समन्वय मापने की मशीन क्या है?

एनियामक माप मशीन(सीएमएम) एक ऐसा उपकरण है जो एक जांच के साथ ऑब्जेक्ट की सतह पर असतत बिंदुओं को संवेदन करके भौतिक वस्तुओं की ज्यामिति को मापता है। सीएमएम में विभिन्न प्रकार की जांच का उपयोग किया जाता है, जिसमें यांत्रिक, ऑप्टिकल, लेजर और सफेद प्रकाश शामिल हैं। मशीन के आधार पर, जांच की स्थिति को एक ऑपरेटर द्वारा मैन्युअल रूप से नियंत्रित किया जा सकता है या यह कंप्यूटर नियंत्रित हो सकता है। CMMS आमतौर पर एक तीन आयामी कार्टेशियन समन्वय प्रणाली (यानी, XYZ कुल्हाड़ियों के साथ) में एक संदर्भ स्थिति से इसके विस्थापन के संदर्भ में एक जांच की स्थिति को निर्दिष्ट करता है। एक्स, वाई, और जेड कुल्हाड़ियों के साथ जांच को स्थानांतरित करने के अलावा, कई मशीनें भी जांच कोण को नियंत्रित करने की अनुमति देती हैं ताकि सतहों के माप की अनुमति मिल सके जो अन्यथा अप्राप्य होंगे।

ठेठ 3 डी "ब्रिज" सीएमएम तीन अक्षों, एक्स, वाई और जेड के साथ जांच आंदोलन की अनुमति देता है, जो तीन आयामी कार्टेशियन समन्वय प्रणाली में एक दूसरे के लिए ऑर्थोगोनल हैं। प्रत्येक अक्ष में एक सेंसर होता है जो उस अक्ष पर जांच की स्थिति की निगरानी करता है, आमतौर पर माइक्रोमीटर सटीकता के साथ। जब जांच ऑब्जेक्ट पर किसी विशेष स्थान पर संपर्क करती है (या अन्यथा पता लगाता है), मशीन तीन स्थिति सेंसर का नमूना लेती है, इस प्रकार ऑब्जेक्ट की सतह पर एक बिंदु के स्थान को मापता है, साथ ही माप के 3-आयामी वेक्टर को भी लिया जाता है। इस प्रक्रिया को आवश्यक के रूप में दोहराया जाता है, हर बार जांच को आगे बढ़ाते हुए, एक "बिंदु बादल" का उत्पादन करने के लिए जो ब्याज के सतह क्षेत्रों का वर्णन करता है।

सीएमएम का एक सामान्य उपयोग डिजाइन के इरादे के खिलाफ एक भाग या विधानसभा का परीक्षण करने के लिए विनिर्माण और विधानसभा प्रक्रियाओं में है। ऐसे अनुप्रयोगों में, बिंदु बादलों को उत्पन्न किया जाता है जो सुविधाओं के निर्माण के लिए प्रतिगमन एल्गोरिदम के माध्यम से विश्लेषण किया जाता है। इन बिंदुओं को एक जांच का उपयोग करके एकत्र किया जाता है जो मैन्युअल रूप से एक ऑपरेटर द्वारा या स्वचालित रूप से प्रत्यक्ष कंप्यूटर नियंत्रण (DCC) के माध्यम से तैनात किया जाता है। DCC CMM को समान भागों को बार -बार मापने के लिए प्रोग्राम किया जा सकता है; इस प्रकार एक स्वचालित सीएमएम औद्योगिक रोबोट का एक विशेष रूप है।

पार्ट्स

समन्वय-मापने वाली मशीनों में तीन मुख्य घटक शामिल हैं:

