Quid est machina coordinatarum mensurae?

Amachina mensurae coordinatarumMachina computatoria computatoria (CMM) est instrumentum quod geometriam rerum physicarum metitur per sensum punctorum discretorum in superficie obiecti cum sensore. Varia genera sensorum in CMM adhibentur, inter quae mechanica, optica, laserica, et lucis albae. Pro machina, positio sensoris potest manu ab operatore regi vel potest computatro regi. CMM typice positionem sensoris specificant secundum dislocationem eius a positione referentiali in systemate coordinatarum Cartesianarum tridimensionali (i.e., cum axibus XYZ). Praeter motum sensoris secundum axes X, Y, et Z, multae machinae etiam permittunt angulum sensoris regi ut mensuratio superficierum permittatur quae aliter non attingerentur.

Typica machina CMM "pontis" tridimensionalis motum exploratoris secundum tres axes, X, Y, et Z, permittit, qui inter se orthogonales sunt in systemate coordinatarum Cartesianarum tridimensionali. Quisque axis sensorem habet qui positionem exploratoris in illo axe monitorat, plerumque cum praecisione micrometrica. Cum explorator locum specificum in objecto tangit (vel aliter detegit), machina tres sensores positionis exemplificat, ita positionem unius puncti in superficie objecti metiens, necnon vectorem tridimensionalem mensurae captae. Hic processus repetitur prout opus est, exploratore quotiescumque movendo, ut "nubes punctorum" producatur quae areas superficierum desideratas describit.

Usus communis machinarum computatralium cum computatro (CMM) est in processibus fabricationis et compositionis ad partem vel compositionem contra propositum designationis probandam. In talibus applicationibus, nubes punctorum generantur quae per algorithmos regressionis ad constructionem lineamentorum analysantur. Haec puncta colliguntur utens specillo quod manu ab operatore ponitur vel automatice per Direct Computer Control (DCC). CMM DCC programmari possunt ad partes identicas iterum atque iterum metiendas; ergo CMM automataria est forma specialis roboti industrialis.

Partes

Machinae coordinatas metientes tres partes principales habent:

• Structura principalis, quae tres axes motus includit. Materia ad construendam structuram mobilem adhibita per annos variavit. Granitum et chalybs in primis CMM adhibita sunt. Hodie omnes maiores fabri CMM structuras ex mixtura aluminii vel quodam derivativo construunt et etiam ceramicam utuntur ad augendam rigiditatem axis Z ad applicationes perscrutationis. Pauci fabri CMM hodie adhuc CMM cum structura granitica fabricant propter postulationem mercatus pro melioribus dynamicis metrologiis et crescentem inclinationem ad CMM extra laboratorium qualitatis instituendum. Typice solum fabri CMM parvi voluminis et fabri domestici in Sinis et India adhuc CMM cum granitica fabricant propter accessum technologiae humilis et facilem aditum ad fiendum fabricatorem structurarum CMM. Crescens inclinatio ad perscrutationem etiam requirit ut ax Z CMM rigidior sit et novae materiae introductae sunt, ut ceramica et carburum silicii.
• Systema explorationis
• Systema collectionis et reductionis datorum — typice moderatorem machinae, computatrum escritorio et programmata applicationis comprehendit.

Disponibilitas

Hae machinae possunt esse liberae, manuales et portatiles.

Accuratio

Accuratio machinarum mensurae coordinatarum typice datur ut factor incertitudinis functio per distantiam. Pro machina CMM quae sensorem tactilem adhibet, hoc pertinet ad repetibilitatem sensoris et accuratiam scalarum linearum. Typica repetibilitas sensoris potest efficere mensuras intra .001mm vel .00005 unciae (dimidia decima) per totum volumen mensurae. Pro machinis 3, 3+2, et 5 axium, sensores regulariter calibrantur utens signis vestigabilibus et motus machinae verificatur utens mensuris ad accuratiam confirmandam.

Partes specificae

Corpus machinae

Prima machina CMM a Societate Ferranti Scotiae decennio 1950 excogitata est, ex necessitate directa mensurandi partes accuratas in productis militaribus, quamquam haec machina tantum duos axes habebat. Prima exempla trium axium decennio 1960 apparere coeperunt (DEA Italiae) et imperium computatrale initio decennii 1970 apparuit, sed prima machina CMM operans a Browne & Sharpe Melburniae in Anglia elaborata et in venditionem posita est. (Leitz Germania postea structuram machinae fixam cum mensa mobili produxit.)

