Координатно измерительная машина своими руками

Все, что нужно знать о координатно-измерительной машине

Исходная информация

Давайте воспользуемся этой аналогией, чтобы понять суть дела. Дрейк занимает руководящую должность в компании, занимающейся производством автомобильных запчастей. Компания только что выиграла тендер на изготовление нескольких распредвалов для двигателя. Это произошло после того, как первые распредвалы были отклонены из-за несоответствия требуемым характеристикам.

Одним из важнейших шагов, которые должна предпринять компания Дрейка, является обеспечение точности измерений распределительных валов с точки зрения размеров.

Они использовали разные инструменты и методы для измерения размеров различных автомобильных деталей. Некоторые инструменты точны, но иногда регистрируют ошибки. Кроме того, на этот раз объем работы довольно большой, а ручное измерение может быть медленным и обременительным.

Чтобы решить такие проблемы и обеспечить точные измерения автомобильных запчастей, им следует рассмотреть возможность инвестирования в координатно-измерительные машины. (КИМ)

Обзор координатно-измерительных машин

Когда дело доходит до изготовления деталей и утилитарных прототипов, очень важно, чтобы физические размеры и геометрические атрибуты объекта согласовывались с трехмерной моделью. Независимо от того, немного ли отклоняется измерение, оно может поставить под угрозу всю процедуру создания и заставить вас начинать с самого начала.

Именно по этой причине Roche Industry предлагает подтверждение качества с помощью наших услуг по координатно-измерительной машине (КИМ). Несмотря на то, что этот измерительный прибор широко известен за пределами производственных кругов, он выполняет основную работу в процессе работы над улучшением изделия.

Как насчет того, чтобы узнать больше о том, как работает КИМ, а также о преимуществах и ограничениях использования этой процедуры измерения?

Что такое координатно-измерительная машина

Проще говоря, координатно-измерительная машина (КИМ) — это устройство, которое используется для количественной оценки физических геометрических атрибутов физического объекта.

В этой процедуре используется датчик, установленный на третьей подвижной оси станка КИМ, который используется для измерения характеристик рассматриваемой детали.

КИМ дополнительно используется для тестирования и подтверждения участка или сбора, чтобы гарантировать, что он согласовывает предложенный план.

Типичную КИМ можно запрограммировать на многократное выполнение измерительных задач. Вам не придется перепрограммировать машину после каждого измерения.

Это объясняет, почему они идеально подходят для крупномасштабных измерительных задач, когда вам придется измерять сразу несколько объектов. Машины также устраняют необходимость использования различных типов измерительных машин в одном проекте.

Что такое зонд по отношению к КИМ?

Из определения CNN мы кое-что упомянули о пробе. В основном они используются для физического контакта с измеряемым объектом. Однако у нас есть и бесконтактные измерительные системы.

Зонд не может меняться в размере или размерах независимо от изменений температуры. Сферический наконечник зонда соприкасается с объектом и отклоняется, генерируя электрические сигналы. Затем компьютер запишет эти сигналы как измерения.

Однако существуют современные датчики, в которых используются лазерные и световые технологии для точного определения размеров материала.

Каковы компоненты КИМ

Хотя координатно-измерительная машина состоит из нескольких частей, она разделена на две основные части. Это корпус и система датчиков.

Корпус машины

Современная КИМ-машина отличается портальной конструкцией с двумя опорами, которые обычно называют мостом. Эта конструкция предназначена для свободного перемещения по гранитному столу, при этом одна ножка будет следовать за направляющей, прикрепленной к столу.

Другая ножка, которую обычно называют внешней ножкой, будет опираться на вертикальную контурную поверхность гранитного стола.

В корпусе установлены воздушные подшипники, которые помогают минимизировать влияние трения на машину. Это достигается за счет небольших отверстий на подшипниках, которые регулируют поток воздуха в машине.

Внутри моста есть каретка, которая перемещается вверх и вниз, чтобы контролировать движение ног и гарантировать их прилегание к плоскости XY.

Система зондирования

Изначально механические датчики были очень распространены. Эти датчики в основном состояли из твердого шара, припаянного к концу вала. Датчики бывают разной конструкции, чтобы подходить к различным формам измеряемых материалов.

