| Αισθητήρια Λειτουργίας με Επαφή |
Οι CMM πραγματοποιούν τις απαραίτητες μετρήσεις, μέσω της μετακίνησης ενός αισθητηρίου που εφάπτεται στα επιθυμητά σημεία της εξεταζόμενης επιφάνειας. Η ακριβής θέση επαφής, δηλαδή οι μοναδικές συντεταγμένες XYZ, καταγράφεται και μεταφέρεται στο λογισμικό για περαιτέρω επεξεργασία.
Το αισθητήριο λοιπόν αποτελεί ζωτικής σημασίας εξάρτημα της CMM, αφού είναι υπεύθυνο για την σωστή λήψη των σημείων μέτρησης και ως εκ τούτου πρέπει να γίνει πολύ προσεκτικά η επιλογή του κατάλληλου.
Οι κύριοι τύποι αισθητηρίων επαφής είναι οι ακόλουθοι (2) δύο:
- Αισθητήριο Επαφής σκανδάλης (Touch Trigger Probe)
- Αισθητήριο Αναλογικής Σάρωσης (Analog Scanning Probe)
| Αισθητήριο Επαφής Σκανδάλης (Touch Trigger Probe) |
Το αισθητήριο σκανδάλης είναι το πιο διαδεδομένο αισθητήριο που χρησιμοποιείται στις CMM σήμερα. Είναι αισθητήριο υψηλής ακρίβειας και ευαισθησίας, το οποίο λαμβάνει ένα σημείο κάθε φορά που ακουμπάει το επιθυμητό σημείο μέτρησης. Επίσης, όταν έρχεται σε επαφή το αισθητήριο με την επιφάνεια, συνήθως υπάρχει οπτική (μέσω LED) και ηχητική (μέσω “beep”) ειδοποίηση.
Η κεφαλή του αισθητηρίου τοποθετείται σε κινούμενο άξονα της CMM. Μπορεί να περιστρέφεται χειροκίνητα ή μηχανοκίνητα. Στο αισθητήριο μπορεί να προσαρμοστεί πλήθος ποικίλων προεκτάσεων και μετρητικών απολήξεων. Όλα τα παραπάνω καθιστούν το αισθητήριο σκανδάλης ένα πολύ ευέλικτο εξάρτημα λήψης σημείων.
Μια περαιτέρω βελτίωση είναι η χρήση της τεχνολογίας αισθητήρα παραμόρφωσης (strain gage). Αυτή η αρχή λειτουργίας ενεργοποιεί αποτελεσματικά το αισθητήριο σε σταθερή δύναμη ανεξαρτήτως από τη γωνία επαφής του ανιχνευτή με το προς μέτρηση τεμάχιο. Η σχεδίαση αυτή, εξαλείφει την ευαισθησία κατεύθυνσης που ήταν κοινή στα αισθητήρια σκανδάλης. Ακόμα, η ακρίβεια σε δέκατα μικρομέτρων (μm) είναι εφικτή ακόμα και όταν η διαμόρφωση της μετρητικής απόληξης φέρει μεγάλο μήκος.
Τα αισθητήρια που λειτουργούν με την επαφή, κατηγοριοποιούνται αναλόγως της απαιτούμενης δύναμης ενεργοποίησης για την λήψη σημείων:
| Χαμηλής Δύναμης (Low Force) | Τυπικής Δύναμης (Standard Force) | Μέτριας Δύναμης (Medium Force) | Εκτεταμένης Δύναμης (Extended Force) |
 |
 |
 |
 |
| Είναι κατάλληλα για ευαίσθητα υλικά όπως π.χ λαστιχένια καλύμματα | Είναι κατάλληλα για την πλειοψηφία των υλικών και εφαρμογών | Είναι κατάλληλα για εφαρμογές όπου απαιτείται μεγαλύτερη δύναμη ενεργοποίησης από τα αισθητήρια τυπικής δύναμης | Είναι κατάλληλα για εφαρμογές όπου απαιτείται η μετρητική απόληξη να έχει μεγάλο μήκος. Επίσης, χρησιμοποιούνται όταν τα αισθητήρια τυπικής ή μέτριας δύναμης ενεργοποιούνται λανθασμένα λόγω της επιτάχυνσης της CMM ή αυξημένων κραδασμών |
Υπάρχουν περιπτώσεις, είτε λόγω γεωμετρίας του τεμαχίου είτε λόγω διαφορετικών τεμαχίων, όπου απαιτείται η χρήση ποικίλων:
- Αισθητήρων
- Διαμορφώσεων μετρητικών απολήξεων
- Επεκτάσεων κ.ά
Για την γρήγορη εναλλαγή των παραπάνω χρησιμοποιούνται τα Racks. Τα Racks τοποθετούνται πλησίον της CMM. Η CMM οδηγείται σε αυτά και εντελώς αυτόματα γίνεται η επιθυμητή εναλλαγή.
