A Máquina de Medição por Coordenadas (CMM) é um instrumento de medição de precisão usado em uma variedade de indústrias. É equipado com interruptores de freio a ar e dispositivos de micromovimento em seus três eixos, permitindo a transmissão precisa de cada eixo. Além disso, o CMM é equipado com um sistema de aquisição de dados de alto desempenho para garantir precisão nas medições.
O CMM é comumente usado para design de produtos, equipamentos de moldes, medições de engrenagens e lâminas, fabricação de máquinas, acessórios de ferramentas, peças de moldes a vapor, equipamentos eletrônicos e elétricos e outras medições de precisão.
1. Introdução ao instrumento
A Máquina de Medição de Três Coordenadas, também conhecida como Instrumento de Medição de Três Coordenadas, é um dispositivo usado para medir a forma geométrica, o comprimento e a divisão circunferencial dentro de um espaço tridimensional. Ele opera com um detector que pode se mover em três direções ao longo de três trilhos-guia perpendiculares entre si.
O detector pode fazer contato com a peça de trabalho ou medi-la sem contato. O sistema de medição de deslocamento dos três eixos, como uma régua de grade, calcula os pontos (x, y, z) e diversas funções da peça através de um processador de dados ou computador.
As capacidades de medição do CMM incluem precisão dimensional, precisão de posicionamento, precisão geométrica e precisão de contorno. Este instrumento é essencial para garantir a precisão e exatidão das medições em diversos setores.
Introdução do modelo
Tipo de estrutura: granito de três eixos, estrutura de ponte móvel alemã cercada por quatro lados;
Modo de transmissão: sistema servo DC + rolamento de ar de alta precisão de pré-carga;
Sistema de medição de comprimento: régua de grade aberta RENISHAW, com resolução de 0,1 μm;
Sistema de sonda: controlador Renishaw, sonda Renishaw, sonda Renishaw;
Máquina: plataforma de granito de alta precisão (grau 00);
Ambiente operacional: temperatura (20 ± 2) ℃, umidade 40% – 70%, gradiente de temperatura 1 ℃/m, mudança de temperatura 1 ℃/h;
Pressão do ar: 0,4 MPa – 0,6 MPa;
Fluxo de ar: 25 L/min;
Precisão de comprimento mpee: ≤ 2,1 + L/350（ μm)；
Precisão da esfera da sonda MPEP: ≤ 2,1 μm.
Principais características
Os três eixos da máquina utilizam trilhos guia de granito natural de alta precisão. Isto garante um desempenho termodinâmico uniforme em toda a máquina e elimina erros de precisão que podem resultar de diferenças nos coeficientes de expansão térmica entre os materiais utilizados nos três eixos.
Comparação de granito e liga de alumínio de aviação
O material de liga de alumínio possui um grande coeficiente de expansão térmica.
Normalmente, o feixe e o eixo z feitos de liga de alumínio para aviação podem ser danificados e sua precisão pode mudar ao longo do tempo com o uso prolongado.
A plataforma do sistema de três coordenadas é de granito, assim como o eixo principal.
O eixo principal é construído em granito, enquanto a viga e o eixo z são compostos de liga de alumínio e outros materiais.
Os diferentes coeficientes de expansão térmica dos três eixos podem causar distorções na precisão e estabilidade da medição quando a temperatura muda.
O trilho-guia de três eixos apresenta estrutura retangular totalmente em granito, equipado com rolamentos pneumáticos protendidos e autolimpantes de alta precisão.
Esta base sólida garante a estabilidade a longo prazo da precisão da máquina.
Os rolamentos também proporcionam força estável e equilibrada ao longo da direção axial, contribuindo para a longevidade do hardware da máquina.
É utilizada uma tecnologia patenteada de saída de ar com pequeno orifício, com consumo de ar de 30L/min.
Uma área de condensação se forma na folga do rolamento para neutralizar o calor gerado pelo atrito do movimento do rolamento e melhorar a estabilidade térmica geral do equipamento.
De acordo com a teoria física, quando o gás passa através de um orifício circular a uma certa pressão, o atrito gera calor.
Em medições de alta precisão, mesmo pequenas quantidades de calor podem afetar a estabilidade da precisão.
No entanto, quando a abertura do orifício de saída é menor que um determinado diâmetro, ocorre um efeito de condensação ao redor do orifício de saída, que compensa o fraco calor gerado pela fricção do ar durante a medição.
Ao utilizar este princípio físico e a tecnologia de saída de gás com pequeno orifício, o equipamento pode manter a estabilidade da temperatura por longos períodos, garantindo assim a estabilidade da precisão.
Comparação de rolamentos CMM dos principais fornecedores
Os três eixos utilizam a régua de grade folheada a ouro original da Renishaw, com resolução de 0,1um.
Uma extremidade da régua da grade é fixa enquanto a outra extremidade fica livre para expandir e contrair, reduzindo sua deformação.
O sistema de transmissão adota um design internacionalmente avançado, eliminando qualquer deformação por tensão do trilho-guia para maximizar a precisão e a estabilidade.
A estrutura de transmissão por correia síncrona reforçada com fio de aço reduz efetivamente a vibração durante o movimento em alta velocidade, ao mesmo tempo que fornece alta resistência, velocidade e durabilidade.
O software utilizado é o abrangente benchmark industrial certificado da PTB, o Rational-DMIS, que é poderoso e fácil de usar, permitindo o foco na medição do produto em vez do aprendizado de software.
2. Componentes básicos do CMM
Feixe X:
Utiliza tecnologia de feixe inclinado de precisão.
Trilho guia na direção Y:
Emprega uma estrutura de posicionamento exclusiva com ranhuras em cauda de andorinha inferiores integradas processadas diretamente na bancada.
Modo trilho guia:
Possui rolamentos pneumáticos pré-carregados e autolimpantes de alta precisão, compostos por trilhos-guia flutuantes de ar com pressão estática de quatro vias.
