مشخصات یک شی انجام می شود. این اندازه گیری ها بسته به قابلیت های دستگاه ممکن است دو بعدی یا سه بعدی باشد.

• اندازه گیری زاویه یا جهت گیری برای گرفتن اطلاعات زاویه بین نقاط روی یک جسم انجام می شود.

• نگاشت عمق با اندازه گیری تفاوت بین دو تصویر استریو ساخته می شود. تصاویر استریو تصاویر متوالی از یک صحنه هستند که در زوایای کمی متفاوت گرفته شده اند. اشیاء دورتر نسبتاً کمی از یک تصویر به تصویر بعدی حرکت می کنند، در حالی که اشیاء نزدیک به بیننده با درجه بیشتری حرکت می کنند. سپس یک نقشه عمق ایجاد می شود که در نتیجه یک تصویر واحد با استفاده از شدت های مختلف برای نمایش اعماق مختلف ایجاد می شود.

• دیجیتال سازی یا تصویربرداری یک فرمت یا تصویر دیجیتالی را برای ثبت بصری هندسه قطعه کار از اندازه گیری های انجام شده توسط CMM فراهم می کند.

• اندازه‌گیری شفت ، نام‌گذاری‌های خاص کاربرد برای اندازه‌گیری‌هایی است که توسط CMMهایی که به‌طور خاص برای بازرسی شفت‌ها طراحی شده‌اند، انجام می‌شوند.

طراحی تجهیزات

طراحی تجهیزات شامل مکانیسم کنترل سیستم CMM، روش کار، سبک نصب و نوع پروب است.

کنترل کنید.  پروب های CMM طوری طراحی شده اند که به صورت دستی یا از طریق CNC کنترل شوند. انتخاب تا حد زیادی تابعی از کمیت، پیچیدگی و هزینه قطعه است.

• CNC (کنترل عددی کامپیوتری) یا DCC (کنترل مستقیم کامپیوتری)، یک سیستم کنترلی است که در CMM برای کنترل حرکت پروب ساخته شده است. CNC های CNC برای محیط های تولیدی که به حجم بیشتری از اندازه گیری ها نیاز دارند و همچنین در برنامه هایی که به اندازه گیری های پیچیده و کوچک با ویژگی های خوب نیاز دارند، بهترین مناسب هستند. آنها نسبت به ماشین های کنترل دستی گران تر هستند.

• دستگاه های دستی یا کنترل شده توسط اپراتور به اپراتوری نیاز دارند که پروب را به صورت فیزیکی در امتداد محور حرکت دهد تا تماس برقرار کند و اندازه گیری ها را ثبت کند. CMM های دستی معمولاً قیمت کمتری نسبت به CNC های CNC با همان اندازه دارند و برای فروشگاه های نمونه اولیه با مقادیر اندازه گیری کمتر مناسب تر هستند.

عملیات .  عملیات روش یا سبک اندازه گیری CMM را توصیف می کند که معمولاً به طراحی یا جهت گیری بازو(های) پروب بستگی دارد.

• ماشین‌های پل دارای بازویی هستند که به صورت عمودی از یک تیر افقی آویزان شده است که توسط دو پایه عمودی در آرایش پل پشتیبانی می‌شود. محور x- ماشینپل را حمل می کند که روی جسم مورد اندازه گیری می گذرد. پل از ریل راهنما ( محور y ماشین )، بلبرینگ ها و میله محور z ماشین پشتیبانی می کند. اینها محبوب ترین نوع سبک ماشینی در نظر گرفته می شوند.

• ماشین‌های سبک دروازه‌ای دارای یک ساختار قاب هستند که بر روی تکیه‌گاه‌های جانبی بلند شده‌اند تا بر روی جسم مورد اندازه‌گیری یا اسکن قرار بگیرند. ماشین های دروازه ای از نظر ساخت شبیه به طرح های پل است.

• ماشین‌های بازوی افقی دارای بازویی هستند که کاوشگر را پشتیبانی می‌کند، که به صورت افقی از یک تکیه گاه عمودی متحرک جدا شده است. آنها برای ساخت و ساز قوی و مصرف برق کم شناخته شده اند. آنها قادر به اندازه گیری پاکت های بزرگ با دقت قابل قبول هستند و عمدتا برای قطعات کار بزرگ مانند قطعات بدنه خودرو و جوش استفاده می شوند. 

• ماشین های بازوی مفصلی دارای بازوی مفصلی یا چند محوره هستند. این اجازه می دهد تا کاوشگر در جهات مختلف قرار گیرد. این طرح برای ماشین های قابل حمل بسیار رایج است. 

