Współrzędnościowe maszyny pomiarowe

Akcesoria do współrzędnościowej maszyny pomiarowej (CMM)

Kalibracja rysika (kalibracja sondy)

Kalibracja rysika (wierzchołka sondy), który styka się z obiektem, musi zostać wykonana w celu precyzyjnego rozpoczęcia pomiaru z dwóch powodów. Pierwszym jest rozpoznanie współrzędnych środka sferycznego rysika. Drugim jest wyznaczenie średnicy sfery rysika. Wyznaczenie średnicy umożliwia zrekompensowanie w obliczeniach promienia od faktycznie dotykanego punktu (poza sferą) do współrzędnych środka sfery.
Do kalibracji służy zazwyczaj sfera o znanej sferyczności zwana sferą wzorcową.

Środki ostrożności związane z obsługą

Chociaż niektóre modele są w stanie wykonywać pomiary rzędu 0,1 μm, precyzja pomiarów w dużej mierze zależy od poprawnej obsługi i zarządzania.
Należy sprawdzić, czy ruchome części przemieszczają się w poziomie i pionie podczas pracy. Ponadto należy posłużyć się wzorcem pomiarowym lub podobnym przedmiotem do wykrywania błędów wskazania.
Zaaklimatyzowanie się próbki do temperatury panującej w laboratorium metrologicznym ma także duży wpływ na precyzję pomiarów. Ewentualnie można ustawić parametry pomiaru tak, aby korygować wpływ ewentualnych różnic temperatur.
W przypadku sond dotykowych istotne jest, aby sonda stykała się z próbką ze stałą prędkością podczas pomiaru.

Konserwacja i kalibracja

Zwykłe CMM wymagają regularnej konserwacji i kontroli, aby były w stanie stale wykonywać pomiary z wysoką precyzją. Zwłaszcza w przypadku CMM typu mostka, wyposażonych w napęd mechaniczny z przesuwnymi elementami, istotne jest regularne wymienianie zużytych elementów, smarowanie i czyszczenie systemu, aby utrzymać jego sprawność.

Szkolenie operatorów współrzędnościowej maszyny pomiarowej (CMM)

Staranna obsługa współrzędnościowych maszyn pomiarowych wymaga zazwyczaj wysokich kwalifikacji operatorskich. Programiści CMM są dobrze wykształconymi metrologami.
Są potrzebni nie tylko do właściwej kontroli, ale także samej obsługi, ponieważ naprawa jakichkolwiek uszkodzeń CMM może być bardzo kosztowna. Z tego względu wymagane jest zatrudnienie inspektorów w pełnym wymiarze czasu pracy, a rozbudowane szkolenie jest warunkiem niezbędnym dopuszczenia do obsługi.

Współrzędne i wyrównanie

CMM mają zazwyczaj układ współrzędnych urządzenia, który jest wyznaczony w obiekcie.
Układ współrzędnych urządzenia jest określany przez urządzenie, na przykład kierunek osi, która biegnie w bok, to oś X, a kierunek prostopadły do powierzchni stolika to oś Z. Z tego względu, zależnie od orientacji mierzonego obiektu może on różnić się od płaszczyzny odniesienia lub linii odniesienia samego obiektu. Ponieważ byłoby trudno umieścić go dokładnie we współrzędnych maszyny, jest wyznaczany roboczy układ współrzędnych na podstawie płaszczyzny odniesienia lub linii odniesienia obiektu.
Takie nałożenie orientacji mierzonego przedmiotu na orientacje współrzędnych odniesienia jest nazywane wyrównaniem.

