Conocimientos preliminares del instrumento de medición de coordenadas tridimensionales.

1. La aparición de la máquina de medición de coordenadas tridimensionales

La máquina de medición de coordenadas tridimensionales (Mecanizado de medición de coordenadas, denominada CMM) es un nuevo tipo de precisión eficiente. Instrumento de medición desarrollado en la década de 1960. Su aparición se debe, por un lado, al procesamiento de alta eficiencia de máquinas herramienta automáticas, máquinas herramienta CNC y a la necesidad de equipos de medición rápidos y confiables para procesar piezas de formas cada vez más complejas; debido a la tecnología electrónica, la tecnología informática y la tecnología de control digital, y el desarrollo de la tecnología de mecanizado de precisión proporciona una base técnica para la producción de máquinas de medición de coordenadas tridimensionales. En 1960, la empresa británica FERRANTI desarrolló con éxito la primera máquina de medición de coordenadas tridimensional del mundo. A finales de la década de 1960, más de 30 empresas en casi diez países producían MMC. Sin embargo, la MMC durante este período todavía estaba en su infancia. escenario. Después de entrar en la década de 1980, muchas empresas representadas por ZEISS, LEITZ, DEA, LK, Mitutoyo, SIP, FERRANTI, MOORE, etc. continuaron lanzando nuevos productos, lo que aceleró el desarrollo de la CMM. La CMM moderna no sólo puede realizar diversas mediciones complejas bajo control por computadora, sino que también puede realizar el control del procesamiento mediante el intercambio de información con máquinas herramienta CNC y también puede realizar ingeniería inversa basada en datos de medición. En la actualidad, la CMM se ha utilizado ampliamente en diversos sectores, como la fabricación de maquinaria, la industria automotriz, la industria electrónica, la industria aeroespacial y la industria de defensa nacional, y se ha convertido en un equipo de medición universal indispensable para las pruebas industriales modernas y el control de calidad.

2. La composición y principio de funcionamiento de la máquina de medición de coordenadas tridimensionales

(1) La composición de la CMM

La medición de coordenadas tridimensionales La máquina es un equipo típico de integración electromecánica que consta de dos partes: sistema mecánico y sistema electrónico.

(1) Sistema mecánico: generalmente compuesto por tres ejes de movimiento lineal ortogonal. En la estructura que se muestra en la Figura 9-1, el sistema de rieles en dirección X está instalado en el banco de trabajo, la viga del puente móvil es el sistema de rieles en dirección Y y el sistema de rieles en dirección Z está instalado en el tobogán central. Se instalan reglas de rejilla en los tres ejes direccionales para medir el valor de desplazamiento de cada eje. Los volantes accionados manualmente y los motores motorizados y controlados numéricamente generalmente están ubicados cerca de cada eje. La sonda utilizada para tocar la superficie de la pieza a inspeccionar se instala al final del eje Z.

(2) Sistema electrónico: generalmente compuesto por un sistema de conteo de rejilla, una interfaz de señal de sonda y una computadora, se utiliza para obtener datos de puntos de coordenadas medidos y procesar los datos.

(2) Principio de funcionamiento de la CMM

La máquina de medición de coordenadas tridimensionales es un equipo de medición digital de uso general basado en la medición de coordenadas. Primero convierte la medición de cada elemento geométrico medido en la medición de las posiciones de coordenadas de algunos conjuntos de puntos en estos elementos geométricos. Después de medir las posiciones de las coordenadas de estos puntos, luego calcula las posiciones de las coordenadas de estos puntos mediante operaciones matemáticas basadas en. Valores de coordenadas espaciales de estos puntos. Errores dimensionales y geométricos. Como se muestra en la Figura 9-2, para medir el diámetro de un orificio cilíndrico en la pieza de trabajo, puede tocar tres puntos (puntos 1, 2 y 3) en la pared interior del orificio en la sección I perpendicular al eje del orificio. a esto Los valores de las coordenadas de los tres puntos se pueden utilizar para calcular el diámetro del agujero y las coordenadas del centro del círculo OI si se tocan más puntos en la sección (puntos 1, 2,..., n, n es el número de puntos de medición), se puede utilizar el método de mínimos cuadrados para calcular O se utiliza el método de condición mínima para calcular el error de redondez del círculo de la sección transversal si hay varios círculos de la sección transversal perpendiculares al eje del orificio; se miden (I, II,..., m, m es el número de círculos de sección transversal medidos), luego, de acuerdo con el punto medido, los valores de las coordenadas se pueden usar para calcular el error de cilindricidad del orificio y el centro. coordenadas de cada círculo de la sección transversal, y luego la posición del eje del orificio se puede calcular en función de los valores de las coordenadas del centro de cada círculo. Si se tocan tres puntos en la cara del extremo del orificio A, se puede calcular el error de posición del eje del orificio; de la cara final. Se puede ver que este principio de funcionamiento de la CMM la hace muy versátil y flexible. En principio, puede medir cualquier parámetro de cualquier elemento geométrico de cualquier pieza.

