מקורות השגיאה הסטטיים שלמכונת מדידת קואורדינטותכוללים בעיקר: שגיאות של מכונת מדידת הקואורדינטות עצמה, כגון שגיאת מנגנון ההכוונה (קו ישר, סיבוב), עיוות של מערכת הקואורדינטות הייחוס, שגיאת הגשוש, שגיאת הכמות הסטנדרטית; שגיאות הנגרמות מגורמים שונים הקשורים לתנאי המדידה, כגון השפעת סביבת המדידה (טמפרטורה, אבק וכו'), השפעת שיטת המדידה והשפעת גורמי אי-ודאות מסוימים וכו'.
מקורות השגיאה של מכונת מדידת קואורדינטות כה מסובכים עד שקשה לזהות, להפריד ביניהם אחד אחד ולתקן אותם, ובדרך כלל רק מקורות השגיאה שיש להם השפעה רבה על דיוק מכונת מדידת הקואורדינטות ואלו שקל יותר להפריד מתוקנים. נכון לעכשיו, השגיאה הנחקרת ביותר היא שגיאת המנגנון של מכונת מדידת קואורדינטות. רוב מכונות מדידת הקואורדינטות (CMM) המשמשות בפועל הייצור הן מכונות מדידת קואורדינטות אורתוגונליות, ועבור מכונות מדידת קואורדינטות כלליות, שגיאת המנגנון מתייחסת בעיקר לשגיאת רכיב התנועה הליניארית, כולל שגיאת מיקום, שגיאת תנועת ישר, שגיאת תנועה זוויתית ושגיאת ניצב.
כדי להעריך את הדיוק של ה-מכונת מדידת קואורדינטותאו כדי ליישם תיקון שגיאות, מודל השגיאה הטבועה של מכונת מדידת הקואורדינטות משמש כבסיס, שבו יש לתת את ההגדרה, הניתוח, השידור והשגיאה הכוללת של כל פריט שגיאה. מה שנקרא שגיאה כוללת, באימות הדיוק של CMMs, מתייחס לשגיאה המשולבת המשקפת את מאפייני הדיוק של CMMs, כלומר, דיוק האינדיקציה, דיוק החזרה וכו': בטכנולוגיית תיקון השגיאות של CMMs, היא מתייחסת לשגיאה הווקטורית של נקודות מרחביות.
ניתוח שגיאות מנגנון
מאפייני המנגנון של CMM, מסילת ההדרכה מגבילה חמש דרגות חופש לחלק המונחה על ידה, ומערכת המדידה שולטת בדרגת החופש השישית בכיוון התנועה, כך שמיקום החלק המונחה במרחב נקבע על ידי מסילת ההדרכה ומערכת המדידה אליה הוא שייך.
ניתוח שגיאות בדיקה
ישנם שני סוגים של גלאי CMM: גלאי מגע מחולקים לשתי קטגוריות: מיתוג (הידועה גם בשם מגע-טריגר או איתות דינמי) וסריקה (הידועה גם בשם איתות פרופורציונלי או סטטי) בהתאם למבנה שלהן. שגיאות גלאי מיתוג הנגרמות כתוצאה ממהלך המתג, אניזוטרופיה של גלאי, פיזור מהלך המתג, איפוס אזור מת וכו'. שגיאת גלאי סריקה הנגרמת כתוצאה מיחסי כוח ותזוזה, יחסי תזוזה ותזוזה, הפרעות צימוד צולב וכו'.
מהלך המיתוג של הגשוש עבור מגע הגשוש וחומר העבודה עם שמיעת שיער הגשוש, סטיית הגשוש במרחק. זוהי שגיאת המערכת של הגשוש. האניסוטרופיה של הגשוש היא חוסר העקביות של מהלך המיתוג בכל הכיוונים. זוהי שגיאה שיטתית, אך בדרך כלל מטופלת כשגיאה אקראית. פירוק מהלך המתג מתייחס למידת הפיזור של מהלך המתג במהלך מדידות חוזרות. המדידה בפועל מחושבת כסטיית התקן של מהלך המתג בכיוון אחד.
