3 συμβουλές που θα σας λύσουν τα χέρια στην επιλογή της κατάλληλης Μετρητικής Μηχανής Συντεταγμένων

3 συμβουλές που θα σας λύσουν τα χέρια στην επιλογή της κατάλληλης Μετρητικής Μηχανής Συντεταγμένων

Ο Αποστόλης είναι υπεύθυνος για τη διασφάλιση της ποιότητας σε ένα μηχανουργείο που κατασκευάζει εξαρτήματα ακριβείας για την αυτοκινητοβιομηχανία.
Ο Αποστόλης έχει πρόβλημα: Η εταιρεία του, έλαβε πρόσφατα μια παραγγελία για να παράξει 30.000 τεμάχια για έναν νέο κινητήρα και ο Αποστόλης μόλις πληροφορήθηκε ότι η πρώτη αποστολή απορρίφθηκε επειδή ήταν εκτός προδιαγραφών. Τι συνέβη?

Η εταιρεία του Αποστόλη χρησιμοποιεί παραδοσιακά μέχρι σήμερα, ένα συνδυασμό κλασικών φορητών εργαλείων μέτρησης για να ελέγχει τα τεμάχια που κατασκευάζει. Δυστυχώς, τα νέα εξαρτήματα απαιτούσαν περισσότερες μετρήσεις με υψηλότερο βαθμό ακρίβειας από ό,τι μπορούσαν να παράσχουν τα φορητά εργαλεία. Οι χειριστές του τμήματος Ποιοτικού Ελέγχου στην προσπάθεια τους να συμβαδίσουν με το ρυθμό παραγωγής υπέπεσαν σε λάθη.Τα λάθη που προκαλούνται από το προσωπικό που χρησιμοποιεί απλές συσκευές μέτρησης,αποτελούν μείζονα πηγή σφαλμάτων στη μετρολογία, αλλά οι Μετρητικές Μηχανές Συντεταγμένων (Coordinate Measuring Machines CMM) μπορούν να μειώσουν σημαντικά αυτά τα λάθη.

Οι Μετρητικές Μηχανές Συντεταγμένων … με μια ματιά

H καθιέρωση των Μετρητικών Μηχανών στον χώρο του Ποιοτικού Ελέγχου των μηχανουργείων έκανε την διασφάλιση ποιότητας ακριβέστερη, αποτελεσματικότερη, και πιο ευέλικτη. Όλα αυτά τα οφέλη προέρχονται από την δυνατότητα προγραμματισμού των CMM έτσι ώστε  να μπορούν να εκτελούν, αυτόματα, επαναλαμβανόμενες εργασίες μέτρησης. Έτσι σε κάθε μέτρηση, όσο απαιτητική και να είναι, ελαχιστοποιούνται τα λάθη που οφείλονται στον ανθρώπινο παράγοντα και αυξάνεται δραματικά η επαναληψιμότητα των μετρήσεων.
Επίσης, οι CMM, μπορούν να μειώσουν την ανάγκη προμήθειας διαφόρων μετρητικών οργάνων αφού είναι σε θέση να εκτελέσουν οποιαδήποτε μέτρηση όσο πολύπλοκη και αν είναι.

 

Έλεγχος τεμαχίου σε σταθερή CMMμε χρήση κεφαλής σάρωσης
Μοντέλο ΤΙGO.
Κατασκευαστής: HEXAGON ΜΙ

Όλες οι CMM διαθέτουν τρεις ορθογώνιους άξονες (X, Y και Z) που λειτουργούν σε ένα σύστημα τρισδιάστατων συντεταγμένων. Κάθε άξονας διαθέτει μια κλίμακα που χρησιμοποιείται για την ένδειξη της θέσης του συστήματος στον χώρο. Η κλίμακα διαθέτει τον ανάλογο encoder ο οποίος αποστέλλει τα δεδομένα στον controller της CMM και έτσι η CMM καταλαβαίνει την θέση της στον τρισδιάστατο χώρο. Οι CMM χρησιμοποιούν τα δεδομένα των encoders για να υπολογίσουν διαστάσεις, τα γεωμετρικά σχήματα αλλά και τη σχετική θέση αυτών των σχημάτων σε ένα τεμάχιο εργασίας.