3. Clasificación de las máquinas de medición por coordenadas tridimensionales

(1) Clasificación según el nivel técnico de la MMC

1. Tipo de visualización e impresión digital

Este tipo de CMM se utiliza principalmente para medir el tamaño geométrico. Puede mostrar e imprimir los datos de coordenadas de los puntos medidos, pero para obtener el tamaño geométrico requerido y el error de forma, es manual. Se requiere cálculo, su nivel técnico es relativamente bajo y básicamente se ha eliminado.

2． Mecanografíe con ordenador para el procesamiento de datos

Este tipo de CMM tiene un nivel técnico ligeramente superior y es muy utilizado actualmente. La medición sigue siendo manual o motorizada, pero la computadora se utiliza para procesar los datos de medición, lo que puede completar el procesamiento de datos, como el cálculo de corrección automática de la inclinación de instalación de la pieza de trabajo, la transformación de coordenadas, el cálculo de la distancia al centro del orificio, el cálculo del valor de desviación y otros procesamientos de datos. trabajar.

3. Tipo de control numérico por ordenador

Este tipo de CMM tiene un nivel técnico superior y puede medir automáticamente según un programa programado como una máquina herramienta CNC.

(2) Clasificación según el rango de medición de la CMM

1. Máquina de medición de coordenadas pequeña

Este tipo de MMC tiene un rango de medición de menos de 500 mm en la dirección de su eje de coordenadas más largo (generalmente la dirección del eje X. Se utiliza principalmente para mediciones de pequeña precisión). moldes, herramientas y cortadores, etc.

2． Máquina de medición por coordenadas de tamaño mediano

Este tipo de MMC tiene un rango de medición de 500 a 2000 mm en la dirección de su eje de coordenadas más largo. Es el modelo más utilizado y se utiliza principalmente para medir cajas y moldes. regiones.

3. Máquina de medición de coordenadas de gran tamaño

Este tipo de MMC tiene un rango de medición de más de 2000 mm en la dirección de su eje de coordenadas más largo. Se utiliza principalmente para la medición de piezas grandes como automóviles y carcasas de motores, motores de aviación. cuchillas, etc

(3) Clasificación según la precisión de la MMC

1. CMM de precisión

La incertidumbre máxima de medición de un solo eje es inferior a 1 × 10-6L (L es el rango máximo, la unidad es mm) y la incertidumbre máxima de medición del espacio es inferior a (2~3 )×10-6L, generalmente colocado en una sala de medición con condiciones de temperatura constante para una medición de precisión.

2． CMM de media y baja precisión

La incertidumbre máxima de medición de un solo eje de una CMM de baja precisión es aproximadamente de 1×10-4L, y la incertidumbre máxima de medición espacial es (2~3)×10-4L. , media La incertidumbre máxima de medición de un solo eje de la CMM de precisión es de aproximadamente 1 × 10-5L, y la incertidumbre máxima de medición espacial es (2 ~ 3) × 10-5L. Este tipo de CMM generalmente se coloca en el taller de producción y se utiliza para pruebas del proceso de producción.

(4) Clasificación según la forma estructural de CMM

Según la forma estructural, CMM se puede dividir en tipo puente móvil, tipo puente fijo, tipo pórtico, tipo voladizo, tipo de columna, etc., consulte la siguiente sección.

Sección 2: La estructura mecánica de la máquina de medición de coordenadas tridimensionales

1. Forma estructural

La máquina de medición de coordenadas tridimensionales se compone de tres Ejes de movimiento lineal ortogonal, las posiciones de configuración mutua de estos tres ejes de coordenadas (es decir, la forma estructural general) tienen un mayor impacto en la precisión de la máquina de medición y la aplicabilidad de la pieza de trabajo a medir.

2. Banco de trabajo

El banco de trabajo de las primeras máquinas de medición por coordenadas tridimensionales generalmente estaba hecho de hierro fundido o acero fundido. Sin embargo, en los últimos años, varios fabricantes han utilizado ampliamente el granito. Banco de trabajo de fabricación, esto se debe a que el granito tiene poca deformación, buena estabilidad, resistencia al desgaste, no se oxida, tiene un precio bajo y es fácil de procesar. Algunas máquinas de medición están equipadas con mesas de trabajo elevables para ampliar el rango de medición del eje Z, y algunas máquinas de medición están equipadas con mesas de trabajo giratorias para ampliar las funciones de medición.