• मुख्य संरचना जिसमें गति के तीन अक्ष शामिल हैं। चलती फ्रेम के निर्माण के लिए उपयोग की जाने वाली सामग्री में वर्षों से भिन्न होता है। प्रारंभिक सीएमएम में ग्रेनाइट और स्टील का उपयोग किया गया था। आज सभी प्रमुख सीएमएम निर्माता एल्यूमीनियम मिश्र धातु या कुछ व्युत्पन्न से फ्रेम बनाते हैं और स्कैनिंग अनुप्रयोगों के लिए जेड अक्ष की कठोरता को बढ़ाने के लिए सिरेमिक का उपयोग करते हैं। कुछ सीएमएम बिल्डर्स आज भी मेट्रोलॉजी की गतिशीलता में सुधार और गुणवत्ता प्रयोगशाला के बाहर सीएमएम स्थापित करने के लिए बढ़ती प्रवृत्ति के लिए बाजार की आवश्यकता के कारण ग्रेनाइट फ्रेम सीएमएम का निर्माण करते हैं। आमतौर पर केवल कम वॉल्यूम सीएमएम बिल्डरों और चीन और भारत में घरेलू निर्माता अभी भी कम प्रौद्योगिकी दृष्टिकोण और सीएमएम फ्रेम बिल्डर बनने के लिए आसान प्रवेश के कारण ग्रेनाइट सीएमएम का निर्माण कर रहे हैं। स्कैनिंग की ओर बढ़ती प्रवृत्ति के लिए भी CMM Z अक्ष की आवश्यकता होती है और नई सामग्रियों को पेश किया गया है जैसे कि सिरेमिक और सिलिकॉन कार्बाइड।
• जांच तंत्र
• डेटा संग्रह और कमी प्रणाली - आमतौर पर एक मशीन नियंत्रक, डेस्कटॉप कंप्यूटर और एप्लिकेशन सॉफ्टवेयर शामिल हैं।

उपलब्धता

ये मशीनें मुक्त-खड़ी, हैंडहेल्ड और पोर्टेबल हो सकती हैं।

शुद्धता

समन्वय माप मशीनों की सटीकता को आमतौर पर दूरी पर एक फ़ंक्शन के रूप में अनिश्चितता कारक के रूप में दिया जाता है। एक टच जांच का उपयोग करके एक सीएमएम के लिए, यह जांच की पुनरावृत्ति और रैखिक पैमानों की सटीकता से संबंधित है। विशिष्ट जांच पुनरावृत्ति के परिणामस्वरूप पूरे माप की मात्रा पर .001 मिमी या .00005 इंच (आधा दसवां) के भीतर माप हो सकता है। 3, 3+2, और 5 अक्ष मशीनों के लिए, जांच को नियमित रूप से ट्रेस करने योग्य मानकों का उपयोग करके कैलिब्रेट किया जाता है और सटीकता सुनिश्चित करने के लिए गेज का उपयोग करके मशीन आंदोलन को सत्यापित किया जाता है।

विशिष्ट भाग

मशीन बॉडी

पहला सीएमएम 1950 के दशक में स्कॉटलैंड की फेरेंटी कंपनी द्वारा विकसित किया गया था, क्योंकि उनके सैन्य उत्पादों में सटीक घटकों को मापने की प्रत्यक्ष आवश्यकता के परिणामस्वरूप, हालांकि इस मशीन में केवल 2 कुल्हाड़ी थी। 1960 के दशक (इटली के डीईए) में पहले 3-एक्सिस मॉडल दिखाई देने लगे और 1970 के दशक की शुरुआत में कंप्यूटर कंट्रोल की शुरुआत हुई, लेकिन पहले काम करने वाले सीएमएम को विकसित किया गया और मेलबर्न, इंग्लैंड में ब्राउन एंड शार्प द्वारा बिक्री पर रखा गया। (Leitz जर्मनी ने बाद में चलती मेज के साथ एक निश्चित मशीन संरचना का उत्पादन किया।