Оптические датчики — это ПЗС-системы фокусировки, которые перемещаются, как механические, и фокусируются на фокусе, а не контактируют с материалом.

Захваченное изображение поверхности будет заключено в границы измерительного окна до тех пор, пока нарост не станет достаточным для различения высококонтрастных зон. Разделительный изгиб можно определить до точки, которая является необходимой точкой измерения в пространстве. Плоские данные на ПЗС-матрице — 2D (XY), а вертикальное положение — это положение всей системы тестирования на Z-приводе стенда (или других частях гаджета).

Новые системы зондирования имеют тенденцию перемещаться по поверхности материалов при выполнении стратегических измерений. Этот метод обычно считается более быстрым и точным, чем старые методы.

Как работает координатно-измерительная машина (КИМ)

Все КИМ имеют три симметричные оси (X, Y и Z), работающие в трехмерной структуре. Каждая ось имеет шкалу, которая используется для демонстрации положения или площади каркаса в пространстве.

Машины считывают входные данные с устройства обнаружения, настроенного оператором или с помощью числового программного управления (ЧПУ).

Затем они используют эти данные, чтобы определить идеальное расстояние (измерения), геометрические формы (блики) и относительное положение этих форм (включая соединения) на заготовке.

КИМ может быть интегрирован в существующий производственный процесс или работать как отдельный объект. Оба варианта работают легко и эффективно.

Контрольно-измерительная машина

Большинством станков КИМ можно управлять физически, когда оператор проводит с помощью щупа необходимые измерения, или под программным управлением, называемым DCC, или прямым компьютерным управлением.

В любом случае наиболее важным шагом является выравнивание детали по оси КИМ. С помощью программного обеспечения и системы автоматизации можно создавать отчеты, в которых отображается измеренное изделие в контрасте, а также документ САПР и баннер, где деталь находится вне сопротивления.

Калибровка координатно-измерительной машины

Как и другие измерительные машины и инструменты, КСУП необходимо регулярно проверять, чтобы гарантировать, что они дают правильные показания. Это одна из вещей, которую делают все ответственные операторы КИМ.

При правильной калибровке координатно-измерительные машины устранят некоторые ошибки, которые они давали. Расхождения между измеренными и фактическими показаниями будут устранены навсегда.

В конце концов, размеры продуктов будут очень точными.

Типы координатно-измерительных машин

Есть четыре типа координатно-измерительных машин. Это мостовые, консольные, портальные и горизонтальные рычаги.

Хотя все они предназначены для измерения деталей и изделий, они бывают разных конструкций и режимов работы. У этих КИМ также есть свои уникальные преимущества и недостатки.

Давайте кратко рассмотрим каждый тип координатно-измерительной машины и то, что она предлагает.

1. Мост

Это самый популярный тип КИМ. Эта популярность объясняется его очень простой структурой, которая делает его простым в использовании.

Обычная трехмерная «мостовая» КИМ-машина допускает колебания зонда по трем осям, X, Y и Z, которые симметричны друг другу в трехмерной декартовой системе координат.

На каждой оси есть датчик, который отслеживает положение зонда на этой оси, обычно с точностью до микрометра.

В момент, когда датчик касается объекта (или, в любом случае, определяет конкретную область) на объекте, машина проверяет три датчика положения, таким образом оценивая площадь одной точки на поверхности объекта.

Эта процедура повторяется как жизненно важная, каждый раз перемещая зонд, чтобы получить «облако точек», которое отображает интересующие зоны поверхности.

Мостовые КИМ довольно универсальны и могут измерять объекты разных размеров от 300 мм × 300 мм × 300 мм до 2000 мм x 5000 мм x 1500 мм.

2. Консольная КИМ

Консольные КИМ были основным планом Ферранти в Шотландии в 1970-х годах, и сегодня они производятся в небольших количествах, поэтому не пользуются большой популярностью.

Они в основном используются для измерения мелких деталей. Они открывают доступ оператору с трех сторон. Столб для оценки оси X соединен с несгибаемой конструкцией, в которой находится ось Y.

Это ограничивает размер вала X из-за его внутренней деформируемости, что делает машину подходящей только для небольших секций. В качестве КИМ в цехе консольная машина превосходит все ожидания, поскольку хорошо подходит для автоматической загрузки и разгрузки.

