La máquina de medición por coordenadas (MMC) es un instrumento de medición de precisión utilizado en una variedad de industrias. Está equipado con interruptores de frenos de aire y dispositivos de micromovimiento en sus tres ejes, lo que permite una transmisión precisa de cada eje. Además, la CMM está equipada con un sistema de adquisición de datos de alto rendimiento para garantizar la precisión de las mediciones.
La CMM se utiliza comúnmente para el diseño de productos, equipos de moldes, mediciones de engranajes y cuchillas, fabricación de máquinas, accesorios de herramientas, piezas de moldes de vapor, equipos electrónicos y eléctricos y otras mediciones de precisión.
1. Introducción al instrumento
La máquina de medición de tres coordenadas, también conocida como instrumento de medición de tres coordenadas, es un dispositivo que se utiliza para medir la forma geométrica, la longitud y la división circunferencial dentro de un espacio tridimensional. Funciona con un detector que puede moverse en tres direcciones a lo largo de tres carriles guía mutuamente perpendiculares.
El detector puede hacer contacto con la pieza de trabajo o medirla sin contacto. El sistema de medición de desplazamiento de tres ejes, como una regla de cuadrícula, calcula los puntos (x, y, z) y varias funciones de la pieza a través de un procesador de datos o una computadora.
Las capacidades de medición de la CMM incluyen precisión dimensional, precisión de posicionamiento, precisión geométrica y precisión de contorno. Este instrumento es fundamental para garantizar la precisión y exactitud de las mediciones en diversos sectores.
Introducción del modelo
Tipo de estructura: granito de tres ejes, estructura de puente móvil alemán rodeada por cuatro lados;
Modo de transmisión: servosistema DC + rodamiento de aire de alta precisión de precarga;
Sistema de medición de longitud: regla de rejilla abierta RENISHAW, con resolución de 0,1 μm;
Sistema de sonda: controlador Renishaw, sonda Renishaw, sonda Renishaw;
Máquina: plataforma de granito de alta precisión (grado 00);
Entorno operativo: temperatura (20 ± 2) ℃, humedad 40% – 70%, gradiente de temperatura 1 ℃/m, cambio de temperatura 1 ℃/h;
Presión de aire: 0,4 MPa – 0,6 MPa;
Flujo de aire: 25 L/min;
Precisión de longitud de mpee: ≤2,1+L/350（μm);
Precisión de la bola de sonda MPEP: ≤ 2,1 μm.
Principales características
Los tres ejes de la máquina utilizan carriles guía de granito natural de alta precisión. Esto garantiza un rendimiento termodinámico uniforme en toda la máquina y elimina los errores de precisión que pueden resultar de diferencias en los coeficientes de expansión térmica entre los materiales utilizados en los tres ejes.
Comparación de granito y aleación de aluminio de aviación.
El material de aleación de aluminio tiene un gran coeficiente de expansión térmica.
Normalmente, la viga y el eje Z fabricados con aleación de aluminio de aviación pueden dañarse y su precisión puede cambiar con el tiempo debido al uso prolongado.
La plataforma del sistema de tres coordenadas está hecha de granito, al igual que el eje principal.
El eje principal está construido de granito, mientras que la viga y el eje z están compuestos de aleación de aluminio y otros materiales.
Los diferentes coeficientes de expansión térmica de los tres ejes pueden causar distorsiones en la precisión y estabilidad de la medición cuando cambia la temperatura.
El carril guía de tres ejes tiene una estructura rectangular íntegramente realizada en granito, equipada con cojinetes neumáticos pretensados de alta precisión y autolimpiantes.
Esta sólida base garantiza la estabilidad a largo plazo de la precisión de la máquina.
Los rodamientos también proporcionan una fuerza estable y equilibrada a lo largo de la dirección axial, lo que contribuye a la longevidad del hardware de la máquina.
Se utiliza una tecnología patentada de salida de aire con un pequeño orificio, con un consumo de aire de 30L/min.
Se forma un área de condensación en la holgura del rodamiento para neutralizar el calor generado por la fricción del movimiento del rodamiento y mejorar la estabilidad térmica general del equipo.
Según la teoría física, cuando el gas pasa a través de un orificio circular a una determinada presión, la fricción genera calor.
En mediciones de alta precisión, incluso pequeñas cantidades de calor pueden afectar la estabilidad de la precisión.
Sin embargo, cuando la abertura del orificio de salida es menor que un cierto diámetro, se produce un efecto de condensación alrededor del orificio de salida, que compensa el calor débil generado por la fricción del aire durante la medición.
Al utilizar este principio físico y la tecnología de salida de gas con orificio pequeño, el equipo puede mantener la estabilidad de la temperatura durante períodos prolongados, garantizando así la estabilidad de la precisión.
Comparación de rodamientos para MMC de los principales proveedores
Los tres ejes utilizan la regla de cuadrícula chapada en oro original de Renishaw, con una resolución de 0,1 um.
Un extremo de la regla de la rejilla está fijo mientras que el otro extremo puede expandirse y contraerse libremente, reduciendo su deformación.
El sistema de transmisión adopta un diseño internacionalmente avanzado, eliminando cualquier deformación por tensión del riel guía para maximizar la precisión y la estabilidad.
La estructura de transmisión por correa síncrona reforzada con alambre de acero reduce eficazmente la vibración durante el movimiento a alta velocidad al tiempo que proporciona alta resistencia, velocidad y durabilidad.
El software utilizado es el completo punto de referencia industrial certificado de PTB, Rational-DMIS, que es potente y fácil de usar, lo que le permite centrarse en la medición del producto en lugar del aprendizaje del software.
2. Componentes básicos de CMM
Haz X:
Utiliza tecnología de haz inclinado de precisión.
Carril guía en dirección Y:
Emplea una estructura de posicionamiento única con ranuras de cola de milano inferiores integradas procesadas directamente en el banco.
Modo de carril guía:
Cuenta con cojinetes neumáticos autolimpiantes precargados de alta precisión compuestos por rieles guía flotantes de aire a presión estática de cuatro vías.