3. Riel guía

El riel guía es el dispositivo guía de la máquina de medición, lo que afecta directamente la precisión de la máquina de medición, por lo que se requiere una alta precisión de linealidad. Los rieles guía utilizados en las máquinas de medición de coordenadas incluyen rieles guía deslizantes, rieles guía rodantes y rieles guía flotantes por aire. Sin embargo, los rieles guía deslizantes y los rieles guía flotantes por aire rara vez se usan porque los rieles guía rodantes tienen malas características. Resistencia al desgaste y menor rigidez que los rieles guía deslizantes. En las primeras máquinas de medición de coordenadas tridimensionales, muchos modelos utilizaban rieles guía deslizantes.

Los rieles guía deslizantes tienen alta precisión y gran capacidad de carga, pero tienen una gran resistencia a la fricción y son fáciles de usar. Son propensos a arrastrarse cuando corren a bajas velocidades y no son fáciles de correr a altas velocidades. ser reemplazado gradualmente por rieles guía flotantes de aire. En la actualidad, la mayoría de las máquinas de medición de coordenadas tridimensionales han adoptado rieles guía aerostáticos (también conocidos como rieles guía con cojinetes de aire y rieles guía con colchón de aire), que tienen muchas ventajas, como fabricación simple, alta precisión, fricción mínima y estabilidad. operación.

El desarrollo de la tecnología de flotación por aire ha logrado grandes avances en el ciclo de procesamiento y la precisión de las máquinas de medición de coordenadas tridimensionales. En la actualidad, muchos fabricantes buscan materiales livianos de alta resistencia como materiales para rieles guía. Algunos fabricantes han elegido cerámicas o fibras de carbono con alto peso de película como materiales para piezas móviles en puentes y vigas móviles. Además, para acelerar la conducción del calor y reducir la deformación térmica, ZEISS utiliza una aleación antienvejecimiento recubierta para fabricar los rieles guía, de modo que la deformación por envejecimiento es extremadamente pequeña y la temperatura de cada pieza se vuelve más uniforme, mejorando así la precisión de la medición. Se ha mejorado el diseño de toda la máquina, pero se pueden relajar los requisitos de temperatura ambiente.

Sección 3: El sistema de medición de la máquina de medición de coordenadas tridimensionales

El sistema de medición de la máquina de medición de coordenadas tridimensionales consta del sistema de regla y el sistema de sonda, que Son los componentes clave de la máquina de medición de coordenadas tridimensionales y determinan la precisión de la medición CMM.

1. Sistema de escala

El sistema de escala se utiliza para medir los valores de coordenadas de cada eje. Actualmente, existen muchos tipos de sistemas de escala que se utilizan en las máquinas de medición de coordenadas. son similares a los utilizados en varias máquinas herramienta y los sistemas de escala utilizados en los instrumentos son aproximadamente los mismos. Según sus propiedades, se pueden dividir en sistemas de escala mecánica (como tornillos de precisión más tambores diferenciales, cremalleras y engranajes de precisión, reglas rodantes). ), y sistemas de escala óptica (como escalas de lectura óptica, codificadores ópticos, rejillas, interferómetros láser) y sistemas de escala eléctrica (como sincronizadores inductivos, rejillas magnéticas). Según un análisis estadístico de los sistemas de escala utilizados en la producción de MMC en el país y en el extranjero, se puede ver que los más utilizados son las rejillas, seguidas de los sincronizadores inductivos y los codificadores ópticos. Algunos sistemas de regla CMM de alta precisión utilizan interferómetros láser.

2. Sistema de sonda

(1) Sonda

La máquina de medición de coordenadas tridimensionales utiliza una sonda para captar señales, por lo que el rendimiento de la sonda Esto afecta directamente la precisión y eficiencia de la medición. Sin sondas avanzadas, las funciones de la máquina de medición no se pueden utilizar por completo. Las sondas utilizadas en las máquinas de medición de coordenadas se pueden dividir en tipos mecánicos, ópticos y eléctricos según los principios estructurales y según el método de medición, se pueden dividir en tipos de contacto y sin contacto;

1． Sonda de contacto mecánica

La sonda de contacto mecánica es una sonda rígida Según la forma de la parte en contacto, se puede dividir en sonda cónica, sonda cilíndrica, sonda esférica y sonda semicircular, sonda puntual, V. -bloquear sonda, etc. (como se muestra en la Figura 9-5). Este tipo de sonda tiene una forma simple y es fácil de fabricar, pero la fuerza de medición depende de la experiencia y habilidades del operador, por lo que la precisión de la medición es pobre y la eficiencia es baja. En la actualidad, salvo algunas máquinas de medición manuales que todavía utilizan este tipo de sonda, la mayoría de las máquinas de medición ya no utilizan este tipo de sonda.

