مرکز آموزش عالی علمی کاربردی انجمن جوشکاری شهرکرد

ماشين هاي اندازه گيري مختصاتCMM

عنوان درس : نقشه برداری صنعتی

استاد مربوطه : جناب آقای مهندس علی بابایی

تهيه و تنظيم: سعید رئیسی وانانی

رشته مهندسی طراحی و نقشه کشی صنعتی

Coordinate Measuring Machines

(CMM)

ماشين هاي اندازه گيري مختصات

:مقدمه

ب�ا گس�ترش روز اف�زون ص�نايع قطع�ه س�ازي و ايج�اد رق�ابت در از جايگ�اه ،ان�دازه گ�يري و کن�ترل کيفيت برت�ر ب�ا کيفيت تولي�د و گ�يري ان�دازه ک�ه چ�را اس�ت. برخ�وردار ويژه�اي و مهم بک�ارگيري روش�هاي مناس�ب ب�راي کن�ترل خ�ط تولي�د، ب�راي تولي�د تهي�ه ب�ا ک�ه ب�وده کيفيت کن�ترل واح�د وظيف�ه يکس�ان قطع�ات ب�ه و ايج�اد ب�ا و ني�از م�ورد اف�زار ن�رم و اف�زار ک�ردن س�خت ،به�ترين قطع�ات کن�ترل ب�راي مناس�ب روش�هاي ک�ارگيري ت�يراژ در قطع�ات کيفيت ب�ا تولي�د ب�راي تولي�د واح�د راهنم�اي باالست که در نتيجه از توليد قطعات معيوب جلوگيري مي کند.

ب�ه از قطع�ات ب�رخي اجب�اري در همين راس�تا جهت کن�ترل ان�دازه گ�يري از وس�ايل ت�وان ب�ر مي خ�وريم ک�ه نمي م�واردي عم�ومي مانن�د ک�وليس وميکروم�تر و ..... اس�تفاده ک�رد در چ�نين

cmmم�واردي مي ت�وان از دس�تگاه ه�اي ان�دازه گ�يري س�ه بع�دي استفاده کرد.

( چيست ؟CMMيک ماشين اندازه گيري مختصات )( در اص�ل ي�ک ماش�ين ان�دازه گ�يري مختص�ات CMM ماش�يني )

اس�ت ک�ه ان�دازه ه�اي ج�بري و مختص�اتي ه�ر ن�وع قطع�ه اي را ب�ا ان�دازه ان�دازه گ�يري مي کن�د . در طي فرآين�د دقت بس�يار ب�اال گ�يري ،محوره�اي مختص�ات ماش�ين ب�ه وس�يله مک�انيزم حرک�تي ب�ر روي قطع�ه ح�رکت مي کنن�د. ب�ه منظ�ور بدس�ت آوردن ي�ک نتيج�ه مطل�وب و قاب�ل قب�ول در ان�دازه گ�يري دقي�ق ل�رزش ه�اي موج�ود . ياب�د ک�اهش و ح�ذف امک�ان ح�د ت�ا بايس�ت مي دس�تگاه در باي�د س�ختگيرانه و بن�ابراين مک�انيزم حرک�تي در اين ماش�ين ه�ا ان�دازه گ�يري اين کنف�رانس جزيي�ات ي�ک ماش�ين . باش�د دقي�ق

( آن و همچ�نين ه�دف CMMمختص�ات (، قس�مت ه�اي مختل�ف اين ماشين ها را از اندازه گيري بيان مي کند .

مفهوم يک ماشين اندازه گيري مختصات :Understanding the Coordinate Measuring Machine

گ�يري ان�دازه ماش�ين ي�ک در مختص�ات دس�تگاه از تص�وري نقش�ه ي�ک منزل�ه ب�ه توان�د مي مختص�ات دس�تگاه ، مختص�ات

خيابان با مکان هاي آن تصور شود.