Sistema de dirección:
Emplea servomotores CC de alto rendimiento y dispositivos de transmisión por correa dentada síncrona flexible.
Cada eje está limitado y controlado electrónicamente, lo que da como resultado una transmisión más rápida y un mejor rendimiento del movimiento.
Husillo del eje Z:
Un dispositivo de equilibrio neumático ajustable aumenta la precisión del posicionamiento del eje z.
Sistema de control:
Utiliza un sistema de control de tres coordenadas especializado en computadora dual importado.
Sistema de máquina:
Adopta tecnología de corrección de errores asistida por computadora (CAA) 3D para garantizar la estabilidad a largo plazo y una alta precisión del sistema.
Software de medición:
Utiliza el potente paquete de software de medición 3D-DMIS, que ofrece funciones de medición completas y capacidades en línea.
3. Principio funcional de CMM
Una Máquina de Medición por Coordenadas (MMC) es un tipo de equipo de medición que consta de un mecanismo guía, un elemento de medición de longitud y un dispositivo de visualización digital en tres direcciones perpendiculares entre sí, así como una mesa de trabajo que puede acomodar piezas de trabajo (aunque puede no ser necesariamente grande).
El cabezal de medición se puede mover al punto de medición manualmente o mediante motorización, y el dispositivo de lectura y la pantalla digital muestran el valor de las coordenadas del punto medido.
Esta es la forma más simple y básica de máquina de medición.
Con esta máquina, el valor de las coordenadas de cualquier punto dentro del volumen de medición se puede mostrar mediante el dispositivo de visualización y lectura digital.
El emisor del punto de muestreo de la máquina de medición es el cabezal de medición, que está equipado con reglas de cuadrícula y cabezales de lectura a lo largo de los ejes X, Y y Z.
El proceso de medición implica poner en contacto la sonda con la pieza de trabajo y enviar una señal del punto de muestreo. Luego, el sistema de control recopila el valor de coordenadas de la posición actual de la máquina herramienta de tres ejes con respecto al origen de la máquina herramienta, y el sistema informático procesa los datos.
4. Clasificación de MMC
Según la estructura de CMM, se puede dividir en las siguientes categorías:
1. Tipo puente móvil
La máquina de medición de coordenadas (MMC) más utilizada es la del tipo puente móvil.
El eje, eje principal que se mueve en dirección vertical, está guiado por un marco en forma de caja para moverse a lo largo de la viga horizontal.
La viga horizontal, perpendicular al eje, está sostenida en ambos extremos por dos columnas, formando un “puente”. El puente se mueve a lo largo de dos ranuras guía perpendiculares al eje en el plano horizontal.
Debido al soporte proporcionado por los puntales en ambos extremos de la viga, el tipo de puente móvil tiene una deflexión mínima más baja y una mayor precisión en comparación con el tipo voladizo.
2. Tipo de lecho de puente
En el tipo de lecho de puente, el eje principal se mueve en dirección vertical y es guiado por una estructura en forma de caja para moverse a lo largo de la viga del eje vertical. La viga se mueve a lo largo de dos carriles guía horizontales en dirección axial, que se encuentran en la superficie superior de los pilares fijados al cuerpo de la máquina.
Este tipo es similar al tipo de puente móvil en que ambos extremos de la viga están soportados, lo que resulta en una deflexión mínima de la viga y una mayor precisión en comparación con el tipo voladizo.
Además, sólo la viga se mueve en dirección axial, lo que reduce la inercia general y facilita la operación manual en comparación con el tipo de puente móvil.
3. Tipo de pórtico
El tipo puente tipo pórtico, también conocido como tipo suelo o puerta, se diferencia del tipo puente cama en que se fija directamente al suelo.
Este tipo de estructura ofrece mayor rigidez y estabilidad en comparación con el puente de cama y se usa comúnmente en instrumentos de medición de tres coordenadas más grandes.
Cada eje es accionado por un motor, lo que proporciona un amplio rango de medición. El operador también puede trabajar dentro de la estructura del puente.
4. Tipo de puente fijo
El tipo puente fijo presenta un eje principal que se mueve en dirección vertical y está guiado por una estructura en forma de caja para moverse a lo largo de la viga horizontal del eje vertical.
El puente, o pilar, está fijado al cuerpo de la máquina, mientras que la mesa de medición se mueve a lo largo del carril guía del plano horizontal, que es perpendicular al eje, en la dirección axial.
Cada eje está impulsado por un motor para mantener la precisión de la posición. Sin embargo, este modelo no está diseñado para operación manual.
5. Tipo puente en forma de L
El puente en forma de L está diseñado para reducir la inercia del puente cuando el eje se mueve.
Comparado con el tipo de puente móvil, este diseño tiene menor inercia en sus componentes móviles, facilitando su operación. Sin embargo, tiene un menor nivel de rigidez.
6. Mesa fija tipo brazo voladizo
El tipo voladizo móvil presenta un eje principal que se mueve en dirección vertical y está guiado por una estructura en forma de caja para moverse a lo largo del eje vertical de la viga en voladizo horizontal en dirección axial. La viga en voladizo se mueve a lo largo de una ranura guía en el plano horizontal, que es perpendicular al eje.
Este tipo de estructura está abierta por tres lados y es conveniente para montar y desmontar piezas ya que puede extenderse más allá de la mesa. Sin embargo, la precisión es menor debido al diseño en voladizo.
7. Tipo móvil de una sola columna
El tipo móvil de una sola columna presenta un eje principal que se mueve en dirección vertical, y toda la columna se mueve a lo largo de la ranura guía del plano horizontal, que es perpendicular al eje, conectado al eje.
La mesa de medición se mueve en dirección axial a lo largo de la ranura guía del plano horizontal, que es perpendicular al eje.
Este tipo de estructuras presenta una buena rigidez tanto en la mesa de medición como en el pilar, lo que provoca mínimas deformaciones. Además, la escala lineal de cada eje está situada cerca del eje de medición, lo que garantiza el cumplimiento del teorema de Abbe.