Sistema de direção:
Emprega servomotores CC de alto desempenho e dispositivos flexíveis de acionamento por correia dentada síncrona.
Cada eixo é limitado e controlado eletronicamente, resultando em transmissão mais rápida e melhor desempenho de movimento.
Fuso do eixo Z:
Um dispositivo de balanceamento pneumático ajustável aumenta a precisão de posicionamento do eixo z.
Sistema de controle:
Utiliza um sistema de controle especializado de três coordenadas de computador duplo importado.
Sistema de máquina:
Adota a tecnologia de correção de erros 3D auxiliada por computador (CAA) para garantir estabilidade a longo prazo e alta precisão do sistema.
Software de medição:
Utiliza o poderoso pacote de software de medição 3D-DMIS, oferecendo funções completas de medição e recursos on-line.
3. Princípio funcional do CMM
Uma Máquina de Medição por Coordenadas (CMM) é um tipo de equipamento de medição que consiste em um mecanismo de guia, elemento de medição de comprimento e dispositivo de exibição digital em três direções perpendiculares entre si, bem como uma mesa de trabalho que pode acomodar peças de trabalho (embora possam não necessariamente ser grande).
O cabeçote de medição pode ser movido até o ponto de medição manualmente ou por meio de motorização, e o valor da coordenada do ponto medido é exibido pelo dispositivo de leitura e display digital.
Esta é a forma mais simples e básica de máquina de medição.
Com esta máquina, o valor coordenado de qualquer ponto dentro do volume de medição pode ser exibido pelo dispositivo de leitura e display digital.
O emissor do ponto de amostragem da máquina de medição é o cabeçote de medição, que é equipado com réguas de grade e cabeçotes de leitura ao longo dos eixos X, Y e Z.
O processo de medição envolve o contato da sonda com a peça de trabalho e o envio de um sinal de ponto de amostragem. O sistema de controle então coleta o valor das coordenadas da posição atual da máquina-ferramenta de três eixos em relação à origem da máquina-ferramenta e o sistema de computador processa os dados.
4. Classificação do CMM
De acordo com a estrutura do CMM, ele pode ser dividido nas seguintes categorias:
1. Tipo de ponte móvel
A máquina de medição por coordenadas (CMM) mais comumente usada é o tipo ponte móvel.
O eixo, eixo principal que se move na direção vertical, é guiado por uma moldura em forma de caixa para se mover ao longo da viga horizontal.
A viga horizontal, perpendicular ao eixo, é sustentada em ambas as extremidades por duas colunas, formando uma “ponte”. A ponte se move ao longo de duas ranhuras guia perpendiculares ao eixo no plano horizontal.
Devido ao apoio fornecido pelas escoras em ambas as extremidades da viga, o tipo de ponte móvel apresenta uma deflexão mínima menor e maior precisão em comparação com o tipo cantilever.
2. Tipo de cama ponte
No tipo leito de ponte, o eixo principal se move na direção vertical e é guiado por uma estrutura em forma de caixa para se mover ao longo da viga do eixo vertical. A viga se move ao longo de dois trilhos-guia horizontais no sentido axial, que estão localizados na superfície superior dos pilares fixados no corpo da máquina.
Este tipo é semelhante ao tipo de ponte móvel, pois ambas as extremidades da viga são apoiadas, resultando em deflexão mínima da viga e maior precisão em comparação com o tipo cantilever.
Além disso, apenas a viga se move na direção axial, o que reduz a inércia geral e facilita a operação manual em comparação com o tipo de ponte móvel.
3. Tipo de pórtico
O tipo pórtico de ponte, também conhecido como tipo de piso ou porta, difere do tipo de leito de ponte por ser fixado diretamente ao piso.
Este tipo de estrutura oferece maior rigidez e estabilidade em comparação à ponte tipo leito e é comumente utilizada em instrumentos maiores de medição de três coordenadas.
Cada eixo é acionado por um motor, proporcionando uma ampla faixa de medição. O operador também pode trabalhar dentro da estrutura da ponte.
4. Tipo de ponte fixa
O tipo de ponte fixa apresenta um eixo principal que se move na direção vertical e é guiado por uma estrutura em forma de caixa para se mover ao longo da viga horizontal do eixo vertical.
A ponte, ou pilar, é fixada no corpo da máquina, enquanto a mesa de medição se move ao longo do trilho guia do plano horizontal, que é perpendicular ao eixo, na direção axial.
Cada eixo é alimentado por um motor para manter a precisão da posição. No entanto, este modelo não foi projetado para operação manual.
5. Tipo de ponte em L
A ponte em forma de L foi projetada para reduzir a inércia da ponte à medida que o eixo se move.
Comparado ao tipo de ponte móvel, este projeto apresenta menor inércia em seus componentes móveis, facilitando sua operação. No entanto, possui um nível de rigidez inferior.
6. Tipo de braço cantilever de mesa fixa
O tipo cantilever móvel apresenta um eixo principal que se move na direção vertical e é guiado por uma estrutura em forma de caixa para se mover ao longo da viga cantilever horizontal do eixo vertical na direção axial. A viga cantilever se move ao longo de uma ranhura guia no plano horizontal, que é perpendicular ao eixo.
Este tipo de estrutura é aberta em três lados e é conveniente para a montagem e desmontagem de peças, pois podem se estender além da mesa. No entanto, a precisão é menor devido ao design cantilever.
7. Tipo móvel de coluna única
O tipo móvel de pilar único apresenta um eixo principal que se move na direção vertical, e todo o pilar se move ao longo da ranhura guia do plano horizontal, que é perpendicular ao eixo, conectado ao eixo.
A mesa de medição se move na direção axial ao longo da ranhura guia do plano horizontal, que é perpendicular ao eixo.