आधुनिक मशीनों में, गैन्ट्री-प्रकार के सुपरस्ट्रक्चर में दो पैर होते हैं और इसे अक्सर एक पुल कहा जाता है। यह ग्रेनाइट टेबल के एक तरफ से जुड़ी एक गाइड रेल के बाद एक पैर (अक्सर अंदर के पैर के रूप में संदर्भित) के साथ ग्रेनाइट टेबल के साथ स्वतंत्र रूप से चलता है। विपरीत पैर (अक्सर पैर के बाहर) केवल ऊर्ध्वाधर सतह समोच्च के बाद ग्रेनाइट टेबल पर टिकी हुई है। घर्षण मुक्त यात्रा सुनिश्चित करने के लिए एयर बीयरिंग चुनी गई विधि है। इनमें, संपीड़ित हवा को एक फ्लैट असर सतह में बहुत छोटे छेदों की एक श्रृंखला के माध्यम से मजबूर किया जाता है, जो एक चिकनी लेकिन नियंत्रित हवा तकिया प्रदान करता है, जिस पर सीएमएम एक निकट घर्षण रहित तरीके से स्थानांतरित कर सकता है जिसे सॉफ्टवेयर के माध्यम से मुआवजा दिया जा सकता है। ग्रेनाइट टेबल के साथ पुल या गैन्ट्री की आवाजाही XY विमान की एक अक्ष बनाती है। गैन्ट्री के पुल में एक गाड़ी होती है जो अंदर और बाहर के पैरों के बीच का पता लगाती है और अन्य x या y क्षैतिज अक्ष का निर्माण करती है। आंदोलन की तीसरी धुरी (z अक्ष) एक ऊर्ध्वाधर क्विल या स्पिंडल के अलावा प्रदान की जाती है जो गाड़ी के केंद्र के माध्यम से ऊपर और नीचे जाती है। टच जांच क्विल के अंत में सेंसिंग डिवाइस बनाती है। एक्स, वाई और जेड कुल्हाड़ियों का आंदोलन पूरी तरह से मापने वाले लिफाफे का वर्णन करता है। वैकल्पिक रोटरी टेबल का उपयोग जटिल वर्कपीस के लिए मापने की जांच की दृष्टिकोण को बढ़ाने के लिए किया जा सकता है। चौथे ड्राइव अक्ष के रूप में रोटरी टेबल मापने वाले आयामों को नहीं बढ़ाता है, जो 3 डी रहता है, लेकिन यह लचीलेपन की एक डिग्री प्रदान करता है। कुछ टच जांच स्वयं 180 डिग्री से अधिक के माध्यम से और पूर्ण 360 डिग्री रोटेशन के माध्यम से लंबवत कुंडा करने में सक्षम जांच टिप के साथ स्वयं संचालित रोटरी उपकरण हैं।

CMMS अब विभिन्न प्रकार के अन्य रूपों में भी उपलब्ध हैं। इनमें सीएमएम हथियार शामिल हैं जो स्टाइलस टिप की स्थिति की गणना करने के लिए हाथ के जोड़ों पर लिए गए कोणीय माप का उपयोग करते हैं, और लेजर स्कैनिंग और ऑप्टिकल इमेजिंग के लिए जांच के साथ तैयार किए जा सकते हैं। इस तरह के एआरएम सीएमएम का उपयोग अक्सर किया जाता है, जहां उनकी पोर्टेबिलिटी पारंपरिक निश्चित बेड सीएमएम पर एक लाभ है- मापा स्थानों को संग्रहीत करके, प्रोग्रामिंग सॉफ्टवेयर भी मापने वाले हाथ को स्थानांतरित करने की अनुमति देता है, और इसकी माप मात्रा, एक माप दिनचर्या के दौरान मापा जाने वाला हिस्सा है। क्योंकि सीएमएम हथियार एक मानव हाथ के लचीलेपन की नकल करते हैं, वे अक्सर जटिल भागों के अंदरूनी हिस्से तक पहुंचने में सक्षम होते हैं जो एक मानक तीन अक्ष मशीन का उपयोग करके जांच नहीं की जा सकती थी।