 

Οι CMM λοιπόν, απλώς συλλέγουν σημεία με ακρίβεια.
Στην συνέχεια, ο χρήστης αποφασίζει πως θα τα χρησιμοποιήσει όπως για παράδειγμα:

  • Για να κάνει Διαστασιολογική Μέτρηση ενός άγνωστου αντικειμένου
  • Για να Σύγκρινει το πρωτότυπο CAD αρχείο ένα κατεργασμένο τεμάχιο με του. Τι ήθελε να κατασκευάσει και τι κατασκεύασε τελικά
  • Για Αντίστροφο σχεδιασμό – Αντιγραφή της γεωμετρίας ενός αγνώστου αντικειμένου

Η ενσωμάτωση μιας CMM στη παραγωγική διαδικασία δηλαδή, είτε στο εργαστήριο Ποιοτικού ελέγχου, είτε στον χώρο παραγωγής, μπορεί να κάνει την σημαντική διαφορά στην ποιότητα του προϊόντος. Πριν την προμήθεια όμως μιας CMM είναι απόλυτα λογικό να έχετε πολλές απορίες όπως:

  • Ποια CMM είναι καταλληλότερη για την εφαρμογή μου, Σταθερή ή Φορητή;
  • Τι σημάνει ακρίβεια 1.5 + L/300;
  • Ποια κεφαλή θα πρέπει να συνοδεύει  την CMM? Επαφής, Laser, Οπτική, Λευκού φωτός;
  • Ποιο λογισμικό είναι το πλέον κατάλληλο για να καλύψει την εφαρμογή μου;
  • Μπορώ να συνδέσω την CMM με το λογισμικό CAD που διαθέτω;

Η επιλογή της σωστής CMM για την κάλυψη των αναγκών της εταιρείας σας, δεν είναι μια εύκολη υπόθεση, όσο και αν φαίνεται έτσι με μια πρώτη ματιά. Μπορεί τελικά να αγοράσετε μια CMM, η οποία να μην είναι σε θέση να καλύψει τις απαιτήσεις ακρίβειας που έχετε ή αντιθέτως να επενδύσετε ένα μεγαλύτερο ποσό για την προμήθεια μιας CMM με πολύ μεγαλύτερες δυνατότητες απ’αυτές που χρειάζεστε. Σήμερα, οι τιμές των CMM ξεκινάνε από € 30.000 και μπορούν να φτάσουν έως εκατοντάδες χιλιάδες.  Για αυτό τον λόγο οι συμβουλές, από έναν επαγγελματία που θα σας εξηγήσει αναλυτικά τις επιλογές που έχετε, κρίνονται ως απαραίτητες. Πολλοί είναι οι παράγοντες που  διαμορφώνουν το κόστος μιας CMM. Οι κυριότεροι απ’ αυτούς είναι:

  • Εύρος μέτρησης
  • Ακρίβεια μέτρησης
  • Ταχύτητα μέτρησης
  • Εξοπλισμός κεφαλής
  • Εξοπλισμός λογισμικού μετρήσεων
  • Διάφορα παρελκόμενα όπως π.χ σύστημα στήριξης, σύστημα αυτόματης αλλαγής ακίδων κ.α

Σκοπός αυτού άρθρου είναι να σας ενημερώσει  όσο πληρέστερα γίνεται για τις λύσεις και τις επιλογές που έχετε έτσι ώστε να είστε να πάρετε την σωστή απόφαση.

Για να επιλέξετε μια CMM η οποία θα είναι σύμφωνη με τις τεχνικές σας ανάγκες αλλά θα είναι και εντός του προϋπολογισμού σας θα πρέπει να απαντήσετε στα ακόλουθα τρία (3) ερωτήματα:

  1. Ποιος Τύπος Μηχανής Συντεταγμένων είναι ο πλέον κατάλληλος για την παραγωγή σας ?
  2. Ποια Κεφαλή Μέτρησης καλύπτει πιο ολοκληρωμένα τις ανάγκες σας ?
  3. Τι πληροφορία θα θέλατε να πάρετε από το Λογισμικό Μετρήσεων ?

1. Ποιος Τύπος Μηχανής Συντεταγμένων είναι ο πλέον κατάλληλος για την παραγωγή σας ?

Για να απαντήσετε σε αυτό το ερώτημα θα πρέπει πρώτα να απαντήσετε σε μια σειρά ερωτημάτων όπως:

  • Ποιος είναι ο μέγιστος όγκος/βάρος των τεμαχίων που θέλετε να μετρήσετε
    Υπάρχουν δύο (2) τύποι CMM, οι Φορητές και οι Σταθερές
    Είναι προφανές, ότι ενώ το σημαντικότερό  πλεονεκτήματα των φορητών CMM έναντι των σταθερών είναι η ευελιξία της φορητότητας θα πρέπει να τονισθεί ότι το σημαντικότερο πλεονέκτημα των σταθερών CMM έναντι των φορητών είναι η υψηλή ακρίβεια και η επαναληψιμότητα των μετρήσεων.
    Αν το τεμάχιο είναι σχετικά μικρό και με υψηλές απαιτήσεις ακριβείας τότε θα πρέπει να προτιμηθεί η λύση μιας σταθερής CMM. Εάν αντίθετα λόγω μεγάλου όγκου ή/και βάρους αλλά και περίεργης μορφής του τεμαχίου πρέπει η μέτρηση να γίνει επιτόπου, τότε θα πρέπει να προτιμήσετε μια φορητή CMM.
  • Ποια είναι η μέγιστη ακρίβεια των τεμαχίων που θέλετε να κατεργαστείτε?
    Αναλόγως τον τύπο αλλά και τον κατασκευαστή της CMM διαφοροποιείται και η ακρίβεια της CMM. Δύο είναι τα πιο χαρακτηριστικά γνωρίσματα  για μια CMM, η Ακρίβεια της μέτρησης και η Επαναληψιμότητα. Σε πολλές CMM η ακρίβεια δίνεται με τον τύπο π.χ 1,5 + L/300. Αυτό σημαίνει ότι αν για παράδειγμα μετρηθεί μια διάσταση 300μμ τότε η ακρίβεια της CMM θα είναι  1,5 + 300/300= 1,5 + 1 =2,5μm
  • Ποιος είναι ο αριθμός των τεμαχίων που θέλετε να μετρήσετε?
    Ένας ακόμα καθοριστικός παράγοντας για την επιλογή, είναι ο συνολικός αριθμός των τεμαχίων που θα πρέπει να μετρηθούν. Αν ο αριθμός είναι μεγάλος τότε θα πρέπει σίγουρα να αναζητηθεί μια αυτόματη CMM πάρα μια χειροκίνητη.