ان�دازه گ�يري مختص�ات ) ب�ه ي�ک CMMيک ماش�ين ( بيش�تر ش�بيه انگش�ت مي مان�د ک�ه ق�ادر اس�ت مختص�ات نقش�ه را ب�ر روي آن پي�دا کن�د ک�ه اين ک�ار ب�ه وس�يله محوره�اي تعبي�ه ش�ده ب�ر ماش�ين ص�ورت مي پ�ذيرد . در واقعيت ، ب�ه ج�اي انگش�ت ؛ ماش�ين ان�دازه گ�يري

( ب�راي CMMمختص�ات ي�اقوت( جنس )از جس�تجوگر ي�ک از ) ب�ر روي قطع�ه ک�ار اس�تفاده مي کن�د .هر ان�دازه گ�يري مک�ان ه�ا نقط�ه ب�ر روي قطع�ه ک�ار ي�ک نقط�ه منحص�ر ب�ه ف�رد مي باش�د ک�ه ب�ه گ�يري ان�دازه ماش�ين گ�ردد. مي ب�از ماش�ين مختص�ات سيس�تم

ان�دازه گ�يري ش�ده ب�ه CMMمختص�ات ) ( ترکي�بي اس�ت از نق�اط منظ�ور تش�کيل ي�ک وي�ژگي ک�ه مي توان�د ب�ا هم�ه اج�زا و وي�ژگي ه�ا

. باش�د ارتب�اط در

CMMعلل استفاده از دستگاه

سرعت و دقت1.

قابليت اندازه گيري تلرانس هاي فرم و وضعيت2.

قابليت برنامه نويسي3.

قابليت اندازه گيري پوسته4.

تعريف رياضي محورها به صورت ساده5.

اندازه گيري اپتيکي6.

CMMانواع

الف - از نظر شکل ظاهري :- دروازه اي داراي دقت باال1- بازوي داراي قدرت مانور باال2

ب – از نظر نوع حرکت :1 -cmm air bring نيروي محرکه فشار هوا و نيروي دست :

اپراتور است ) دقت ميکرون (2 -cmm roiler bring محور ها توسط بلبرينگ روي بدنه :

نصب شده است و توسط چرخ و شانه به صورت دستي يا موتوري حرکت مي کند ) دقت صدم ميکرون (

نسل هاي مختلف اين دستگاه از آغاز تا کنون را مي توان به صورت زير معرفي کرد

بدون نمايشگر – ورنيه اينمايشگر ساده – نمايشگر مختصاتپردازنده ساده با توانائي محدود کامپيوتر با نرم افزار ساده – سيستم عاملDOSپيشرفته

دو نوع سيستم هاي مختصات براي ماشين هاي اندازه (وجود دارد:CMMگيري مختصات )

- نوع اول » سيستم 1« مختصات ماشيني

(Machine Coordinate system ناميده مي )

شود. به Z وX ،Yدر شکل محورهاي

حرکات ماشين اشاره دارند . هنگامي

که از جلو به ماشين نگاه مي کنيم ؛

ها از چپ به راست ،Xمحور ها از جلو به عقب وYمحور

ها به صورت عمودي Z محور نسبت به دو محور ديگر به باال و پايين حرکت مي کند.

- نوع دوم سيستم هاي 2مختصات به »سيستم

مختصات تفکيک شده « (part coordinate

system )معروف مي باشد ؛

و X ،Yکه در اين نوع محورهاي Z با ويژگي هاي قطعه کار در

ارتباط مي باشند.

اسلوب و روش کار ماشين اندازه گيري مختصات :The Coordinate Measuring machine system

( يک ماش�ين ان�دازه گ�يري مختص�اتCMM ، از ي�ک اتاق�ک کن�ترل )ک�امپيوتر) ،ي�ک تماس�ي جعب�ه مک�انيکي PCي�ک س�ازه وي�ک )

تش�کيل ش�ده اس�ت . ش�کل زي�ر ک�ه نم�ايش دهن�ده عکس�ي از ي�ک مي باش�د . ات�اق کن�ترل B3C-LC و CMMکن�ترل کنن�ده ماش�ين

مانن�د ؛ باش�د اط�راف مي محي�ط ب�ا اتص�االت همچ�نين ش�امل ( ويک شبکه مشترک .I/Oپورت هاي )