In machinis hodiernis, superstructura typi portici duo crura habet et saepe pons appellatur. Haec libere per mensam graniti movetur, uno crure (saepe crus interior appellato) sequente ferriviam ductoriam uni lateri mensae graniti affixam. Crus contrarium (saepe crus exterior) simpliciter in mensa graniti requiescit, formam superficiei verticalis sequens. Methodus electa est ad iter sine frictione curandum, cum aer compressus per seriem foraminum minimorum in superficie plana portici impellitur, ut pulvinar aereum lenis sed moderatus praebeatur, in quo machina CMM (Machina Mechanismi Computandi) fere sine frictione moveri potest, quod per programmata computatralia compensari potest. Motus pontis vel portici per mensam graniti unum axem plani XY format. Pons portici currum continet, qui inter crura interiora et exteriora transit et alterum axem horizontalem X vel Y format. Tertius axis motus (axis Z) per additionem calami verticalis vel fusi, qui sursum deorsumque per centrum currus movetur, praebetur. Instrumentum tactus instrumentum sensorium in fine calami format. Motus axium X, Y, et Z ambitum mensurae plene describit. Mensae rotatoriae optionales adhiberi possunt ad accessum exploratoris mensurae ad opera difficilia amplificandum. Mensa rotatoria, ut quartus axis impulsor, dimensiones mensurae, quae tridimensionales manent, non amplificat, sed gradum flexibilitatis praebet. Quaedam exploratoria tactilia ipsa sunt instrumenta rotatoria potentiata, quarum cuspis exploratoris plus quam 180 gradus verticaliter et per plenam 360 graduum rotationem rotari potest.

Machinae computatrales in forma (CMM) nunc etiam variis aliis formis praesto sunt. Hae includunt brachia CMM quae mensuras angulares in iuncturis brachii sumptas ad positionem apicis styli calculandam adhibent, et specillis ad laseris perscrutationem et imaginum opticarum formationem instrueri possunt. Talia CMM brachialia saepe adhibentur ubi earum portabilitas commodum est prae CMM traditionalibus cum lecto fixo - per locos mensuratos servandos, programmata programmandi etiam permittit brachium ipsum mensurandi, et volumen mensurandi, circa partem mensurandam movere durante rutina mensurandi. Quia brachia CMM flexibilitatem brachii humani imitantur, saepe etiam interiora partium complexarum attingere possunt quae machina trium axium communi explorari non possent.

Specillum mechanicum

Initio mensurae coordinatarum (CMM), specilla mechanica in peculiare receptaculum in extremo calamo aptabantur. Specilla pervulgata fabricabatur per sphaeram duram ad extremum axis ferruminandam. Haec idealis erat ad metiendam seriem superficierum planarum, cylindricarum vel sphaericarum. Alia specilla in formas specificas, exempli gratia quadrantem, poliebantur ut mensuratio proprietatum specialium fieri posset. Haec specilla physice contra materiam fabricatam tenebantur, positione in spatio ex lectione digitali trium axium (DRO) legente, vel, in systematibus magis provectis, in computatrum per pedalem vel simile instrumentum registrante. Mensurae hac methodo contactus captae saepe non erant certae, cum machinae manu moverentur et quisque operator machinae diversas quantitates pressionis in specillam adhiberet vel diversas technicas ad mensurationem adhiberet.

Ulterius progressus fuit additio motorum ad singulos axes agendos. Operariis iam non opus erat machinam physice tangere, sed singulos axes per capsam manualem cum baculis gubernatoriis agitare poterant, fere eodem modo quo in curribus modernis remote gubernatis. Accuratio et praecisio mensurae insigniter auctae sunt cum inventione exploratoris electronici tactus. Auctor huius novi instrumenti exploratoris fuit David McMurtry, qui postea condidit quod nunc Renishaw plc est. Quamquam adhuc instrumentum contactuale, explorator stylum sphaericum ferreum (postea sphaericum rubinum) habebat. Cum explorator superficiem componenti tetigit, stylus deflectebatur et simul informationes coordinatarum X, Y, Z ad computatrum mittebat. Errores mensurae ab operatoribus singulis effecti pauciores facti sunt et scena parata est introductioni operationum CNC et adventui aetatis CMM.

Specillae opticae sunt systemata lentis-CCD, quae, sicut mechanica, moventur et ad punctum desideratum diriguntur, potius quam materiam tangere. Imago superficiei capta intra fines fenestrae mensurae includetur, donec residuum sufficiens sit ad contrastum inter zonas nigras et albas. Curva dividens ad punctum calculari potest, quod est punctum mensurae desideratum in spatio. Informatio horizontalis in CCD est bidimensionalis (XY) et positio verticalis est positio systematis explorationis totius in stativo Z-drive (vel alio elemento instrumenti).

Systema explorationis exploratoriae

Sunt exempla recentiora quae probatoria habent quae per superficiem partis trahuntur, puncta intervallis definitis capientes, quae probatoria scanning appellantur. Haec methodus inspectionis CMM saepe accuratior est quam methodus conventionalis probatoriae tactus et plerumque etiam celerior.