2． Sondas eléctricas de contacto

Las sondas eléctricas de contacto han sido utilizadas por la mayoría de las máquinas de medición de coordenadas. Según sus principios de funcionamiento, se pueden dividir en sondas dinámicas y sondas estáticas.

(1) Sonda dinámica

La varilla de medición se instala en el cuerpo del núcleo y el cuerpo del núcleo se coloca sobre tres pares de contactos a través de tres bolas de acero distribuidas 1200 grados a lo largo de la circunferencia. Cuando la varilla de medición no está sujeta a una fuerza de medición, la bola de acero en el cuerpo central permanece en contacto con los tres pares de contactos cuando el extremo esférico de la varilla de medición está en contacto con la pieza de trabajo, sin importar la fuerza de contacto. recibido en las direcciones X, Y o Z, al menos hará que una bola de acero se desenganche del contacto, provocando así que el circuito se desconecte, generando una señal de paso, directamente o a través de una computadora que controla el circuito de muestreo, y enviando los datos de coordenadas a lo largo de los tres ejes a la memoria para el procesamiento de datos.

Se puede ver que la sonda mide y toma muestras instantáneamente durante el movimiento de tocar la superficie de la pieza de trabajo, por lo que se llama sonda dinámica, también llamada sonda de disparo. La sonda dinámica tiene una estructura simple y de bajo costo, y se puede utilizar para mediciones de alta velocidad, pero la precisión es ligeramente menor. Además, la sonda dinámica no puede permanecer en la superficie de la pieza de trabajo en un estado de contacto, por lo que solo puede realizar mediciones discretas. mediciones punto por punto en la superficie de la pieza de trabajo y no puede realizar mediciones continuas.

Actualmente, la gran mayoría de las plantas de fabricación utilizan sondas de disparo producidas por la empresa británica RENISHAW.

(2) Sonda estática

Además de la función de muestreo del disparador de la sonda del disparador, la sonda estática también es equivalente a una máquina de medición de coordenadas tridimensional ultrapequeña. Hay un sensor geométrico tridimensional en la sonda. Cuando la sonda entra en contacto con la superficie de la pieza de trabajo, se generan los desplazamientos correspondientes en las tres direcciones de X, Y y Z, lo que hace que el servosistema se ajuste automáticamente para que la sonda se detenga en. la posición especificada. En términos de desplazamiento, los datos de coordenadas tridimensionales se recopilan cuando la sonda está casi estacionaria, por lo que se denomina sonda estática. Cuando la sonda estática se mueve a lo largo de la superficie de la pieza de trabajo, siempre puede mantener contacto y realizar mediciones de escaneo, por lo que también se la llama sonda de escaneo. Sus características principales son la alta precisión y el escaneo continuo, pero la tecnología de fabricación es difícil, la velocidad de muestreo es lenta y el precio es caro, por lo que es adecuado para su uso con máquinas de medición de alta precisión. En la actualidad, todas las sondas estáticas producidas por fabricantes como LEITZ, ZEISS y KERRY utilizan sensores de desplazamiento inductivos. En este momento, las sondas estáticas también se denominan sondas inductivas de tres vías. La Figura 9-7 muestra la estructura del cabezal sensor inductivo tridimensional apilado con resortes de doble hoja producido por ZEISS.

La sonda adopta la forma de un riel guía de ballesta de tres capas. Hay tres capas en tres direcciones y cada capa está suspendida por dos ballestas. El asiento adaptador 17 puede moverse en la dirección X mediante un mecanismo de paralelogramo formado por dos ballestas 16 en la dirección X. El mecanismo de paralelogramo está fijado debajo del mecanismo de paralelogramo formado por la ballesta 1 en dirección Y. Con la ayuda de la ballesta 1, el asiento del adaptador puede moverse en la dirección Y. El mecanismo de paralelogramo en dirección Y está fijado debajo del mecanismo de paralelogramo compuesto por el resorte de lámina 3 en dirección Z, y dependiendo de su resorte de lámina, el asiento adaptador puede moverse en la dirección Z. Para mejorar la rigidez y estabilidad de la ballesta, hay una férula de metal en el centro de la ballesta. Para garantizar una medición sensible y precisa, la ballesta no debe ser demasiado gruesa, generalmente 0,1 mm. Dado que el riel guía Z está instalado horizontalmente, está equilibrado por tres juegos de resortes 2, 14 y 15. Hay un mecanismo de ajuste roscado encima del resorte ajustable 14. El micromotor 10 de ajuste de la fuerza de equilibrio gira el tornillo 11 de ajuste de la fuerza de equilibrio, provocando que el manguito 13 de la tuerca de ajuste de la fuerza de equilibrio suba y baje para ajustar automáticamente el tamaño de la fuerza de equilibrio. Para reducir el desplazamiento causado por la fuerza cortante de la hoja del resorte en la dirección Z, se proporcionan resortes 2 y 15 para equilibrar el peso propio de los componentes de la sonda en la dirección Y y X, respectivamente.