ب�ه از جعب�ه تماس�ي زم�اني اس�تفاده مي ش�ود ک�ه م�ا بخ�واهيم ص�ورت دس�تي ماش�ين ان�دازه گ�يري مختص�ات را ج�ا ب�ه ج�ا ک�نيم . عکس�ي از جعب�ه تماس�ي را در ش�کل مي ت�وانيم مش�اهده ک�نيم . از ک�امپيوتر ب�راي اج�راي برنام�ه ه�اي مرب�وط ب�ه ان�دازه گ�يري ک�ه

مي توانند با واحد کنترل در ارتباط باشند استفاده مي شود

شمار ه

ماشين هاي قسمت

1 کار سکوي

2 ) و استحکام با ميز گرانيتي ميز( باال بسيار سختي

3 رابط پايه

4 محور رانش ها yمکانيزم

5 پرتو Xمونتاژ

6 Zبرج

7 Zمسير

8 ( ) ياقوت جنس از گر جيتجو

سازه مکانيکي يک ماشين اندازه گيري مختصات :The Mechanical Structure

. ايت نص�ب ش�ده محکم ک�ار م�يز ي�ک ب�االي ب�ر گراني�تي ميز قس�مت ه�اي م�ورد ان�دازه گ�يري ب�ر روي م�يز ک�ار ق�رار مي گيرن�د و محکم مي ش�وند . پاي�ه راب�ط ب�ر روي مک�انيزم مح�ور رانش نص�ب ش�ده اس�ت . مک�انيزم رانش پاي�ه راب�ط را در ط�ول مح�ور

Y ها حرکت مي دهد پرت�و رانش Xمونت�اژ مک�انيزم مش�ابه رانش مک�انيزم ي�ک از

ه�ا س�اخته ش�ده ايت . تنه�ا تف�اوت موج�ود اين اس�ت ک�ه Yمح�ور پرت�و مح�ورXمونت�اژ Z مح�ور ط�ول در را ه�ا X ب�ه وادار ه�ا

نص�ب X ب�ر ب�االي مح�ور مونت�اژ پرت�و Zح�رکت مي کن�د . ب�رج هم ، همچ�نين داراي ي�ک مک�انيزم مش�ابه Zش�ده اس�ت . ب�رج

را ب�ه ب�اال و پ�ايين در Z ، مس�يرZمحوره�اي ف�وق مي باش�د . ب�رج ه�ا ح�رکت مي ده�د . جس�تجوگر در انته�اي مس�ير Zط�ول مح�ور

Z نص�ب ش�ده اس�ت . ه�دف جس�تجوگر ايج�اد ارتب�اط ب�ا س�طح قطع�ه ک�ار مي باش�د . جس�تجوگر در حقيقت ي�ک س�ويچ بس�يار پيچي�ده مي باش�د . ب�راي س�اده ک�ردن اين جس�تجوگر ، تنه�ا مح�ور

Y. ها و مکانيزم رانش آن بررسي مي شوند

The Y-axis Drive ها : Yمکانيزم رانش محور Mechanism

قسمت اصلي يک مکانيزم رانش ، يک موتورDC مي باشد که به توضيحات نماديک قرقره متصل شده است

A قرقره اي که به محور موتور متصل شده است .

B متصل شده است .Aقرقره اي که با تسمه به قرقره

C قرقره اي که بر قرقرهB قرار دارد

D متصل شده استCقرقره اي که به قرقره

ε پايه رابط

R1 Aشعاع قرقره

R2 شعاع قرقرهB

R3 شعاع قرقرهC

R4 شعاع قرقرهD

M εجرم پايه رابط

Yb مکان پايه رابط

Ө زاويه محور موتور

ω سرعت زاويه اي محور موتور

C ب�ه وس�يله ي�ک تس�مه وص�ل اس�ت . قرق�ره A ب�ه قرق�ره Bقرق�ره ب�ه C ب�ه قرق�ره D واق�ع مي باش�د . در پاي�ان قرق�ره Bب�ر قرق�ره

ب�ه تس�مه متص�ل Eوس�يله ي�ک تس�مه متص�ل ش�ده اس�ت . پاي�ه راب�ط . اس�����ت ش�����ده

در ش�کل و زاوي�ه مح�ور موت�ور از ح�الت خطي ybمک�ان پاي�ه راب�ط اي زاوي�ه س�رعت . ان�د ش�ده خ�ارج ش�ده رمزگ�ذاري دوراني و توس�ط ي�ک س�رعت س�نج ک�ه ب�ه مح�ور موت�ور متص�ل ش�ده ان�دازه

گيري مي شود .