3. Горизонтальная рука

Этот тип КИМ был изобретен в Германии до того, как распространился на другие страны. Он имеет уникальную конфигурацию, в которой вертикальные и горизонтальные колонны (X и Z) установлены на опоре и проходят вертикально вверх и вниз по оси X.

Координатно-измерительные машины с горизонтальным плечом делятся на два типа. Это плита и две взлетно-посадочные полосы. Как следует из названий, разница между ними заключается в установке осей.

4. Портальная КИМ

Эти КИМ используются в основном для очень больших или громоздких деталей, требующих высокой точности мостовой машины. Большинство портальных станков монтируются непосредственно на полу и, следовательно, должны иметь значительную площадь. Это предварительное условие определяется производителем, и его нельзя игнорировать.

Меньшие портальные машины имеют четыре вертикальных сегмента, поддерживающих огромные стержни оси Y, обычно от 1.5 до 2 метров в высоту. Каретка оси X движется вместе с двумя усиленными осями Y светового излучения.

Более крупные портальные машины имеют шесть или восемь секций или более, в зависимости от длины оси Y. Ось Z, расположенная на каретке оси X, может достигать 4 метров, но обычно они составляют от 1.2 до 2.0 метров сверху вниз.

Диапазон измерений портальных КИМ может изменяться от 1 x 2 x 1 м XYZ до 4 x 10 x 3 м XYZ, и можно купить значительно более крупные единицы, изготовленные уникальным образом.

Специалисты по координатно-измерительным машинам всегда найдут подходящий станок для ваших требований. Таким образом, ваши объекты всегда будут измеряться независимо от их размера. Вам нужно только указать требуемые размеры объекта.

Преимущества координатно-измерительных машин

Как производитель деталей и изделий, вам следует подумать о том, чтобы ваши изделия измерялись с помощью КИМ. Вот основные преимущества использования этой машины:

точный : Оценка машины КИМ предлагает надежные типы измерений, такие как проверка размеров, корреляция САПР, аккредитация оборудования и расчетные данные, чтобы проверить каждую часть вашего плана с максимальным уровнем достоверности.

разносторонний : КИМ можно использовать для измерения широкого спектра деталей и объектов независимо от их физического состояния. Его можно использовать даже для измерения самых чувствительных объектов.

Экономичное : Метод является относительно более дешевым вариантом из-за того, что он полностью автоматизирован.

Сохранение времени : Для измерения больших объемов продукции CMM может потребоваться короткий промежуток времени. Тем самым он ускоряет ваш производственный процесс.

Применение координатно-измерительных машин

Некоторые из отраслей, которые используют ШМ, включают:

-Производственная и сборочная промышленность

Среди многих других отраслей.

Координатно-измерительные машины в Китае

Хотели бы вы улучшить качество своей продукции? Пусть замерял на КИМ. В Roche Industry мы измеряем ваши детали и объекты с помощью наших КИМ-станков.

Мы можем обработать любой материал и даже большие объемы измеряемых объектов. Наши специалисты позаботятся о том, чтобы размеры деталей соответствовали размерам, указанным в плане 3D-дизайна.

Рошиндустри специализируется на высоком качестве Быстрое прототипирование, быстрый мелкосерийное производство и крупносерийное производство. Услуги быстрого прототипа, которые мы предоставляем, — это профессиональный инжиниринг, Обработка CNC включая фрезерные и токарные станки с ЧПУ, Изготовление листового металла или прототипирование листового металла, Умрите литье, металлическое тиснение, Вакуумное литье, 3D печать, SLA, Изготовление прототипов методом экструзии пластика и алюминия, Быстрая оснастка, Быстрое литье под давлением, Обработка поверхности закончить услуги и другие услуги быстрого прототипирования Китая, пожалуйста свяжитесь с нами прямо сейчас.

