Makîneya pîvandina hevrêziyê çi ye?

YEKmakîneya pîvandina hevrêziyê(CMM) amûrek e ku geometrîya tiştên fîzîkî bi tesbîtkirina xalên cihêreng li ser rûyê tiştê bi probekê dipîve. Di CMM-an de cûrbecûr prob têne bikar anîn, di nav wan de ronahiya mekanîkî, optîkî, lazer û ronahiya spî. Li gorî makîneyê, pozîsyona probê dikare ji hêla operator ve bi destan were kontrol kirin an jî dibe ku bi komputerê were kontrol kirin. CMM bi gelemperî pozîsyona probê ji hêla cihguherîna wê ji pozîsyonek referansê di pergala hevrêzên Kartezyen a sê-alî de (ango, bi eksên XYZ) diyar dikin. Ji bilî ku probê li ser eksên X, Y, û Z dimeşînin, gelek makîne dihêlin ku goşeya probê jî were kontrol kirin da ku rê bide pîvandina rûberên ku bi awayekî din negihîştinê ne.

"Pira" CMM ya 3D ya tîpîk rê dide tevgera probê li ser sê eksenan, X, Y û Z, ku di pergala hevrêzên Kartezyenî ya sê-alî de ortogonal in. Her eksenek xwedî sensorek e ku pozîsyona probê li ser wê eksenê dişopîne, bi gelemperî bi rastbûna mîkrometerê. Dema ku prob bi cihekî taybetî li ser tiştê re têkilî datîne (an jî bi awayekî din tespît dike), makîne ji sê sensorên pozîsyonê nimûneyan digire, bi vî rengî cihê xalekê li ser rûyê tiştê dipîve, û her weha vektora 3-alî ya pîvandina hatî girtin. Ev pêvajo li gorî hewcedariyê tê dubarekirin, her carê probê diguhezîne, da ku "ewrek xalê" çêbike ku deverên rûyê balkêş vedibêje.

Bikaranînek hevpar a CMM-an di pêvajoyên çêkirin û montajê de ceribandina perçeyek an montajek li dijî mebesta sêwiranê ye. Di sepanên weha de, ewrên xalan têne çêkirin ku bi rêya algorîtmayên regresyonê ji bo avakirina taybetmendiyan têne analîz kirin. Ev xal bi karanîna probekê têne berhev kirin ku ji hêla operator ve bi destan an jî bi otomatîkî bi rêya Kontrola Komputerê ya Rasterast (DCC) tê danîn. CMM-yên DCC dikarin werin bernamekirin da ku perçeyên wekhev dubare bipîvin; bi vî rengî CMM-ya otomatîk celebek taybetî ya robota pîşesaziyê ye.

Parçe

Makîneyên pîvana koordînatê ji sê pêkhateyên sereke pêk tên:

• Avahiya sereke ku sê eksên tevgerê dihewîne. Materyalê ku ji bo çêkirina çarçoveya tevgerê tê bikar anîn di nav salan de diguhere. Granît û pola di CMM-yên destpêkê de dihatin bikar anîn. Îro hemî hilberînerên sereke yên CMM çarçoveyan ji alloyûma aluminiumê an hin derivatîfan çêdikin û her weha seramîk bikar tînin da ku hişkbûna eksena Z ji bo sepanên skankirinê zêde bikin. Îro çend avakerên CMM hîn jî çarçoveya granît CMM çêdikin ji ber hewcedariya bazarê ji bo dînamîkên metrolojiyê yên baştirkirî û meyla zêde ya sazkirina CMM li derveyî laboratûara kalîteyê. Bi gelemperî tenê avakerên CMM-yên bi qebareya kêm û hilberînerên navxweyî li Çîn û Hindistanê hîn jî CMM-yên granît çêdikin ji ber nêzîkatiya teknolojiya kêm û ketina hêsan a ku bibin avakerek çarçoveya CMM. Meyla zêde ya ber bi skankirinê ve jî hewce dike ku eksena Z ya CMM hişktir be û materyalên nû yên wekî seramîk û karbîda silîkonê hatine destnîşan kirin.
• Sîstema sondajê
• Sîstema berhevkirin û kêmkirina daneyan - bi gelemperî kontrolkerek makîneyê, kompîturek sermaseyê û nermalava serîlêdanê dihewîne.

