1.1 CMM deskripsi dan operasiDalam prakteknya, sistem koordinat Kartesius ortogonal, diperlukan untuk mencapai danmengukur setiap posisi dalam ruang 3-dimensi dalam rentang pengukuran, adalahpaling sering dicapai oleh suatu pengaturan tiga terjemahan tegak lurussumbu dengan skala linier. Gambar 1.1 menunjukkan contoh dari CMM umumstruktur. Untuk alasan efisiensi beberapa mesin dilengkapi dengan, sumbu ekstra rotary.

Gambar 1.1

Gambar 1.2

Dalam tinjauan skematik Gambar 1.2 yang CMM komponen yang paling penting ditampilkan. Dasar CMM dibentuk oleh meja yang benda kerja untuk akan diukur ditempatkan. Sumbu CMM diatur di tabel ini. Setiap sumbu CMM terdiri dari guideway, sebuah kereta yang dapat bergerak sepanjang guideway itu, dan sistem pengukuran. Untuk gerak akurat sepanjang guideways, sebagian besar modern CMM kereta memiliki bantalan udara. Posisi kereta dari sumbu tertentu secara akurat ditunjukkan oleh skala linier melekat pada guideway masing-masing. Pembacaan dari semua tiga skala bersama-sama menunjukkan 3D'position probe dihubungkan dengan sumbu terakhir. probe ini digunakan untuk menetapkan pengukuran titik-titik pada benda kerja. Tergantung pada jenis pengawasan, CMM dapat dilengkapi dengan sistem penggerak terdiri dari motor dan transmisi. CMM dapat berupa manual dikendalikan, joystick dikendalikan atau Computer Numerical Controlled (CNC). Dengan kontrol manual tidak ada drive yang tersedia. Gerbong CMM begitu "disebut · Mengambang bebas dan mereka dipindahkan ke berbagai posisi pengukuran di benda kerja oleh operator. Dengan kontrol joystick sumbu CMM adalah · servo perintah dikendalikan dan gerak untuk setiap sumbu diberikan oleh operator menggunakan joystick. Dalam kasus CNC CMM sumbu dipindahkan secara otomatis menggunakan servocontrol dan komputer yang menyediakan perintah gerak. Metode yang terakhir ini yang paling efisien, karena pengukuran yang sama dapat diulang secara otomatis. Selain akurasi yang tinggi dapat dicapai, karena poin ukur bisa diambil dengan cara terkontrol dengan baik menjaga tingkat percepatan rendah. Namun untuk alasan ekonomi CMMS manual dikendalikan masih sangat populer dan banyak digunakan. Joystick kontrol sering digunakan untuk menghasilkan posisi data untuk program pengukuran CNC. Pengukuran poin dihasilkan dengan membuat kontak pasti (misalnya dengan pengukuran yang dikenal gaya) antara benda kerja dan perangkat probing terhubung ke akhir sumbu CMM terakhir. Biasanya probe adalah perangkat mekanis, yang terdiri dari perumahan (kepala probe) yang mendukung stylus dengan pada akhir sebuah bola, ujung stylus. Perpindahan stylus dalam mendukung, disebabkan adanya beban mekanik di ujung stylus, secara elektronik terdeteksi dan sinyal pemicu yang diberikan kepada controller. Sinyal ini digunakan untuk membaca nilai dari skala dari semua sumbu oleh komputer. Pengukuran perangkat lunak digunakan untuk mengubah diukur poin menjadi

benda kerja lokal sistem koordinat. Berdasarkan dimensi-dimensi nilai-nilai koordinat dan bentuk benda kerja dapat ia menghitung. 4 Bab 1 Mengingat kinerja CMMS, kriteria yang paling penting adalah akurasi, kecepatan dan fleksibilitas (lihat misalnya Neumann 1993). Pengukuran tugas diharapkan harus dilakukan dengan semakin meningkat kinerja dalam hal: akurasi yang lebih tinggi dan kecepatan dituntut serta kemampuan untuk beroperasi di bawah buruk lingkungan kondisi. Penelitian yang diperlukan untuk memenuhi tuntutan tersebut. Sampai sekarang usaha penelitian tentang akurasi CMM terutama digunakan untuk kuasi-statis mekanis kesalahan, tidak mempertimbangkan kesalahan dinamis. Namun ada beberapa kecenderungan tentang penggunaan CMMS yang membuat penilaian terhadap kesalahan dinamis CMMS semakin lebih penting. Kecenderungan adalah:

• Peningkatan berbagai tugas pengukuran. Karena struktur dan tinggiCMMS tingkat otomatisasi adalah mesin pengukuran universal, dan sangatfleksibel berkenaan dengan tugas-tugas pengukuran seringkali kompleks bisa mereka tangani.Kemampuan ini sedang diakui semakin banyak, sehingga penggantianalat pengukuran untuk tugas-tugas pengukuran tertentu dengan CMMS. Kebulatanmisalnya pengukuran biasanya dilakukan pada alat khusus,tapi tergantung pada keakuratan menuntut, sebuah CMM dapat digunakan. Fleksibilitasdari CMMS membuatnya juga memungkinkan untuk mengukur permukaan kompleks dan profil.Dibandingkan dengan pengukuran dimensi sederhana, pengukuran ini lebih komplekstugas sering melibatkan gerak lebih kompleks, membuat tugas-tugas seperti lebihrentan terhadap kesalahan (mis. kesalahan dinamis).• Perubahan lokasi CMMS. Pada prinsipnya, (akurat) pengukurantugas yang terbaik dilakukan di lingkungan yang terkendali pengukuranlaboratorium. Namun ada kecenderungan yang semakin meningkat untuk menemukan CMMS dekatproses manufaktur atau bahkan mengintegrasikannya dengan lini produksi (misalnyaWeule 1987, Fix 1989, Weckenmann 1990, Neumann 1993). Tren initerutama didorong oleh permintaan untuk pemeriksaan lebih cepat dari bagian-bagian yang dihasilkan, diperkuatoleh peningkatan frekuensi inspeksi. Tentu saja lingkungankondisi di lantai toko (getaran, efek termal) jauh lebih buruk daripadalaboratorium kondisi, sehingga menjadi kesalahan dan degradasi pengukuranakurasi. Dalam rangka mempertahankan tingkat akurasi yang tinggi pengaruh inikesalahan pada CMM harus dikurangi.

• Sertifikasi hasil pengukuran. Kesadaran meningkat dari pelanggan untuk kualitas mendorong produsen untuk membuktikan kualitas produk mereka oleh pengukuran bersertifikat, terutama dalam hal produk semi-diproduksi. Hal ini mengakibatkan tren di perhatian lebih untuk ketertelusuran keakuratan hasil pengukuran dan tingkat kepercayaan hasil ini. Untuk menghitung akurasi (dilacak) dan ketidakpastian tugas pengukuran, cukup pengetahuan tentang kesalahan sistematik dan acak yang mempengaruhi pengukuran

akurasi dan metode untuk menghitung pengaruh tersebut diperlukan (lihat misalnya Kunzmann 1993, Phillips 1993, soons 1993).

1.2 CMM sumber kesalahanMenjadi mesin kompleks dengan kapak ganda, umumnya servo yang dikontrol dan digunakanpengukuran untuk tugas-tugas kompleks dengan spesifikasi akurasi yang tinggi, CMMS cenderungbanyak sumber-sumber kesalahan. Berdasarkan komponen fungsional dari CMM, ikhtisarakan diberikan sumber kesalahan paling penting yang mempengaruhi keakuratan sebuah otCMM:

• Teknik sistem. Komponen utama dari struktur CMM adalah mejauntuk mendukung objek pengukuran, yang guideways, dan kereta denganbantalan. Komponen ini menyebabkan kesalahan karena ketidaktepatan terkaitsifat manufaktur, penyesuaian dan komponen seperti kekakuan dantermal ekspansi. Sifat kesalahan ini bisa statis atau kuasi-statis, sepertiserta dinamis. Kesalahan ini akan dibahas nanti lebih terinci.

• Drive sistem. Untuk enc dioperasikan CMMS sumbu dilengkapi dengan drive,transmisi dan unit servo-kontrol. Kesalahan yang dapat terkait dengan drivesistem dan dapat mempengaruhi keakuratan pengukuran adalah: yang salah, non-konstanmengukur kecepatan, beban mekanik pada kereta yang menyebabkan kereta yang tidak diinginkangerak, dan pengenalan getaran dengan struktur mekanik. Posisikesalahan yang pada umumnya tidak penting, karena koordinat pengukuranpoin berasal dari posisi diukur (dengan skala) dan tidak olehdiperintahkan posisi.