Este tipo de estrutura apresenta boa rigidez tanto na mesa de medição quanto no pilar, levando a deformações mínimas. Além disso, a escala linear de cada eixo é posicionada próxima ao eixo de medição, garantindo a conformidade com o teorema de Abbe.
8. Tipo de tabela xy de coluna única
A mesa de medição de pilar único é do tipo móvel, apresentando um eixo principal que se move no sentido vertical.
O pilar está equipado com uma ranhura guia do eixo e é fixado ao corpo do instrumento de medição.
Durante a medição, a mesa de medição se move ao longo do eixo na direção do plano horizontal.
9. Mesa móvel tipo braço horizontal
A mesa de medição de braço horizontal é do tipo móvel, com moldura em caixa que sustenta o braço horizontal para se mover no sentido vertical (eixo) ao longo do pilar vertical. A sonda é fixada ao cantilever na direção horizontal.
O pilar se move na direção axial ao longo da ranhura guia no plano horizontal, que é perpendicular ao eixo. A mesa de medição também se move na direção axial ao longo da ranhura guia no plano horizontal, que é perpendicular ao eixo e ao eixo.
Este projeto é um aprimoramento do tipo cantilever horizontal, pois elimina a deflexão causada pela extensão ou retração do braço horizontal na direção axial.
10. Tipo de braço horizontal de mesa fixa
A plataforma de medição de braço horizontal é do tipo fixa e possui estrutura semelhante à do tipo móvel.
A mesa de medição é fixa e os eixos X, Y e Z se movem ao longo da ranhura guia. Durante a medição, o pilar se move na ranhura guia do eixo, enquanto a mesa deslizante fixada ao eixo se move na direção do eixo vertical.
11. Tipo de movimento de braço horizontal
O tipo de movimento de braço horizontal apresenta um eixo cantilever que se move na direção horizontal e uma estrutura em caixa que suporta o braço horizontal e se move ao longo da coluna na direção axial. A coluna é perpendicular ao eixo.
O pilar se move na direção axial ao longo da ranhura guia do plano horizontal, que é perpendicular ao eixo, tornando-o inadequado para medições de alta precisão, a menos que o braço horizontal seja estendido ou retraído para compensar erros causados pelo peso.
Este tipo de estrutura é utilizado principalmente para inspeção veicular.
12. Tipo de ponte circular
O tipo ponte de circuito fechado é conhecido por sua estabilidade, pois o mecanismo de acionamento está localizado no centro da bancada. Este design ajuda a reduzir o impacto causado pelo movimento da ponte, tornando-a o mais estável entre todos os instrumentos de medição de três coordenadas.
5. Principais vantagens
- Liga de alumínio de aviação anodizada de superfície;
- Rolamento pneumático autolimpante de alta precisão;
- Régua de grade importada europeia de alta precisão;
- Tecnologia patenteada de feixe triangular de precisão.
6. Campos de Aplicação
O tipo de ponte de circuito fechado é amplamente utilizado em uma variedade de indústrias, incluindo automóveis, eletrônicos, máquinas, aviação e militar, para a medição de vários objetos, como caixas, estruturas, engrenagens, cames, rodas sem-fim, sem-fim, lâminas, curvas , superfícies curvas, ferragens, plásticos e muito mais. Também é comumente usado na indústria de moldes.
7. Método de uso
As máquinas de medição de três coordenadas (CMMs) são normalmente classificadas em três categorias: medição por contato, medição sem contato e medição combinada com e sem contato.
A medição por contato é um método comumente usado para medir produtos usinados, produtos prensados e filmes metálicos. A digitalização de pontos de dados na superfície do objeto medido com um CMM é frequentemente necessária para analisar dados de processamento ou para fins de engenharia reversa.
Usando o Foundation-Pro CMM como exemplo, este artigo descreverá os diferentes métodos comuns de digitalização e etapas de operação para CMMs.
A operação de digitalização de um CMM envolve a coleta de pontos de dados em uma área específica na superfície do objeto que está sendo medido usando o programa PC DMIS. Esta área pode ser uma linha, um patch, uma seção da peça, uma curva da peça ou uma circunferência a uma certa distância da aresta.
O tipo de digitalização depende do modo de medição, do tipo de sonda e da disponibilidade de arquivos CAD. A opção “scan” na tela de controle é determinada pelo botão de status (manual/DCC).
Se o método DCC for usado para medição e arquivos CAD estiverem disponíveis, os métodos de digitalização disponíveis são digitalização de “linha aberta”, “linha fechada”, “patch”, “seção” e “perímetro”. Se apenas arquivos CAD wireframe estiverem disponíveis, os métodos de digitalização disponíveis são digitalização de “linha aberta”, “linha fechada” e “patch”.
Se o modo de medição manual for usado, apenas o modo básico “varredura TTP manual” estará disponível. Se a medição manual for usada com uma sonda rígida, as opções disponíveis são delta fixo, delta variável, delta de tempo e varredura do eixo corporal.
Este artigo fornecerá uma explicação detalhada dos cinco modos de digitalização que podem ser selecionados quando o menu “utilitário” é acessado e a opção “digitalização” é selecionada no status DCC.
1. Varredura Linear Aberta
A digitalização em linha aberta é o modo de digitalização mais simples. A sonda começa no ponto inicial, varre ao longo de uma direção especificada com um tamanho de passo predeterminado e termina no ponto final.
A digitalização em linha aberta pode ser dividida em dois casos com base na disponibilidade de um modelo CAD.
(1) Sem modelo CAD:
Se a peça medida não possuir um modelo CAD, insira primeiro os valores nominais dos pontos limite. Abra a opção “ponto limite” na caixa de diálogo, clique em “1” para inserir os dados do ponto inicial. Em seguida, clique duas vezes em “d” para inserir os novos valores das coordenadas X, Y e Z do ponto de direção (o ponto de coordenada que indica a direção de digitalização). Finalmente, clique duas vezes em “2” para inserir os dados do ponto final.