8. Tipo de tabla xy de una sola columna
La mesa de medición de un solo pilar es de tipo móvil y presenta un eje principal que se mueve en dirección vertical.
El pilar está equipado con una ranura guía del eje y está fijado al cuerpo del instrumento de medición.
Durante la medición, la mesa de medición se mueve a lo largo del eje en dirección al plano horizontal.
9. Mesa móvil tipo brazo horizontal
La mesa de medición de brazo horizontal es de tipo móvil, con un marco de caja que soporta el brazo horizontal para moverse en la dirección vertical (eje) a lo largo del pilar vertical. La sonda se fija al voladizo en dirección horizontal.
El pilar se mueve en dirección axial a lo largo de la ranura guía en el plano horizontal, que es perpendicular al eje. La mesa de medición también se mueve en dirección axial a lo largo de la ranura guía en el plano horizontal, que es perpendicular al eje y al eje.
Este diseño es una mejora con respecto al tipo voladizo horizontal, ya que elimina la deflexión causada por la extensión o retracción del brazo horizontal en la dirección axial.
10. Mesa fija tipo brazo horizontal.
La plataforma de medición de brazo horizontal es de tipo fijo y tiene una estructura similar a la del tipo móvil.
La mesa de medición queda fija y los ejes X, Y y Z se mueven a lo largo de la ranura guía. Durante la medición, el pilar se mueve en la ranura guía del eje, mientras que la mesa deslizante fijada al eje se mueve en la dirección del eje vertical.
11. Tipo de movimiento del brazo horizontal
El tipo de movimiento del brazo horizontal presenta un eje voladizo que se mueve en dirección horizontal y una estructura de caja que sostiene el brazo horizontal y se mueve a lo largo de la columna en dirección axial. La columna es perpendicular al eje.
El pilar se mueve en dirección axial a lo largo de la ranura guía del plano horizontal, que es perpendicular al eje, lo que lo hace inadecuado para mediciones de alta precisión a menos que el brazo horizontal se extienda o retraiga para compensar los errores causados por el peso.
Este tipo de estructura se utiliza principalmente para la inspección de vehículos.
12. Tipo de puente circular
El tipo puente de circuito cerrado es conocido por su estabilidad ya que el mecanismo de accionamiento está situado en el centro del banco. Este diseño ayuda a reducir el impacto causado por el movimiento del puente, convirtiéndolo en el más estable entre todos los instrumentos de medición de tres coordenadas.
5. Principales ventajas
- Aleación de aluminio de aviación anodizada en superficie;
- Cojinete neumático autolimpiante de alta precisión;
- Regla de rejilla importada europea de alta precisión;
- Tecnología patentada de haz triangular de precisión.
6. Campos de Aplicación
El tipo puente de circuito cerrado se usa ampliamente en una variedad de industrias, incluidas la automotriz, electrónica, maquinaria, aviación y militar, para la medición de diversos objetos como cajas, marcos, engranajes, levas, ruedas helicoidales, extremos de helicoidales, cuchillas, curvas, superficies curvas, herrajes, plásticos y más. También se utiliza habitualmente en la industria del molde.
7. Método de uso
Las máquinas de medición de tres coordenadas (MMC) generalmente se clasifican en tres categorías: medición con contacto, medición sin contacto y medición combinada con contacto y sin contacto.
La medición por contacto es un método comúnmente utilizado para medir productos mecanizados, productos prensados y películas metálicas. A menudo es necesario digitalizar puntos de datos en la superficie del objeto medido con una MMC para analizar datos de procesamiento o para fines de ingeniería inversa.
Utilizando la CMM Foundation-Pro como ejemplo, este artículo describirá los diferentes métodos de escaneo y pasos de operación comunes para las CMM.
La operación de escaneo de una CMM implica recopilar puntos de datos en un área específica de la superficie del objeto que se está midiendo utilizando el programa PC DMIS. Esta área puede ser una línea, un parche, una sección de la pieza, una curva de la pieza o un círculo a cierta distancia del borde.
El tipo de escaneo depende del modo de medición, el tipo de sonda y la disponibilidad de archivos CAD. La opción "escanear" en la pantalla de control está determinada por el botón de estado (manual/DCC).
Si se utiliza el método DCC para la medición y hay archivos CAD disponibles, los métodos de escaneo disponibles son escaneo de “línea abierta”, “línea cerrada”, “parche”, “sección” y “perímetro”. Si solo hay archivos CAD de estructura alámbrica disponibles, los métodos de escaneo disponibles son escaneo de “línea abierta”, “línea cerrada” y “parche”.
Si se utiliza el modo de medición manual, solo está disponible el modo básico de “escaneo TTP manual”. Si se utiliza la medición manual con una sonda rígida, las opciones disponibles son delta fija, delta variable, delta de tiempo y barrido del eje del cuerpo.
Este artículo proporcionará una explicación detallada de los cinco modos de escaneo que se pueden seleccionar cuando se accede al menú "utilidades" y se selecciona la opción "escaneo" en el estado DCC.
1. Abrir escaneo lineal
El escaneo de línea abierta es el modo de escaneo más simple. La sonda comienza en el punto inicial, escanea a lo largo de una dirección especificada con un tamaño de paso predeterminado y termina en el punto final.
El escaneo de línea abierta se puede dividir en dos casos según la disponibilidad de un modelo CAD.
(1) Sin modelo CAD:
Si la pieza medida no tiene modelo CAD, introduzca primero los valores nominales de los puntos límite. Abra la opción "punto límite" en el cuadro de diálogo, haga clic en "1" para ingresar los datos del punto de partida. Luego haga doble clic en "d" para ingresar los nuevos valores de coordenadas X, Y y Z del punto de dirección (el punto de coordenadas que indica la dirección de escaneo). Finalmente, haga doble clic en “2” para ingresar los datos del punto final.
