مصادر الخطأ الثابتةآلة قياس الإحداثياتتشمل بشكل رئيسي: خطأ آلة القياس الإحداثية نفسها، مثل خطأ آلية التوجيه (الخط المستقيم، الدوران)، تشوه نظام الإحداثيات المرجعية، خطأ المسبار، خطأ الكمية القياسية؛ الخطأ الناجم عن عوامل مختلفة مرتبطة بظروف القياس، مثل تأثير بيئة القياس (درجة الحرارة، الغبار، إلخ)، تأثير طريقة القياس وتأثير بعض عوامل عدم اليقين، إلخ.
مصادر أخطاء آلات قياس الإحداثيات معقدة للغاية، مما يصعب اكتشافها وفصلها وتصحيحها. وعادةً ما تُصحح فقط مصادر الأخطاء التي تؤثر بشكل كبير على دقة آلات قياس الإحداثيات والتي يسهل فصلها. حاليًا، يُعد خطأ آلية آلات قياس الإحداثيات أكثر الأخطاء بحثًا. معظم آلات قياس الإحداثيات المستخدمة في الإنتاج هي آلات قياس إحداثيات متعامدة، وفي آلات قياس الإحداثيات العامة، يشير خطأ الآلية بشكل رئيسي إلى خطأ مكون الحركة الخطية، بما في ذلك خطأ الموضع، وخطأ حركة الاستقامة، وخطأ حركة الزاوية، وخطأ التعامد.
لتقييم دقةآلة قياس الإحداثياتلتطبيق تصحيح الأخطاء، يُستخدم نموذج الخطأ المتأصل في آلة قياس الإحداثيات كأساس، حيث يُحدد تعريف كل عنصر خطأ وتحليله ونقله وإجمالي خطأه. يُشير ما يُسمى بالخطأ الإجمالي، في التحقق من دقة آلات قياس الإحداثيات، إلى الخطأ المُجمع الذي يعكس خصائص دقة آلات قياس الإحداثيات، مثل دقة الإشارة ودقة التكرار، إلخ. أما في تقنية تصحيح أخطاء آلات قياس الإحداثيات، فيُشير إلى خطأ متجه النقاط المكانية.
تحليل خطأ الآلية
خصائص آلية CMM، يحدد سكة التوجيه خمس درجات من الحرية للجزء الموجه به، ويتحكم نظام القياس في الدرجة السادسة من الحرية في اتجاه الحركة، وبالتالي يتم تحديد موضع الجزء الموجه في الفضاء بواسطة سكة التوجيه ونظام القياس الذي ينتمي إليه.
تحليل خطأ التحقيق
هناك نوعان من مجسات آلة قياس الإحداثيات (CMM): تُصنف مجسات التلامس إلى فئتين: مجسات التبديل (المعروفة أيضًا باسم إشارات التشغيل باللمس أو الإشارات الديناميكية) ومجسات المسح (المعروفة أيضًا باسم الإشارات التناسبية أو الثابتة) وفقًا لبنيتها. أخطاء مجسات التبديل الناتجة عن شوط التبديل، وتباين المجس، وتشتت شوط التبديل، وإعادة ضبط المنطقة الميتة، وما إلى ذلك. أخطاء مجسات المسح الناتجة عن علاقة القوة والإزاحة، وعلاقة الإزاحة والإزاحة، وتداخل الاقتران المتقاطع، وما إلى ذلك.
شوط تبديل المسبار، الذي يتصل به المسبار مع قطعة العمل، هو انحراف المسبار عن مساره. هذا هو خطأ نظام المسبار. تباين المسبار هو عدم اتساق شوط التبديل في جميع الاتجاهات. وهو خطأ منهجي، ولكنه يُعامل عادةً كخطأ عشوائي. يشير تحلل مسار المفتاح إلى درجة تشتت مسار المفتاح أثناء القياسات المتكررة. يُحسب القياس الفعلي على أنه الانحراف المعياري لمسار المفتاح في اتجاه واحد.