Όπως είδαμε, υπάρχουν δύο (2) τύποι Μετρητικών Μηχανών Συντεταγμένων. Οι Σταθερές και οι Φορητές.

Α. Σταθερές CMM
Α.Ι Γέφυρας
Α.ΙΙ Προβόλου
Α.ΙΙΙ Οριζόντιου Βραχίονα
Α.ΙV Πυλώνων
Α.V. ShopFloor

Β. Φορητές CMM
Β.Ι Αρθρωτού Βραχίονα
Β.ΙΙ Λευκού φωτός

 

Α. Σταθερές CMM

Α.I  CMM τύπου  Γέφυρας
Οι CMM τύπου Γέφυρας είναι ο πιο συνηθισμένος τύπος CMM. Στις CMM Γέφυρας, μια γέφυρα στην οποία στηρίζεται ο Ζ άξονας, κινείται πάνω στην γρανιτένια βάση της CMM. H η κεφαλή μέτρησης βρίσκεται πάνω στο άξονα Ζ ο οποίος μετακινείται πάνω και κάτω. Η κεφαλή μέτρησης επίσης καθορίζει τις τιμές για τον άξονα Χ ο οποίος μετακινείται εμπρός και πίσω κατά μήκος της γέφυρας. Οι τιμές στον άξονα Υ καθορίζονται μετακινώντας ολόκληρη τη γέφυρα πάνω από τη βάση του γρανίτη. 
Στις σύγχρονες CMM, το σύστημα συντεταγμένων της CMM μπορεί να ευθυγραμμιστεί αυτόματα με το σύστημα συντεταγμένων του τεμαχίου (δεδομένου ότι έχει χρησιμοποιηθεί το CAD μοντέλο του τεμαχίου). Αυτό σημαίνει ότι στις σύγχρονες CMM πρέπει απλώς μόνο εξασφαλιστεί ένα καλό & εύκολο σημείο εκκίνησης, μειώνοντας έτσι σημαντικά το χρόνο μέτρησης.
Ωστόσο, η ίδια η δομή της γέφυρας εξακολουθεί να περιορίζει την προσβασιμότητα αυτών των CMMs. Οπότε αν τίθεται θέμα ογκωδών ή/και ακανόνιστων τεμαχίων θα πρέπει να μελετηθούν άλλες λύσεις CMM όπως τύπου Οριζόντιου Βραχίονα ή Πυλώνων. Παλαιότερα κυκλοφορούσαν στην αγορά CMM χειροκίνητες. Η χρήση τους έχει περιοριστεί αισθητά λόγω του ότι αφενός αυξάνεται ο αριθμός των τεμαχίων που πρέπει να μετρηθούν και αφετέρου τα λάθη που προέρχονται από τον ανθρώπινο παράγοντα είναι πολύ συχνά.

 

Α.ΙΙ. CMM τύπου Προβόλου
Οι CMM τύπου Προβόλου διαφέρουν από της γέφυρας στο ότι η κεφαλή μέτρησης είναι προσαρτημένη μόνο στη μία πλευρά μιας άκαμπτης βάσης. Ως εκ τούτου, οι CMM προβόλου περιορίζονται σε μικρότερες κλίμακες μέτρησης, καθώς το προεξέχον τμήμα της κινητής στήλης πρέπει να είναι σχετικά μικρό για να διατηρηθεί η ακαμψία της CMM. Ωστόσο, η μεγάλη βάση στήριξης της στήλης σε συνδυασμό με το χαμηλό βάρος, προσφέρουν ταχύτητα μετακίνησης. Το υψηλό επίπεδο ακρίβειας μέτρησης, είναι ο λόγος για τον οποίο οι CMM τύπου Προβόλου χρησιμοποιούνται κυρίως για τη μέτρηση απαιτητικών εξαρτημάτων.