| Αισθητήριο Αναλογικής Σάρωσης (Analog Scanning Probe) |
Το αισθητήριο σάρωσης λειτουργεί και αυτό με επαφή και χρησιμοποιείται για:
- Την μέτρηση επιφανειών σύνθετης γεωμετρίας όπως συναρμολόγηση μεταλλικών ελασμάτων (sheet metal assemblies), π.χ αμαξώματα ή στροφαλοφόρους άξονες, στροβίλους, προπέλες κ.ά
- Την μέτρηση των γεωμετρικών χαρακτηριστικών (κώνοι, σφαίρα κ.ά) των τεμαχίων που αποτελούν κρίσιμο παράγοντα για την όλη αξιολόγηση των τεμαχίων
- Αντίστροφο σχεδιασμό (reverse engineering), δηλαδή για την αντιγραφή και δημιουργία ενός τεμαχίου
Το αισθητήριο παραμένει σε επαφή με την επιφάνεια του προς μέτρηση τεμαχίου καθώς κινείται και παράγει αναλογικές ενδείξεις αντί για ψηφιακές. Μπορούν, ωστόσο, να λειτουργήσουν πραγματοποιώντας και λήψη σημείου-σημείου, όπως και τα αισθητήρια σκανδάλης.
Η τεχνολογία σάρωσης είναι μία σχετικά νέα τεχνολογία. Προσθέτει ευελιξία στην CMM, αφού αυξάνει ραγδαία τον ρυθμό λήψης σημείων κάτι που αυξάνει με την σειρά του την ταχύτητα και την ακρίβεια μέτρησης και των διαδικασιών ελέγχου.
Το αισθητήριο αναλογικής σάρωσης μπορεί να πραγματοποιήσει λήψη 10-50 παραπάνω σημείων εν συγκρίσει με ένα αισθητήριο σκανδάλης, στον ίδιο χρόνο. Αυτά τα περισσότερα σημεία που λαμβάνει, παρέχουν περισσότερες πληροφορίες για την εξεταζόμενη επιφάνεια, οπότε ο χειριστής είναι πιο σίγουρος για την μέτρηση και τον έλεγχο. Ακόμα, ο χειριστής είναι πιο σίγουρος με το αισθητήριο σάρωσης, γιατί το αισθητήριο σκανδάλης σε ορισμένες εφαρμογές ενδέχεται να παίρνει σημεία με μεγάλη απόσταση το ένα από το άλλο.
Λόγω της πολύ μεγάλης συλλογής δεδομένων, πρέπει το εκάστοτε λογισμικό να μπορεί να υποστηρίξει το αισθητήριο σάρωσης. Για παράδειγμα, το λογισμικό πρέπει να μπορεί να
φιλτράρει-διακρίνει τις μικρές αλλαγές στην επιφάνεια προς μέτρηση (αλλαγή κατεύθυνσης, τραχύτητα κ.ά), όπως για παράδειγμα την τραχιά επιφάνεια μίας προπέλας στροβίλου. Αυτό το φιλτράρισμα του λογισμικού, πρέπει επίσης ,να μπορεί να διακρίνει τις δονήσεις που δημιουργούνται όταν η μετρητική απόληξη του αισθητηρίου κινείται στην επιφάνεια του τεμαχίου.
Όπως και στα αισθητήρια σκανδάλης, έτσι και τα αισθητήρια σάρωσης είναι συμβατά με racks, για την γρήγορη και αυτόματη εναλλαγή τους από την εκάστοτε CMM.
| Συγκριτικός Πίνακας Επιλογής Αισθητηρίου Σκανδάλης ή Αισθητηρίου Σάρωσης |
| Αισθητήριο Σκανδάλης | Αισθητήριο Σάρωσης |
| Απλής γεωμετρίας τεμάχια
Πιο οικονομική λύση |
Σύνθετης γεωμετρίας τεμάχια (καμπύλες, κοίλες κ.ά)
Λήψη περισσότερων σημείων (10-50 φορές) στο ίδιο χρονικό διάστημα Μεγαλύτερη ακρίβεια Δυνατότητα αντίστροφου σχεδιασμού Λειτουργεί και ως αισθητήριο σκανδάλης |
