Координатно измерительные машины книги
Координатно-измерительные машины и 3D-сканеры в промышленности
Top 3D Shop приветствует вас! Сегодня рассказываем о технологиях механического и оптического сканирования в трех измерениях. Знакомим с принципами работы и областями применения КИМ — координатно-измерительных машин. Сравниваем разное оборудование. Узнайте больше из статьи.
Введение
Источник: aberlink.com
Координатно-измерительные машины (КИМ) – это приборы для точных контактных измерений объектов. Устройства работают при помощи специальных датчиков (зондов), определяющих положение точек на поверхности объектов.
Перемещением измерительной головки может управлять компьютер или оператор. Координатно-измерительная машина определяет положение датчика по изменению его положения, в сравнении с исходной позицией по осям XYZ. Для работы в труднодоступных участках КИМ изменяет угол наклона датчика при движении.
Источник: starrapid.com
Хронология создания КИМ
1950-е годы XX века. Шотландская компания Ferranti Company представила миру первый образец 2х-осевой измерительной машины. Устройство было разработано для решения задач военной промышленности.
1960-е годы XX века. Итальянская компания DEA создает 3х-осевые КИМ.
1970-е годы XX века. Появление устройств, управляемых компьютером.
1980-е годы XX века. Browne&Sharpe разрабатывают первую коммерческую машину с цифровым управлением.
Стоявшие у истоков развития отрасли Browne&Sharpe и DEA теперь входят в состав шведского холдинга Hexagon AB.
Механические измерения
Ручные КИМ
Источник: directindustry.com
Портативные ручные КИМ мобильны, их можно использовать в любом месте на производстве. Большинство приборов беспроводные, поэтому могут работать на труднодоступных участках. Устройства разработаны для высокоточных измерений деталей сложной геометрической формы: со сложными гранями, отверстиями, углубления и тп. При помощи оборудования проводят GD&T анализ (формы, размеров и допусков) и контрольные сравнения готовых образцов с базовыми цифровым моделями.
Источник: directindustry.com
Для работы с ручными КИМ не нужна специальная подготовка, так как оборудование не требует сложной настройки и калибровки. Использование таких приборов вместе с другими устройствами для изменений и оцифровки расширяет функционал и область применения оборудования.
Горизонтальные рычажные КИМ
Источник: metrology.news
В случаях, когда нужен свободный доступ к детали с разных сторон, используют КИМ с горизонтальным рычагом. Устройство работает на тяжелой платформе, которая гарантирует неподвижность объекта во время измерений. Конструкция предусматривает защиту пользователей от травм, а предметов — от деформаций.
Среди контактных измерительных приборов, координатно-измерительные машины с горизонтальным рычагом быстрее всех решают задачи в области автоматизированного метрологического контроля.
Мостовые КИМ
Источник: metrology.news
Мостовые КИМ разработаны специально для высокоточных и сложных измерений. Они оцифровывают углубления и отверстия очень маленького диаметра. Конструктивные особенности приборов:
Портальные КИМ
Источник: directindustry.com
С помощью портальных КИМ измеряют крупногабаритные объекты. Сами приборы тоже имеют большой размер. Направляющие изготавливают из жестких, устойчивых к изменению температур и деформациям материалов. Открытый тип конструкции упрощает работу: установку, непосредственно измерение и перемещение деталей.
Оптическое 3D-сканирование
Лазерное 3D-сканирование
Источник: 3d-scantech.com
Лазерные 3D-сканеры — представители другой технологии измерений объектов. Одно из ключевых различий измерений при помощи зонда и лазера — в возможности передачи формы объектов. Механическое сканирование не дает представления о форме предметов. При оцифровке объектов лазерным сканером создается облако точек, на основании которого программное обеспечение формирует трехмерную детализированную и высокоточную модель.
Источник: whatech.com
Лазерное сканирование — бесконтактная технология, поэтому широко используется для дистанционного контроля качества, при работе с хрупкими и легко деформируемыми объектами. Так как лазеры – источники когерентного света, лазерные 3D-сканеры практически не подвержены колебаниям условий окружающей среды.
Сканирование со структурированной подсветкой
Источник: 1zu1prototypen.com
Оптические 3D-сканеры, работающие на базе технологии структурированного подсвета, обычно отличаются более демократичной ценой, по сравнению с лазерными устройствами. На объект сканирования направляют световую сетку, камеры фиксируют форму световой проекции и рассчитывают координаты каждой точки. На базе полученной информации программное обеспечение строит цифровую модель.