Berdestbûnî

Ev makîne dikarin serbixwe, destan û portable bin.

Tamî

Rastbûna makîneyên pîvandina koordînatan bi gelemperî wekî faktorek nezelaliyê wekî fonksiyonek li ser dûrbûnê tê dayîn. Ji bo CMM-yek ku probekek destdanê bikar tîne, ev bi dubarekirina probê û rastbûna pîvanên xêzikî ve girêdayî ye. Dubarekirina probê ya tîpîk dikare bibe sedema pîvandinên di nav .001 mm an .00005 înç (nîv dehîyek) de li ser tevahiya qebareya pîvandinê. Ji bo makîneyên 3, 3+2, û 5 eksenî, prob bi rêkûpêk bi karanîna standardên şopîner têne kalibr kirin û tevgera makîneyê bi karanîna pîvanan tê verast kirin da ku rastbûn were misoger kirin.

Parçeyên taybetî

Laşê makîneyê

Yekem CMM ji hêla Şirketa Ferranti ya Skotlandê ve di salên 1950-an de wekî encamek hewcedariyek rasterast ji bo pîvandina pêkhateyên rastîn di hilberên wan ên leşkerî de hate pêşve xistin, her çend ev makîne tenê 2 eksen hebûn. Modelên yekem ên 3-eksen di salên 1960-an de dest pê kirin (DEA ya Îtalyayê) û kontrola komputerê di destpêka salên 1970-an de dest pê kir, lê yekem CMM-ya xebatkar ji hêla Browne & Sharpe ve li Melbourne, Îngilîstanê hate pêşve xistin û firotin. (Leitz Germany paşê avahiyek makîneyek sabît bi maseyek tevgerbar hilberand.)

Di makîneyên nûjen de, avahiya jorîn a celebê gantryê du ling hene û pir caran jê re pir tê gotin. Ev bi awayekî azad li ser maseya granît digere û yek ling (ku pir caran wekî lingê hundir tê binavkirin) li dû rêhesinek rêber a ku li aliyekî maseya granît ve girêdayî ye, diçe. Lingê dijber (pir caran lingê derve) bi tenê li ser maseya granît radiweste û li dû kontûra rûyê vertîkal dimeşe. Hilgirên hewayê rêbaza bijartî ne ji bo misogerkirina rêwîtiya bê xişandinê. Di van de, hewaya pêçayî bi rêzek kunên pir piçûk ên li ser rûyek hilgir a daîre tê zor kirin da ku balîfek hewayî ya nerm lê kontrolkirî peyda bike ku CMM dikare li ser wê bi awayekî hema hema bê xişandin biçe ku dikare bi rêya nermalavê were telafî kirin. Tevgera pir an gantryê li ser maseya granît yek eksenê balafira XY pêk tîne. Pira gantryê erebeyek dihewîne ku di navbera lingên hundir û derve de derbas dibe û eksena din a horizontal a X an Y pêk tîne. Eksena sêyemîn a tevgerê (eksena Z) bi zêdekirina kil an milekî vertîkal tê peyda kirin ku di navenda erebeyê de jor û jêr diçe. Sonda destdanê amûra hestiyariyê li dawiya kil pêk tîne. Tevgera tewereyên X, Y û Z bi tevahî zerfa pîvandinê vedibêje. Maseyên zivirî yên bijarte dikarin werin bikar anîn da ku nêzîkbûna proba pîvandinê ji bo perçeyên kar ên tevlihev baştir bikin. Maseya zivirî wekî tewereyek ajotinê ya çaremîn pîvanên pîvandinê, ku 3D dimînin, zêde nake, lê ew astek nermbûnê peyda dike. Hin probên destdanê bi xwe cîhazên zivirî yên bi hêz in ku serê probê dikare bi awayekî vertîkal ji 180 pileyan zêdetir û bi zivirînek tevahî 360 pileyan bizivire.

