Οι τρισδιάστατες μηχανές μέτρησης, κοινώς γνωστές με το ακρωνύμιο CMM (Coordinate Measuring Machine), είναι συστήματα μετρολογίας υψηλής ακρίβειας που χρησιμοποιούνται για τον διαστατικό και γεωμετρικό έλεγχο μηχανικών εξαρτημάτων. Λαμβάνουν καρτεσιανές συντεταγμένες σημείων στην επιφάνεια του εξαρτήματος χρησιμοποιώντας αισθητήρες αφής ή οπτικούς αισθητήρες, ανακατασκευάζοντας ψηφιακά τη γεωμετρία του εξαρτήματος και υπολογίζοντας τις διαστάσεις, το σχήμα, τη θέση και τις ανοχές προσανατολισμού του. Αποτελούν το εργαλείο αναφοράς για την ακριβή βιομηχανική μετρολογία σε τομείς όπως η αυτοκινητοβιομηχανία, η αεροδιαστημική, η κατασκευή καλουπιών και η ενέργεια.
Θέλετε βοήθεια στην επιλογή του προϊόντος;
Αρχιτεκτονικές και τυπολογίες
Τα CMM διακρίνονται από τη μηχανική τους αρχιτεκτονική σε μοντέλα γέφυρας, gantry, οριζόντιου βραχίονα και πύλης (συνήθως για μεγάλα τεμάχια). Το τεμάχιο εργασίας τοποθετείται στο τραπέζι εργασίας, ενώ οι τρεις ολισθητήρες (X, Y, Z) μετακινούν τον αισθητήρα κατά μήκος των επιθυμητών συντεταγμένων. Οι χειροκίνητες εκδόσεις καθοδηγούνται από τον χειριστή, οι μηχανοκίνητες διαθέτουν σερβοκινητήρες και joystick, ενώ τα μοντέλα DCC (Direct Computer Controlled - Άμεσα Ελεγχόμενα από Υπολογιστή) εκτελούν αυτόνομα προκαθορισμένα προγράμματα μέτρησης. Οι τυπικές ακρίβειες κυμαίνονται από 1-3 µm για εργαστηριακά μοντέλα έως δεκάδες µm για μοντέλα δαπέδου παραγωγής.
Συστήματα έρευνας
Οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενοι αισθητήρες είναι οι ανιχνευτές αφής-σκανδάλης (ανίχνευση από σημείο σε σημείο με ενεργοποίηση κατά την επαφή), η σάρωση (συνεχής λήψη εκατοντάδων σημείων ανά δευτερόλεπτο κατά μήκος προφίλ), οι αρθρωτοί αισθητήρες 5 αξόνων για την πρόσβαση σε σύνθετες γεωμετρίες, οι οπτικοί αισθητήρες (σαρωτές γραμμής λέιζερ για λήψη σημειακών νεφών, κάμερες για ολοκληρωμένη όραση) και οι αισθητήρες δομημένου φωτός. Οι αισθητήρες μπορούν να εναλλάσσονται αυτόματα χρησιμοποιώντας ειδικούς γεμιστήρες. Οι οπτικοί αισθητήρες γίνονται γρήγορα δημοφιλείς λόγω της ταχύτητας λήψης και της έλλειψης δύναμης επαφής.
Λογισμικό και GD&T
Το λογισμικό διαχείρισης CMM είναι ένα εξίσου κρίσιμο στοιχείο με το υλικό: διαχειρίζεται τη βαθμονόμηση των αισθητήρων, τη δημιουργία προγραμμάτων μέτρησης, την ευθυγράμμιση τεμαχίων (RPS, σημείο αναφοράς 3-2-1), τον υπολογισμό γεωμετρικών στοιχείων (επίπεδα, κύλινδροι, σφαίρες, κώνοι, τομές), την αξιολόγηση γεωμετρικών ανοχών σύμφωνα με τα πρότυπα ISO 1101 και ASME Y14.5 (GD&T – Γεωμετρική Διαστασιολόγηση και Ανοχές), τη δημιουργία αναφορών διαστάσεων, την ενσωμάτωση CAD μέσω DMIS/IGES/STEP/QIF, τη διαχείριση στατιστικών SPC.
Εφαρμογές
Τα CMM χρησιμοποιούνται για την επιθεώρηση εξαρτημάτων κινητήρων (κεφαλές, μπλοκ κυλίνδρων, άξονες, γρανάζια), καλουπιών και μήτρων, πτερυγίων στροβίλων και πτερυγίων συμπιεστών, αμαξωμάτων και μερών αμαξώματος, δομικών αεροδιαστημικών εξαρτημάτων, υδραυλικών εξαρτημάτων ακριβείας, ιατρικών συσκευών και προσθετικών. Η ικανότητά τους να αξιολογούν πολύπλοκες γεωμετρικές ανοχές (κυλινδρικότητα, σφαιρικότητα και θέση ομάδων οπών) τα καθιστά το κύριο εργαλείο για τον ακριβή ποιοτικό έλεγχο.
Πρότυπα και βαθμονόμηση
Η αποδοχή και η περιοδική επαλήθευση των CMM διέπονται από ολόκληρο το πρότυπο ISO 10360, το οποίο ορίζει τα σφάλματα ανίχνευσης (P), τα σφάλματα μήκους (E), τα σφάλματα σάρωσης και την απόδοση με αρθρωτούς αισθητήρες. Η βαθμονόμηση χρησιμοποιεί κύρια δείγματα (δακτύλιοι, σφαίρες, ράβδοι με σφαιρίδια, μπλοκ) βαθμονομημένα κατά ISO 17025. Οι αβεβαιότητες μέτρησης δηλώνονται σύμφωνα με τα ISO 14253 και ISO 15530 (προσομοιωμένες ή πειραματικές διαδικασίες για την εκτίμηση αβεβαιότητας). Τα κριτήρια επιλογής αναλύονται περαιτέρω κατόπιν αιτήματος, με βάση την συγκεκριμένη εφαρμογή.
Η αποτελεσματικότητα ενός CMM συνδέεται στενά με το περιβάλλον του: η ελεγχόμενη θερμοκρασία (20°C ±1°C τυπική για μετρολογικούς χώρους), η απουσία κραδασμών και η επαρκής θερμική σταθερότητα είναι απαραίτητα για την πλήρη αξιοποίηση της δηλωμένης απόδοσης. Από την άλλη πλευρά, τα μοντέλα χώρου παραγωγής έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν σε περιβάλλον εργαστηρίου με ενσωματωμένη αντιστάθμιση θερμοκρασίας.