• Sistem pengukuran. Sebenarnya koordinat dari titik-titik pengukuran adalahberasal dari nilai-nilai yang ditunjukkan oleh skala linier dari CMM. Utamakesalahan diperkenalkan oleh timbangan adalah ketidaktepatan dari skala pitch, misalignmentdan penyesuaian perangkat membaca, kesalahan interpolasi, dan kesalahan digitasi.Untuk mendeteksi titik pengukuran pada permukaan benda kerjaSistem probe digunakan. Beberapa sumber kesalahan dapat dibedakan denganprobe sistem, seperti histeresis dalam mendukung stylus, stylus membungkuk, dan kesalahandalam sistem pengukuran. Juga listrik (pemicu) sinyal darisistem probe adalah kesalahan sumber, terutama karena (variasi) penundaan waktu. Apembahasan lebih rinci tentang kesalahan probe dapat ditemukan di Butler 1990 dan Vliet1996.• Komputer sistem. Sistem komputer, termasuk unit kontrol, melibatkanbaik perangkat keras dan perangkat lunak. Kesalahan dalam hardware tidak begituumum, karena itu mereka tidak akan dibahas di sini. Sebuah tugas penting dariperangkat lunak adalah melakukan perhitungan untuk mengubah titik-titik ukur kekoordinat benda kerja dan untuk memperoleh dimensi benda kerja yang diminta danbentuk. Kesalahan dalam perhitungan algoritma yang terjadi dan mereka bisa seriusmempengaruhi dan dengan demikian menurunkan hasil ofthe akurasi pengukuran.

Selain sumber-sumber yang disebutkan di atas kesalahan berkaitan CMM, akurasi CMM mengukur juga dipengaruhi oleh pengaruh eksternal yang dapat berhubungan dengan operator atau lingkungan dari CMM. pengaruh operator Mayor dan sumber kesalahan penanganan produk, strategi pengukuran, dan operasi CMM aktual. Produk penanganan mengacu pada tugas-tugas persiapan sebelum mengukur, seperti climatisation, membersihkan

dan menjepit benda kerja. Jika tidak dilakukan dengan benar, tugas-tugas seperti memperkenalkan kesalahan karena benda kotor atau akibat-deformasi suhu atau mekanis. Pengukuran strategi melibatkan pemilihan menyelidik poin pada benda yang dikerjakan. Posisi mereka pada benda kerja memiliki pengaruh besar pada keakuratan dihitung hasil pengukuran. CMM operasi meliputi benar menyelidik dengan konstan pengukuran kecepatan tegak lurus terhadap permukaan benda kerja untuk menetapkan kontak didefinisikan. Terutama ketika mengoperasikan CMM manual, menyelidik adalah rentan terhadap kesalahan, karena sulit untuk mengontrol kekuatan pengukuran. Sangat penting sehubungan dengan akurasi pengukuran adalah lingkungan di yang CMM ditempatkan. Suhu gangguan lingkungan pada umumnya serius mempengaruhi geometri struktur mekanik dan dengan demikian mengukur akurasi. Serupa, getaran, terutama dari mesin lain yang terletak dekat CMM, dapat menurunkan mengukur akurasi. Paling sering getaran ini ditularkan melalui tanah dan melalui dukungan CMM dan mereka menyebabkan relatif gerak probe CMM sehubungan dengan benda di atas meja. Ini kesalahan kita bicarakan nanti lebih terinci. Sumber lain kesalahan lingkungan variasi kelembaban udara, menyebabkan deformasi komponen. Khususnya granit rentan terhadap variasi kelembaban. Sehubungan dengan penelitian yang diuraikan dalam tesis ini, kesalahan terutama thfl mempengaruhi struktur mekanik adalah penting. Sifat dari kesalahan ini adalah baik kuasi-statis atau dinamis. kesalahan mekanis Quasi-statis didefinisikan sebagai kesalahan terkait ke loop struktural dari mesin yang berubah secara lambat dalam waktu (lihat Hacken 1980). Apakah atau tidak kesalahan dapat dianggap berbagai perlahan, tergantung pada skala waktu dari proses yang relevan (yaitu mengukur). Lingkaran struktural dari CMM terdiri dari unsur-unsur mekanik yang bersama-sama menentukan posisi relatif dan orientasi probe pengukuran terhadap objek pengukuran. The akurasi tugas pengukuran terutama ditentukan oleh ketepatan loop struktural dan dengan demikian oleh kesalahan mempengaruhinya. Sebagian besar penelitian tentang CMM akurasi telah difokuskan pada kesalahan kuasi-statis. Ketika mempertimbangkan ketepatan mekanis mesin multi-sumbu seperti CMMS tiga mam sumber kesalahan mekanis kuasi-statik dapat dibedakan (lihat misalnya Schellekens 1993, soons 1993)