Hay tres componentes en cada capa de rieles guía: ① Mecanismo de bloqueo: como se muestra en la Figura 9-7b, hay una ranura en su bloque de posicionamiento 24, que está conectada con el bloqueo en la palanca de bloqueo. 22. La bola de acero apretada 23 encaja con precisión para determinar la "posición cero" del riel guía. Cuando es necesario abrirlo, el motor 20 se puede invertir un ángulo y entonces el carril guía queda libre. Cuando sea necesario bloquear, simplemente gire el motor hacia adelante en ángulo. ② Sensor de desplazamiento: se utiliza para medir la cantidad de desplazamiento. Como se muestra en la Figura 9-7c, en el riel guía de dos capas, el núcleo magnético 27 ​​está fijado en un lado y la bobina 26 y el soporte de la bobina 25 están fijados en el. otro lado. ③ Mecanismo de amortiguación: se utiliza para reducir la influencia de la vibración externa durante la medición de alta resolución. Como se muestra en la Figura 9-7d, las piezas amortiguadoras 29 y 30 están fijadas respectivamente en el soporte amortiguador superior 28 y en el soporte amortiguador inferior 31 que se mueven entre sí. Se forma un espacio capilar entre las dos piezas amortiguadoras. colocado en el medio para hacer las dos capas de rieles guía. Durante el movimiento, se genera una fuerza de amortiguación para evitar la oscilación causada por el mecanismo de resorte de lámina que es demasiado sensible.

(3) Sonda óptica

En la mayoría de los casos, la sonda óptica no tiene contacto mecánico con el objeto que se está midiendo. Esta medición sin contacto tiene algunas ventajas destacadas, que se reflejan principalmente en: 1) Dado que no hay fuerza de medición, es adecuado para medir varias piezas de trabajo suaves y delgadas. 2) Debido a que es una medición sin contacto, puede escanear y medir rápidamente la superficie de la pieza de trabajo. 3) La mayoría de las sondas ópticas tienen un rango relativamente grande; , Esto es difícil de lograr con sondas de contacto generales; 4) Puede detectar partes de la pieza de trabajo que son difíciles de detectar con sondas mecánicas generales. En los últimos años, las sondas ópticas se han desarrollado rápidamente. Actualmente, se utilizan muchos tipos de sondas ópticas en máquinas de medición de coordenadas, como sondas de triangulación, sondas de enfoque láser, sondas de fibra óptica, sondas tridimensionales estereoscópicas y sondas de contacto. , etc. La siguiente es una breve introducción al principio de funcionamiento de la sonda trigonométrica. (2) Accesorios de la sonda

Para ampliar la función de la sonda, mejorar la eficiencia de la medición y detectar diferentes partes de varias piezas, a menudo es necesario equipar la sonda con varios accesorios, como puntas de sonda. , sondas y conectores, accesorios de rotación de sondas, etc.

1． Punta de medición

Para sondas de contacto, la punta de medición es la parte en contacto directo con la superficie de la pieza que se está midiendo. Se necesitan diferentes puntas de medición para diferentes formas de superficies. La Figura 9-9 muestra algunas formas comunes de extremos de medición.

2． Sonda

Una sonda es una varilla de medición reemplazable. En algunos casos, es necesario utilizar diferentes sondas para facilitar la medición. La sonda tiene una gran influencia en la capacidad de medición y la precisión de la medición. Al seleccionarla, se debe prestar atención a: 1) Bajo la premisa de cumplir con los requisitos de medición, la sonda debe ser lo más corta posible; 2) El diámetro de la sonda; debe ser más pequeño que el diámetro del extremo de medición, para que no se produzcan interferencias. Bajo ciertas condiciones, se debe seleccionar una sonda de gran diámetro tanto como sea posible. 3) Cuando se requiere una sonda larga, se puede usar una sonda de carburo; aumentar la rigidez. Si se requiere una sonda particularmente larga, se puede utilizar una sonda cerámica más liviana.

3. Conectores

Para conectar la sonda a la sonda, la sonda al rotor o al husillo de la máquina de medición se utilizan varios conectores. Los más utilizados incluyen conectores de sonda en estrella, ejes de conexión, soportes de sonda en estrella, etc.