زير به ما نشان ميدهد هنگامي که پهناي يک جعبه مثال اندازه گيري مي شود چه اتفاقي رخ مي دهد

پايه رابط تا زماني حرکت مي کند که جستجوگر يک تماس باسطح جلويي را مشخص کند

مکان پايه رابط را با رمزگذار خطي خوانده شده و در قسمت کنترل ذخيره مي شود .

پايه رابط از قسمت مخالف به سمت عقب سطح حرکتکرده تا جيتجوگر ضربه اي ديگر را ثبت نمايد.

جايگاه جديد به وسيله رمز گذار خطي خوانده شده و درقسمت کنترل ذخيره مي شود.

مکان هاي اندازه گيري شده )اندازه هاي بدست آمده( ازيکديگر تفريق مي شوند و نتيجه بيانگر اندازه پهناي جعبه مي

باشد . ، اگر ماشين بر اثر استهالک يا ميرايي دچار ارتعاش گردد

جستجوگر قادر به تشخيص و ثبت مکان پايه رابط نمي باشد . اين امر دليل اهميت ميرايي را در اين سيستم ها بيان مي کند

Probe systemسيستم حساس )پراپ(

حساس�ه ه�ا وس�ايلي از جنس ي�اقوت و ب�ه ش�کلهاي ک�روي ،کاس�هاي و... و در قط�ر ه�ا و طوله�اي مختل�ف س�اخته مي ش�وندکه ب�ا باش�د. ب�ه واح�د کن�ترل متص�ل مي الک�تروني توس�ط وس�ايل ب�ه س�طح قطع�ه ک�ار مختص�ات م�ورد ه�ا اين حساس�ه برخ�ورد

نظر در واحد کنترل ثبت مي گردد.: حساسه ها داراي دو نوع زير است حساس�ه ه�اي مک�انيکي الک�ترونيکي : اين حساس�ه ه�ا ب�ا لمس

سطوح سيکنالهايي به واحد کنترل مرکزي ارسال مي کنند حساس�ه ه�اي ل�يزري : اين حساس�ه ه�ا ب�دون لمس قطع�ه ان�دازه

گ�يري مي کن�د و ب�راي قطع�ات اس�فنجي ي�ا ج�دار ن�ازک پالس�تيکي استفاده مي شود

B3 C-LC : Theکنترل کننده, Controller,B3C-LC

ب�ا قس�مت ه�اي اتاق�ک ي�ک ي�ک کن�ترل کنن�ده قس�مت ه�اي اص�لي ، اتاق�ک در . باش�د مي تماس�ي جعب�ه ي�ک و اف�زاري س�خت مي اج�را را اف�زاري ن�رم ه�اي برنام�ه ک�ه اص�لي پردازش�گر

مي باشد . Intel 486نمايد ؛ يک پردازشگر کن�ترل ب�راي ب�ا س�ه مح�ور مح�رک ي�ک ص�فحه از اتاق�ک همچ�نين

ه�ا تش�کيل ش�ده اس�ت . ه�ر Zه�ا وY ه�ا ، Xمک�انيزم رانش مح�ور بهين�ه ک�ردن خصوص�يات ب�راي توان�د ب�ه ط�ور مج�زا مي مح�ور ب�ه مختل�ف ص�فحات ان�واع . ياب�د وف�ق و تنظيم ش�ود مح�رک و اض�افه توانن�د مي عملک�رد و ک�ار کيفيت ب�ردن ب�اال منظ�ور اس�تفاده ش�وند . در اين پ�ردازش ي�ک ف�اکتور ک�ه ب�ه ک�اربر اج�ازه مي ده�د ت�ا س�يگنال ه�اي آن�الوگ را ب�ه بخش فرم�ان ي�ار س�خت اف�زار وارد نماي�د اس�تفاده مي ش�ود . عالوه ب�ر اين خ�ود دس�تگاه اي مي ارتباط�ات ش�بکه ب�راي اختي�اري ي�ک ص�فحه داراي ن�يز