Luego ingrese el tamaño del paso. Ingrese un nuevo valor de longitud de paso en la columna "Max Inc" en la columna "Dirección 1 Tech" en el cuadro de diálogo de escaneo. Finalmente, verifique si el vector de dirección definido es correcto, que define el vector normal a la superficie del primer punto de medición después del inicio del escaneo, la sección transversal y el vector normal a la superficie del último punto antes del final del escaneo. Haga clic en "crear" después de haber ingresado todos los datos.
(2) Con modelo CAD:
Se a peça medida tiver um modelo CAD, clique na superfície correspondente do modelo CAD com o botão esquerdo do mouse no início da digitalização, e o programa PC DMIS irá gerar um ponto no modelo CAD e marcá-lo como “1”, o ponto partido. Luego haga clic en el siguiente punto para establecer la dirección de escaneo. Finalmente, haga clic en el punto final (o punto límite) y márquelo como “2”. Conecte la línea entre “1” y “2”.
Para cada punto seleccionado, el programa PC DMIS ingresará el valor de las coordenadas y el vector correspondiente en el cuadro de diálogo. Después de determinar el tamaño del paso y otras opciones (como plano de seguridad, punto único, etc.), haga clic en "medir" y luego en "crear".
2. Escaneo lineal cerrado
El modo de escaneo de línea cerrada permite escanear la superficie interior o exterior de una pieza de trabajo. Requiere sólo dos valores, el “punto inicial” y el “punto de dirección” (PC DMIS considera el punto inicial como el punto final).
(1) Operación de entrada de datos:
Haga doble clic en el punto límite "1" para ingresar su posición en el cuadro de diálogo de edición. Haga doble clic en el punto de dirección "d" para ingresar su valor de coordenadas. Seleccione el tipo de escaneo (“lineal” o “variable”), ingrese el tamaño del paso y configure el tipo de toque (“vector”, “superficie” o “borde”).
Haga doble clic en el "vector inicial" e inserte el vector en el punto "1". Verifique el vector de sección. Después de ingresar otras opciones, haga clic en "crear".
También puede tocar el primer punto de medición en la superficie de la pieza de trabajo usando el panel de control de la máquina de medición de coordenadas y luego tocar el punto de dirección. El programa PC DMIS ingresará automáticamente el valor medido en el cuadro de diálogo y calculará el vector inicial.
Después de seleccionar el modo de control de escaneo, el tipo de punto de medición y otras opciones, haga clic en "crear".
(2) Escaneo de línea cerrada con modelo CAD:
Si la pieza medida tiene un modelo CAD, confirme el "escaneo de línea cerrada" antes de la medición. Primero, haga clic en el punto inicial de la superficie para generar el símbolo "1" en el modelo CAD (al hacer clic, la superficie y los puntos límite se resaltan para ayudar a seleccionar la superficie correcta). Luego haga clic en el punto de dirección de escaneo.
PC DMIS proporcionará las coordenadas y los vectores correspondientes de los puntos seleccionados en el cuadro de diálogo. Después de seleccionar el método de control de escaneo, el tamaño del paso y otras opciones, haga clic en "crear".
3. Verificación de parches
El modo de escaneo de parches le permite escanear un área en lugar de solo una línea de escaneo.
Este método de escaneo requiere al menos cuatro puntos de información de límite, incluido el punto de inicio, el punto de dirección, la longitud del escaneo y el ancho del escaneo.
PC DMIS puede calcular el parche triangular basándose en los puntos límite 1, 2 y 3, que están definidos por la información básica o estándar. La dirección de escaneo está determinada por el valor de las coordenadas del punto D.
Si agrega un cuarto o quinto punto límite, el parche puede tener forma cuadrada o pentagonal.
Cuando utilice el método de escaneo de parches, asegúrese de seleccionar "Escaneo de línea cerrada" en la casilla de verificación para escanear elementos cerrados como cilindros, conos, ranuras, etc.
La posición del punto final representa la distancia movida hacia arriba o hacia abajo mientras se escanea el elemento medido.
El vector del plano de sección se puede definir mediante el punto inicial, el punto de dirección y el vector inicial (que normalmente es paralelo al elemento medido).
Se presentan tres métodos para definir el escaneo de parches, utilizando como ejemplo la creación de parches cuadriláteros:
(1) Entrada del valor de coordenadas:
- Haga doble clic en el punto límite “1” e ingrese los valores de las coordenadas X, Y y Z del punto inicial.
- Haga doble clic en el punto de dirección del límite “d” e ingrese el valor de coordenadas del punto de dirección de escaneo.
- Haga doble clic en el punto límite "2" e ingrese el ancho de escaneo para establecer la primera dirección.
- Haga doble clic en el punto límite "3" e ingrese el ancho de escaneo para establecer la segunda dirección.
- Haga clic en "3" y presione el botón "Agregar" para mostrar el cuarto punto límite en el cuadro de diálogo.
- Haga doble clic en el punto límite “4” e ingrese el valor de coordenadas del punto final.
- Después de definir el tamaño del paso y el tamaño de paso máximo requerido para escanear, haga clic en "Crear".
(2) Modo de prueba táctil:
- Seleccione el modo "Escaneo de parches" y toque el primer punto en el punto de inicio deseado usando la sonda de la máquina de medición de coordenadas.
- El valor de las coordenadas de este punto se mostrará en el elemento "#1" del cuadro de diálogo "Punto límite".
- Toque el segundo punto, que representa el punto final de la primera dirección de escaneo, y su valor de coordenadas se mostrará en el elemento "d" del cuadro de diálogo.
- Toque el tercer punto, que representa el ancho del parche escaneado, y su valor de coordenadas se mostrará en el elemento "#3" del cuadro de diálogo.
- Haga clic en "3" y seleccione "Agregar" para agregar el cuarto punto a la lista.
- Toque el punto y el cuadro de diálogo se cerrará.
- Finalmente, establezca el espacio entre líneas de escaneo y la longitud del paso en ambas direcciones.
- Después de seleccionar el tipo de tono de llamada de escaneo y las opciones requeridas, haga clic en "Crear".