Em seguida, insira o tamanho do passo. Insira um novo valor de comprimento de passo na coluna “Max Inc” na coluna “Direction 1 Tech” na caixa de diálogo de digitalização. Finalmente, verifique se o vetor de direção definido está correto, o que define o vetor normal da superfície do primeiro ponto de medição após o início da varredura, a seção transversal e o vetor normal da superfície do último ponto antes do final da varredura. Clique em “criar” após todos os dados terem sido inseridos.
(2) Com 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 de partida. Em seguida, clique no próximo ponto para definir a direção da digitalização. Por fim, clique no ponto final (ou ponto limite) e marque-o como “2”. Conecte a linha entre “1” e “2”.
Para cada ponto selecionado, o programa PC DMIS inserirá o valor da coordenada e o vetor correspondente na caixa de diálogo. Após determinar o tamanho do passo e outras opções (como plano de segurança, ponto único, etc.), clique em “medir” e depois em “criar”.
2. Varredura Linear Fechada
O modo de digitalização de linha fechada permite a digitalização da superfície interna ou externa de uma peça de trabalho. Requer apenas dois valores, o “ponto inicial” e o “ponto de direção” (o PC DMIS considera o ponto inicial como ponto final).
(1) Operação de entrada de dados:
Clique duas vezes no ponto limite “1” para inserir sua posição na caixa de diálogo de edição. Clique duas vezes no ponto de direção “d” para inserir seu valor de coordenada. Selecione o tipo de digitalização (“linear” ou “variável”), insira o tamanho do passo e defina o tipo de toque (“vetor”, “superfície” ou “borda”).
Clique duas vezes no “vetor inicial” e insira o vetor no ponto “1”. Verifique o vetor de seção. Após inserir outras opções, clique em “criar”.
Você também pode tocar o primeiro ponto de medição na superfície da peça de trabalho usando o painel de controle da máquina de medição por coordenadas e, em seguida, tocar no ponto de direção. O programa PC DMIS inserirá automaticamente o valor medido na caixa de diálogo e calculará o vetor inicial.
Após selecionar o modo de controle de digitalização, tipo de ponto de medição e outras opções, clique em “criar”.
(2) Digitalização em linha fechada com modelo CAD:
Se a peça medida tiver um modelo CAD, confirme a “digitalização de linha fechada” antes da medição. Primeiro, clique no ponto inicial da superfície para gerar o símbolo “1” no modelo CAD (ao clicar, a superfície e os pontos limite são destacados para ajudar a selecionar a superfície correta). Em seguida, clique no ponto de direção da digitalização.
O PC DMIS fornecerá as coordenadas e vetores correspondentes dos pontos selecionados na caixa de diálogo. Após selecionar o método de controle de digitalização, tamanho do passo e outras opções, clique em “criar”.
3. Verificação de patches
O modo de digitalização de patches permite digitalizar uma área, em vez de apenas uma única linha de digitalização.
Este método de digitalização requer pelo menos quatro informações de ponto limite, incluindo o ponto inicial, ponto de direção, comprimento de digitalização e largura de digitalização.
O PC DMIS pode calcular o patch triangular com base nos pontos limite 1, 2 e 3, que são definidos pelas informações básicas ou padrão. A direção de varredura é determinada pelo valor da coordenada do ponto D.
Se você adicionar um quarto ou quinto ponto de limite, o patch poderá ter formato quadrado ou pentagonal.
Ao usar o método de digitalização de patch, certifique-se de selecionar “Varredura de linha fechada” na caixa de seleção para digitalizar elementos fechados, como cilindros, cones, ranhuras, etc.
A posição do ponto final representa a distância movida para cima ou para baixo durante a varredura do elemento medido.
O vetor do plano de seção pode ser definido pelo ponto inicial, ponto de direção e vetor inicial (que normalmente é paralelo ao elemento medido).
São introduzidos três métodos para definir a varredura de patches, usando a criação de patches quadrilaterais como exemplo:
(1) Entrada de valor coordenado:
- Clique duas vezes no ponto limite “1” e insira os valores das coordenadas X, Y e Z do ponto inicial.
- Clique duas vezes no ponto de direção do limite “d” e insira o valor da coordenada do ponto de direção de digitalização.
- Clique duas vezes no ponto limite “2” e insira a largura de digitalização para definir a primeira direção.
- Clique duas vezes no ponto limite “3” e insira a largura de digitalização para definir a segunda direção.
- Clique em “3” e pressione o botão “Adicionar” para exibir o quarto ponto limite na caixa de diálogo.
- Clique duas vezes no ponto limite “4” e insira o valor da coordenada do ponto final.
- Após definir o tamanho do passo e o tamanho máximo do passo necessário para digitalização, clique em “Criar”.
(2) Modo de teste de toque:
- Selecione o modo “Patch Scanning” e toque no primeiro ponto no ponto inicial desejado usando a sonda da máquina de medição por coordenadas.
- O valor da coordenada deste ponto será exibido no item “#1” da caixa de diálogo “Ponto de Limite”.
- Toque no segundo ponto, que representa o ponto final da primeira direção de digitalização, e seu valor de coordenada será exibido no item “d” da caixa de diálogo.
- Toque no terceiro ponto, que representa a largura do patch digitalizado, e seu valor de coordenada será exibido no item “#3” da caixa de diálogo.
- Clique em “3” e selecione “Adicionar” para adicionar o quarto ponto à lista.
- Toque no ponto final e a caixa de diálogo será fechada.
- Finalmente, defina o espaçamento entre linhas de varredura e o comprimento do passo em ambas as direções.
- Após selecionar o tipo de toque de digitalização e as opções necessárias, clique em “Criar”.