यांत्रिक जांच

समन्वय माप (सीएमएम) के शुरुआती दिनों में, यांत्रिक जांच को क्विल के अंत में एक विशेष धारक में फिट किया गया था। एक बहुत ही सामान्य जांच एक शाफ्ट के अंत तक एक कठिन गेंद को टांका लगाकर की गई थी। यह सपाट चेहरे, बेलनाकार या गोलाकार सतहों की एक पूरी श्रृंखला को मापने के लिए आदर्श था। अन्य जांच विशिष्ट आकृतियों के लिए जमीन थी, उदाहरण के लिए एक चतुर्थांश, विशेष सुविधाओं के माप को सक्षम करने के लिए। इन जांचों को शारीरिक रूप से वर्कपीस के खिलाफ 3-एक्सिस डिजिटल रीडआउट (DRO) से पढ़ा जा रहा था, या अधिक उन्नत प्रणालियों में, एक फ़ुटस्विच या इसी तरह के डिवाइस के माध्यम से कंप्यूटर में लॉग इन किया जा रहा था। इस संपर्क विधि द्वारा लिए गए माप अक्सर अविश्वसनीय थे क्योंकि मशीनों को हाथ से स्थानांतरित किया गया था और प्रत्येक मशीन ऑपरेटर ने जांच पर विभिन्न मात्रा में दबाव डाला या माप के लिए अलग -अलग तकनीकों को अपनाया।

एक और विकास प्रत्येक अक्ष को चलाने के लिए मोटर्स का जोड़ था। ऑपरेटरों को अब मशीन को शारीरिक रूप से छूना नहीं था, लेकिन आधुनिक रिमोट नियंत्रित कारों के साथ उसी तरह से जॉयस्टिक्स के साथ एक हैंडबॉक्स का उपयोग करके प्रत्येक अक्ष को ड्राइव कर सकते हैं। इलेक्ट्रॉनिक टच ट्रिगर जांच के आविष्कार के साथ मापन सटीकता और सटीकता में नाटकीय रूप से सुधार हुआ। इस नए जांच डिवाइस के अग्रणी डेविड मैकमुर्ट्री थे जिन्होंने बाद में गठन किया जो अब रेनिशव पीएलसी है। हालांकि अभी भी एक संपर्क उपकरण है, जांच में एक स्प्रिंग-लोडेड स्टील बॉल (बाद में रूबी बॉल) स्टाइलस था। जैसा कि जांच ने घटक की सतह को छुआ है, स्टाइलस ने विक्षेपित किया और साथ ही साथ x, y, z को कंप्यूटर पर जानकारी को समन्वित किया। व्यक्तिगत ऑपरेटरों के कारण होने वाली माप त्रुटियां कम हो गईं और सीएनसी संचालन और सीएमएम की आयु के आने के लिए मंच निर्धारित किया गया था।

ऑप्टिकल जांच लेंस-सीसीडी-सिस्टम हैं, जो यांत्रिक लोगों की तरह ले जाया जाता है, और सामग्री को छूने के बजाय, ब्याज के बिंदु पर लक्षित होते हैं। सतह की कैप्चर की गई छवि को एक मापने की खिड़की की सीमाओं में संलग्न किया जाएगा, जब तक कि अवशेष काले और सफेद क्षेत्रों के बीच विपरीत होने के लिए पर्याप्त नहीं है। विभाजन वक्र की गणना एक बिंदु पर की जा सकती है, जो अंतरिक्ष में वांछित मापने बिंदु है। CCD पर क्षैतिज जानकारी 2D (XY) है और ऊर्ध्वाधर स्थिति स्टैंड Z- ड्राइव (या अन्य डिवाइस घटक) पर पूर्ण जांच प्रणाली की स्थिति है।

स्कैनिंग जांच प्रणाली

ऐसे नए मॉडल हैं जिनमें जांच होती है जो निर्दिष्ट अंतराल पर बिंदु लेने वाले भाग की सतह के साथ खींचती हैं, जिन्हें स्कैनिंग जांच के रूप में जाना जाता है। सीएमएम निरीक्षण की यह विधि अक्सर पारंपरिक टच-जांच विधि की तुलना में अधिक सटीक होती है और साथ ही साथ तेजी से भी तेजी से होती है।