 

 

CMM τύπου Πρόβολου
Μοντέλο GLOBAL TIGO
Κατασκευαστής:  HEXAGONΜΙ

Α.ΙΙΙ. CMM τύπου Οριζόντιου Βραχίονα
Οι CMM Οριζόντιου βραχίονα CMM διαθέτουν μικρότερη ακρίβεια μέτρησης από τους άλλους τύπους CMM, επειδή ο σχεδιασμός τους τις καθιστά πιο ευαίσθητες σε φαινόμενα παραμόρφωσης.

cmm-dea-bravo

Ωστόσο, είναι ιδιαίτερα χρήσιμος τύπος CMM για τη μέτρηση τεμαχίων μεγάλων διαστάσεων ή τεμαχίων που απαιτούν μέτρηση σε δυσπρόσιτα σημεία. Στην αυτοκινητοβιομηχανία, για παράδειγμα, οι δύο βραχίονες μπορούν να συνδυαστούν για να μετρήσουν ταυτόχρονα τις δύο πλευρές του πλαισίου του οχήματος καθώς αυτό κινείται προς τα κάτω στη γραμμή συναρμολόγησης. Αυτό γίνεται με το συγχρονισμό και των δύο μηχανών με το ίδιο σύστημα συντεταγμένων. Λόγω του σχεδιασμού τους, οι οριζόντιοι βραχίονες είναι σε θέση να μετρήσουν γεωμετρικά χαρακτηριστικά μέσα στο όχημα που θα ήταν απρόσιτα για μια CMM τύπου γέφυρας. Παρόλο που οι κεφαλές των αισθητήρων βρίσκονται στις αντίθετες πλευρές του πλαισίου, ο συγχρονισμός τους με το σύστημα συντεταγμένων επιτρέπει στα δεδομένα που συλλέγονται να συνδέονται με ένα και μόνο σύστημα συντεταγμένων.

 

 

Α. ΙV. CMM τύπου Πυλώνων
Οι μετρητικές μηχανές συντεταγμένων τύπου Πυλώνα είναι δομικά παρόμοιες με τις CMM Γέφυρας, αλλά τείνουν να είναι πολύ μεγαλύτερες. Η γέφυρα τοποθετείται σε ανυψωμένους πυλώνες, αυξάνοντας τον συνολικό όγκο μέτρησης. Η δομική ομοιότητά τους με τις μηχανές τύπου γεφυρών δίνει στις CMM τύπου Πυλώνων ένα επίσης υψηλό επίπεδο ακρίβειας. Το γεγονός αυτό, σε συνδυασμό με τον μεγάλο όγκο μετρήσεων τους, είναι ο λόγος για τον οποίο οι CMMs του Πυλώνα είναι ιδιαίτερα διαδεδομένες στην αεροναυπηγική βιομηχανία, όπου τα εξαρτήματα μπορεί να είναι μεγάλα αλλά απαιτούν επίσης και μετρήσεις με υψηλό βαθμό ακρίβειας.

Α. V. CMM για το εργαστήριο ή για τον χώρο της παραγωγής?
Την τελευταία δεκαετία επικρατεί η τάση να μεταφέρονται οι CMM από τα εργαστήρια ελέγχου ποιότητας στον χώρο της παραγωγής. Ο λόγος είναι η ταχύτητα στην μέτρηση, και η ταχύτατη αναθεώρηση της παραγωγής αν φανερωθεί από τον έλεγχο ότι υπάρχει θέμα λανθασμένης κατεργασίας.
Οι CMMs έχουν χρησιμοποιηθεί παραδοσιακά σε εργαστήρια ποιότητας επειδή εκεί υπάρχει μια σταθερή θερμοκρασία-συνήθως 20° C. Σε ένα εργαστήριο ποιότητας, ένα τεμάχιο θα μετρηθεί υπό ελεγχόμενες συνθήκες θερμοκρασίας, υγρασίας και κραδασμών. Για να υπάρξουν πραγματικά ακριβείς μετρήσεις, απαιτείται η θερμοκρασία του τεμαχίου να είναι ίδια με αυτήν που επικρατεί στο εργαστήριο.

Δυστυχώς όμως, οι μετρήσεις που λαμβάνονται σε ένα εργαστήριο ποιότητας εμφανίζονται στο τέλος της παραγωγικής διαδικασίας. Αν ένα προϊόν είναι εκτός προδιαγραφών, δεν υπάρχει τρόπος να διαπιστωθεί σε ποιο σημείο της παραγωγής πήγαν τα πράγματα στραβά. Σύμφωνα με τον Zvonimir Kotnik, διευθυντή Επιχειρηματικής Ανάπτυξής της Hexagon, «Θέλετε η μετρολογία σας, να είναι μέρος της διαδικασίας κατασκευής, έτσι ώστε να σας παρέχει πραγματικές πληροφορίες, την ώρα που συμβαίνουν? Με τις CMM στον χώρο παραγωγής μπορείτε να προσαρμόσετε τη διαδικασία σχεδόν σε πραγματικό χρόνο, εξασφαλίζοντας μια πιο συνεπή διαδικασία. Αυτό μειώνει το χρόνο διακοπής λειτουργίας και αυξάνει τη συνολική ποιότητα του προϊόντος «.