• ماشین‌های به سبک کنسول دارای یک بازوی عمودی هستند که توسط یک ساختار نگهدارنده کنسولی پشتیبانی می‌شود.

نصب.  گاهی اوقات یک CMM زمانی که در یک سیستم یا روش کار گنجانده می شود به یک سبک نصب خاص نیاز دارد. این گزینه های نصب عبارتند از:

• دستگاه های نیمکت روی میز یا میز نصب می شوند. این برای اکثر CMM ها معمول است.

• ماشین های ایستاده می توانند خود را نگه دارند و نیازی به نصب ندارند.

• ماشین های قابل حمل وسایلی هستند که ممکن است آزادانه جابجا شوند و برای پیچ و مهره یا سیم کشی در محل طراحی نشده اند. ماشین‌های دستی زیرمجموعه‌ای از دستگاه‌های قابل حمل هستند که دستگاه‌هایی را توصیف می‌کنند که برای کار با دست طراحی شده‌اند.

پروب ها و حسگرها CMM ها می توانند انواع مختلفی از پروب ها و حسگرها را در خود جای دهند که موقعیت را به طور متفاوتی تشخیص و ضبط می کنند.

• پروب های نقطه لمسی یا گسسته رایج ترین نوع پروب و همچنین کم هزینه ترین هستند. پروب های نقطه گسسته در واقع سطح قطعه کار را لمس می کنند. پس از تماس، یک سیگنال حاوی مختصات آن نقطه به CMM ارسال می شود. سپس پروب عقب کشیده می شود و به مکان بعدی که در آن فرآیند تکرار می شود منتقل می شود. انواع کاوشگرهای لمسی شامل سینماتیک (سوئیچینگ)، حسگر کرنش و پیزوالکتریک است.

• پروب های مثلثی لیزری به طور کلی به عنوان پروب های اسکن نامیده می شوند. این روش عموماً شامل عبور پروب از روی سطح هدف در محدوده کاری آن است. همانطور که کاوشگر سطح را اسکن می کند، یک جریان مداوم از داده ها را به سیستم اندازه گیری منتقل می کند.

• لیزرهای خطی سریع ترین راه را برای بازرسی سطوح و خطوط غیرخطی ارائه می دهند. محدوده دقت از 0.001+ تا 0.00025 اینچ است. این دستگاه ها برای مهندسی معکوس محبوب هستند.

• پروب های دوربین دارای یک دوربین ثابت به عنوان سر پروب هستند که برای یافتن و اندازه گیری نقاط عکس می گیرد.

• پروب های دوربین فیلمبرداری دارای یک دوربین متحرک به عنوان سر پروب هستند که قطعات کار را از طریق تصویربرداری ویدئویی بررسی می کند. اینها برای قطعات مسطح مانند مهر و موم ورق فلز مناسب هستند.

ویژگی ها

CMM ها می توانند شامل تعدادی ویژگی طراحی باشند که ممکن است برای کاربران برای برنامه های خاص مهم باشند.

• حفاظت در برابر تصادف یا ضربه برای محافظت از اجزای حساس در صورت خرابی پیش بینی نشده سیستم مهم است.

• CMM های قابل برنامه ریزی آفلاین دارای نرم افزاری هستند که از برنامه نویسی آفلاین با استفاده از مدل CAD پشتیبانی می کند.

• CMM های مهندسی معکوس دارای نرم افزارهایی هستند که قادر به انجام مهندسی معکوس هستند. مهندسی معکوس هندسه اشیاء فیزیکی موجود را به تصویر می کشد و از این داده ها به عنوان پایه ای برای طراحی چیزی جدید مانند یک فایل CAD استفاده می کند.

• نرم افزار SPC در CMM ها برای تجزیه و تحلیل آماری اندازه گیری ها گنجانده شده است.

• جبران دما در CMM ها برای تغییر دمای محیط گنجانده شده است.

برنامه های کاربردی

هنگام انتخاب یک CMM، کاربر ممکن است بخواهد مناسب بودن طراحی آن را برای برنامه در نظر بگیرد. برای CMM های طبقه مغازه، استحکام تجهیزات یک نکته مهم است، زیرا این محیط ها بیشتر مستعد ایجاد خرابی های مکانیکی ناشی از گرد و غبار یا ضربه هستند. برای CMMهای اتاق بازرسی، دستگاه باید دارای اندازه مناسب با یک پروب قابل انعطاف و نرم افزار پیشرفته باشد تا تمام تغییرات یا احتمالات ممکن را پوشش دهد.

منبع

globalspec.com