איפוס פס קיפ מתייחס לסטייה של מוט הבדיקה ממצב שיווי המשקל, כאשר מסירים את הכוח החיצוני, המוט מאופס תחת כוח הקפיץ, אך עקב תפקיד החיכוך, המוט אינו יכול לחזור למצבו המקורי, וזוהי הסטייה מהמיקום המקורי שהוא פס קיפ איפוס.
שגיאה משולבת יחסית של CMM
השגיאה המשולבת היחסית, המכונה "שגיאה משולבת יחסית", היא ההפרש בין הערך הנמדד לערך האמיתי של המרחק מנקודה לנקודה במרחב המדידה של CMM, אשר ניתן לבטא באמצעות הנוסחה הבאה.
שגיאה משולבת יחסית = ערך מדידת מרחק ערך אמיתי של מרחק
לצורך קבלת מכסת CMM וכיול תקופתי, אין צורך לדעת במדויק את השגיאה של כל נקודה במרחב המדידה, אלא רק את הדיוק של חומר המדידה של הקואורדינטות, אותו ניתן להעריך על ידי השגיאה המשולבת היחסית של ה-CMM.
השגיאה המשולבת היחסית אינה משקפת ישירות את מקור השגיאה ואת שגיאת המדידה הסופית, אלא רק את גודל השגיאה בעת מדידת המימדים הקשורים למרחק, ושיטת המדידה פשוטה יחסית.
שגיאת וקטור מרחב של CMM
שגיאת וקטור מרחבית מתייחסת לשגיאת הווקטור בכל נקודה במרחב המדידה של CMM. זהו ההפרש בין כל נקודה קבועה במרחב המדידה במערכת קואורדינטות ישרה אידיאלית לבין הקואורדינטות התלת-ממדיות המתאימות במערכת הקואורדינטות בפועל שנקבעה על ידי ה-CMM.
תיאורטית, שגיאת וקטור המרחב היא שגיאת הווקטור המקיפה המתקבלת על ידי סינתזה וקטורית של כל השגיאות של נקודת מרחב זו.
דיוק המדידה של CMM הוא תובעני מאוד, והוא מורכב מחלקים רבים ומבנה מורכב, וגורמים רבים המשפיעים על שגיאת המדידה. ישנם ארבעה מקורות עיקריים לשגיאות סטטיות במכונות רב-ציריות כמו CMMs כדלקמן.
(1) שגיאות גיאומטריות הנגרמות מדיוק מוגבל של חלקים מבניים (כגון מדריכים ומערכות מדידה). שגיאות אלו נקבעות על ידי דיוק הייצור של חלקים מבניים אלה ודיוק הכוונון בהתקנה ובתחזוקה.
(2) שגיאות הקשורות לקשיחות הסופית של חלקי המנגנון של ה-CMM. הן נגרמות בעיקר ממשקל החלקים הנעים. שגיאות אלו נקבעות על ידי קשיחות החלקים המבניים, משקלם ותצורתם.
(3) שגיאות תרמיות, כגון התפשטות וכיפוף של המדריך הנגרמות משינויי טמפרטורה בודדים ומגרדיאנטים של הטמפרטורה. שגיאות אלו נקבעות על ידי מבנה המכונה, תכונות החומר והתפלגות הטמפרטורה של ה-CMM ומושפעות ממקורות חום חיצוניים (למשל טמפרטורת הסביבה) וממקורות חום פנימיים (למשל יחידת הנעה).
(4) שגיאות בגשוש ובאביזרים, הכוללות בעיקר שינויים ברדיוס קצה הגשוש הנגרמים מהחלפת הגשוש, הוספת מוט ארוך, הוספת אביזרים אחרים; שגיאה אניזוטרופית כאשר הגשוש נוגע במדידה בכיוונים ובמיקומים שונים; השגיאה הנגרמת מסיבוב שולחן האינדקסציה.
זמן פרסום: 17 בנובמבר 2022