(3) Modo de modelo de superfície CAD:
- Este método de digitalização só é aplicável a peças com modelo de superfície CAD.
- Selecione o modo “Patch Scanning” e clique com o botão esquerdo na superfície de trabalho CAD.
- Destaque “1” na caixa de diálogo “Ponto de limite” e clique com o botão esquerdo no ponto inicial da digitalização na superfície.
- Destaque “d” e clique na superfície para definir o ponto de direção.
- Clique na superfície para definir a largura de digitalização (#2).
- Clique na superfície para definir a largura da digitalização (#3).
- Clique em “3”, selecione “Adicionar”, adicione o ponto adicional “4”, destaque “4”, clique para definir o ponto final da digitalização e feche a caixa de diálogo.
- Após definir os passos nos dois sentidos e selecionar as opções desejadas, clique em “Criar”.
4. Varredura de seção
O modo Digitalização de Seção só é aplicável a peças de trabalho com um modelo de superfície CAD.
Permite a digitalização de uma seção específica da peça de trabalho.
A seção digitalizada pode estar ao longo da direção do eixo X, Y ou Z ou em um ângulo específico com o eixo de coordenadas.
Varreduras de múltiplas seções podem ser realizadas definindo o tamanho do passo.
Você pode definir o ponto limite da varredura da seção na caixa de diálogo.
Ao pressionar o botão de conversão “Cut CAD”, você pode localizar quaisquer furos no modelo de superfície CAD e definir sua linha limite da mesma forma que o Open Line Scanning.
O programa PC DMIS ajustará automaticamente o caminho de digitalização para evitar furos no modelo de superfície CAD.
Para cortar o modelo de superfície CAD por superfície definida pelo usuário, siga estas etapas:
- Entre na opção “Ponto de limite”.
- Entre na caixa “Seleção de elemento CAD”.
- Selecione a superfície.
- Selecione a opção “Cut CAD” sem desmarcar a caixa “CAD Element Selection”.
Neste ponto, o programa PC DMIS cortará a superfície selecionada para encontrar quaisquer furos.
Se não houver furos definidos no modelo de superfície CAD, não é necessário selecionar a opção “Cortar CAD”. Neste caso, o PC DMIS fará a varredura de acordo com os pontos limites inicial e final definidos.
Para gráficos CAD complexos com múltiplas superfícies, diferentes superfícies podem ser seccionadas em grupos. O número de grupos é restrito aos modelos de superfície CAD locais.
5. Varredura de perímetro
O método Perimeter Scan só é aplicável a peças de trabalho com um modelo de superfície CAD.
Este modo de digitalização utiliza o modelo matemático CAD para calcular o caminho de digitalização, que é deslocado do limite ou contorno externo por uma distância selecionada pelo usuário.
Para criar uma varredura de limite, siga estas etapas:
- Primeiro, selecione a opção “Verificação de limite”.
- Se for uma varredura de limite interno, selecione “Varredura de limite interno” na caixa de diálogo.
- Ao selecionar uma superfície de trabalho, marque a caixa de seleção “Selecionar”, destaque cada superfície selecionada e saia da caixa de seleção após selecionar todas as superfícies desejadas.
- Clique na superfície para determinar o ponto inicial da digitalização.
- Clique na mesma superfície para determinar o ponto de direção da digitalização.
- Clique na superfície para determinar o ponto final da digitalização. Se nenhum ponto final for fornecido, o ponto inicial será usado como ponto final.
- Insira os valores correspondentes na caixa de edição “Estrutura de digitalização” (incluindo “Valor agregado”, “Tolerância CAD”, etc.).
- Selecione a opção “Calcular Limite” para calcular o limite da varredura.
- Após confirmar que o valor do desvio está correto, pressione o botão “Gerar Ponto de Medição”. O programa PC DMIS calculará automaticamente o valor teórico da digitalização.
- Clique em “Criar”.
6. Pontos de aplicação
(1) Para melhorar a precisão da aquisição de dados e a eficiência da medição, é importante escolher o modo de medição de varredura apropriado com base nas características específicas e nos requisitos de modelagem da peça que está sendo medida.
(2) A posição de fixação da peça de trabalho deve ser planejada cuidadosamente para facilitar o processo de medição e o movimento da sonda. Para garantir a precisão da modelagem, tente organizar a sonda de forma que ela conclua as medições de digitalização de todos os objetos de uma só vez ao fixar a peça de trabalho.
(3) A seleção dos pontos de medição de varredura deve incluir pontos-chave da informação geométrica do contorno da peça e os pontos de medição devem ser adicionados adequadamente em peças com alterações significativas de curvatura.
8. Gerenciamento de dados
1. Conversão de dados
Tarefas e Requisitos para Conversão de Dados:
(1) Converta o formato dos dados de medição no formato IGES reconhecido pelo software CAD e salve-o com um nome de produto ou um nome especificado pelo usuário após a combinação.
(2) Dados com produtos diferentes, atributos diferentes e posicionamentos diferentes que sejam propensos a confusão devem ser armazenados em arquivos separados e devem ser organizados e separados em arquivos IGES.
A conversão dos dados é realizada pelo Sistema de Processamento de Dados de Medição de Coordenadas.
Para o método de operação, consulte o manual do usuário do software.
2. Relocação e integração
Plano de fundo do aplicativo
Durante o processo de levantamento e mapeamento do produto, muitas vezes não é possível medir os dados geométricos do produto no mesmo sistema de coordenadas por vários motivos.
A primeira razão é que o tamanho do produto excede o curso da máquina de medição.
A segunda razão é que a sonda de medição não consegue atingir o lado oposto do produto.
A terceira razão é que faltam dados depois que a peça é removida e precisa ser medida novamente.
Nesses casos, é necessário medir cada parte do produto em diferentes estados de posicionamento (ou seja, diferentes sistemas de coordenadas), o que é conhecido como Medição de Relocação de Produto.