(3) Modo de modelo de superficie CAD:
- Este método de escaneo solo es aplicable a piezas con un modelo de superficie CAD.
- Seleccione el modo "Escaneo de parches" y haga clic izquierdo en la superficie de trabajo CAD.
- Resalte "1" en el cuadro de diálogo "Punto límite" y haga clic izquierdo en el punto de inicio del escaneo en la superficie.
- Resalte "d" y haga clic en la superficie para establecer el punto de dirección.
- Haga clic en la superficie para establecer el ancho de escaneo (#2).
- Haga clic en la superficie para establecer el ancho de escaneo (#3).
- Haga clic en "3", seleccione "Agregar", agregue el punto adicional "4", resalte "4", haga clic para establecer el punto final del escaneo y cierre el cuadro de diálogo.
- Luego de definir los pasos en ambas direcciones y seleccionar las opciones deseadas, haga clic en “Crear”.
4. Escaneo de sección
El modo de escaneo de sección solo se aplica a piezas de trabajo con un modelo de superficie CAD.
Permite escanear una sección específica de la pieza de trabajo.
La sección escaneada puede estar a lo largo de la dirección del eje X, Y o Z o en un ángulo específico con respecto al eje de coordenadas.
Se pueden realizar escaneos de varias secciones configurando el tamaño del paso.
Puede establecer el punto límite de barrido de la sección en el cuadro de diálogo.
Al presionar el botón de conversión "Cortar CAD", puede ubicar cualquier agujero en el modelo de superficie CAD y definir su línea límite de la misma manera que el escaneo de línea abierta.
El programa PC DMIS ajustará automáticamente la ruta de escaneo para evitar agujeros en el modelo de superficie CAD.
Para recortar el modelo de superficie CAD por superficie definida por el usuario, siga estos pasos:
- Ingresa a la opción “Punto límite”.
- Ingrese al cuadro “Selección de elemento CAD”.
- Seleccione la superficie.
- Seleccione la opción "Cortar CAD" sin desmarcar la casilla "Selección de elemento CAD".
En este punto, el programa PC DMIS cortará la superficie seleccionada para encontrar los agujeros.
Si no hay agujeros definidos en el modelo de superficie CAD, no es necesario seleccionar la opción “Cortar CAD”. En este caso, PC DMIS escaneará de acuerdo con los puntos límite de inicio y fin definidos.
Para gráficos CAD complejos con múltiples superficies, se pueden seccionar diferentes superficies en grupos. El número de grupos está restringido a los modelos de superficie CAD locales.
5. Exploración perimetral
El método de escaneo perimetral solo se aplica a piezas de trabajo con un modelo de superficie CAD.
Este modo de escaneo utiliza el modelo matemático CAD para calcular la ruta de escaneo, que se desplaza del límite o contorno exterior en una distancia seleccionada por el usuario.
Para crear un análisis de umbral, siga estos pasos:
- Primero, seleccione la opción "Verificación de límite".
- Si se trata de un escaneo de límites internos, seleccione "Escaneo de límites internos" en el cuadro de diálogo.
- Al seleccionar una superficie de trabajo, seleccione la casilla de verificación "Seleccionar", resalte cada superficie seleccionada y salga del cuadro de selección después de seleccionar todas las superficies deseadas.
- Haga clic en la superficie para determinar el punto de inicio del escaneo.
- Haga clic en la misma superficie para determinar el punto de dirección de escaneo.
- Haga clic en la superficie para determinar el punto final del escaneo. Si no se proporciona ningún punto final, el punto inicial se utilizará como punto final.
- Ingrese los valores correspondientes en el cuadro de edición "Escanear estructura" (incluido "Valor agregado", "Tolerancia CAD", etc.).
- Seleccione la opción "Calcular umbral" para calcular el umbral de escaneo.
- Después de confirmar que el valor de desviación es correcto, presione el botón “Generar punto de medición”. El programa PC DMIS calculará automáticamente el valor de escaneo teórico.
- Haga clic en "Crear".
6. Puntos de aplicación
(1) Para mejorar la precisión de la adquisición de datos y la eficiencia de la medición, es importante elegir el modo de medición de barrido apropiado según las características específicas y los requisitos de modelado de la pieza que se está midiendo.
(2) La posición de sujeción de la pieza de trabajo debe planificarse cuidadosamente para facilitar el proceso de medición y el movimiento de la sonda. Para garantizar la precisión del modelado, intente organizar la sonda de modo que complete las mediciones de escaneo de todos los objetos a la vez al sujetar la pieza de trabajo.
(3) La selección de puntos de medición de barrido debe incluir puntos clave de la información geométrica del contorno de la pieza, y los puntos de medición deben agregarse adecuadamente en piezas con cambios de curvatura significativos.
8. Gestión de datos
1. Conversión de datos
Tareas y requisitos para la conversión de datos:
(1) Convierta el formato de datos de medición al formato IGES reconocido por el software CAD y guárdelo con un nombre de producto o un nombre especificado por el usuario después de la combinación.
(2) Los datos con diferentes productos, diferentes atributos y diferentes ubicaciones que son propensos a confusión deben almacenarse en archivos separados y deben organizarse y separarse en archivos IGES.
La conversión de datos la realiza el sistema de procesamiento de datos de medición de coordenadas.
Para conocer el método de funcionamiento, consulte el manual del usuario del software.
2. Reubicación e integración
Aplicación de fondo
Durante el proceso de levantamiento y mapeo del producto, a menudo no es posible medir los datos geométricos del producto en el mismo sistema de coordenadas por diversas razones.
La primera razón es que el tamaño del producto excede la carrera de la máquina de medir.
La segunda razón es que la sonda de medición no puede alcanzar el lado opuesto del producto.
La tercera razón es que faltan datos después de retirar la pieza y es necesario medirlos nuevamente.
En estos casos, es necesario medir cada parte del producto en diferentes estados de posicionamiento (es decir, diferentes sistemas de coordenadas), lo que se conoce como Medición de Reubicación del Producto.
