Els elements bàsics en les màquines de mesurament per coordenades
Totes les màquines de mesurament per coordenades (CMM) es basen en l'ús de quatre elements tecnològics que quan estan integrats i interaccionen entre ells constitueixen la CMM. Alguns d'aquests elements es repassen en aquest article redactat per l'associació internacional IA-CMM i traduït per Hexagon, però deixem l'anàlisi detallada de les diferents arquitectures possibles .
- Estructura mecànica d'alta precisió: una unitat d'operació que es controla de forma automàtica o digital. Aquesta unitat pot situar l'element sensorial en qualsevol punt dins del seu volum de treball d'una manera repetible.
- Manejo de dades i sistema de control: sistema informàtic, normalment amb una arquitectura distribuïda per controlar les activitats dinàmiques de la CMM i per a la presa de dades
- Programari CMM: és el sistema operatiu de la CMM, permet controlar la dinàmica, la programació i la comunicació entre la CMM i l'exterior. A una CMM se li poden introduir paquets d'aplicacions de programari específiques que juntament amb el programari de la CMM es poden dur a terme aplicacions específiques com és el mesurament d'engranatges, llois de turbina, etc.
- Sensors: Sofisticats elements mecànic-electrònics o òptic-electrònics que registren les coordenades dels punts de la superfície de la peça que s'ha de mesurar. El sensor pot entrar en contacte amb la peça (palpador) o no (sensor de mesurament sense contacte).
La capacitat d'entendre i avaluar els quatre elements principals de la màquina permet configurar un sistema centrat en els problemes metrológicos que s'han de resoldre. A més, tenir un coneixement bàsic d'aquests elements permet saber si el sistema necessita una actualització i així es manté en una màxima eficiència funcional.
Encara que tractarem el funcionament d'aquests quatre elements i la seva interacció en un article dedicat a això, farem una introducció general indicant la funció principal dels elements en un cicle de mesurament simple.
L'estructura mecànica d'una màquina de mesurament per coordenades és, en la majoria de casos, la representació física d'un “Sistema de Referència Cartesiana” en el qual cadascun dels eixos representa un dels eixos X,I i Z del propi sistema de referència. Cada eix es pot moure en relació amb els altres i se centren en una regla de manera que a qualsevol moment es pugui observar la seva posició respecte a l'origen del sistema de referència. Si l'origen és el mateix per als tres eixos i un punt es descriu segons el seu origen, la posició d'aquest punt a l'espai(1) es pot saber en temps real segons el valor de les tres coordenades X, I i Z indicades per les regles dels tres eixos de la màquina. A més, si el punt correspon a un punt característic del sensor, per exemple, el centre de la bola del palpador, llavors es pot saber la posició del sensor a l'espai i es pot registrar a qualsevol moment amb l'expressió X(valor), I (valor) i Z (valor).
En un sensor tàctil la punta està normalment formada per una esfera de material dur amb un nivell molt baix d'error. En els mesuraments tàctils(2) la punta del sensor entra en contacte amb la peça que s'ha de mesurar per detectar la posició del punt que s'ha pres(3).
Si es coneix la posició a l'espai del centre de la punta així com el seu diàmetre dinàmic(4), llavors es poden calcular les coordenades dels punts que s'han pres.
Per entendre millor el principi bàsic, l'exemple que es mostra en la figura “1” representa la compensació en un dels eixos de la peça, aquesta compensació funciona en peces designades de “geometria simple” per la seva forma. En el cas de peces de “geometria complexa”, la compensació s'haurà de fer en el punt perpendicular i tangent al punt que s'ha pres, no obstant això, el principi de lectura és sempre el mateix.
L'estructura mecànica de la CMM
- Dimensions: deriven de la longitud dels eixos cartesians, les dimensions determinen el volum de mesura de l'estructura. Les dimensions poden anar des de menys de mig metre fins a molts metres, depèn dels volums de mesurament necessaris per al tipus de peces que s'hagin de mesurar, des d'un motor fins a una carrosseria.
Les dimensions de l'estructura mecànica tenen influència determinant en les característiques de la CMM, com la "arquitectura" la "incertesa de mesura" la reacció de la pròpia estructura a "gradients tèrmics", etc.
- Arquitectura: les arquitectures que pot tenir una CMM s'han anat consolidant al llarg dels anys. Depèn de les dimensions de l'estructura mecànica i del que es vulgui maximitzar:
- El "dinamisme" (velocitat i acceleració de la CMM)
- Característiques metrològiques de la CMM
- Accessibilitat a la peça que s'ha de mesurar
Les arquitectures que s'usen són les següents:
- Cantilever amb taula fixa
- Pont mòbil
- Gantry
- Pont en forma de "L"
- Pont fix
- Cantilever amb taula mòbil
- Columna
- Braç mòbil, braç horitzontal
- Taula fixa braç horitzontal
- Braç articulat.
- S'entén per espai el volum de mesurament de la CMM
- El més utilitzat actualment
- Amb un palpador, quan la punta entra en contacte amb la peça es genera un signe que permet capturar el valor de les tres coordenades del centre de la punta en aquest precís moment.
- Per obtenir lectures precises el diàmetre de l'esfera de la punta s'ha de determinar usant la CMM amb els mateixos paràmetres dinàmics que s'utilitzaran durant les activitats normals per calibrar.