Na modelagem, os dados de diferentes sistemas de coordenadas em diferentes estados de posicionamento devem ser transformados no mesmo sistema de coordenadas, que é chamado de Integração de Dados de Relocação.
Para modelos complexos ou grandes, muitas vezes são necessárias múltiplas medições de posicionamento no processo de medição.
Os dados de medição finais devem ser realocados e integrados múltiplas vezes de acordo com um caminho de conversão específico, para converter os dados medidos em cada posicionamento em dados de medição sob um benchmark de posicionamento comum.
Princípio de integração de relocação
Há uma discrepância entre os dados de medição após a peça ser movida (realocada) e os dados de medição antes do movimento.
Para integrar os dados de medição realocados nos dados antes do movimento, deve ser estabelecida uma forma que possa ser medida antes e depois da realocação na peça de trabalho (referida como Relocation Benchmark). Contanto que os resultados da medição da forma após a realocação correspondam aos resultados da medição antes da realocação por meio de uma série de transformações, os dados de medição realocados podem ser integrados aos dados antes do movimento.
O Relocation Benchmark serve como um elo na integração de dados realocados.
O controle PID significa controle proporcional, integral e diferencial.
Parâmetro P:
O processo de resposta do sistema ao erro de posição pode ser determinado analisando a relação entre a estabilidade, rigidez e erro de posicionamento do sistema.
Um valor mais baixo indica um sistema mais estável com oscilação reduzida, mas com rigidez mais fraca e maior erro de posicionamento.
Por outro lado, um valor mais alto resulta em melhor rigidez e menor erro de posicionamento, mas o sistema pode sofrer oscilações.
Parâmetro I:
O controle do erro de posicionamento estático causado por atrito e carga é determinado pela relação entre o valor de controle e o tempo de chegada à posição teórica.
Um valor mais baixo resulta em um tempo de chegada mais longo.
Um valor mais alto aumenta a probabilidade de oscilação na posição teórica.
Parâmetro D:
O parâmetro fornece estabilidade e amortecimento ao sistema, evitando alterações excessivas de erros.
Um valor mais baixo resulta em uma resposta mais rápida do sistema ao erro de posição.
Um valor mais alto resulta em uma resposta mais lenta do sistema.
9. Manutenção diária
Para prevenir a “síndrome das férias” é necessário alterar o modo de gestão do CMM.
O CMM é composto de componentes complexos, incluindo peças mecânicas, peças de controle elétrico e sistemas de computador.
É importante manter adequadamente a CMM ao usá-la para medir peças de trabalho, a fim de prolongar sua vida útil.
A seguir explica-se a manutenção básica do CMM sob três perspectivas.
Partes mecânicas
Existem vários tipos de componentes mecânicos em uma Máquina de Medição por Coordenadas (CMM). Para garantir o funcionamento adequado, é importante realizar manutenção diária nos componentes do sistema de transmissão e do sistema de circuito de ar.
A frequência da manutenção deve ser determinada com base no ambiente operacional do CMM. Em salas de medição finas com condições ideais, recomenda-se uma manutenção regular a cada três meses. Porém, em ambientes com elevados índices de poeira ou onde a temperatura e a umidade não atendam aos requisitos para o bom funcionamento, a manutenção deve ser realizada mensalmente.
Para a manutenção regular de máquinas de medição, os fatores que afetam as máquinas de medição devem ser entendidos:
Influência do ar comprimido na máquina de medição
Para escolher um compressor de ar adequado, é aconselhável incorporar um tanque de ar adicional. Isto aumentará a longevidade e a estabilidade da pressão do compressor de ar.
É importante que a pressão inicial do compressor de ar seja superior à pressão operacional necessária.
Ao ligar o equipamento, recomenda-se primeiro acionar o compressor de ar e depois ligar a alimentação.
Influência do óleo e da água na máquina de medição
O ar comprimido é crucial para o bom funcionamento de uma máquina de medição, por isso é essencial manter adequadamente o circuito de ar.
As seguintes tarefas devem ser realizadas regularmente:
- Antes de usar a máquina de medição todos os dias, inspecione os tubos e filtros e drene toda a água e óleo do filtro e do compressor de ar/tanque de ar.
- Limpe os elementos filtrantes do filtro e pré-filtro anexados pelo menos a cada três meses.
- Encurte o intervalo se a qualidade do ar for ruim. Com o tempo, a poluição por óleo pode entupir os elementos filtrantes, reduzindo a pressão de ar operacional real da máquina de medição e comprometendo seu funcionamento normal.
- É necessária uma limpeza regular dos elementos filtrantes.
- A limpeza diária do trilho-guia para remover manchas de óleo e poeira ajudará a manter o trilho-guia flutuante em boas condições de funcionamento.
Para proteger o trilho-guia da máquina de medição, devem ser formados bons hábitos de trabalho
Para garantir a segurança do trilho-guia, coloque um pano ou forro de borracha por baixo.
Após o trabalho ou conclusão das peças, certifique-se de limpar o trilho-guia.
Ao usar a máquina de medição, esforce-se para manter uma temperatura ambiente consistente na sala de medição, como durante a calibração.
Tenha em mente que equipamentos elétricos, computadores e pessoal geram calor. Durante a instalação, coloque equipamentos elétricos, computadores, etc. a uma distância suficiente da máquina de medição.
Gerencie rigorosamente a sala de medição e minimize a presença de pessoal extra.
A gestão do ambiente operacional para máquinas de medição de alta precisão deve ser especialmente rigorosa.
Influência da direção do vento do ar condicionado na temperatura da máquina de medição
Para o ar condicionado da sala de medição, é melhor escolher um ar condicionado de frequência variável.
O ar condicionado de frequência variável possui excelentes capacidades de economia de energia e, o mais importante, fortes capacidades de controle de temperatura. Na capacidade normal, ele pode regular a temperatura dentro de ±1 ℃.