Ustawianie współrzędnych

Do ustawienia roboczego układu współrzędnych są potrzebne trzy informacje.
Pierwsza to płaszczyzna odniesienia, do której kierunkiem prostopadłym jest oś Z.
Druga linia jest linia odniesienia, która jest generalnie osią X, a kierunek pionowy to oś Y. Linię prostą można zmierzyć bezpośrednio od obiektu lub może to być linia prosta łącząca dwa różne punkty (na przykład dwa otwory) linią wirtualną.
Trzecim punktem jest początek układu współrzędnych. Ten początek układu współrzędnych stanowi punkt 0 poszczególnych wartości współrzędnych X, Y i Z. Istnieje również możliwość wyznaczenia określonego punktu (na przykład środka określonego otworu) jako początku układu współrzędnych lub punktu wirtualnego (punktu przecięcia), w którym przecinają się dwie linie proste.

Pomiar wymiarów i funkcje 3D

Zazwyczaj użytkownik wybiera obiekt pomiaru zwany „elementem”, jak płaszczyznę, w menu oprogramowania i rozpoczyna pomiar. W przypadku współrzędnościowej maszyny pomiarowej typu kontaktowego wierzchołek rysika jest przystawiany do mierzonego obiektu i jest odczytywany punkt pomiaru. Pomiar elementu polega na zmierzeniu jak najmniejszej liczby punktów pomiaru określonych dla danego elementu. Jeśli liczba punktów pomiaru zostanie jeszcze zwiększona, w obliczeniu używa się często metody najmniejszych kwadratów.
Oprócz płaszczyzn elementami pomiaru mogą być linie, punkty, okręgi, walce, stożki i sfery.
Wymiary i kształty 3D są mierzone na podstawie obliczenia odległości i kątów między mierzonymi elementami.

Wirtualne figury (rzut)

Niektóre elementy mają trójwymiarowe kształty, jak walce i stożki, ale są i elementy bez trójwymiarowych kształtów, jak linie i okręgi. Elementy te są zazwyczaj rzucane na płaszczyznę (przemieszczane prostopadle do kierunku płaszczyzny), aby mogły zostać poprawnie zmierzone. Płaszczyzna, na którą są rzucane, jest nazywana płaszczyzną odniesienia lub płaszczyzną rzutu.

Pomiar wirtualnych figur

Współrzędnościowe maszyny pomiarowe mogą także mierzyć przy użyciu wirtualnych linii i punktów.
Stosowane są różne przykłady wirtualnych elementów, jak przecięcia linii prostych, tolerancje między płaszczyznami, przecięcia płaszczyzn i okręgi między stożkami i płaszczyznami.
Pomiar przy użyciu tych wirtualnych elementów, które byłoby trudno zmierzyć narzędziami ręcznymi, jak suwmiarki, jest charakterystyczny dla pomiarów 3D.

Pomiar GD&T

Pomiary tolerancji geometrycznej są wykonywane w taki sam sposób jak pomiary zwykłych elementów.
Jest to bardziej szczegółowo opisane na stornie poświęconej tolerancjom geometrycznym.

Stabilność pomiaru

Poprawne ustawienie i wykonanie pomiarów wymaga specjalistycznej wiedzy i umiejętności.
Niezbędne jest utrzymanie odpowiedniej temperatury w sali pomiarowej i ustabilizowanie temperatury obiektu.

Czułość

Ponieważ po każdej zmianie różnych ustawień i kątów próbki niezbędna jest ponowna kalibracja, adaptacja do częstych zmian produktu nie jest zbyt łatwa.
Ponieważ jest potrzebna sala pomiarowa, trudno jest wykonywać częste pomiary w trakcie przetwarzania obiektu.

Koszt i nakład pracy

Montaż wymaga dużo przestrzeni i zbudowania laboratorium kontroli jakości z precyzyjną klimatyzacją, co jest bardzo drogie.
Koszty utrzymania środowiska pomiarowego i sprzętu pomiarowego mogą być wysokie.
Programowanie CMM jest czasochłonne z różnych powodów. Czas zabiera przeniesienie elementu do laboratorium kontroli jakości, zaaklimatyzowanie go do odpowiedniej temperatury, unieruchomienie, skalibrowanie poszczególnych wierzchołków sondy i wykonanie pomiaru.