• geometris kesalahan. Ini adalah kesalahan karena keterbatasan dari komponen, seperti guideways dan sistem pengukuran dan tergantung pada manufaktur akurasi komponen ini dan akurasi penyesuaian selama instalasi atau pemeliharaan. kesalahan geometris dari guideways adalah kelurusan dan rotasi kesalahan dan orientasi relatif mereka dikenakan kesalahan kuadrat. Skala pengukuran menyebabkan kesalahan dalam posisi diukur sepanjang sumbu (kesalahan linieritas). • akibat beban mekanik Kesalahan. Ini adalah kesalahan yang berkaitan dengan statis atau berubah secara lambat gaya pada komponen CMMS dalam kombinasi dengan kepatuhan komponen. Ini variasi beban mekanis terutama disebabkan oleh berat bagian yang bergerak. Akibatnya komponen akan cacad dari bentuk nominal dan menyebabkan kesalahan geometris seperti dijelaskan di atas. Kesalahan ini tergantung pada kekakuan dan berat dari komponen dan konfigurasi mereka.

• termal disebabkan kesalahan. Ini adalah kesalahan karena suhu di bidang mesin dan benda kerja. Dua jenis kesalahan termal induksi dapat dibedakan. Pertama, perbedaan seragam antara suhu pengukuran standar (yaitu skala pengukuran dari CMM) dan benda kerja akan menyebabkan kesalahan pengukuran. Kedua, gradien temperatur diperkenalkan pada mesin komponen akan menyebabkan deformasi seperti lipatan dari guideways dan geometris sehingga kesalahan. Kesalahan tergantung pada struktur mesin, bahan properti dan distribusi temperatur CMM, dipengaruhi oleh faktor eksternal sumber seperti suhu lingkungan dan dengan panas internal sumber-sumber seperti drive. Selain kesalahan ini kuasi-statis, yang perilaku pada umumnya terkenal, CMMS juga dipengaruhi oleh kesalahan dinamis. Ini adalah kesalahan yang relatif bervariasi cepat dalam waktu, seperti deformasi percepatan tergantung dari komponen CMM karena gerakan bagian dan getaran, baik diri sendiri yang disebabkan dan dipaksa. Sama seperti untuk kesalahan kuasi-statik, kesalahan dinamis mempengaruhi geometri struktur mekanik CMM. Hal ini mengakibatkan kesalahan tergantung waktu pengukuran. Dinamis ini kesalahan tergantung pada sifat CMMS struktural, seperti distribusi massa, komponen kekakuan dan redaman karakteristik, serta pada kontrol dan mengganggu pasukan.

Untuk pengukuran ketelitian tinggi efek dari sumber-sumber kesalahan pada keakuratan CMM, disebutkan dalam paragraf sebelumnya, harus kecil. Jadi banyak usaha yang dihabiskan untuk menghilangkan sumber-sumber kesalahan atau untuk menjaga mereka kecil. Sehubungan dengan kesalahan yang mempengaruhi struktur mekanik ini menghasilkan prinsip berikut CMM kondisi untuk desain dan kondisi operasi: • produksi yang tinggi dan menyesuaikan akurasi. • kekakuan komponen tinggi, massa yang rendah, dan sifat suhu yang baik. • Lingkungan AC suhu dan kecil sumber panas internal. • getaran isolasi dan didefinisikan dengan baik saat mendeteksi gerakan. Penelitian yang diuraikan dalam tesis ini dengan keakuratan pengukuran CMMS. Lebih khususnya pengaruh kesalahan dinamis pada mekanik struktur CMMS dan dengan ini pada keakuratan pengukuran CMM dipelajari. Dalam paragraf berikutnya tujuan sehubungan dengan penelitian ini akan dinyatakan dan dibahas secara lebih rinci.