स्कैनिंग की अगली पीढ़ी, जिसे नॉनकॉन्टैक्ट स्कैनिंग के रूप में जाना जाता है, जिसमें हाई स्पीड लेजर सिंगल पॉइंट ट्राइंगुलेशन, लेजर लाइन स्कैनिंग और व्हाइट लाइट स्कैनिंग शामिल है, बहुत जल्दी आगे बढ़ रहा है। यह विधि या तो लेजर बीम या सफेद प्रकाश का उपयोग करती है जो भाग की सतह के खिलाफ पेश की जाती है। कई हजारों अंक तब लिए जा सकते हैं और न केवल आकार और स्थिति की जांच करने के लिए, बल्कि भाग की 3 डी छवि बनाने के लिए भी उपयोग किया जा सकता है। इस "पॉइंट-क्लाउड डेटा" को तब पार्ट के काम करने वाले 3 डी मॉडल बनाने के लिए सीएडी सॉफ्टवेयर में स्थानांतरित किया जा सकता है। इन ऑप्टिकल स्कैनर का उपयोग अक्सर नरम या नाजुक भागों पर या रिवर्स इंजीनियरिंग की सुविधा के लिए किया जाता है।

सूक्ष्ममत्र विज्ञान जांच

माइक्रोस्केल मेट्रोलॉजी अनुप्रयोगों के लिए जांच प्रणाली एक और उभरते हुए क्षेत्र हैं। कई व्यावसायिक रूप से उपलब्ध समन्वय मापने वाली मशीन (सीएमएम) हैं जिनमें एक माइक्रोप्रोब सिस्टम में एकीकृत है, सरकारी प्रयोगशालाओं में कई विशेष प्रणालियां, और माइक्रोस्केल मेट्रोलॉजी के लिए विश्वविद्यालय-निर्मित मेट्रोलॉजी प्लेटफार्मों की किसी भी संख्या में। यद्यपि ये मशीनें अच्छी हैं और कई मामलों में नैनोमेट्रिक तराजू के साथ उत्कृष्ट मेट्रोलॉजी प्लेटफॉर्म, उनकी प्राथमिक सीमा एक विश्वसनीय, मजबूत, सक्षम माइक्रो/नैनो जांच है।^{[प्रशस्ति - पत्र आवश्यक]}सूक्ष्म जांच प्रौद्योगिकियों के लिए चुनौतियों में एक उच्च पहलू अनुपात जांच की आवश्यकता शामिल है, जो कम संपर्क बलों के साथ गहरी, संकीर्ण सुविधाओं तक पहुंचने की क्षमता प्रदान करता है ताकि सतह और उच्च परिशुद्धता (नैनोमीटर स्तर) को नुकसान न पहुंचे।^{[प्रशस्ति - पत्र आवश्यक]}इसके अतिरिक्त सूक्ष्म जांच पर्यावरणीय परिस्थितियों जैसे आर्द्रता और सतह की बातचीत जैसे कि स्टिक्शन (आसंजन, मेनिस्कस और/या वैन डेर वाल्स बलों के कारण दूसरों के बीच) के लिए अतिसंवेदनशील होती है।^{[प्रशस्ति - पत्र आवश्यक]}

माइक्रोस्केल जांच को प्राप्त करने के लिए प्रौद्योगिकियों में शास्त्रीय सीएमएम जांच, ऑप्टिकल जांच और दूसरों के बीच एक स्थायी लहर जांच का स्केल डाउन संस्करण शामिल है। हालांकि, वर्तमान ऑप्टिकल प्रौद्योगिकियों को गहरी, संकीर्ण सुविधा को मापने के लिए पर्याप्त रूप से छोटा नहीं किया जा सकता है, और ऑप्टिकल रिज़ॉल्यूशन प्रकाश की तरंग दैर्ध्य द्वारा सीमित है। एक्स-रे इमेजिंग सुविधा की एक तस्वीर प्रदान करता है लेकिन कोई पता लगाने योग्य मेट्रोलॉजी जानकारी नहीं है।

