7. Koordináta méréstechnika

Átírás

1 7. Koordináta méréstechnika Coordinate Measuring Machine: CMM, 3D-s mérőgép Egyiptomi piramis kövek mérése i.e Egyiptomi mérővonalzó, Amenphotep fáraó (i.e. 1550) alkarjának hossza: 524mm A koordináta méréstechnika megjelenése és térhódítása

2 Hagyományos méréstechnika: A vizsgált elem két pontjának összehasonlítása a mérőeszközzel ill annak skálájával Koordináta méréstechnika: A vizsgált elemen megérintett pontok alapján felvett geometriai (matematikai) elem összehasonlítása az elméleti matematikai elemmel érintési pontok felvétele felület illesztése a mért pontokra az elméleti és a mért felület összevetése mért elemek közötti műveletek képzése

3 Elemek: 7.1 Koordináta mérőrendszer elemei és folyamata mechanikai rendszer vezérlés központi számítógép A mechanikai rendszer jellegzetességei: márvány gépasztal 3 koordináta menti mozgatás golyósorsók vagy lineáris motorok optikai mérőrendszer pneumatikus csapágyazás mérőfej mérőtapintók

4 A mechanikai rendszer különböző kialakításai oszlopos konzolos portál híd mérőrobot (karos) A mérőfejek és tapintók Kapcsoló típusú mérőfej Renishaw mérőfej: kapcsoló típusú a mérőtapintó helyzete nem fix, tetszőleges szögben, két síkban elforgatható Folyamatos érintkezésű mérőfej (mérőgép a mérőfejben)

5 Tapintó rendszerek Anyaguk: rubin Szerelt csillag tapintó Tapintók henger, kúp, tárcsa, gömb véggel 7.2 A koordináta mérés folyamata és lényege Mérés végrehajtása: manuális gépi (programozott)

6 Mérési pontok felvétele L = ( x z x1 ) + ( y2 y1) + ( z2 1) A pont megérintésének folyamata: A tapintó kalibrálása Ismert átmérőjű gömb bemérése Dinamikus tapitó rádiusz értelmezése A dinamikus sugár mindig kisebb a statikusnál

7 Kompenzáció D = D + 2r A kompenzáció iránya és előjele függ a mérendő felület jellegétől és irányától 7.3 Mérhető standard geometriai elemek síkbeli térbeli elemek Pontszerű elemek Vektorszerű elemek

8 Pontszerű elemek Váll; pont (x o, y o, z o ) Gömb(D,x o,y o,z o ) Kör (D, x o,y o,z o ) Furat Tengely Vektorszerű elemek Egyenes (irány) Sík (normál vektor) Kúp (tengely) Henger (tengely) Ellipszis (főtengely)

9 7.4 Műveletek mért elemek között, geometriai függvények távolság metszés középpont vetítés párhuzamosság merőlegesség bezárt szög elemek mérése tárolás műveletek eltárolt elemek között Középpont: pontszerű elemek között Távolság: pont - pontszerű elem, egyenes, sík Vetítés: pontot, egyenest, kört - síkra

10 Metszés: mért geometriai elemek közöttt között Merőlegesség Párhuzamosság Szöghelyzet

11 Leggyakoribb tűrések és helyzettűrések értelmezése Szimbolikus jelölés Értelmezés Példa Egyenesség Szimbolikus jelölés Értelmezés Példa Síklapúság Szimbolikus jelölés Értelmezés Példa Körkörösség Szimbolikus jelölés Értelmezés Példa Hengeresség Szimbolikus jelölés Értelmezés Példa Kúposság

12 Szimbolikus jelölés Értelmezés Példa Szimbolikus jelölés Értelmezés Példa Párhuzamosság Szimbolikus jelölés Értelmezés Példa Bázis Szimbolikus jelölés Értelmezés Példa Szimbolikus jelölés Értelmezés Példa Merőlegesség Szimbolikus jelölés Értelmezés Példa Bázis

13 Szimbolikus jelölés Értelmezés Bázis Szimbolikus jelölés Értelmezés Példa Szögeltérés Bázis Szimbolikus jelölés Értelmezés Példa A mérések végezhetők: derékszögű henger gömbi Koordináta rendszerben 7.5 Koordináta rendszerek A választott koordináta rendszer meghatározza a geometriai elem tűrésezését is - ill. ez fordítva is igaz

14 Mérés közben három különböző ponthoz kötött koordináta rendszerben dolgozhatunk: gépi normál (munkadarabhoz kötött) kiegészítő (munkadarabhoz kötött) A gépi koordináta rendszert kivéve valamennyi szabadon áthelyezhető a mérés során. Irányuk és nullpontjuk változtatható. A munkadarabhoz rendelt koordináta rendszerek felvételének folyamata: vektorszerű elem megmérése koordináta irány azonossá tétele az adott vektorral az előbbi megismétlése valamely másik koordináta irányban A harmadik koordináta tengely kiadódik Nullpont felvétel vagy eltolás: Pontszerű sajátossággal rendelkező elem mérése megfelelő koordináta irányokban történő nullázás

15 A munkadarabhoz rendelt koordináta rendszerek felvételének folyamata: 7.6 Bonyolult geometriájú (nem standard) felületek ellenőrzése a tényleges érintkezési pontnak nincs köze a koordináta irányokhoz csak programozott módban lehetséges a tapintót az elméleti felületi normális irányába kell elindítani méréskor az elméleti célpont irányába A rendszer válaszjelet vár, érintési pontra mindig szükség van!

16 Bonyolult felületek mérése Az elméleti normális esetében is a PP távolság minden esetben mint mérési hiba jelentkezik Matematikailag nem felírható felületek esetén különböző letapogatási stratégiákat alkalmaznak. Sík és térbeli letapogatás (digitalizálás) Síkbeli: a görbült felölet közelítése körökkel: Térbeli: metszetekre bontás Felület közelítése elemi háromszögekkel: képzetes mérési pontok!

17 7.7 Alkatrészprogram készítésének lehetőségei Alkatrészprogram: a tapintó középpontjának vezérlése: Pozícionálás: célpont megadása, mozgatás Mérés. Célpont, megközelítési irány és mérési sebesség megadása mozgás addig, míg az érintkezés be nem következik a mért érték (gömb középpon) tárolása A programkészítés módjai: Öntanuló üzemmód: a kézzel (joystick) végrehajtott műveleteket a rendszer felírja egy file-ba, mely kisebb módosítások után alkatrészprogrammá alakítható át Alkatrészprogram írása szövegszerkesztőben CAD kapcsolat, interaktív kiegészítésekkel 7.8 A koordináta méréstechnika jellegzetességei Új filozófiát hoz a geometriai mérések területén Bonyolult mérések könnyen elvégezhetők Hagyományos módszerekkel nem mérhető geometriák is ellenőrizhetők Feltáratlan felületek digitalizálhatók A megmért elemek között műveletek értelmezhetők Elfogadhatóan nagy pontosság és reprodukálhatóság Szubjektív hibák csökkentése Automatizált a rendszer eredményei visszacsatolhatók Egyszerű elemek esetén lassúbb a hagyományos módszereknél Szakképzett munkaerőt igényel Drága

18 7.9 Fogazott elemek mérése (esettanulmány)

19

20

21