Observe que o ar do ar condicionado não pode estar a 20 ℃ e não deve ser direcionado diretamente para a máquina de medição. Para evitar isso, a direção do vento pode ser redirecionada para uma parede ou lateral, causando uma grande diferença de temperatura no ambiente.
O ar condicionado deve ser instalado de forma planejada, soprando ar para a área principal da sala. A direção do vento deve ser para cima para criar um grande ciclo (não em direção à máquina de medição) e equilibrar a temperatura interna tanto quanto possível.
Se possível, pode ser instalado um duto de ar para levar o ar para a parte superior da sala através de placas de orifício de camada dupla, com a saída de ar de retorno na parte inferior da sala. Isto criará um fluxo de ar irregular e tornará o controle de temperatura na sala de medição mais eficiente.
Influência do tempo de ligação do ar condicionado na temperatura da sala de máquinas
Você é obrigado a ativar o sistema de ar condicionado do seu local de trabalho todas as manhãs e desligá-lo no final do dia.
Depois que a temperatura na sala de espera estiver estabilizada por aproximadamente quatro horas, a precisão da máquina de medição também se tornará estável.
No entanto, este procedimento operacional prejudica significativamente a eficiência da máquina de medição, tornando difícil garantir a precisão durante o inverno e o verão.
Isto também terá um efeito substancial na estabilidade normal da máquina de medição.
Influência da estrutura da sala de máquinas na temperatura da sala de máquinas
Para manter uma temperatura constante na sala das máquinas de medição, devem ser implementadas medidas de isolamento térmico.
Caso existam janelas, devem ser instaladas janelas com vidros duplos e evitada a luz solar direta.
Usar uma sala de transição ajudará a reduzir a perda de temperatura.
O sistema de ar condicionado na sala de máquinas deve ter capacidade comparável à da sala circundante.
Se a sala de máquinas for muito grande ou muito pequena, haverá dificuldades no controle da temperatura.
Em áreas com alta umidade no Sul ou durante o verão ou estação chuvosa no Norte, o desligamento repentino do ar condicionado de resfriamento pode causar rápida condensação de vapor de água no ar nas peças de baixa temperatura e nos trilhos guia da máquina de medição, levando à corrosão grave dos flutuadores de ar e de algumas partes da máquina, afetando sua vida útil.
A umidade excessiva também pode causar corrosão ou curto-circuitos nas placas de circuito dos computadores e sistemas de controle.
A baixa umidade pode impactar gravemente a absorção de água do granito e causar deformação.
A poeira e a eletricidade estática podem danificar o sistema de controle.
Portanto, a umidade na sala de máquinas deve ser controlada dentro de 60% ± 5%.
A má vedação e a alta umidade do ar na sala das máquinas de medição são as principais causas da alta umidade.
Em áreas com alta umidade, a sala de máquinas deve ter melhor vedação e desumidificadores devem ser adicionados se necessário.
Para resolver esta questão, o modo de gestão deve ser alterado de “limpeza antes das férias” para “limpeza durante o trabalho”, e o ar condicionado e o desumidificador devem ser ligados para remover a humidade.
A limpeza regular da poeira do computador e do sistema de controle reduzirá ou evitará possíveis problemas.
O uso de peças padrão para inspeção de máquinas é eficaz, mas relativamente complicado e só pode ser realizado periodicamente.
Um método mais conveniente é usar uma peça representativa, compilar um programa de medição automático e realizar múltiplas medições após verificar a precisão da máquina.
Os resultados podem ser calculados de acordo com as leis estatísticas e um valor razoável e uma faixa de tolerância podem ser registrados.
O operador pode verificar frequentemente esta peça para determinar a precisão da máquina.
Ajuste do equilíbrio do eixo Z
A balança do eixo Z da máquina de medição é dividida em balança de peso e balança pneumática, o que ajuda a equilibrar o peso do eixo Z e garante seu funcionamento estável.
Se o interruptor de equilíbrio da pressão do ar for acionado acidentalmente, o eixo Z ficará desequilibrado.
Para resolver esse problema, siga estas etapas:
- Gire a base de medição em 90 graus para evitar que o cabeçote de medição faça contato durante a operação.
- Ative o interruptor de “parada de emergência”.
- Uma pessoa deve segurar fisicamente o eixo Z e movê-lo para cima e para baixo para avaliar o seu equilíbrio.
- Outra pessoa deve ajustar a válvula de equilíbrio da pressão do ar, fazendo pequenos ajustes de cada vez.
Duas pessoas podem trabalhar juntas para ajustar o equilíbrio do eixo Z até que fique equilibrado ao mover para cima e para baixo.
O interruptor de fim de curso serve para proteger a máquina e estabelecer a sua posição inicial.
Normalmente, a chave de fim de curso é uma chave de contato ou uma chave fotoelétrica.
A chave de contato tende a mudar de posição ao empurrar manualmente o eixo, causando mau contato.
Para garantir um bom contato, a posição da chave pode ser ajustada adequadamente.
Ao utilizar uma chave fotoelétrica, é importante verificar se a posição do inserto está normal e remover regularmente qualquer poeira para manter seu bom funcionamento.
10. Uso e precauções de segurança do CMM
Somente indivíduos que receberam treinamento e obtiveram certificação operacional estão autorizados a operar o CMM.
Antes de ligar a máquina todos os dias, o gabinete de controle só pode ser aberto quando a pressão de fornecimento de ar atender ao requisito: a pressão de fornecimento de ar deve ser ≥ 0,65 MPa e a pressão de ar da máquina deve ser ≥ 0,4 MPa.
Se a altura da mistura óleo-água no copo de armazenamento de água tripla exceder 5 mm, a água deverá ser drenada manualmente.
Se a pressão de alimentação de ar da máquina estiver normal, mas a pressão no tripleto não puder ser ajustada ao valor normal, o elemento do filtro precisará ser substituído.