Επιπλέον, η διατήρηση ενός εργαστηρίου ελέγχου ποιότητας, με όλα τα απαιτούμενα κλιματιστικά είναι δαπανηρή. Άρα εάν οι εφαρμογές δεν απαιτούν πολύ ακριβείς μετρήσεις, θα άξιζε τον κόπο να μελετηθεί σοβαρά η πρόταση μιας CMM στον χώρο της παραγωγής.

Β. Φορητές CMM

Β.Ι Φορητές CMM Αρθρωτού Βραχίονα
Οι CMM τύπου Αρθρωτού Βραχίονα θεωρούνται οι πλέον ευέλικτες αφού μπορούν να μεταφερθούν εύκολα και γρήγορα στο σημείο ενδιαφέροντος. Είναι οι πλέον κατάλληλες για την μέτρηση τεμαχίων διαστάσεων έως και 10 μέτρων με πολύ αξιόλογη ακρίβεια ορισμένων εκατοστών του χιλιοστού. Ενδεικτικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν, για την μέτρηση τεμαχίων, για τον έλεγχο της σωστής  συναρμογής, είτε  για την Αντιγραφή- Αντίστροφο Σχεδιασμό ενός τεμαχίου. Τελευταία, διευρύνεται η χρήση φορητών CMM  για την μέτρηση τεμαχίων, κατά την φάση της κατεργασίας, εντός των κέντρων κατεργασίας. Με αυτό τον τρόπο, αποφεύγεται η μεταφορά του τεμαχίου  σε μια σταθερή  CMM που θα έχει σαν αποτέλεσμα να χαθεί το αρχικό setup της κατεργασίας του τεμαχίου.

Οι πλέον σύγχρονες φορητές CMM τύπου αρθρωτού βραχίονα διαθέτουν Απόλυτους  Αποκωδικοποιητές absolute encoders. Ένα από τα πλεονεκτήματα των CMM με absolute encoders είναι η δυνατότητα τους  για άμεση λειτουργία τους χωρίς δηλαδή την ανάγκη προθέρμανσης που έχουν οι παραδοσιακές φορητές CMM

 

Β.ΙΙ Σαρωτές Λευκού Φωτός
Οι σαρωτές λευκού φωτός είναι οι πλέον αξιόπιστες τεχνολογίες όταν απαιτούνται μετρήσεις ακριβείας χωρίς επαφή σε σύνθετες επιφάνειες. Χρησιμοποιούνται για ελεύθερες μορφές, που δεν χαρακτηρίζονται από γεωμετρικά στοιχεία και για μορφές που απαιτείται μεγάλος αριθμός σημείων για τον διαστασιολογικό προσδιορισμό π.χ. Ελάσματα, Χυτά, Καλούπια, Πτερωτές και Αγάλματα. 
Μετρολογικά χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο της απόκλισης της μορφής ενός εξαρτήματος από το 3D μοντέλο (CAD to Part Comparison) αλλά λόγω του τεράστιου αριθμού σημείων που συλλέγουν είναι ιδανικοί και για τον αντίστροφο σχεδιασμό. Τα συστήματα αποτελούνται από δύο ψηφιακές κάμερες υψηλής ανάλυσης και έναν προβολέα πρισματικών σχημάτων λευκού φωτός. Για ελαφρώς διαφανής ή πολύ γυαλιστερές επιφάνειες προσφέρονται και με μπλε φωτισμό.

Η Hexagon MI προσφέρει την τεχνολογία των σαρωτών λευκού φωτός της AICON που χαρακτηρίζονται από ευελιξία, μεγάλο οπτικό πεδίο, υψηλή ακρίβεια και υψηλή ανάλυση (έως και 16 Mpixel). Με τον ανθεκτικό σχεδιασμό, μηχανικής και θερμικής σταθερότητάς, διαθέτουν έναν τέλειο συνδυασμό αντοχής και ακρίβειας ώστε να ανταποκρίνονται και στις πιο πολύπλοκες εφαρμογές της σύγχρονης μετρολογίας. Είναι σχεδιασμένα να καλύπτουν ταυτόχρονα και τις υψηλές απαιτήσεις σε ακρίβεια ενός εργαστήριου ποιοτικού ελέγχου αλλά και να λειτουργούν με αξιοπιστία και στις πιο δύσκολες συνθήκες μιας παραγωγής.

2. Ποια Κεφαλής Μέτρησης καλύπτει πιο ολοκληρωμένα τις ανάγκες σας?

