Principiile de bază ale tehnicii de măsurat în coordonate

Corpul principal al MMC este constituit dintr-un batiu care susţine sau pe care se deplasează dispozitive axiale care sunt montate astfel încât să materializeze 3 axe perpendiculare una in funcţie de alta notate cu X, Y, si Z. Deplasările de-a lungul axelor sunt citite de către un sistem de măsurare a lungimilor, care le transmite unui sistem de calcul. Funcţia de măsurare a lungimilor este realizată de către capul palpator care în momentul contactului cu piesa transmite sistemului de acţionare un semnal de comandă pentru memorarea poziţiei de contact. Se utilizează trei sisteme de coordonate:

În urma fabricaţiei unui reper se obţine un model fizic real, bazat pe un model geometric nominal cunoscut. Obiectivul principal al metrologiei tridimensionale constă în determinarea parametrilor independenţi ai modelului geometric care aproximează cel mai bine modelul real (efectiv), definit de mulţimea punctelor palpate P .

Astfel, determinarea modelului geometric asociat mulţimii punctelor măsurate poate fi privit ca un proces invers fabricării, deoarece se pleacă de la un model fizic real şi se doreşte obţinerea unui model geometric ideal, scopul controlului dimensional şi geometric constând în a evalua abaterile dintre cele două modele.

Elementele geometrice ale modelului piesei se pot clasifica în trei tipuri principale: punct, curbă şi suprafaţă. Suprafeţele pot fi clasificate în suprafeţe simple (primitive de tip plan, cilindru, con, sferă sau tor care pot fi descrise de un model analitic) şi suprafeţe complexe. Aceeaşi clasificare se poate aplica şi curbelor care pot fi curbe simple, liniare sau circulare, sau curbe neparametrice (complexe).

Nu este posibilă evaluarea parametrilor preciziei de prelucrare a unei piese în mod direct pe baza coordonatelor punctelor măsurate, ci prin prelucrarea matematică a datelor şi obţinerea unui model analitic al piesei care este utilizat pentru a evalua în mod global condiţiile de precizie obţinute în urma fabricării.

Materializarea sistemului de coordonatecartezian de către elementele maşinii

1

Acest model este alcătuit din elemente geometrice ideale care poartă denumirea de elemente geometrice de substituţie, elemente geometrice asociate şi care sunt determinate matematic funcţie de tipul fiecărui element geometric.

Sistemul de măsurare 3D este condus cu ajutorul unui PC sau staţie grafică şi un CNC (Computer Numerical Control).

Primul înmagazinează procedurile de lucru, datele de intrare, modelele geometrice şi datele de ieşire, respectiv coordonatele măsurate sau abaterile. Rolul CNC-ul este de-a conduce programele de măsurare. Măsurarea se bazează pe comparaţia între modelul geometric 3D şi piesa reală obţinută în urma prelucrării. Modelul geometric poate fi desenul de execuţie al reperului sau modelul virtual construit cu ajutorul programelor de proiectare asistată.

Prima procedură şi cea mai importantă constă în alinierea celor trei sisteme de coordonate.Alinierea – De ce este nevoie de aliniere?

In orice soft principiul de măsurare este acelaşi. Mai intâi se face alinierea piesei.Alinierea este foarte importanta pentru o bună acurateţe de măsurare.Cei trei paşi ai alinierii1. Nivelarea2. Rotatia3. Determinarea originiiPentru a nu uita direcţia si sensul axelor maşinii vom adopta regula mâinii stângi.1. Nivelarea

• Nivelarea este folosita pentru a determina prima axa a sistemului de coordonate in care vom măsura piesa. Acest lucru poate fi realizat măsurând un plan.

2

2. RotatiaDupa ce am determinat

prima axa determinăm rotatia unei axe in jurul primei determinate.

Al doilea pas este blocarearotirii reperului, in acestmoment al alinierii acestafiind liber sa se roteasca, avem nevoie de 2 entitaticare vor bloca miscarea.