Источник

Координатно измерительная машина своими руками

Изобретателем мобильных измерительных систем принято считать Леонардо да Винчи, на эскизах которого, хранящихся в Лувре, можно видеть раздвижные мачты «мерила», установленного на телеге, в которую запряжена четверка лошадей. Двое рабов вращают ворот механизма наведения, рядом с повозкой стоит счетовод, вычисляющий координаты крайней точки верхней мачты. Разумеется, ни о каком практическом использовании этого устройства в то время не могло быть и речи: более простые средства измерения обеспечивали на порядки большую точность.
Второе рождение мобильных измерительных систем произошло в конце 20 века, когда уровень технологий позволил начать производство достаточно точных координатных машин с достаточно низкой себестоимостью. Сегодня по точности лучшие мобильные измерительные системы приближаются к стационарным, имея при этом почти на порядок меньшую стоимость.

Различают следующие типы мобильных измерительных систем:

Машина типа «Рука» : состоит из основания, которое может быть закреплено на любой ровной поверхности или базироваться на переносной треноге, и нескольких шарнирно-сочлененных колен. В каждом шарнире размещены датчики угловых перемещений, которые посылают в компьютер информацию о взаимном расположении колен. Программное обеспечение в режиме реального времени рассчитывает координаты измерительного щупа, которым оканчивается рука. Рабочей зоной КИМ является сфера с диаметрами от 1.2 до 3.7м (в зависимости от длины руки), причем щуп может легко попасть практически в любую точку внутри этой сферы. Рука не имеет привода, перемещение измерительного щупа и фиксация точки замера производятся оператором вручную.
Обычно в самом начале работы с помощью программного обеспечения и самой руки назначается система координат путем обмера базовых элементов изделия, далее производится сам обмер. Можно производить измерения как линейных и угловых размеров базовых геометрических элементов, так и сравнение с 3D-моделью, выполненной в любой CAD-системе. Отклонения фактических размеров измеряемого объекта от номинала отражаются не только в числовой форме, но и — для наглядности — цветом на поверхности модели.

Лазерный трекер: имеет рабочую зону до 70 м. Принцип работы заключается в отражении лазерного луча от небольшого призменного отражателя, помещенного вовнутрь сферы. Трекер измеряет расстояние до отражателя, угол азимута и высоты, и с помощью программного обеспечения в режиме реального времени определяет координаты отражателя в пространстве относительно предварительно заданной системы координат.
Перед началом работы лазерный трекер устанавливается вблизи измеряемого объекта (например, на треноге), — причем установку можно производить на высоте до 15 м от поверхности земли. Отражатель устанавливается на приборе для захвата луча лазера, затем перемещается оператором на измеряемый объект. При этом лазерный трекер автоматически следит за целью, а оператор при необходимости производит фиксацию текущих координат измеряемого объекта с помощью пульта дистанционного управления.

В случае возникновения необходимости измерения рукой или трекером объектов, габариты которых превышают размеры рабочей зоны прибора применяется прием «прыжок» (англ. «leapfrog»). Первоначально машина привязывается к одной части измеряемого изделия. Для того, чтобы передвинуть КИМ и продолжить измерение в ранее недоступной зоне, замеряются и сохраняются несколько точек (от 3 и более). Далее, после «прыжка», машина привязывается к этим точкам, тем самым совмещая систему координат с предыдущей, и измерения продолжаются. Таких прыжков может быть произведено неограниченное количество, причем по всем координатам. Благодаря этому возможно проникать в самые труднодоступные места и производить измерения такой сложности, которые осуществить другими методами либо крайне трудоемко, либо невозможно.

Рука и трекер могут работать совместно в качестве одного прибора, что часто требуется при измерении крупных объектов сложной формы. Рука в этом случае может многократно переставляться для обеспечения доступа к элементам, находящимся вне поля зрения лазера, а трекер используется для контроля положения руки и приведения измеренных данных к одной системе координат. По такой технологии, например, производится контроль сборки самолетов на крупнейших авиастроительных концернах Boing и Airbus Industry.

Лазерный сканер — портативная система для бесконтактного сбора 3D-координат внешних объектов. Готова сканера вращается и фиксирует все, что оказывается в ее поле зрения. Скорость сканирования — 120000 точек в секунду, дальность действия — до 76 м. Полученные облака точек затем могут использованы для измерений, распознавания образов и т.д.

Каждый тип мобильных измерительных систем рассчитан на решение определенного круга задач.