( در اتاق�ک ايج�اد ارتب�اط ديجيت�ال ي�ا آن�الوگ Ethernetباش�د . )(I/O. براي کنترل وجود دارد )

کنن�ده کن�ترل ش�د داده توض�يح � قبال ک�ه ، CMMهم�انطور B3C-LC همچ�نين ش�امل ي�ک جعب�ه تماس�ي ن�يز مي باش�د .بر

تعبي�ه ش�ده ک�ه DOF-3روي جعب�ه تماس�ي ي�ک دس�ته فرم�اندر چ�نين روش ه�ايي مي توان�د م�ورد اس�تفاده ق�رار گ�يرد . در اص�ل جعب�ه تماس�ي ب�ه ک�اربر اين اج�ازه را مي ده�د ک�ه پاي�ه

را در راس�تاي مح�ور Zه�ا ، ب�رج Yراب�ط را در راس�تاي مح�ور Xه�ا و در پاي�ان مس�يرZ را در راس�تاي مح�ور Z ه�ا ح�رکت ده�د

ب�ه مس�ير آنجاييک�ه جس�تجوگر از ، اي�نرو از .Z متص�ل مي باش�د اين امک�ان ف�راهم مي ش�ود ک�ه جس�تجوگر در راس�تاي

ي�ک سيس�تم ان�دازه گ�يري مختص�ات دقي�ق Z وX، Yمحوره�اي ب�ه منظ�ور ب�ه عن�وان نمون�ه ، جعب�ه تماس�ي . ح�رکت نماي�د

( ب�راي ردي�ابي CMMآم�وزش ماش�ين ان�دازه گ�يري مختص�ات )قسمت ها بر روي قطعه کار مورد استفاده قرار مي گيرد.

نرم افزارهاي کنترل کننده :The Controller Software

برنام�ه ک�ه دارن�د وج�ود زي�ادي مختل�ف اف�زاري ن�رم ه�اي برنام�ه ( CMMنويس�ي و راه ان�دازي ماش�ين ه�اي ان�دازه گ�يري مختص�ات )

باي�د ابت�دا کن�ترل کنن�ده و سيس�تم کن�ترل ب�ر مي گيرن�د . در را در ) ن�وعي Ethernetروش�ن و راه ان�دازي ش�وند . اين ک�ار ب�ا سيس�تم

سيس�تم ش�بکه ک�ه امک�ان حم�ل اطالع�ات س�معي و بص�ري را همانن�د ن�رم ب�ا ارتب�اط ايج�اد علت .به آورد مي ف�راهم ک�امپيوتري داده اف�زار ن�رم ي�ک � اساس�ا . مي ش�ود انج�ام گ�يري ان�دازه افزاره�اي

( گ�يري ک�ه Wilcox,2001)PC-DIMISان�دازه ش�ود مي نامي�ده براي اندازه گيري هاي پيچيده کاربرد دارد .

( B&S,2000اگ�ر چ�ه در اين ک�ار ي�ک ن�رم اف�زار بس�يار س�اده ب�ه ن�ام )Testsoft اس�تفاده مي ش�ود . اين ن�رم اف�زار ب�راي کن�ترل ماش�ين

اي ک�ه از دس�تورات س�اده اي مانن�د زي�ر اس�تفاده مي CMMه�اي کنند ، کاربرد دارد :

دسYتور مثYال يYک : Testsoft مي زيYر ماننYد باشد :

Moudlt 100,200,50 ک�ه يکس�ري حرک�ات مرتب�ط ب�ا هم زي�ر را ش�امل مي

ه�ا ح�رکت Y ميليم�تر در راس�تاي مح�ور 200ش�ود : پاي�ه راب�ط ه�ا ح�رکت X ميليم�تر در راس�تاي مح�ور Z 100مي کن�د ، ب�رج