4． Accesorio giratorio

Para la detección de algunas superficies de la pieza de trabajo, como algunas superficies inclinadas, superficies generales de las palas del impulsor, etc., no será posible completar la medición requerida solo con una sonda perpendicular al banco de trabajo. En este caso, es necesario utilizar ciertos El accesorio giratorio permite que la sonda o toda la sonda gire hasta un cierto ángulo antes de medir, ampliando así la funcionalidad de la sonda.

El accesorio giratorio comúnmente utilizado es el cuerpo giratorio de la sonda, como se muestra en la Figura 9-11a. Puede girar alrededor del eje horizontal A y el eje vertical B. Su mecanismo giratorio tiene un mecanismo de indexación preciso y su principio de indexación es similar a una placa de indexación de múltiples dientes. Hay 48 cilindros distribuidos uniformemente a lo largo de la circunferencia en la placa estática y hay 48 bolas de acero correspondientes en la placa móvil, de modo que la indexación se puede realizar con un paso de 7,5o. Su rango de rotación alrededor del eje vertical es de 360o, con un máximo de 48 posiciones, y su rango de rotación alrededor del eje horizontal es de 0o~105o, con un máximo de 15 posiciones. Dado que el ángulo de rotación alrededor del eje horizontal es 0o (es decir, la sonda está verticalmente hacia abajo), la rotación alrededor del eje vertical no cambia la posición del extremo de la sonda, por lo que el extremo de la sonda puede tener 48 × 14 + 1 = 673 posiciones en el espacio. Permite que la sonda cambie su actitud para ampliar su capacidad de acercarse a la pieza de trabajo desde todas las direcciones. Actualmente, los giratorios de sonda más utilizados en las máquinas de medición son varios giratorios de sonda producidos por RENISHAW Company.

Sección 4: Sistema de control de la máquina de medición de coordenadas tridimensionales

1. el sistema de control

El sistema de control es uno de los componentes clave de la máquina de medición de coordenadas. Sus funciones principales son: leer valores de coordenadas espaciales, controlar el sistema de medición y orientación para responder y procesar la señal de la sonda en tiempo real, controlar el movimiento del sistema mecánico necesario para la medición y monitorear el estado de la máquina de medición de coordenadas en tiempo real. para garantizar la seguridad y protección de todo el sistema, confiabilidad, etc.

2. Estructura del sistema de control

Según el grado de automatización, las máquinas de medición por coordenadas se dividen en tipos manuales, motorizadas y CNC. Las primeras máquinas de medición de coordenadas eran principalmente manuales y motorizadas. La medición la realizaba el operador directamente de forma manual o mediante el joystick para completar el muestreo de cada punto, y luego los datos se procesaban en la computadora. Con el desarrollo de la tecnología informática y la tecnología de control numérico, los sistemas de control CNC se han vuelto cada vez más populares. Controlan la alimentación automática y el muestreo de datos de las máquinas de medición de coordenadas a través de programas y, al mismo tiempo, completan el procesamiento de datos en la computadora.

1． Sistemas de control manuales y motorizados

Este tipo de sistema de control tiene una estructura simple, fácil operación, bajo precio y es muy utilizado en talleres. Los sistemas de escala de estos dos tipos de máquinas de medición de coordenadas suelen ser rejillas y las sondas generalmente utilizan sondas de disparo. El proceso de trabajo es: cada vez que la sonda de activación entra en contacto con la pieza de trabajo, la sonda envía una señal de activación y envía una señal de interrupción a la CPU a través de la interfaz de control de la sonda. La CPU ejecuta el programa de servicio de interrupción correspondiente y lee la unidad de interfaz de conteo en. Valor numérico en tiempo real, calcula la longitud espacial correspondiente, forma los valores de las coordenadas de muestreo X, Y y Z y los envía al búfer de datos de muestreo para su posterior procesamiento.

2． Sistema de control tipo CNC

La alimentación de medición del sistema de control tipo CNC está controlada por computadora.

Puede controlar el movimiento de cada eje de la máquina de medición a través de programas y monitorear el estado operativo de la máquina de medición en tiempo real, logrando así una medición automática. Alternativamente, también se puede medir manualmente mediante el joystick. Los sistemas de control CNC se pueden dividir en dos categorías: control centralizado y control distribuido.