CMM niha bi gelek şêweyên din jî hene. Ev baskên CMM-ê dihewîne ku pîvandinên goşeyî yên ku li movikan têne girtin bikar tînin da ku pozîsyona serê stîlusê hesab bikin, û dikarin bi sondajên ji bo skankirina lazer û wênekirina optîkî werin stendin. CMM-yên baskên weha pir caran têne bikar anîn li cihê ku veguheztina wan li gorî CMM-yên nivînên sabît ên kevneşopî avantajek e - bi hilanîna cihên pîvandî, nermalava bernamekirinê dihêle ku baskê pîvandinê bixwe û qebareya pîvandina wê li dora beşa ku were pîvandin di dema rûtînek pîvandinê de were veguheztin. Ji ber ku baskên CMM nermbûna baskê mirovî teqlîd dikin, ew pir caran dikarin bigihîjin hundurê perçeyên tevlihev ên ku bi karanîna makîneyek sê-eksenî ya standard nayên sondaj kirin.

Probeyeke mekanîkî

Di rojên destpêkê yên pîvandina koordînatê (CMM) de, sondajên mekanîkî di nav girgirek taybetî de li ser dawiya perrê dihatin bicihkirin. Sondek pir gelemperî bi lehimkirina gogek hişk li dawiya şaftek dihat çêkirin. Ev ji bo pîvandina rêzek tevahî ya rûyên rûberî, silindirî an gilover îdeal bû. Sondajên din ji bo şiklên taybetî, mînakî çargoşe, dihatin hûrkirin da ku pîvandina taybetmendiyên taybetî gengaz bikin. Ev sondaj bi fîzîkî li hember perçeya kar dihatin girtin û pozîsyona di fezayê de ji xwendina dîjîtal a 3-eksenî (DRO) dihat xwendin, an jî, di pergalên pêşkeftîtir de, bi rêya guhêrbarek lingan an amûrek wekhev di komputerê de dihatin tomar kirin. Pîvandinên ku bi vê rêbaza têkiliyê dihatin girtin pir caran ne pêbawer bûn ji ber ku makîne bi destan dihatin veguheztin û her operatorê makîneyê mîqdarên cûda yên zextê li ser sondayê dida an jî teknîkên cûda ji bo pîvandinê dipejirand.

Pêşveçûnek din jî zêdekirina motoran bû ji bo ajotina her eksenê. Operator êdî ne hewce bûn ku bi fîzîkî dest bidin makîneyê, lê dikarin her eksenê bi karanîna qutiyek destan bi joystickan, mîna otomobîlên nûjen ên ji dûr ve kontrolkirî, biajotin. Rastbûn û duristbûna pîvandinê bi îcadkirina sonda tetikandina destdana elektronîkî bi awayekî berbiçav baştir bû. Pêşengê vê cîhaza sonda nû David McMurtry bû ku paşê tiştê ku niha Renishaw plc ye ava kir. Her çend hîn jî cîhazek têkiliyê be jî, sonda xwedî stîlusek pola ya bi biharê barkirî (paşê topa yaqûtî) bû. Dema ku sonda li rûyê pêkhateyê dixe, stîlus xwe diguherand û di heman demê de agahdariya koordînatên X,Y,Z dişand komputerê. Xeletiyên pîvandinê yên ji hêla operatorên takekesî ve çêdibûn kêmtir bûn û qonax ji bo danasîna operasyonên CNC û mezinbûna CMM-an hate amadekirin.