Источник: 1zu1prototypen.com
Несмотря на то, что 3D-сканеры, работающие по этой технологии, уступают в точности лазерным, они имеют ряд преимуществ:
При необходимости сканировать труднодоступные участки, например, каналы и отверстия, сканеры со структурированной подсветкой дополняют ручными инструментами для измерений.
Мультисенсорные устройства
Источник: interestingengineering.com
Совмещая контактные и бесконтактные технологии измерения, мультисенсорное оборудование включает в себя сильные стороны каждого метода:
Источник: metrology.news
Строение мультисенсорных машин не имеет строгих стандартов, поэтому они могут различаться у разных производителей и в зависимости от назначения.
Роботизированные координатно-измерительные машины
Источник: metrology.news
Лучшим решением для автоматизации измерений становятся роботы. Устройства работают независимо от условий внешней среды, всегда с одинаково высокой точностью, без усталости и выходных. Роботы заменяют людей в условиях вредного и опасного производства. Работают с крупногабаритными и мелкими объектами.
В качестве датчика может выступать КИМ, оптический сканер, зонд и другие контрольные приборы. Сегодняшний опыт использования доказывает, что роботизированным КИМ доступны любые метрологические измерения.
Кейсы с использованием измерительного оборудования
Оцифровка шестерни для модернизации, DeWys Engineering
Источник: youtu.be
Перед компанией стояла задача — реконструкция вышедшей из строя крупной литой шестерни из коробки передач. Для решения был использован роботизированный 8-ми осевой мультисенсорный центр Faro Platinum Arm LLP V3, оснащенный функциями механического и лазерного трехмерного сканирования. После оцифровки и контроля отверстий детали, данные были собраны и обработаны в программном обеспечении Geomagic Design X. Созданная модель была отправлена в Soildworks для дополнительной обработки, затем специалисты DeWys Engineering подготовили файл с руководством по созданию копии шестерни на зубофрезерном станке.
Контроль качества крупных партий товара, Computer Aided Technology
Источник: cati.com
Боб Ренелла, менеджер компании, поделился, что предприятие регулярно проводило контроль качества крупных партий деталей. В связи с этим перед ним встала задача — оптимизировать процессы: сократить временные затраты без потери точность проверки. Привычные технологии уже не устраивали компанию: в проверке каждой детали был задействован оператор, случались потери времени и качества.
Computer Aided Technology оказалась в условиях выбора:
Руководство остановилось на последнем варианте. В результате приобретения комплекта: беспроводного Creaform HandyProbe и двухкамерного C-Track компания получила ряд преимуществ:
Благодаря совместному использованию Creaform HandyProbe и программного решения от INNOVMETRIC — PolyWorks Inspector, работа оператора стала значительно проще. Теперь специалист действует по алгоритму, предложенному ПО в режиме реального времени.
Инспекция 10-ти метрового рычага вала при помощи ScanTech TrackScan и светового пера TrackProbe за 15 минут
Источник: 3d-scantech.com
При работе экскаватора на рычаг ковша действуют большие нагрузки, вследствие которых втулки отверстия вала ковша интенсивно изнашиваются. Увеличение диаметра отверстия вала ковша приводит к увеличению биения вала в отверстии рычага, что впоследствии влечет за собой поломку техники. Соответственно, регулярная инспекция размера отверстий рычага предотвращает выход из строя оборудования. Покупать КИМ для решения этой задачи — дорого и нецелесообразно, так как такие машины устанавливают стационарно, а транспортировка крупногабаритных деталей к месту установки КИМ влечет за собой дополнительные временные и финансовые затраты.
Источник: 3d-scantech.com
Оцифровка, обработка результатов и контроль качества 10-метрового рычага прямо на месте эксплуатации заняли 15 минут. Специалисты использовали 3D-сканер ScanTech TrackScan, созданный в партнерстве с норвежским производителем Metronor. Сканер работает без маркеров, в комплекте со световой ручкой TrackProbe производит высокоточные измерения отверстий любой глубины и радиуса.
Итоги
Источник: creaform3d.com
Требования к качеству продукции, в условиях жесткой конкуренции между производителями, постоянно растут. Соответственно, растут потребности производства в оптимизации процессов контроля качества: увеличении скорости и точности, снижении себестоимости. Рынок требует профессиональное оборудование: 3D-сканеры и КИМ, несложные в эксплуатации, готовые к применению, решающие специфические задачи различных отраслей.
Для создания соответствующей высоким требованиям потребителей продукции, сохранения конкурентных позиций, поставщикам товаров и услуг необходимо своевременно инвестировать в современное оборудование.
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
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.
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.