Μια μηχανή μέτρησης συντεταγμένων είναι τόσο καλή, όσο ο αισθητήρας μέτρησης που διαθέτει. Όπως οι CMM, έτσι και οι αισθητήρες μέτρησης υπάρχουν σε μεγάλη ποικιλία αναλόγως την εφαρμογή. Η βασική διάκριση είναι μεταξύ αισθητήρων επαφής, οι οποίοι μετρούν τα τεμάχια με επαφή, και αισθητήρων χωρίς επαφή, οι οποίοι χρησιμοποιούν λέιζερ ή μηχανική όραση. Οι πρώτοι είναι ακριβέστεροι, αλλά οι τελευταίοι είναι πιο γρήγοροι στη συλλογή των δεδομένων.

Αισθητήρες Επαφής

Οι πιο συνηθισμένοι αισθητήρες επαφής εμπίπτουν σε μία από τις δύο κατηγορίες:

  • Αισθητήρες Eπαφής Σκανδάλης (Touch Trigger Probes)
  • Αισθητήρες Αναλογικής σάρωσης (Analog Scanning Probes)

 

Αισθητήρες Eπαφής Σκανδάλης (Touch Trigger Probes)

 

Probe HeadsΟι αισθητήρες επαφής σκανδάλης αποτελούνται από μια απόληξη προσαρτημένη σε μια πλάκα έδρασης συνδεδεμένη με αισθητήρες πίεσης μέσα στο περίβλημα της κεφαλής. Κάθε φορά που η κεφαλή έρχεται σε επαφή με το τεμάχιο, παράγεται ένα ηλεκτρικό σήμα το οποίο και δίνει στον Controller την ακριβή θέση της κεφαλής στον χώρο. Η κεφαλή του αισθητήρα είναι τοποθετημένη στο τέλος ενός από τους άξονες μέτρησης της CMM. Μπορεί να περιστρέφεται χειροκίνητα ή αυτόματα και να δέχεται μια μεγάλη ποικιλία από απολήξεις και προσαρτήματα.

 

 

Touch Trigger ProbesΗ ενσωμάτωση πιεζοηλεκτρικών αισθητήρων εξάλειψε την επίδραση της κάμψης της απόληξης. Παράλληλα οι εξελίξεις στην τεχνολογία μετρήσεων, εξασφάλισαν ότι οι αισθητήρες θα  ενεργοποιούνται με σταθερή δύναμη ανεξάρτητα από τη γωνία επαφής με το τεμάχιο εργασίας.

 

 

 

Αισθητήρες Αναλογικής σάρωσης
(Analog Scanning Probes)
Οι αναλογικοί ανιχνευτές σάρωσης είναι επίσης βασισμένοι στην χρήση απόληξης και χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση τεμαχίων με ιδιαίτερο περίγραμμα, όπως για παράδειγμα συναρμογές μεταλλικών ελασμάτων, πτερύγια κινητήρων στροβίλων κ.α Είναι ιδιαίτερα χρήσιμοι για μετρήσεις σε σύνθετα διαμορφωμένα σχήματα όπως π.χ  στροφαλοφόροι άξονες κ.α. Αντίθετα με τον αισθητήρα σκανδάλης, ο αισθητήρας σάρωσης παραμένει σε σταθερή επαφή με το τεμάχιο εργασίας καθώς σέρνεται πάνω σ’αυτό, δίνοντας αναλογικές μετρήσεις. Αυτό προσφέρει ιδιαίτερα μεγάλο όγκο δεδομένων.  

Scanning ProbesΈνα πλεονέκτημα των αισθητήρων αναλογικής σάρωσης έναντι των αισθητήρων επαφής σκανδάλης, είναι ότι δίνουν από 10 έως και 50 φορές περισσότερα δεδομένα στο ίδιο χρονικό διάστημα. Περισσότερα δεδομένα σημαίνει μεγαλύτερη ακρίβεια μέτρησης. Ένα ακόμα πλεονέκτημα του αναλογικού αισθητήρα σάρωσης είναι ότι μπορεί επίσης να χρησιμοπο

ιηθεί ως αισθητήρας επαφής σκανδάλης, δίνοντας στους χρήστες ακόμα μεγαλύτερη ευελιξία. Οι χειριστές μπορούν να επιλέξουν τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά για τα οποία θέλουν να πάρουν γρήγορες μετρήσεις με τον αισθητήρα σκανδάλης και αυτά για τα οποία λόγω κρισιμότητας θα πρέπει να αφιερώσουν περισσότερο χρόνο με την χρήση του αισθητήρα συνεχούς επαφής.

