뉴스 - 좌표 측정기 란 무엇입니까?

에이측정 기계를 좌표하십시오(CMM)은 프로브로 물체 표면의 개별 지점을 감지하여 물리적 물체의 형상을 측정하는 장치입니다. 기계, 광학, 레이저 및 흰색광을 포함한 다양한 유형의 프로브가 CMM에 사용됩니다. 기계에 따라 프로브 위치는 연산자에 의해 수동으로 제어되거나 컴퓨터 제어 될 수 있습니다. CMM은 일반적으로 3 차원 직교 좌표 시스템 (즉, XYZ 축 포함)에서 기준 위치에서 변위 측면에서 프로브의 위치를 지정합니다. 프로브를 X, Y 및 Z 축을 따라 이동하는 것 외에도 많은 기계는 프로브 각도를 제어하여 도달 할 수없는 표면의 측정을 허용합니다.

전형적인 3D "브리지"CMM은 3 차원 X, Y 및 Z를 따라 프로브 이동을 허용하며, 이는 3 차원 직교 좌표계에서 서로 직교합니다. 각 축에는 해당 축에서 프로브 위치를 모니터링하는 센서, 일반적으로 마이크로 미터 정밀도가 있습니다. 프로브가 물체의 특정 위치를 접촉하거나 다른 방식으로 감지하면 기계는 3 개의 위치 센서를 샘플링하여 객체 표면의 한 지점의 위치와 측정의 3 차원 벡터를 측정합니다. 이 프로세스는 필요에 따라 반복되어 매번 프로브를 이동하여 관심있는 표면 영역을 설명하는 "포인트 클라우드"를 생성합니다.

CMM의 일반적인 사용은 제조 및 어셈블리 프로세스에있어 설계 의도에 대한 부품 또는 어셈블리를 테스트하는 것입니다. 이러한 응용 분야에서는 기능 구성을위한 회귀 알고리즘을 통해 분석되는 포인트 클라우드가 생성됩니다. 이 지점은 연산자가 수동으로 배치하거나 직접 컴퓨터 제어 (DCC)를 통해 자동으로 위치하는 프로브를 사용하여 수집됩니다. DCC CMMS는 동일한 부품을 반복적으로 측정하도록 프로그래밍 될 수 있습니다. 따라서 자동화 된 CMM은 특수한 산업 로봇 형태입니다.

부분품

좌표 측정기에는 세 가지 주요 구성 요소가 포함됩니다.

3 개의 운동 축을 포함하는 주요 구조. 움직이는 프레임을 구성하는 데 사용되는 재료는 수년에 걸쳐 다양했습니다. 화강암과 강철은 초기 CMM에 사용되었습니다. 오늘날 모든 주요 CMM 제조업체는 알루미늄 합금 또는 일부 파생물로부터 프레임을 구축하고 세라믹을 사용하여 스캔 응용 분야를위한 Z 축의 강성을 증가시킵니다. 오늘날 CMM 빌더는 여전히 메트로 역학 개선에 대한 시장 요구 사항과 품질 실험실 외부에 CMM을 설치하는 추세 증가로 인해 화강암 프레임 CMM을 제조합니다. 일반적으로 중국과 인도의 저용량 CMM 빌더 및 국내 제조업체만이 기술적 인 접근 방식이 낮고 CMM 프레임 빌더가되기 쉽기 때문에 여전히 화강암 CMM을 제조하고 있습니다. 스캐닝에 대한 추세가 증가함에 따라 CMM Z 축은 세라믹 및 실리콘 카바이드와 같은 새로운 재료가 도입되어야합니다.
프로빙 시스템
데이터 수집 및 감소 시스템 - 일반적으로 기계 컨트롤러, 데스크탑 컴퓨터 및 응용 프로그램 소프트웨어가 포함됩니다.

유효성

이 기계는 독립형, 핸드 헬드 및 휴대용 일 수 있습니다.