يشير إعادة ضبط النطاق الميت إلى انحراف قضيب التحقيق عن موضع التوازن، وإزالة القوة الخارجية، وإعادة ضبط القضيب في قوة الزنبرك، ولكن بسبب دور الاحتكاك، لا يمكن للقضيب العودة إلى الموضع الأصلي، وهو الانحراف عن الموضع الأصلي هو إعادة ضبط النطاق الميت.
الخطأ التكاملي النسبي لـ CMM
الخطأ التكاملي النسبي هو الفرق بين القيمة المقاسة والقيمة الحقيقية للمسافة من نقطة إلى نقطة في مساحة القياس في آلة قياس الإحداثيات، والذي يمكن التعبير عنه بالصيغة التالية.
الخطأ التكاملي النسبي = قيمة قياس المسافة قيمة المسافة الحقيقية
بالنسبة لقبول حصة CMM والمعايرة الدورية، ليس من الضروري معرفة خطأ كل نقطة في مساحة القياس بدقة، ولكن فقط دقة قطعة عمل القياس الإحداثي، والتي يمكن تقييمها من خلال الخطأ المتكامل النسبي لـ CMM.
لا يعكس الخطأ المتكامل النسبي بشكل مباشر مصدر الخطأ وخطأ القياس النهائي، بل يعكس فقط حجم الخطأ عند قياس الأبعاد المتعلقة بالمسافة، وطريقة القياس بسيطة نسبيًا.
خطأ متجه الفضاء في CMM
خطأ متجه الفضاء هو خطأ المتجه عند أي نقطة في فضاء القياس لآلة قياس ثلاثية الأبعاد. وهو الفرق بين أي نقطة ثابتة في فضاء القياس في نظام إحداثيات قائم الزاوية مثالي والإحداثيات ثلاثية الأبعاد المقابلة في نظام الإحداثيات الفعلي الذي أنشأته آلة قياس ثلاثية الأبعاد.
من الناحية النظرية، فإن خطأ متجه الفضاء هو خطأ المتجه الشامل الذي يتم الحصول عليه من خلال تركيب متجه لجميع أخطاء تلك النقطة الفضائية.
تتطلب دقة قياس آلات قياس الإحداثيات (CMM) متطلباتٍ عالية، فهي تتكون من أجزاءٍ متعددة وبنيةٍ معقدة، وتتأثر بعواملٍ عديدةٍ تؤثر على خطأ القياس. هناك أربعة مصادر رئيسية للأخطاء الثابتة في الآلات متعددة المحاور، مثل آلات قياس الإحداثيات (CMMs)، وهي:
(١) الأخطاء الهندسية الناتجة عن ضعف دقة الأجزاء الإنشائية (مثل الأدلة وأنظمة القياس). تُحدَّد هذه الأخطاء بدقة تصنيع هذه الأجزاء الإنشائية ودقة ضبطها أثناء التركيب والصيانة.
(٢) أخطاء تتعلق بالصلابة المحدودة لأجزاء آلية آلة قياس الإحداثيات. وتنجم هذه الأخطاء بشكل رئيسي عن وزن الأجزاء المتحركة. وتُحدَّد هذه الأخطاء بصلابة الأجزاء الهيكلية ووزنها وتكوينها.
(٣) الأخطاء الحرارية، مثل تمدد وانحناء الدليل الناتج عن تغيرات درجة الحرارة الفردية وتدرجاتها. تُحدَّد هذه الأخطاء بناءً على بنية الآلة، وخصائص المادة، وتوزيع درجة الحرارة في آلة قياس الإحداثيات، وتتأثر بمصادر الحرارة الخارجية (مثل درجة الحرارة المحيطة) والداخلية (مثل وحدة التشغيل).
(4) أخطاء المجس والملحقات، بما في ذلك بشكل أساسي التغييرات في نصف قطر نهاية المجس الناجمة عن استبدال المجس، أو إضافة قضيب طويل، أو إضافة ملحقات أخرى؛ خطأ متباين الخواص عندما يلمس المجس القياس في اتجاهات ومواضع مختلفة؛ الخطأ الناجم عن دوران طاولة الفهرسة.
وقت النشر: ١٧ نوفمبر ٢٠٢٢