(1) Control centralizado

El control centralizado utiliza una CPU principal para implementar el monitoreo y coordinar el muestreo de valores, y completa la recepción, interpretación y ejecución de los comandos principales de la computadora, y la devolución de Información y datos de estado con visualización en tiempo real, entrada de teclado de comandos de control y monitoreo de seguridad y otras tareas. Su control de movimiento se completa con un módulo independiente, que es un sistema informático relativamente independiente que completa el servocontrol de un solo eje, el enlace de tres ejes y el monitoreo del estado de movimiento. Desde un punto de vista funcional, la CPU de control de movimiento no solo completa el cálculo del regulador digital, sino que también realiza cálculos de interpolación. La cantidad de cálculo es grande y su rendimiento en tiempo real y la velocidad de alimentación medida dependen de la velocidad del. UPC.

(2) Control distribuido

El control distribuido se refiere al uso de múltiples CPU en el sistema, cada CPU completa un control específico y, al mismo tiempo, estas CPU coordinan su trabajo para lograr el mismo objetivo: completa la tarea de medición rápidamente y mejora el rendimiento en tiempo real del sistema de control. Además, el control distribuido se caracteriza por el procesamiento paralelo de múltiples CPU. Dado que está basado en unidades, es fácil de mantener y expandir. Si desea agregar una plataforma giratoria, solo necesita expandir una unidad de control de un solo eje en el sistema, definir su dirección en el bus y agregar el software correspondiente.

3. Control de alimentación de medición

Las máquinas de medición de coordenadas que no sean de tipo manual controlan la velocidad del servomotor a través de un joystick o programa CNC para controlar la sonda y el trabajo de medición. en relación con la trayectoria establecida para lograr la medición de la pieza de trabajo. El avance de medición de una máquina de medición de coordenadas tridimensionales es básicamente el mismo que el avance de procesamiento de una máquina herramienta CNC, pero sus requisitos de precisión y suavidad del movimiento y velocidad de respuesta son mayores. El control de movimiento de la máquina de medición de coordenadas de tres ejes incluye servocontrol de un solo eje y control de varillaje de múltiples ejes. El servocontrol de un solo eje es relativamente simple y el control de movimiento de cada eje se completa con su propio servocontrolador de un solo eje. Sin embargo, cuando se requiere que la sonda se mueva con respecto a la pieza de trabajo según una trayectoria predeterminada en el espacio tridimensional, se requiere que la CPU controle los tres ejes que se vincularán de acuerdo con un cierto algoritmo para realizar el movimiento espacial de la sonda. Dicho control está controlado por el interpolador y el servocontrol de un solo eje mencionados anteriormente. ***Completamente juntos. En el sistema de control de la máquina de medición de coordenadas, el interpolador está controlado por el programa de la CPU. De acuerdo con la trayectoria establecida, la CPU proporciona continuamente el comando de posición del eje de coordenadas al sistema de servocontrol de tres ejes, y el sistema de servocontrol de un solo eje realiza un seguimiento continuo, de modo que la sonda se mueve paso a paso desde el punto de partida hasta el punto final.

4. Comunicación del sistema de control

La comunicación del sistema de control incluye la comunicación interna y la comunicación externa. La comunicación interna se refiere a la transmisión mutua de comandos, parámetros, estados y datos entre la computadora principal y el sistema de control. Estos se realizan a través del bus de comunicación que conecta la computadora principal y el sistema de control. La comunicación externa se refiere a la comunicación entre el sistema de control y otros equipos cuando la CMM se utiliza como componente del sistema FMS o CIMS. Actualmente, los principales estándares de comunicación utilizados para las máquinas de medición de coordenadas son el estándar serial RS-232 y el estándar paralelo IEEE-488.

Sección 5 Sistema de software de la máquina de medición de coordenadas tridimensionales

Las modernas máquinas de medición de coordenadas tridimensionales están equipadas con computadoras, que recopilan datos y generan los resultados de medición requeridos a través de cálculos. El funcionamiento de su sistema de software afecta directamente al funcionamiento de la máquina de medición. Por lo tanto, todos los fabricantes de máquinas de medición por coordenadas conceden gran importancia a la investigación y el desarrollo de sistemas de software, y la proporción de recursos humanos y financieros invertidos en este aspecto aumenta constantemente. La siguiente es una breve introducción al software utilizado en las máquinas de medición de coordenadas.

1. Software de programación

Para que la máquina de medición de tres coordenadas logre una medición automática, es necesario programar el programa de medición correspondiente con anticipación. Hay varias formas de preparar estos programas de medición.

(1) Método de programación de imágenes y ventanas

La programación de imágenes y ventanas es la forma más sencilla. Selecciona el elemento medido a través del menú de gráficos, establece el sistema de coordenadas y pasa el ". ventana" le solicita que seleccione el proceso de operación y los parámetros de entrada, y que compile el programa de medición.

Este método sólo es adecuado para una programación relativamente sencilla de mediciones de elementos geométricos individuales.