En el modelado, los datos de diferentes sistemas de coordenadas en diferentes estados de posicionamiento deben transformarse en el mismo sistema de coordenadas, lo que se denomina integración de datos de reubicación.
Para modelos complejos o grandes, a menudo se requieren múltiples mediciones de posicionamiento en el proceso de medición.
Los datos de medición finales deben reubicarse e integrarse varias veces de acuerdo con una ruta de conversión específica, para convertir los datos medidos en cada ubicación en datos de medición bajo un punto de referencia de ubicación común.
Principio de integración de reubicación
Existe una discrepancia entre los datos de medición después de mover (reubicar) la pieza y los datos de medición antes del movimiento.
Para integrar los datos de medición reubicados en los datos previos al movimiento, se debe establecer una forma que pueda medirse antes y después de la reubicación en la pieza de trabajo (lo que se conoce como punto de referencia de reubicación). Siempre que los resultados de la medición de la forma después de la reubicación coincidan con los resultados de la medición antes de la reubicación a través de una serie de transformaciones, los datos de medición reubicados se pueden integrar con los datos antes del movimiento.
El Relocation Benchmark sirve como enlace en la integración de datos reubicados.
El control PID significa control proporcional, integral y diferencial.
Parámetro P:
El proceso de respuesta del sistema al error de posición se puede determinar analizando la relación entre la estabilidad, la rigidez y el error de posicionamiento del sistema.
Un valor más bajo indica un sistema más estable con oscilación reducida, pero con una rigidez más débil y un mayor error de posicionamiento.
Por otro lado, un valor más alto da como resultado una mejor rigidez y un menor error de posicionamiento, pero el sistema puede sufrir oscilaciones.
Parámetro I:
El control del error de posicionamiento estático causado por la fricción y la carga está determinado por la relación entre el valor de control y el tiempo de llegada a la posición teórica.
Un valor más bajo da como resultado un tiempo de llegada más largo.
Un valor más alto aumenta la probabilidad de oscilación en la posición teórica.
Parámetro D:
El parámetro proporciona estabilidad y amortiguación al sistema, evitando cambios excesivos de error.
Un valor más bajo da como resultado una respuesta más rápida del sistema al error de posición.
Un valor más alto da como resultado una respuesta del sistema más lenta.
9. Mantenimiento diario
Para prevenir el “síndrome de las vacaciones” es necesario cambiar la forma de gestionar el CMM.
La CMM se compone de componentes complejos, que incluyen piezas mecánicas, piezas de control eléctrico y sistemas informáticos.
Es importante mantener adecuadamente la CMM cuando se utiliza para medir piezas de trabajo para extender su vida útil.
El mantenimiento básico de la CMM se explica a continuación desde tres perspectivas.
Partes mecánicas
Hay varios tipos de componentes mecánicos en una máquina de medición de coordenadas (MMC). Para garantizar un correcto funcionamiento, es importante realizar un mantenimiento diario de los componentes del sistema de transmisión y del sistema del circuito de aire.
La frecuencia del mantenimiento debe determinarse en función del entorno operativo de la CMM. En salas de medición finas con condiciones ideales, se recomienda un mantenimiento regular cada tres meses. Sin embargo, en ambientes con altos niveles de polvo o donde la temperatura y humedad no cumplen con los requisitos para un correcto funcionamiento, el mantenimiento debe realizarse mensualmente.
Para el mantenimiento regular de las máquinas de medición, se deben comprender los factores que afectan a las máquinas de medición:
Influencia del aire comprimido en la máquina de medición.
Para elegir un compresor de aire adecuado, es recomendable incorporar un depósito de aire adicional. Esto aumentará la longevidad y la estabilidad de la presión del compresor de aire.
Es importante que la presión de arranque del compresor de aire sea mayor que la presión de funcionamiento requerida.
Al encender el equipo, se recomienda activar primero el compresor de aire y luego encenderlo.
Influencia del aceite y el agua en la máquina de medición.
El aire comprimido es crucial para el correcto funcionamiento de una máquina de medición, por lo que es fundamental realizar un correcto mantenimiento del circuito de aire.
Las siguientes tareas deben realizarse periódicamente:
- Antes de usar la máquina de medición todos los días, inspeccione las tuberías y los filtros y drene toda el agua y el aceite del filtro y del compresor de aire/tanque de aire.
- Limpie los elementos filtrantes del filtro y del prefiltro adjuntos al menos cada tres meses.
- Acorte el intervalo si la calidad del aire es mala. Con el tiempo, la contaminación por petróleo puede obstruir los elementos filtrantes, reduciendo la presión de aire operativa real de la máquina de medición y comprometiendo su funcionamiento normal.
- Es necesaria una limpieza regular de los elementos filtrantes.
- Limpiar el riel guía diariamente para eliminar las manchas de aceite y el polvo ayudará a mantener el riel guía flotante en buenas condiciones de funcionamiento.
Para proteger el riel guía de la máquina de medición, se deben formar buenos hábitos de trabajo.
Para garantizar la seguridad del riel guía, coloque un paño o un forro de goma debajo.
Después del trabajo o finalización de piezas, asegúrese de limpiar el riel guía.
Cuando utilice la máquina de medición, esfuércese por mantener una temperatura ambiente constante en la sala de medición, como durante la calibración.
Tenga en cuenta que los equipos eléctricos, las computadoras y el personal generan calor. Durante la instalación, coloque equipos eléctricos, computadoras, etc. a una distancia suficiente de la máquina de medición.
Gestionar estrictamente la sala de mediciones y minimizar la presencia de personal extra.
La gestión del entorno operativo de las máquinas de medición de alta precisión debe ser especialmente rigurosa.
Influencia de la dirección del viento del aire acondicionado sobre la temperatura de la máquina de medición
Para medir el aire acondicionado de la sala, lo mejor es elegir aire acondicionado de frecuencia variable.
El aire acondicionado de frecuencia variable tiene excelentes capacidades de ahorro de energía y, lo más importante, una sólida capacidad de control de temperatura. A capacidad normal, puede regular la temperatura dentro de ±1℃.