भौतिक सिद्धांत

ऑप्टिकल जांच और/या लेजर जांच का उपयोग किया जा सकता है (यदि संभव हो तो संयोजन में), जो माइक्रोस्कोप या मल्टी-सेंसर मापने वाली मशीनों को मापने के लिए सीएमएम को बदलते हैं। फ्रिंज प्रोजेक्शन सिस्टम, थियोडोलाइट ट्राइंगुलेशन सिस्टम या लेजर डिस्टेंट और ट्राइंगुलेशन सिस्टम को मापने की मशीन नहीं कहा जाता है, लेकिन मापने का परिणाम समान है: एक अंतरिक्ष बिंदु। लेजर जांच का उपयोग सतह और संदर्भ बिंदु के बीच की दूरी का पता लगाने के लिए किया जाता है जो किनेमेटिक श्रृंखला के अंत में (यानी: जेड-ड्राइव घटक का अंत)। यह एक इंटरफेरोमेट्रिकल फ़ंक्शन, फोकस भिन्नता, प्रकाश विक्षेपण या एक बीम शैडोइंग सिद्धांत का उपयोग कर सकता है।

पोर्टेबल समन्वय-मापने वाली मशीनें

जबकि पारंपरिक CMM एक जांच का उपयोग करते हैं जो किसी वस्तु की भौतिक विशेषताओं को मापने के लिए तीन कार्टेशियन कुल्हाड़ियों पर चलता है, पोर्टेबल CMM या तो व्यक्त हथियारों का उपयोग करते हैं या, ऑप्टिकल CMM के मामले में, हाथ-मुक्त स्कैनिंग सिस्टम जो ऑप्टिकल ट्राइंगुलेशन विधियों का उपयोग करते हैं और ऑब्जेक्ट के चारों ओर आंदोलन की कुल स्वतंत्रता को सक्षम करते हैं।

आर्टिकुलेटेड हथियारों के साथ पोर्टेबल सीएमएम में छह या सात अक्ष होते हैं जो रैखिक अक्षों के बजाय रोटरी एनकोडर से लैस होते हैं। पोर्टेबल हथियार हल्के होते हैं (आमतौर पर 20 पाउंड से कम) और उन्हें कहीं भी ले जाया और उपयोग किया जा सकता है। हालांकि, उद्योग में ऑप्टिकल सीएमएम का उपयोग तेजी से किया जा रहा है। कॉम्पैक्ट रैखिक या मैट्रिक्स सरणी कैमरों (जैसे कि Microsoft Kinect) के साथ डिज़ाइन किया गया, ऑप्टिकल CMMs हथियारों के साथ पोर्टेबल CMM की तुलना में छोटे होते हैं, कोई तारों की सुविधा देते हैं, और उपयोगकर्ताओं को आसानी से लगभग कहीं भी स्थित सभी प्रकार की वस्तुओं के 3D माप लेने में सक्षम बनाते हैं।

कुछ गैर-अनुप्रयोग जैसे कि रिवर्स इंजीनियरिंग, रैपिड प्रोटोटाइपिंग, और सभी आकारों के कुछ हिस्सों के बड़े पैमाने पर निरीक्षण आदर्श रूप से पोर्टेबल सीएमएम के लिए अनुकूल हैं। पोर्टेबल सीएमएम के लाभ बहुमुखी हैं। उपयोगकर्ताओं के पास सभी प्रकार के भागों के 3 डी माप लेने और सबसे दूरस्थ/कठिन स्थानों में लचीलापन है। वे उपयोग करने में आसान हैं और सटीक माप लेने के लिए एक नियंत्रित वातावरण की आवश्यकता नहीं है। इसके अलावा, पोर्टेबल सीएमएम पारंपरिक सीएमएम से कम खर्च करते हैं।

पोर्टेबल सीएमएम के अंतर्निहित व्यापार-बंद मैनुअल ऑपरेशन हैं (उन्हें हमेशा उनका उपयोग करने के लिए एक मानव की आवश्यकता होती है)। इसके अलावा, उनकी समग्र सटीकता एक पुल प्रकार सीएमएम की तुलना में कुछ हद तक कम सटीक हो सकती है और कुछ अनुप्रयोगों के लिए कम उपयुक्त है।

बहुमूत्र मापने वाली मशीनें

टच जांच का उपयोग करके पारंपरिक सीएमएम तकनीक आज अक्सर अन्य माप तकनीक के साथ संयुक्त है। इसमें लेजर, वीडियो या व्हाइट लाइट सेंसर शामिल हैं जो मल्टीसेनर माप के रूप में जाना जाता है।