정확성

좌표 측정기의 정확도는 일반적으로 거리에 대한 함수로서 불확실성 요인으로 제공됩니다. 터치 프로브를 사용하는 CMM의 경우 프로브의 반복성 및 선형 스케일의 정확도와 관련이 있습니다. 일반적인 프로브 반복성은 전체 측정 부피에 걸쳐 .001mm 또는 .00005 인치 (반 10 분의 1) 이내의 측정을 초래할 수 있습니다. 3, 3+2 및 5 축 기계의 경우 추적 가능한 표준을 사용하여 프로브를 정기적으로 교정하고 게이지를 사용하여 기계 이동을 확인하여 정확도를 보장합니다.

특정 부분

기계 바디

첫 번째 CMM은 1950 년대 스코틀랜드의 Ferranti Company가 군사 제품의 정밀 구성 요소를 측정 해야하는 직접적인 요구로 인해 개발되었지만이 기계에는 2 개의 축이 2 개 밖에 없었습니다. 최초의 3 축 모델은 1960 년대 (이탈리아 DEA)에 출연하기 시작했으며 1970 년대 초반에 컴퓨터 제어가 데뷔했지만 최초의 작업 CMM은 영국 멜버른의 Browne & Sharpe에 의해 개발되어 판매되었습니다. (Leitz Germany는 이후 이동 테이블이있는 고정 기계 구조를 생산했습니다.

현대 기계에서 갠트리 형 상부 구조에는 다리가 두 개이며 종종 다리라고합니다. 이것은 화강암 테이블의 한쪽에 부착 된 가이드 레일을 따라 한 다리 (종종 내부 다리라고 함)로 화강암 테이블을 따라 자유롭게 움직입니다. 반대쪽 다리 (종종 다리 외부)는 수직 표면 윤곽을 따라 화강암 테이블에 놓여 있습니다. 에어 베어링은 마찰이없는 여행을 보장하기위한 선택된 방법입니다. 이에서, 압축 공기는 평평한 베어링 표면의 일련의 매우 작은 구멍을 통해 강제하여 CMM이 소프트웨어를 통해 보상 할 수있는 거의 마찰이없는 방식으로 움직일 수있는 매끄럽지 만 제어 된 공기 쿠션을 제공합니다. 화강암 테이블을 따라 다리 또는 갠트리의 움직임은 XY 평면의 한 축을 형성합니다. 갠트리의 다리에는 내부와 외부 다리 사이를 가로 지르고 다른 x 또는 y 수평 축을 형성하는 캐리지가 포함되어 있습니다. 세 번째 운동 축 (Z 축)은 캐리지의 중심을 통해 위아래로 움직이는 수직 퀼 또는 스핀들을 추가하여 제공됩니다. 터치 프로브는 퀼 끝에 감지 장치를 형성합니다. x, y 및 z 축의 움직임은 측정 봉투를 완전히 설명합니다. 옵션 회전식 테이블을 사용하여 복잡한 워크 피스에 대한 측정 프로브의 접근성을 향상시킬 수 있습니다. 네 번째 드라이브 축으로서의 로터리 테이블은 측정 치수를 향상시키지 않으며, 이는 3D로 남아 있지만, 유연성을 제공합니다. 일부 터치 프로브는 프로브 팁이 180도 이상과 360도 회전을 통해 수직으로 회전 할 수있는 로터리 로터리 장치 자체입니다.

CMM은 이제 다양한 다른 형태로도 제공됩니다. 여기에는 스타일러스 팁의 위치를 계산하기 위해 팔 조인트에서 촬영 한 각도 측정을 사용하는 CMM 암이 포함되며 레이저 스캐닝 및 광학 이미징에 대한 프로브가 장착 될 수 있습니다. 이러한 ARM CMM은 종종 측정 된 위치를 저장하여 전통적인 고정 침대 CMM에 비해 휴대 성이 유리한 경우에 종종 사용됩니다. 프로그래밍 소프트웨어는 측정 루틴 중에 측정 ARM 자체와 측정 부피를 측정하는 동안 측정 부품을 측정 할 수 있습니다. CMM 암은 인간 팔의 유연성을 모방하기 때문에 표준 3 축 기계를 사용하여 조사 할 수없는 복잡한 부분의 내부에 도달 할 수 있습니다.