O ambiente operacional da CMM deve ter uma temperatura de 20 ± 2°C e uma umidade relativa de 40-75%.
A fonte de alimentação regulada deve ter uma tensão de saída de 220 ± 10V.
Nenhum objeto deve ser colocado no trilho-guia da máquina.
Não toque na superfície de trabalho do trilho-guia com as mãos.
Antes de ligar a máquina todos os dias, limpe a superfície do trilho-guia de três eixos com um pano de algodão puro de alta qualidade embebido em álcool anidro, e a máquina só poderá ser operada quando a superfície do trilho-guia estiver seca.
Não se deve usar álcool para limpar a superfície pintada ou a régua de ralar.
A sequência de inicialização é a seguinte:
- Ligue a caixa de energia
- Ligue a fonte de ar total
- Ligue a secadora fria
- Ligue a válvula de ar
- Ligue a fonte de alimentação do gabinete de controle
- Ligue o controlador de pedestal
- Ligue o motor quando a luz da caixa de operação estiver acesa (a tecla de parada de emergência deve ser liberada)
- Após a conclusão da autoinspeção do sistema, inicie o software de medição, zere os três eixos (vá para casa) e entre no estado de funcionamento normal após a conclusão automática.
A máquina deve retornar ao ponto zero após cada inicialização.
Antes de retornar ao ponto zero, mova a sonda para uma posição segura para garantir que não haja obstáculos durante o reset da sonda e o movimento ascendente no eixo Z.
Ao substituir a sonda, utilize as ferramentas especiais fornecidas com a máquina e calibre a nova sonda:
- Inicie o software antes de abrir o software de medição (método recomendado)
- Se o software de medição estiver ligado, pressione a chave de parada de emergência na caixa de operação e ligue-a após a substituição.
Se uma caixa de diálogo de mensagem de erro de sonda for exibida, feche-a (ou digite 100.0.0.1 na coluna de entrada do endereço da Web para visualizar o histórico de erros e a mensagem). Esta mensagem será apagada automaticamente durante a próxima inicialização.
Durante a operação manual, pressione a tecla lenta ao se aproximar do ponto de amostragem.
Ao girar a sonda, calibrar a sonda, alterar automaticamente a sonda ou realizar qualquer outra operação, certifique-se de que não haja obstáculos no caminho de movimento da sonda.
Quando o programa não estiver em uso ou não estiver programado, defina a velocidade na caixa de operação para 0.
Durante a primeira operação do programa, reduza a velocidade para 10-30% e monitore se a pista de operação atende aos requisitos.
Ao manusear e posicionar peças de trabalho, primeiro mova a sonda para uma posição segura e certifique-se de que as peças de trabalho não colidam com a mesa de trabalho, especialmente com a superfície do trilho-guia da máquina.
A sequência de desligamento é a seguinte:
- Mova o eixo Z para a esquerda, para frente e para cima da máquina e gire o ângulo da sonda para A0B0.
- Limpe a superfície de trabalho.
- Desligue o controlador de pedestal, a fonte de alimentação do gabinete de controle, a válvula de ar, o secador, a fonte de ar principal e a caixa de alimentação, nesta ordem.
As esferas de aço padrão que não são usadas por um longo período de tempo devem ser vedadas com óleo para evitar ferrugem.
Ao fixar uma peça com incrustação na superfície de granito, o torque não deve exceder 20 Nm.
Se alguma condição anormal for detectada (excluindo mensagens de erro relacionadas à substituição da sonda), registre as informações de erro exibidas pelo software, entre em contato com o departamento de serviço técnico da Hexcon por fax ou telefone e não realize inspeção ou manutenção sem orientação e permissão.
Não instale nenhum software que não esteja relacionado às três coordenadas no computador para garantir a operação confiável do sistema.
O ar condicionado deve funcionar 24 horas por dia, e a sua manutenção deve ser realizada no outono para garantir o funcionamento normal das três coordenadas.
Perguntas frequentes sobre a máquina CMM
O que é CMM?
A máquina de medição de três coordenadas é comumente referida como um sistema de medição que determina as coordenadas tridimensionais dos pontos da superfície de uma peça de trabalho através do movimento relativo do sistema de sonda e da peça de trabalho.
Também é conhecida como máquina de medição por coordenadas (CMM) ou instrumento de medição de três coordenadas.
A temperatura tem grande influência nos resultados de medição do CMM?
O CMM é um sistema de medição complexo que combina luz, maquinaria, eletricidade, informática e tecnologia de controle, o que significa que há muitos fatores que podem afetar a incerteza dos resultados da medição.
No entanto, para sistemas de coordenadas médios e pequenos, o principal fator que afeta a incerteza dos resultados da medição é o desvio da temperatura de medição padrão (20°C) da temperatura ambiente. Para obter resultados precisos de medição de coordenadas, a temperatura ambiente deve ser rigorosamente controlada dentro da faixa especificada pelas instruções da máquina de coordenadas.
Quais itens do CMM precisam ser calibrados e quanto tempo dura o intervalo de recalibração?
O padrão de calibração atual para três coordenadas é a especificação de calibração JJF1064-2000 para máquinas de medição por coordenadas, que especifica que os itens de calibração são erro de indicação de medição de comprimento e erro de detecção.
Recomenda-se calibrar uma vez por ano.
Quando o CMM precisa calibrar 21 erros?
O erro de 21 pontos é a base da precisão do CMM e sua calibração é complexa.
Embora não esteja especificado na norma, a calibração do erro de 21 pontos é necessária nas seguintes circunstâncias: ao aceitar uma nova máquina, quando o resultado da calibração do erro de medição de comprimento estiver fora da faixa de tolerância, após a máquina de coordenadas ter sido realocado e após a máquina de coordenadas ter sido reparada.