• Лазерные сканеры применяются там, где требуется создание высокореалистичных 3D-моделей производственных помещений, шахт, трубопроводов, в криминалистике для фиксации расположения предметов на месте преступления, в архитектуре для оцифровки памятников, и т.д.
• Лазерные трекеры применяются там, где есть необходимость измерения и сравнения с CAD-моделью массивных и крупногабаритных объектов: в тяжелом машиностроении, авиа — и судостроении.
• Наиболее широкий спектр применения имеют мобильные измерительные системы типа «рука». Они применяются в самых разных отраслях промышленности, где есть необходимость быстрого и всестороннего контроля деталей, оснастки, заготовок, получения прототипов будущих изделий.

Рассмотрим наиболее совершенную на сегодняшний день мобильную КИМ типа «рука» Quantum FaroArm.

Первое, что обращает на себя внимание в этой системе — высокое отношение точности к размеру рабочей зоны: повторяемость точки — до +/-16 микрон! (для 6-осевой руки с рабочей зоной 1,8 м; для справки: точность руки линейно зависит от ее длины: чем длиннее рука, тем ниже ее точность.) Система имеет активную температурную компенсацию: в каждом колене руки расположено по два температурных сенсора, по информации от которых в измеренные координаты вносятся поправки, учитывающие изменение длины колен в зависимости от температуры.
Рука может работать от встроенного аккумулятора и передавать данные по интерфейсу Bluetooth. Никакие провода не мешаются при работе под ногами.
Система автоматически отключает критические компоненты для снижения энергопотребления и увеличения срока службы.

Особого упоминания заслуживают щупы. Рука Quantum FaroArm может использоваться с «интеллектуальными» щупами i-Probe, в каждом из которых содержится термодатчик и электроника, хранящая действительное значение диаметра каждого конкретного щупа с точностью до шестого знака после запятой.

Второй вариант — использование в качестве стандартных измерительных щупов Renishaw ТР20.

Измерительный щуп Renishaw с датчиком касания представляет собой компактный щуп со сменными модулями, позволяющий использовать широкий диапазон стилусов и расширений для обеспечения доступа к элементам сложных деталей.

Щуп ТР20 с датчиком касания позволяет пользователям руки легко измерять объекты из мягких и гибких материалов. Запатентованная технология «излома» немедленно считывает данные, практически полностью устраняя деформации детали, возникающие при использовании твердотельного щупа.

Быстрая замена стилуса ТР20 без перекалибровки щупа может экономит значительное количество времени. Замена стилуса отнимает секунды.
Отделяемые модули щупа ТР20 защищают щуп от бокового удара.
ТР20 обеспечивает отличный обзор вокруг наконечника стилуса, облегчая измерение сложных деталей. Сочетание с выдающимися метрологическими характеристиками датчика касания обеспечивает широчайшие возможности измерительной системы.

Кроме того, специально для FARO компания Renishaw разработала контактные щупы FARO SENSOR, преодолевающие ограничения традиционных твердотельных щупов. FARO SENSOR — чувствительный к касанию твердый щуп, воплощающий последние достижения технологии изготовления датчиков касания.
Инновационная технология FARO SENSOR гарантирует считывание результата измерения только в тот момент, когда наконечник щупа касается детали. Тем самым устраняется необходимость выбраковки ошибочных данных, собранных в моменты отсутствия контакта щупа и измеряемой детали.

FARO SENSOR значительно повышает точность и воспроизводимость измерений, минимизируя зависимость результата работы от опыта оператора.

Щуп FARO SENSOR может использоваться с различными наконечниками, обеспечивающими доступ к сложным и труднодоступным элементам.

На руке может быть закреплен сканирующий модуль «Laser Line Probe», превращающий ее в универсальный инструмент для инспекции деталей, создания прототипов, обратного инжиниринга, 3D-моделлинга и сравнения облака точек с CAD-моделью. Скорость сканирования — до 19200 точек в секунду. Система совместима с программным обеспечением Geomagic, Polyworks, Rapidform и многими другими продуктами сторонних производителей.

Специалисты Метрологического Центра «Мастер-Сервис»

Об авторе

Специалисты Метрологического Центра «Мастер-Сервис»

Источник