(2) Método de programación de autoaprendizaje

Este método de programación se realiza en la máquina de medición CNC. El operador guía el proceso de medición e ingresa las instrucciones correspondientes hasta que se completa la medición, mientras. la computadora registra automáticamente el proceso de operación manual del operador y la información relacionada, y genera automáticamente el programa de medición correspondiente. Si desea medir repetidamente el mismo tipo de piezas, solo necesita llamar al programa de medición para completar automáticamente todos los procesos de medición registrados previamente. Este método es adecuado para la inspección de lotes y también es un método de programación relativamente simple.

(3) Programación fuera de línea

Este método utiliza el lenguaje especial de la máquina de medición proporcionado por el fabricante de la máquina de medición de coordenadas para preprogramar el programa de medición en otras computadoras de uso general. Nada que ver con encender la máquina de medición de coordenadas. Después de programar el programa, ejecútelo en la máquina de medición y haga correcciones si se encuentran errores. Su ventaja es que puede resolver trabajos de medición muy complejos, pero su desventaja es que es propenso a errores.

(4) Programación automática

En los sistemas de fabricación integrados por ordenador, los programas de medición suelen ser generados automáticamente por el sistema CAD/CAM. Por un lado, la máquina de medición de coordenadas tridimensionales lee los archivos de datos de dibujo de diseño generados por el sistema CAD y construye automáticamente piezas de trabajo virtuales. Por otro lado, acepta las piezas de trabajo reales procesadas por CAM y genera automáticamente rutas de medición basadas en las mismas. Piezas de trabajo virtuales para lograr una medición automática no tripulada. El programa de medición en este proceso es generado de forma completamente automática por el sistema.

2. Paquete de software de medición

El paquete de software de medición puede contener muchos tipos de programas de procesamiento de datos para satisfacer diversas necesidades de ingeniería. Generalmente, el paquete de software de medición de la máquina de medición de coordenadas tridimensionales se divide en un paquete de software de medición general y un paquete de software de medición especial. El paquete de software de medición general se refiere principalmente a un paquete de software que mide elementos geométricos básicos como puntos, líneas, superficies, círculos, cilindros, conos y esferas, así como sus errores de forma y posición y relaciones mutuas. Normalmente cada máquina de medición de coordenadas está equipada con este tipo de paquete de software. Los paquetes de software de medición especiales se refieren a varios tipos de paquetes de software de medición desarrollados por fabricantes de máquinas de medición de coordenadas para mejorar la eficiencia y precisión de la medición de algunos objetos de medición específicos. Por ejemplo, muchas máquinas de medición de coordenadas están equipadas con paquetes de software de medición especiales para piezas comunes y mediciones de superficies, como engranajes, levas y árboles de levas, roscas, curvas y superficies curvas. Algunas máquinas de medición también están equipadas con paquetes de software de medición especiales para medir piezas como carrocerías de automóviles y palas de motores.

3. Software de depuración del sistema

Se utiliza para depurar la máquina de medición y su sistema de control, generalmente cuenta con el siguiente software.

(1) Paquete de software de autoprueba y análisis de fallas: se utiliza para verificar las fallas del sistema y mostrar automáticamente las categorías de fallas.

(2) Paquete de software de compensación de errores: se usa para tres coordenadas; medición Se detecta el error geométrico de la máquina y, cuando la máquina de medición de tres coordenadas está funcionando, el error de la máquina de medición se corrige de acuerdo con los resultados de la detección;

(3) Identificación de parámetros del sistema y optimización de parámetros de control paquete de software: se utiliza para la depuración general del sistema de control CMM y genera archivos de ejecución del usuario con parámetros optimizados;

(4) Paquete de software de prueba de precisión y medición de aceptación: se utiliza para medir las herramientas de inspección de acuerdo con los estándares de aceptación.

4. Software de trabajo del sistema

El sistema software de medición debe estar equipado con algún software de coordinación y trabajo auxiliar, algunos de los cuales son necesarios y otros se utilizan para ampliar funciones.

(1) Software de gestión de sonda: utilizado para calibración de sonda, control de rotación de sonda, etc.;

(2) Software de operación CNC: utilizado para control de movimiento de sonda;

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(3) Software de monitoreo del sistema: se utiliza para monitorear el sistema (como monitorear el suministro de energía, la fuente de gas, etc.);

(4) Compilación del software del sistema: use este programa para compilar y generar código de objetivos operativos;

(5) software de interfaz DMIS: utilizado para traducir archivos en formato DMIS;

(6) software de gestión de archivos de datos: utilizado para diversos tipos de gestión de archivos ;

(7) Software de comunicación de red: se utiliza para lograr una comunicación bidireccional o unidireccional con otras computadoras.