Probeyên optîkî sîstemên lens-CCD ne, ku mîna yên mekanîkî têne tevgerandin û li şûna ku dest bidin materyalê, ber bi xala balkêş ve têne armanc kirin. Wêneya rûyê ku hatiye girtin dê di nav sînorên pencereyek pîvandinê de were girtin, heya ku bermayiya têr be ku berevajîkirina di navbera deverên reş û spî de çêbike. Xêza dabeşkirinê dikare heta xalekê were hesab kirin, ku ew xala pîvandinê ya xwestî di fezayê de ye. Agahiyên horizontî yên li ser CCD 2D (XY) ne û pozîsyona vertîkal pozîsyona tevahiya pergala probkirinê li ser stand Z-drive (an pêkhateya cîhazê ya din) ye.

Sîstemên sonda şopandinê

Modelên nûtir hene ku probên wan hene ku li ser rûyê perçeyê di demên diyarkirî de xalan digirin û wekî probên şopandinê têne zanîn. Ev rêbaza vekolîna CMM pir caran ji rêbaza proba destdanê ya kevneşopî rasttir e û piraniya caran jî zûtir e.

Nifşa din a skenkirinê, ku wekî skenkirina bêtemas tê zanîn, ku sêgoşeya yek xalî ya lazerê ya bilez, skenkirina xêza lazerê, û skenkirina ronahiya spî vedihewîne, pir zû pêş dikeve. Ev rêbaz tîrêjên lazerê an ronahiya spî bikar tîne ku li ser rûyê parçeyê têne pêşandan. Dûv re bi hezaran xal dikarin werin girtin û ne tenê ji bo kontrolkirina mezinahî û pozîsyonê, lê di heman demê de ji bo afirandina wêneyek 3D ya parçeyê jî werin bikar anîn. Ev "daneyên xal-ewrê" dûv re dikarin ji bo nermalava CAD-ê werin veguheztin da ku modelek 3D ya fonksiyonel a parçeyê were afirandin. Ev skenerên optîkî pir caran li ser parçeyên nerm an nazik an jî ji bo hêsankirina endezyariya berevajî têne bikar anîn.

Probeyên mîkrometrolojiyê

Sîstemên sondajê ji bo sepanên metrolojiya mîkropîvanî qadeke din a derketî ye. Çend makîneyên pîvandina koordînasyonê (CMM) yên bazirganî hene ku mîkroprobeyek wan di nav pergalê de hatiye entegrekirin, çend pergalên taybet li laboratuarên hikûmetê, û hejmarek platformên metrolojiyê yên ji hêla zanîngehan ve ji bo metrolojiya mîkropîvanî hatine çêkirin. Her çend ev makîne platformên metrolojiyê yên baş û di gelek rewşan de hêja ne bi pîvanên nanometrîk, sînordarkirina wan a sereke sondajeke mîkro/nano ya pêbawer, xurt û jêhatî ye.^{[îqtibas pêwîst e]}Pirsgirêkên ji bo teknolojiyên sondajê yên di pîvana mîkro de hewcedariya bi sondajek bi rêjeya bilind a aliyan vedihewîne ku şiyana gihîştina taybetmendiyên kûr û teng bi hêzên têkiliyê yên kêm peyda bike da ku zirarê nede rûyê û rastbûnek bilind (asta nanometreyê).^{[îqtibas pêwîst e]}Herwiha, sondajên mîkropîvanî ji şert û mercên hawîrdorê yên wekî şilbûn û têkiliyên rûberî yên wekî zeliqandinê (ji ber zeliqandin, menîskus, û/an hêzên Van der Waals û yên din) hesas in.^{[îqtibas pêwîst e]}

Teknolojiyên ji bo bidestxistina sondajên di pîvana mîkro de guhertoyên piçûktir ên sondajên CMM yên klasîk, sondajên optîkî, û sondajên pêla rawestayî û yên din hene. Lêbelê, teknolojiyên optîkî yên heyî nikarin têra xwe piçûk werin pîvandin da ku taybetmendiyên kûr û teng bipîvin, û çareseriya optîkî ji hêla dirêjahiya pêlê ya ronahiyê ve sînordar e. Wênekirina tîrêjên X wêneyek taybetmendiyê peyda dike lê agahdariya metrolojiyê ya şopbar tune.