ميليم�تر در راس�تاي مح�ور Z 50مي کن�د و در پاي�ان مس�ير Z. ها

دسYتور Testsoft : يYک دسYتور مهم ديگYر مثYالزير مي باشد :

autzer ب�ه Z ومس�ير Z ک�ه ب�ر طب�ق اين دس�تور پاي�ه راب�ط ، ب�رج

مق�دار دهي و کنن�د ه�اي مش�خص ش�ده ح�رکت مي مک�ان اولي�ه مقي�اس سيس�تم ، در اين م�ورد ک�ه در م�ورد آن در ح�ال

بحث هستيم و رمز گذاري خطي را انجام مي دهد .سيس�تم ب�ا ک�ه اي پايان�ه روي ب�ر برنام�ه دو ه�ر

Ethernet ، باش�ند مي ارتب�اط در ه�ا کن�ترل وس�يله ب�ه استفاده مي شوند .

CMMبرخي از نرم افزارهاي

نرم افزارUMESS شامل برنامه اندازه گيري استاندارد جهت :اندازه گيري اشکال هندسي

نرم افزارSAM جهت محاسبات اماري بر روي قطعات که با :تيراژ باال توليد مي شود. به عنوان مثال خالصه ارزيابي

قطعات به صورت اماري و لگاريتمي و منحني توزيع فراواني و... را براي تمامي قطعات رسم و اطالعات ان را دسته بندي

مي کند.

نرو افزارKUM جهت اندازه گيري کليه منحني هاي مشخص :هندسي و نامشخص استفاده مي گردد و به کمک ان مي توان تصاوير دو بعدي و سه بعدي از منحني توسط پالتر رسم نمود.

نرم افزارGON, G-AGE,G-RAM جهت اندازه گيري کليه:چرخ دنده ها

نرم افزار هايAXEL , ACE...... و

سيستم کنترل :The Control System

در اينجا يک نمونه سازه کنترل براي ماشين هايCMM بيان شده است . يک الگو و طرح کلي از اين سيستم در شکل زير

داده شده است .

)ک�ه نماين�ده کن�ترل کنن�ده Fs، Fp،PIDاين سيس�تم از پنج بل�وک ،موت�ور يع�ني ديگ�ر بل�وک دو و باش�د( مک�انيزم DCواقعي مي و

ب�راي Fsرانش تش�کيل ش�ده اس�ت . في�دبک)پس خ�ور( ت�ابع انتق�ال في�دبک س�رعت زاوي�ه اي از موت�ور ب�ا ي�ک ت�اکومتر )وس�يله ان�دازه

ب�راي Fpگ�يري س�رعت دوراني ( اس�تفاده مي ش�ود . ت�ابع انتق�ال تع�يين م�وقعيت في�دبک ب�ا ي�ک رمزگ�ذاري خطي اس�تفاده مي ش�ود .

ب�راي تنظيم نم�ودن خصوص�يات سيس�تم اس�تفاده PIDتنظيم کنن�ده ب�ه عن�وان ت�ابع انتق�ال مرتب�ه DCمي ش�ود . ب�ه ط�ور معم�ول موت�ور

ب�ردار به�ره ي�ک عن�وان ب�ه رانش مک�انيز و کن�د مي عم�ل دوم اس�تاتيکي ، وابس�ته ب�ه نس�بت تب�ديل چرخدن�ده ه�اي سيس�تم رفت�ار

ه�ا نس�بت Yمي کن�د . ب�ه عن�وان مث�ال ب�راي مک�انيزم رانش مح�ور س�رعت ه�اي دوراني محوره�اي ورودي و خ�روجي جعب�ه دن�ده را ب�ه

و خوان�دن DCراح�تي مي ت�وان ب�ا چرخان�دن ي�ک دور مح�ور موت�ور ب�ر روي . در خواس�ت ه�ايي نم�ود ان�دازه گ�يري پاي�ه راب�ط مک�ان م�دل ه�اي دقي�ق اين سيس�تم ب�ه منظ�ور م�وفقيت در ک�ار و کن�ترل

وج�ود دارد . ورودي ب�ه سيس�تم ي�ک منب�ع CMMبه�تر ماش�ين ه�اي جري�ان آرميچ�ر مي باش�د . در حين ک�ار خ�روجي نم�ايش داده ش�ده

به طور معمول مکان پايه مکان رابط مي باشد .

ا ز توجه شما سپاسگزارم

پايان