Tenga en cuenta que el aire del aire acondicionado no puede estar a 20 ℃ y no debe dirigirse directamente a la máquina de medición. Para evitarlo, se puede redirigir la dirección del viento hacia una pared o lateral, provocando una gran diferencia de temperatura en el ambiente.
El aire acondicionado debe instalarse de forma planificada, soplando aire hacia la zona principal de la habitación. La dirección del viento debe ser hacia arriba para crear un ciclo grande (no hacia la máquina de medición) y equilibrar la temperatura interna tanto como sea posible.
Si es posible, se puede instalar un conducto de aire para llevar el aire a la parte superior de la habitación a través de placas de orificio de doble capa, con la salida de aire de retorno en la parte inferior de la habitación. Esto creará un flujo de aire desigual y hará que el control de temperatura en la sala de medición sea más eficiente.
Influencia del tiempo de aire acondicionado en la temperatura de la sala de máquinas.
Debe encender el sistema de aire acondicionado de su lugar de trabajo todas las mañanas y apagarlo al final del día.
Después de que la temperatura en la sala de espera se haya estabilizado durante aproximadamente cuatro horas, la precisión de la máquina de medición también se estabilizará.
Sin embargo, este procedimiento operativo perjudica significativamente la eficiencia de la máquina de medición, lo que dificulta garantizar la precisión durante el invierno y el verano.
Esto también tendrá un efecto sustancial sobre la estabilidad normal de la máquina de medición.
Influencia de la estructura de la sala de máquinas en la temperatura de la sala de máquinas
Para mantener una temperatura constante en la sala de máquinas de medición, se deben implementar medidas de aislamiento térmico.
Si hay ventanas, se deben instalar ventanas de doble acristalamiento y se debe evitar la luz solar directa.
Usar una sala de transición ayudará a reducir la pérdida de temperatura.
El sistema de aire acondicionado de la sala de máquinas debe tener una capacidad comparable a la del local circundante.
Si la sala de máquinas es demasiado grande o demasiado pequeña, habrá dificultades para controlar la temperatura.
En áreas con alta humedad en el sur o durante el verano o la temporada de lluvias en el norte, el apagado repentino del aire acondicionado de enfriamiento puede causar una rápida condensación de vapor de agua en el aire en las partes de baja temperatura y los rieles guía de la máquina de medición. provocando una grave corrosión de los flotadores de aire y de algunas partes de la máquina, afectando a su vida útil.
El exceso de humedad también puede provocar corrosión o cortocircuitos en las placas de circuitos de las computadoras y los sistemas de control.
La baja humedad puede afectar gravemente la absorción de agua del granito y provocar deformaciones.
El polvo y la electricidad estática pueden dañar el sistema de control.
Por lo tanto, la humedad en la sala de máquinas debe controlarse dentro del 60% ± 5%.
Una mala estanqueidad y una alta humedad del aire en la sala de máquinas de medición son las principales causas de la alta humedad.
En áreas con alta humedad, la sala de máquinas debe sellarse mejor y agregar deshumidificadores si es necesario.
Para resolver este problema, se debe cambiar el modo de gestión de “limpieza antes de vacaciones” a “limpieza durante el trabajo”, y se debe encender el aire acondicionado y el deshumidificador para eliminar la humedad.
Limpiar periódicamente el polvo de su computadora y sistema de control reducirá o evitará posibles problemas.
El uso de piezas estándar para la inspección de máquinas es eficaz pero relativamente complicado y sólo puede realizarse periódicamente.
Un método más conveniente es utilizar una pieza representativa, compilar un programa de medición automática y realizar múltiples mediciones después de verificar la precisión de la máquina.
Los resultados se pueden calcular de acuerdo con leyes estadísticas y se puede registrar un valor y un rango de tolerancia razonables.
El operador puede comprobar frecuentemente esta pieza para determinar la precisión de la máquina.
Ajuste del equilibrio del eje Z
La báscula del eje Z de la máquina de medición se divide en báscula de peso y báscula neumática, lo que ayuda a equilibrar el peso del eje Z y garantizar su funcionamiento estable.
Si el interruptor de equilibrio de presión de aire se activa accidentalmente, el eje Z quedará desequilibrado.
Para resolver este problema, siga estos pasos:
- Gire la base de medición 90 grados para evitar que el cabezal de medición haga contacto durante la operación.
- Active el interruptor de “parada de emergencia”.
- Una persona debe sostener físicamente el eje Z y moverlo hacia arriba y hacia abajo para evaluar su equilibrio.
- Otra persona debe ajustar la válvula de equilibrio de presión de aire, realizando pequeños ajustes a la vez.
Dos personas pueden trabajar juntas para ajustar el equilibrio del eje Z hasta que esté equilibrado al moverse hacia arriba y hacia abajo.
El final de carrera sirve para proteger la máquina y establecer su posición inicial.
Normalmente, el interruptor de límite es un interruptor de contacto o un interruptor fotoeléctrico.
El interruptor de contacto tiende a cambiar de posición cuando se empuja manualmente el eje, lo que provoca un contacto deficiente.
Para garantizar un buen contacto, la posición del interruptor se puede ajustar en consecuencia.
Cuando se utiliza un interruptor fotoeléctrico, es importante comprobar que la posición del inserto es normal y eliminar periódicamente el polvo para mantener su correcto funcionamiento.
10. Uso de CMM y precauciones de seguridad
Sólo las personas que hayan recibido capacitación y hayan obtenido certificación operativa están autorizadas a operar la CMM.
Antes de arrancar la máquina todos los días, el gabinete de control solo se puede abrir cuando la presión del suministro de aire cumpla con el requisito: la presión del suministro de aire debe ser ≥ 0,65 MPa y la presión del aire de la máquina debe ser ≥ 0,4 MPa.
Si la altura de la mezcla de aceite y agua en el vaso triple de almacenamiento de agua supera los 5 mm, el agua se debe drenar manualmente.