기계적 프로브

CMM (Coblication Measurement)의 초기에는 기계적 프로브가 퀼 끝에 특수 소지자에 장착되었습니다. 매우 일반적인 프로브는 샤프트 끝까지 단단한 공을 납땜하여 만들어졌습니다. 이것은 전체 범위의 평평한 얼굴, 원통형 또는 구형 표면을 측정하는 데 이상적이었습니다. 다른 프로브는 특수 특징을 측정 할 수 있도록 특정 형태 (예 : 사분면)로 접지되었습니다. 이 프로브는 공간에서 3 축 디지털 판독 (DRO)에서 읽거나 더 고급 시스템에서 풋 스위치 또는 유사한 장치를 통해 컴퓨터에 로그인되는 공간의 위치에 물리적으로 고정되었습니다. 이 접촉 방법에 의한 측정은 기계가 손으로 움직이고 각 기계 운영자는 프로브에 다른 양의 압력을 적용하거나 측정을 위해 다른 기술을 채택함에 따라 신뢰할 수 없었습니다.

추가 개발은 각 축을 주도하기위한 모터를 첨가하는 것이 었습니다. 운영자는 더 이상 기계를 물리적으로 닿을 필요가 없었지만 최신 원격 제어 자동차와 거의 같은 방식으로 조이스틱이있는 핸드 박스를 사용하여 각 축을 구동 할 수 있습니다. 전자 터치 트리거 프로브의 발명으로 측정 정확도와 정밀도가 극적으로 향상되었습니다. 이 새로운 프로브 장치의 선구자는 David McMurtry였으며 그 후 현재 Renishaw Plc를 형성했습니다. 여전히 접촉 장치이지만 프로브에는 스프링로드 스틸 볼 (나중에 루비 볼) 스타일러스가있었습니다. 프로브가 구성 요소의 표면에 닿으면 스타일러스가 편향되고 동시에 x, y, z 좌표 정보를 컴퓨터로 보냈습니다. 개별 운영자로 인한 측정 오류는 점점 줄어들었고 CNC 운영의 도입 및 CMM의 시대가 발생하기 위해 단계가 설정되었습니다.

전자식 터치 트리거 프로브가있는 전동 자동 프로브 헤드

광학 프로브는 렌즈 -CCD 시스템으로, 기계식과 같이 움직이며 재료를 만지는 대신 관심 지점을 목표로합니다. 표면의 캡처 된 이미지는 잔류 물이 흑백 영역 사이의 대조에 적합 할 때까지 측정 창의 경계에 둘러싸여있다. 분할 곡선은 공간에서 원하는 측정 지점 인 점으로 계산 될 수 있습니다. CCD의 수평 정보는 2D (XY)이고 수직 위치는 스탠드 Z- 드라이브 (또는 다른 장치 구성 요소)에서 완전한 프로브 시스템의 위치입니다.

스캔 프로브 시스템

스캔 프로브로 알려진 지정된 간격으로 부품 복용 지점을 따라 드래그하는 프로브가있는 최신 모델이 있습니다. 이 CMM 검사 방법은 종종 기존의 터치 프로브 방법보다 더 정확하며 대부분의 경우 더 빠릅니다.

고속 레이저 단일 포인트 삼각 측량, 레이저 라인 스캐닝 및 화이트 라이트 스캐닝을 포함하는 비접촉 스캐닝으로 알려진 차세대 스캐닝이 매우 빠르게 발전하고 있습니다. 이 방법은 부품 표면에 투영되는 레이저 빔 또는 백색광을 사용합니다. 그런 다음 수천 개의 포인트를 가져 와서 크기와 위치를 점검 할뿐만 아니라 부품의 3D 이미지를 만들 수 있습니다. 그런 다음이 "포인트 클라우드 데이터"를 CAD 소프트웨어로 전송하여 부품의 작동하는 3D 모델을 생성 할 수 있습니다. 이 광 스캐너는 종종 부드럽거나 섬세한 부품에 사용되거나 역 엔지니어링을 용이하게합니다.