Putem masura doua puncte pe o suprafata pentru a determina o linie

• Pentru o buna orientare vom alege bazele de cotare, suprafeţele bine finisate.

Luând un punct de pe suprafaţa obiectului de măsurat, se înregistrează cele trei coordonate carteziene ale centrului palpatorului. Înregistrarea acestor coordonate se face cu ajutorul traductoarelor, care le "citesc" pe riglele optice situate de-a lungul axelor maşinii.

Pentru a obţine măsurări cât mai precise în urma efectuării citirilor, trebuiesc folosite tehnici sofisticate pentru detectarea şi corectarea erorilor. Definirea punctului măsurat

În momentul în care palpatorul ia contact cu suprafaţa măsurată, cu ajutorul traductoarelor de deplasare aflate pe fiecare din cele trei ghidaje ortogonale rectilinii ale maşinii se realizează înregistrarea

Measure 3 Points To Create PlaneMeasure 2 Points To Create LineMeasure 1 Point On Side Face

3. Determinarea originii Pentru determinarea originii avem nevoie de un punct. Ultima etapa in obtinereadatelor pentru alinierea este stabilirea celei de a 3-a referinte, aceasta entitate va pune aliniamentul impreuna. Pana acum am stabilitit entitati care definesc nivelarea si rotatia reperului, si nimiccare sa limiteze balansul stanga-dreapta.

3

în coordonate carteziene a poziţiei centrului sferei de palpare în volumul de lucru al maşinii, în raport cu sistem de referinţă maşină OMCMZMY M definit de cele trei ghidaje ortogonale ale echipamentului.Pentru a localiza poziţia unui punct particular al palpatorului, acesta fiind de regulă centrul sferei de palpare, se utilizează o operaţie de calibrare. Această procedură permite definirea unui punct de referinţă în raport cu sistemul de referinţă maşină, prin măsurarea unei sfere etalon al cărei centru este definit în mod unic OmXmZmYm.

După calibrarea palpatorului, suprafaţa reală a unei piese va fi definită prin mulţimea punctelor care corespund poziţiilor ocupate succesiv de către centrul sferei fiecărui palpator, care a venit în contact cu suprafaţa reală măsurată.Fiecărui punct “capturat” îi sunt asociate două informaţii suplimentare: -raza dinamică a sferei palpatorului utilizat -vectorul direcţiei de palpare. Aceste două informaţii suplimentare permit estimarea coordonatelor punctului de contact dintre palpator şi suprafaţa reală a piesei. Punctul calculat denumit punct măsurat, determinat pe baza coordonatelor cunoscute ale centrului sferei de palpare, direcţia vectorului de palpare şi raza dinamică a sferei de palpare.

4

Vectorul este descrierea matematica a directiei şi este folosit de softul masinilor CMM pentru aflarea directiei in care trebuie condus pentru a ajunge perpendicular pe suprafata analizată. O dimensiune este determinata prin definirea valorilor pe X, Y, Z; un vector foloseste I, J, K pentru a-i fi definita directia. In acest fel, cele doua nu pot fi confundate: “I” reprezinta directia X, “J” reprezinta directia Y iar “K” reprezinta directia Z.Valorile I, J, K definesc proportia in care o anumita direcţie influenteaza un vector.

• Vectorul care defineste directia axei +X este 1,0,0• Vectorul care defineste directia axei -X este -1,0,0• Vectorul care defineste directia axei +Y este 0,1,0• Vectorul care defineste directia axei -Y este 0,-1,0• Vectorul care defineste directia axei +Z este 0,0,1• Vectorul care defineste directia axei -Z este 0,0,-1

+X vector +Y vector +Z vector

-X vector -Y vector -Z vector

De ce sunt importanţi vectorii?• Vectorii sunt folosiţi în compensarea erorii cosinus atunci când efectuăm o măsurare.

a.

5