Si la presión del suministro de aire de la máquina es normal, pero la presión en el triplete no se puede ajustar al valor normal, será necesario reemplazar el elemento filtrante.
El entorno operativo de la CMM debe tener una temperatura de 20 ± 2°C y una humedad relativa del 40-75%.
La fuente de alimentación regulada debe tener una tensión de salida de 220 ± 10V.
No se deben colocar objetos sobre el carril guía de la máquina.
No toque la superficie de trabajo del riel guía con las manos.
Antes de encender la máquina todos los días, limpie la superficie del riel guía de tres ejes con un paño de algodón puro de alta calidad humedecido en alcohol anhidro, y la máquina solo podrá operarse cuando la superficie del riel guía esté seca.
No se debe utilizar alcohol para limpiar la superficie pintada o la regla de rejilla.
La secuencia de arranque es la siguiente:
- Encienda la caja de energía
- Encienda el suministro de aire completo
- Enciende la secadora en frío
- Encienda la válvula de aire.
- Encienda la fuente de alimentación del gabinete de control.
- Encienda el controlador de pedestal
- Arranque el motor cuando la luz de la caja de operación esté encendida (se debe soltar el botón de parada de emergencia)
- Una vez completada la autoinspección del sistema, inicie el software de medición, ponga a cero los tres ejes (regrese a casa) e ingrese al estado de funcionamiento normal después de la finalización automática.
La máquina debe volver a cero después de cada arranque.
Antes de regresar al punto cero, mueva la sonda a una posición segura para garantizar que no haya obstáculos durante el reinicio de la sonda y el movimiento ascendente en el eje Z.
Al reemplazar la sonda, utilice las herramientas especiales proporcionadas con la máquina y calibre la nueva sonda:
- Inicie el software antes de abrir el software de medición (método recomendado)
- Si el software de medición está activado, presione el interruptor de parada de emergencia en la caja de operación y enciéndalo después del reemplazo.
Si aparece un cuadro de diálogo con un mensaje de error de la sonda, ciérrelo (o ingrese 100.0.0.1 en la columna de entrada de dirección web para ver el historial de errores y el mensaje). Este mensaje se borrará automáticamente durante el próximo inicio.
Durante la operación manual, presione la tecla lenta cuando se acerque al punto de muestreo.
Al girar la sonda, calibrarla, cambiarla automáticamente o realizar cualquier otra operación, asegúrese de que no haya obstáculos en el recorrido de movimiento de la sonda.
Cuando el programa no esté en uso o no esté programado, establezca la velocidad en el cuadro de operación en 0.
Durante la primera ejecución del programa, reduzca la velocidad al 10-30% y controle si la pista operativa cumple con los requisitos.
Al manipular y colocar piezas de trabajo, primero mueva la sonda a una posición segura y asegúrese de que las piezas de trabajo no choquen con la mesa de trabajo, especialmente la superficie del riel guía de la máquina.
La secuencia de apagado es la siguiente:
- Mueva el eje Z hacia la izquierda, hacia adelante y hacia arriba de la máquina y gire el ángulo de la sonda a A0B0.
- Limpiar la superficie de trabajo.
- Apague el controlador de pedestal, la fuente de alimentación del gabinete de control, la válvula de aire, el secador, el suministro de aire principal y la caja de alimentación, en este orden.
Las bolas de acero estándar que no se utilizan durante un largo período de tiempo deben sellarse con aceite para evitar la oxidación.
Al fijar una pieza con incrustaciones a la superficie de granito, el par no debe exceder los 20 Nm.
Si se detecta alguna condición anormal (excluyendo mensajes de error relacionados con el reemplazo de la sonda), registre la información de error que muestra el software, comuníquese con el departamento de servicio técnico de Hexcon por fax o teléfono y no realice inspecciones o mantenimiento sin guía y permiso.
No instale ningún software que no esté relacionado con las tres coordenadas en la computadora para garantizar un funcionamiento confiable del sistema.
El aire acondicionado debe funcionar las 24 horas del día, y el mantenimiento debe realizarse en otoño para garantizar el normal funcionamiento de las tres coordenadas.
Preguntas frecuentes sobre máquinas CMM
¿Qué es la CMM?
La máquina de medición de tres coordenadas se conoce comúnmente como un sistema de medición que determina las coordenadas tridimensionales de los puntos de la superficie de una pieza de trabajo mediante el movimiento relativo del sistema de sonda y la pieza de trabajo.
También se la conoce como máquina de medición de coordenadas (MMC) o instrumento de medición de tres coordenadas.
¿Tiene la temperatura una gran influencia en los resultados de las mediciones de la CMM?
CMM es un sistema de medición complejo que combina luz, maquinaria, electricidad, computadora y tecnología de control, lo que significa que hay muchos factores que pueden afectar la incertidumbre de los resultados de la medición.
Sin embargo, para sistemas de coordenadas medianos y pequeños, el factor principal que afecta la incertidumbre de los resultados de la medición es la desviación de la temperatura de medición estándar (20°C) de la temperatura ambiente. Para obtener resultados precisos de la medición de coordenadas, la temperatura ambiente debe controlarse estrictamente dentro del rango especificado por las instrucciones de la máquina de coordenadas.
¿Qué elementos de la CMM deben calibrarse y cuánto dura el intervalo de recalibración?
El estándar de calibración actual para tres coordenadas es la especificación de calibración JJF1064-2000 para máquinas de medición de coordenadas, que especifica que los elementos de calibración son el error de indicación de medición de longitud y el error de detección.
Se recomienda calibrar una vez al año.
¿Cuándo necesita la CMM calibrar 21 errores?
El error de 21 puntos es la base de la precisión de la CMM y su calibración es compleja.
Aunque no está especificado en la norma, se requiere una calibración de error de 21 puntos en las siguientes circunstancias: al aceptar una nueva máquina, cuando el resultado de la calibración del error de medición de longitud está fuera del rango de tolerancia, después de que la máquina de coordenadas ha sido reubicada y después de la Se reparó la máquina de coordenadas.