 

Αισθητήρες Μη-Επαφής

Οι αισθητήρες Μη-Επαφής ενδείκνυνται απόλυτα για εξαρτήματα που είναι είτε πιο σύνθετα, χωρίς κάποια σαφή γεωμετρικά χαρακτηριστικά, είτε πολύ μικρά είτε τέλος εύκολα παραμορφώσιμα. Πρόκειται για αισθητήρες είτε Laser είτε κάμερας.

kefali-laser-sarosis-hexagon
Κεφαλή Laser Σάρωσης
Κατασκευαστής: HEXAGONMI

Αισθητήρες Laser
Οι αισθητήρες Laser λειτουργούν σαν ανιχνευτές επαφής σκανδάλης αλλά χρησιμοποιούν μια συγκεντρωμένη δέσμη φωτός αντί για γραφίδα. Η δέσμη ενεργεί ως ένας οπτικός διακόπτης έτσι ώστε όταν προβάλλεται πάνω στο εξάρτημα, τότε η θέση μπορεί να διαβαστεί με τριγωνισμό μέσω ενός φακού στον δέκτη του αισθητήρα.

Αισθητήρες Κάμερας
Οι αισθητήρες κάμερας είναι ιδιαίτερα χρήσιμοι για μετρήσεις σε πολύ μικρά τεμάχια, όπως μικροεπεξεργαστές. Σε αντίθεση με άλλους ανιχνευτές, οι οποίοι απαιτούν επαναβαθμονόμηση, ο φακός του συστήματος όρασης πρέπει να βαθμονομηθεί μόνο μία φορά. Το κύριο πλεονέκτημα των αισθητήρων χωρίς επαφή είναι ότι επιτρέπουν στους χρήστες να συλλέγουν δεδομένα από μια μεγάλη επιφάνεια σε μικρότερο χρονικό διάστημα συγκριτικά με τους αισθητήρες επαφής. Ωστόσο, το αντιστάθμισμα είναι ότι προσφέρον λιγότερο ακριβείς μετρήσεις.

 

3. Τι πληροφορία θα θέλατε να πάρετε από το Λογισμικό Μετρήσεων?

Η καταλληλόλητα μιας CMM για μια εφαρμογή, εξαρτάται από κάτι περισσότερο από την δομή της και τον αισθητήρα της κεφαλής. Εξαρτάται επίσης και από το μετρητικό λογισμικό της. Παρόλο που υπάρχει μια τυπική γλώσσα προγραμματισμού των CMM που ονομάζεται Πρότυπο Διασύνδεσης Μέτρησης Διαστάσεων (Dimensional Μeasurement Ιnterface Σtandard DMIS), δυστυχώς δεν χρησιμοποιείται από κάθε κατασκευαστή CMM, αν και οι περισσότεροι κατασκευαστές το υποστηρίζουν. Η γλώσσα προγραμματισμού DMIS δεν περιέχει όλες τις λειτουργίες που απαιτούνται για όλες τις εργασίες μέτρησης. Οι περιορισμοί του DMIS έχουν οδηγήσει τους κατασκευαστές να δημιουργήσουν τις δικές τους εκδόσεις DMIS για προγραμματισμό και εκτέλεση των προγραμμάτων CMM.

Λογισμικό CMM και αβεβαιότητα μέτρησης

Η αβεβαιότητα της μέτρησης σημαίνει ότι είναι αδύνατο να γνωρίζετε τις πραγματικές τιμές ενός τεμαχίου. Μπορούμε μόνο να πλησιάσουμε την πραγματική τιμή και γι’αυτό η αβεβαιότητα μέτρησης είναι τόσο σημαντική στη μετρολογία.

Υπάρχουν διάφοροι λόγοι οι οποίοι συνεισφέρουν στην αβεβαιότητα μιας μέτρησης μιας CMM, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα και ένας απ’αυτούς είναι και οι αλγόριθμοι που χρησιμοποιεί το λογισμικό. Θα πρέπει να προσεχθεί το λογισμικό να είναι διαθέτει διεθνή πιστοποίηση για τους αλγόριθμους που χρησιμοποιεί. Το λογισμικό PCDMIS της HEXAGON ΜΙ διαθέτει τέτοια διεθνή πιστοποίηση από το ινστιτούτο PTB της Γερμανίας.Όσο μεγαλύτερη ακρίβεια απαιτείται για την διαδικασία παραγωγής ενός τεμαχίου, τόσο μεγαλύτερη είναι και η σημασία της αβεβαιότητα μέτρησης. Δεν πρόκειται μόνο για το μέγεθος των εξαρτημάτων σας, αλλά και για το μέγεθος των χαρακτηριστικών τους. Οι κύλινδροι κινητήρα και τα ακροφύσια έγχυσης μπορεί να είναι αρκετά μεγάλα τεμάχια, ειδικά στις αεροδιαστημικές εφαρμογές, αλλά έχουν σημαντικά χαρακτηριστικά που απαιτούν υψηλό βαθμό ακρίβειας μέτρησης.