Proxima generatio perscrutationis, quae perscrutatio sine contactu appellatur, quae triangulationem laseris singularis puncti celerem, perscrutationem laseris linearem, et perscrutationem lucis albae comprehendit, celerrime progreditur. Haec methodus vel radios lasericos vel lucem albam adhibet quae contra superficiem partis proiciuntur. Multa milia punctorum deinde capi et adhiberi possunt non solum ad magnitudinem et positionem inspiciendam, sed etiam ad imaginem tridimensionalem partis creandam. Haec "data nubis punctorum" deinde ad programmata CAD transferri possunt ad exemplar tridimensionale partis operans creandum. Hi perscrutatores optici saepe in partibus mollibus vel delicatis vel ad artem inversam facilitandam adhibentur.

Specillae micrometrologicae

Systema explorationis ad usus metrologiae microscalae aliud campum emergens constituunt. Plures machinae mensurae coordinatarum (CMM) in commercio praesto sunt quae microscopium in systemate integratum habent, plura systemata specialia in laboratoriis publicis, et nonnulli innumerabiles suggestus metrologici ab universitatibus constructi ad metrologiam microscalae. Quamquam hae machinae bonae et saepe excellentes suggestus metrologici cum scalis nanometricis sunt, earum limitatio primaria est microscopium/nano fidum, robustum, et capacem.^{[citatione necessaria]}Inter provocationes technologiarum explorationis microscalaris est necessitas exploratoris magnae proportionis, qui facultatem praebeat attingendi proprietates profundas et angustas cum viribus contactus parvis, ne superficies laedatur, et cum alta praecisione (gradu nanometrico).^{[citatione necessaria]}Praeterea, exploratoria microscalaris obnoxia sunt condicionibus environmentalibus ut humiditati et interactionibus superficialibus ut adhaesione (causata ab adhaesione, menisco, et/vel viribus Van der Waals inter alia).^{[citatione necessaria]}

Inter technologias ad explorationem microscalarem perficiendam sunt versiones minores classicarum CMM exploratorum, exploratoria optica, et exploratoria undae stantis, inter alia. Attamen technologiae opticae hodiernae non satis parvae ad mensurandam proprietatem profundam et angustam possunt fieri, et resolutio optica a longitudine undae lucis limitatur. Imagines radiographicae imaginem proprietatis praebent, sed nullam informationem metrologicam investigabilem.

Principia physica

Probae opticae et/vel probae lasericae adhiberi possunt (si fieri potest in combinatione), quae machinas CMM in microscopia mensuratoria vel machinas mensuratorias multisensorias mutant. Systema projectionis fimbriarum, systemata triangulationis theodoliticae, vel systemata triangulationis et remotionis lasericae non appellantur machinae mensuratoriae, sed eventus mensurationis idem est: punctum spatiale. Probae lasericae adhibentur ad detegendam distantiam inter superficiem et punctum referentiae in fine catenae cinematicae (i.e.: finem componentiae Z-drive). Hoc uti potest functione interferometrica, variatione foci, deflectione lucis, vel principio umbrae radiorum.

Machinae portatiles ad coordinatas mensurandas

Cum CMM traditae palpatorem tribus axibus Cartesianis movente ad proprietates physicas obiecti metiendas utantur, CMM portatiles vel brachiis articulatis vel, in casu CMM opticorum, systematibus perscrutationis sine brachiis, quae methodos triangulationis opticae adhibent et libertatem motus plenam circa obiectum permittunt, utuntur.

Machinae CMM portatiles brachiis articulatis instructae sex vel septem axes habent, qui encoderibus rotatoriis instructi sunt, loco axium linearium. Brachia portatilia levia sunt (plerumque minus quam viginti librae) et fere ubique portari et adhiberi possunt. Attamen machinae CMM opticae in industria magis magisque adhibentur. Cameris compactis linearibus vel matricibus ordinatis (sicut Microsoft Kinect) designatae, machinae CMM opticae minores sunt quam machinae CMM portatiles brachiis instructae, filis carent, et usoribus permittunt facile mensuras tridimensionales omnium generum rerum fere ubique locatarum capere.

Quaedam applicationes non repetitivae, velut machinatio inversa, prototypa celeris fabricatio, et inspectio magnae scalae partium omnium magnitudinum, aptissime CMM portatilibus aptantur. Commoda CMM portatilium multiplicia sunt. Usoribus flexibilitas est mensurae tridimensionales omnium generum partium et in locis remotissimis/difficillimis capiendae. Facile sunt ad usum nec ambitum moderatum requirunt ad mensuras accuratas capiendas. Praeterea, CMM portatiles plerumque minus quam CMM traditionales constant.

Compensationes innatae CMM portatilium sunt operatio manualis (semper hominem requirunt ad eas utendas). Praeterea, earum accuratio generalis aliquantum minus accurata esse potest quam CMM pontis generis et minus apta est quibusdam applicationibus.

Machinae multisensoriales mensurantes

Technologia CMM tradita, quae palpatores tactus utitur, hodie saepe cum aliis technologis mensurae coniungitur. Hae includunt sensoria laserica, visualia, vel lucis albae, ut mensuram multisensorialem praebeant.