Prensîbên fîzîkî

Probeyên optîkî û/an probeyên lazer dikarin werin bikar anîn (eger gengaz be bi hev re), ku CMM-yan diguherînin mîkroskopên pîvandinê an makîneyên pîvandinê yên pir-sensor. Sîstemên projeksiyona firingî, pergalên sêgoşeya teodolît an pergalên dûr û sêgoşeya lazerî wekî makîneyên pîvandinê nayên binavkirin, lê encama pîvandinê yek e: xalek fezayî. Probeyên lazer ji bo tespîtkirina dûrahiya di navbera rûber û xala referansê de li dawiya zincîra kînematîkî (ango: dawiya pêkhateya Z-ajotinê) têne bikar anîn. Ev dikare fonksiyonek interferometrîkî, guherîna fokusê, xwarbûna ronahiyê an prensîba siya tîrêjê bikar bîne.

Makîneyên pîvandina koordînatê yên veguhêzbar

Li hember ku CMM-yên kevneşopî ji bo pîvandina taybetmendiyên fîzîkî yên tiştekî probeke bikar tînin ku li ser sê eksên Kartezyenî digere, CMM-yên veguhêzbar an milên hevgirtî an jî, di rewşa CMM-yên optîkî de, pergalên skankirinê yên bêmil bikar tînin ku rêbazên sêgoşeya optîkî bikar tînin û azadiya tevahî ya tevgerê li dora tiştî peyda dikin.

CMM-yên veguhêzbar ên bi milên hevgirtî şeş an heft eksen hene ku bi kodkerên zivirî ve hatine sazkirin, li şûna eksenên xêzikî. Milên veguhêzbar sivik in (bi gelemperî kêmtir ji 20 poundan) û dikarin hema hema li her deverê werin hilgirtin û bikar anîn. Lêbelê, CMM-yên optîkî di pîşesaziyê de her ku diçe zêdetir têne bikar anîn. CMM-yên optîkî yên ku bi kamerayên xêzikî an matrîksê yên kompakt (wek Microsoft Kinect) hatine sêwirandin, ji CMM-yên veguhêzbar ên bi milên piçûktir in, bê têl in, û bikarhêneran dihêlin ku bi hêsanî pîvanên 3D yên hemî celeb tiştên ku hema hema li her deverê ne bigirin.

Hin sepanên dubarekirî yên wekî endezyariya berevajî, prototîpkirina bilez, û vekolîna berfireh a parçeyên hemî mezinahî ji bo CMM-yên veguhêzbar îdeal in. Feydeyên CMM-yên veguhêzbar piralî ne. Bikarhêner dikarin pîvanên 3D yên hemî celeb parçeyan û li deverên herî dûr/dijwar bigirin. Bikaranîna wan hêsan e û ji bo girtina pîvanên rast hewceyî hawîrdorek kontrolkirî nînin. Wekî din, CMM-yên veguhêzbar bi gelemperî ji CMM-yên kevneşopî erzantir in.

Dezawantajên CMM-yên veguhêzbar ew in ku ew bi destan têne xebitandin (ji bo bikaranîna wan her tim mirovek hewce dike). Wekî din, rastbûna wan a giştî dikare ji ya CMM-yên celebê pirê kêmtir rast be û ji bo hin serîlêdanan kêmtir guncaw e.

Makîneyên pîvandina pirsensorî

Teknolojiya CMM ya kevneşopî ku probên destdanê bikar tîne, îro pir caran bi teknolojiyên din ên pîvandinê re tê hevber kirin. Ev yek sensorên lazer, vîdyoyê an ronahiya spî vedihewîne da ku tiştê ku wekî pîvandina pirsensorî tê zanîn peyda bike.