미세 계측 프로브

마이크로 스케일 메트로 응용 프로그램을위한 프로빙 시스템은 또 다른 새로운 영역입니다. 시스템에 마이크로 프로브가 통합 된 CMM (CoperallySaily Coblication Decation Machines), 정부 실험실의 여러 특수 시스템 및 마이크로 스케일 메트로를위한 대학 제작 계측 플랫폼이 여러 개 있습니다. 이 기계는 좋고 많은 경우 나노 메트릭 스케일을 가진 우수한 메트로 플랫폼이지만, 1 차 한계는 신뢰할 수 있고 강력하며 유능한 마이크로/나노 프로브입니다.^{[인용이 필요했습니다]}마이크로 스케일 프로브 기술에 대한 과제에는 높은 종횡비 프로브의 필요성이 포함되어있어 접촉력이 낮은 깊고 좁은 기능에 접근 할 수있어 표면과 높은 정밀도 (나노 미터 레벨)를 손상시키지 않습니다.^{[인용이 필요했습니다]}또한 현미경 프로브는 습도 및 표면 상호 작용과 같은 환경 조건 (접착력, 메 니스 커스 및/또는 반 데르 발스 힘)과 같은 환경 조건에 취약합니다.^{[인용이 필요했습니다]}

마이크로 스케일 프로브를 달성하기위한 기술에는 클래식 CMM 프로브의 스케일 다운 버전, 광학 프로브 및 정재파 프로브가 포함됩니다. 그러나 현재 광학 기술은 깊고 좁은 기능을 측정 할 수있을 정도로 작게 스케일링 할 수 없으며 광 분해능은 빛의 파장에 의해 제한됩니다. X- 레이 이미징은 기능의 그림을 제공하지만 추적 가능한 메트로 정보는 제공하지 않습니다.

물리적 원리

광학 프로브 및/또는 레이저 프로브를 사용할 수 있으며 (가능한 경우 조합으로) CMM을 측정 현미경 또는 다중 센서 측정 기계로 변경합니다. 프린지 프로젝션 시스템, 테오 돌파트 삼각 측량 시스템 또는 레이저 먼 및 삼각 측량 시스템을 측정 기계라고 불리지 않지만 측정 결과는 동일합니다. 공간 점. 레이저 프로브는 운동 체인 끝의 표면과 기준점 사이의 거리를 감지하는 데 사용됩니다 (즉 : z- 드라이브 구성 요소의 끝). 이것은 간섭 기능, 초점 변동, 빛 편향 또는 빔 섀도 잉 원리를 사용할 수 있습니다.

휴대용 좌표 측정기

전통적인 CMM은 객체의 물리적 특성을 측정하기 위해 3 개의 직교 축을 움직이는 프로브를 사용하는 반면, 휴대용 CMM은 관절 된 암 또는 광학 CMM의 경우 광학 삼각 분제 방법을 사용하고 물체 주위의 전체 이동 자유를 가능하게하는 암이없는 스캐닝 시스템을 사용합니다.

관절 된 암이있는 휴대용 CMM에는 선형 축 대신 로터리 인코더가 장착 된 6 ~ 7 개의 축이 있습니다. 휴대용 암은 가볍고 (일반적으로 20 파운드 미만) 거의 모든 곳에서 운반하고 사용할 수 있습니다. 그러나 광학 CMM은 업계에서 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 컴팩트 한 선형 또는 매트릭스 어레이 카메라 (Microsoft Kinect와 같은)로 설계된 광학 CMM은 ARM이있는 휴대용 CMM보다 작고 와이어를 특징으로하며 사용자는 거의 모든 곳에 위치한 모든 유형의 객체의 3D 측정을 쉽게 수행 할 수 있습니다.

리버스 엔지니어링, 빠른 프로토 타이핑 및 모든 크기의 일부에 대한 대규모 검사와 같은 특정 비 반복 응용 프로그램은 휴대용 CMM에 이상적입니다. 휴대용 CMM의 이점은 다형입니다. 사용자는 모든 유형의 부품과 가장 원격/어려운 위치에서 3D 측정을 유연하게 수행 할 수 있습니다. 사용하기 쉽고 정확한 측정을 수행하기 위해 제어 된 환경이 필요하지 않습니다. 또한, 휴대용 CMM은 기존 CMM보다 비용이 적게 드는 경향이 있습니다.

휴대용 CMM의 고유 한 트레이드 오프는 수동 작동입니다 (항상 사람이 사용해야합니다). 또한 전체 정확도는 브리지 타입 CMM보다 다소 덜 정확할 수 있으며 일부 응용 프로그램에 적합하지 않습니다.