Σε γενικές γραμμές και στις CMM ισχύει o «Νόμος του 1 προς 10» . Δηλαδή αν η ανοχή ενός γεωμετρικού χαρακτηριστικού είναι Α η ακρίβεια μέτρησης του μετρητικού οργάνου που θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί θα πρέπει να είναι τουλάχιστον 10Α.  Αν για παράδειγμα πρέπει να μετρηθεί ένα χαρακτηριστικό με ανοχή ±0,01mm τότε θα πρέπει η ακρίβεια του μετρητικού εξοπλισμού που θα χρησιμοποιηθεί να είναι τουλάχιστον ±0,001mm.

Όπως λέει ο Kotnik της HEXAGON «Δεν είναι μόνο πώς συλλέγονται τα δεδομένα ή πόσο γρήγορα συλλέγονται, αλλά πόσο σίγουροι είστε για τα δεδομένα που συλλέξατε. Για την  HexagonΜΙ, είναι θέμα ταχύτητας και εμπιστοσύνης. Αν δεν έχετε εμπιστοσύνη στο σύστημα μέτρησης, δεν μπορείτε να έχετε εμπιστοσύνη στα προϊόντα σας.«

Συμβατότητα μετρητικού λογισμικού CMM  με το CAD αρχείο του τεμαχίου
Τα τελευταία 15 χρόνια έχει γίνει ιδιαίτερα μεγάλη προσπάθεια στην ολοκληρωμένη διασύνδεση του μοντέλου CAD που διαθέτει ο χειριστής με το λογισμικό της CMM. 

logismiko-pcdmis-ekthesi-metriseon

Ο Kotnik της HEXAGON το θέτει ως εξής: «Ως μηχανικός θέλω να είμαι σίγουρος ότι σε κάθε εργασία όπου χρησιμοποιείται το CAD μοντέλο μου, χρησιμοποιούνται τα ίδια σταθερά δεδομένα, διαφορετικά θα ισχύει το ρητό ότι οι «τυχαίες διαδικασίες δημιουργούν τυχαία αποτελέσματα»”.
Το λογισμικό της CMM θα πρέπει να είναι σε θέση να χρησιμοποιήσει τις πληροφορίες του μοντέλου CAD, πράγμα που σημαίνει ότι αν κάποιος σχεδιάσει είτε με Unigraphics είτε με ProEngineer, είτε με άλλα CAD προγράμματα, το λογισμικό της CMM θα πρέπει να είναι σε θέση να διαβάσει αυτά τα δεδομένα. Αυτό επιτυγχάνεται συνήθως μέσω των αρχείων τύπου IGES & STEP. 

Στα πλέον σύγχρονα και ολοκληρωμένα λογισμικά δίνεται  η δυνατότητα στον χειριστή να χρησιμοποιήσει τα δεδομένα CAD μέσω της διασύνδεσης DCI (Direct Cad Interface). Ειδικότερα, την αυτόματη εισαγωγή των ανοχών κατευθείαν από το CAD μοντέλο στο λογισμικό της CMM. Δεν διαθέτουν όλες οι CMMs την δυνατότητα DCI. Συγκεκριμένα, το λογισμικό PCDMIS Direct CAD Interfaces της HEXAGON προσφέρει αυτή την δυνατότητα.

 

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ

Σαν συμπέρασμα λοιπόν, είναι φανερό ότι δεν υπάρχει κανένας συγκεκριμένος κανόνας που εύκολα να καθορίζει ποια CMM είναι η κατάλληλη για την εφαρμογή σας. Η τιμή είναι σημαντικός παράγοντας, αλλά όπως αναλύσαμε παραπάνω, υπάρχουν πολλοί άλλοι παράγοντες που θα πρέπει να ληφθούν επίσης σοβαρά υπόψιν.

Η QControl αντιπροσωπεύει αποκλειστικά στην Ελλάδα την ΗΕΧΑGONMI, η οποία είναι η μεγαλύτερη εταιρεία στον κόσμο σε πωλήσεις εξοπλισμού διαστασιολογικών μετρήσεων με κύκλο εργασιών που ξεπερνάει τα 5 δισ ευρώ. 
Παράλληλα η QCONTROL είναι η πρώτη σε πωλήσεις CMM στην Ελλάδα με 95 εγκατεστημένες CMM.

Πολλοί από τους πελάτες μας, μας τίμησαν επανειλημμένα με την παραγγελία τους όπως οι εταιρείες:

  • ΕΛΛΗΝΙΚΑ ΑΜΥΝΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ, Αριθμός εγκατεστημένων C
  • MM: 13
  • THEON SENSORS, Αριθμός εγκατεστημένων CMM: 3
  • VIORAL, Αριθμός εγκατεστημένων CMM: 3
  • BIC, Αριθμός εγκατεστημένων CMM: 2

Η πείρα μας και το επανειλημμένως ικανοποιημένο πελατολόγιο μας είναι οι πιο τρανταχτές αποδείξεις μας για την ποιότητα του εξοπλισμού και των υπηρεσιών που προσφέρουμε.

pdf Διαβάστε το άρθρο σε μορφή pdf.