1.2 Tujuan Penelitian Beberapa kondisi desain dan operasi untuk mengukur akurasi yang tinggi, disebutkan dalam paragraf sebelumnya, baik sulit untuk menggabungkan, seperti kekakuan tinggi dan rendahnya massa atau mereka yang menempatkan pembatasan pada beberapa tren tentang penggunaan CMMS, seperti CMMS lokasi di lantai toko atau tuntutan siklus lebih pendek kali. Sebuah pembatasan penting bagi siklus waktu adalah memeriksa prosedur. Selama probing, CMM kecepatan dibatasi untuk menghindari dinamis

kesalahan. Sebuah alternatif untuk membatasi kondisi operasi adalah untuk memperoleh cukup pengetahuan tentang semua kesalahan dan untuk menerapkan perangkat lunak kompensasi error kesalahan tersebut. Metode ini telah berhasil digunakan oleh beberapa peneliti untuk kesalahan geometrik, dan termal dan kesalahan akibat beban mekanik, karena ini kesalahan yang sangat sistematis dan dapat baik dijelaskan. Karena sifat mereka yang lebih kompleks, kesalahan dinamis CMMS mendapat sedikit perhatian sampai sekarang. Karena sulit untuk mendapatkan gambaran yang akurat dari kesalahan dinamis pada posisi probe, mereka pada umumnya dianggap sebagai acak dan tidak cocok untuk kesalahan perangkat lunak

kompensasi. Oleh karena itu hanya langkah-langkah desain dan kontrol CMM diperbaiki untuk Percepatan meminimalkan digunakan. Namun, untuk menghindari pembatasan waktu siklus lebih pendek, percepatan (Kesalahan sehingga dinamis) saat mendeteksi harus diterima. Penelitian usaha diperlukan untuk menemukan deskripsi kesalahan dinamis selama puasa menyelidik. Penelitian dijelaskan dalam tesis ini difokuskan pada hal ini. Tujuan utama dari penelitian adalah untuk memperkirakan kesalahan dinamis pada posisi probe pada saat menyelidiki dalam kasus CMM masih mengalami percepatan. Berdasarkan estimasi kesalahan, kompensasi dari hasil pengukuran adalah mungkin. Jika berhasil kompensasi untuk kesalahan dinamis dapat dicapai, cepat menyelidik tanpa degradasi dari akurasi pengukuran akan mungkin. Dengan tujuan tersebut, penelitian diuraikan dalam tesis merupakan kelanjutan dari penelitian yang penting terhadap kesalahan pemodelan dan peningkatan akurasi dari CMMS. Penelitian ini terbukti berhasil sehubungan dengan kompensasi kesalahan geometris, kesalahan karena statis dan berubah secara lambat kekuatan (beban mekanik), dan termal disebabkan kesalahan. Dengan menilai dinamika kesalahan dalam tesis ini CMMS topik baru mengenai CMM akurasi sedang dipelajari. Dalam tesis ini terutama kesalahan yang dinamis karena percepatan sumbu dipelajari. Sebelum kesalahan dinamis di posisi probe dapat diperkirakan pemahaman yang lebih baik dari kesalahan dinamis CMMS harus diperoleh. Oleh karena itu pengukuran dan analisis terhadap perilaku dinamis dari CMMS yang diperlukan dalam rangka untuk mengidentifikasi CMM komponen yang memperkenalkan kesalahan dinamis signifikan. Strategi harus dikembangkan untuk menangkap kesalahan ini dinamis saat mendeteksi, baik berdasarkan pemodelan atau pada penggunaan sensor tambahan untuk pengukuran on-line dari kesalahan. A metode untuk menghitung dampak dari semua kesalahan yang diidentifikasi pada posisi probe harus diturunkan. Jadi perkiraan ofthe kesalahan dinamis di posisi probe dapat dicapai. Berdasarkan metode dikembangkan untuk estimasi kesalahan, kompensasi metode untuk kesalahan pengukuran harus dikembangkan dan diuji pada ada CMM. Terutama, perhatian harus diberikan untuk menemukan kemungkinan untuk menghindari penggunaan sensor banyak, karena ini membatasi kegunaan ekonomi metode yang dikembangkan.

1.4 Garis besar tesis Penilaian kesalahan dinamis CMMS, dijelaskan dalam tesis ini, terdiri dari empat bagian utama: analisis kesalahan dinamis, pemodelan dan · mengukur pemerintah dari kesalahan dan strategi kompensasi untuk mengurangi efek dinamis kesalahan pada hasil pengukuran. Dalam Bab 2 pertama gambaran dari literatur mengenai ketepatan CMMS

diberikan. Selanjutnya konsep cepat memeriksa dibahas. Sebuah definisi yang jelas dari mengakibatkan kesalahan dinamis diberikan dan perbedaan antara jenis kesalahan dinamis dibuat. Dalam rangka untuk menunjukkan pentingnya kesalahan dinamis, baik teoritis dan analisis eksperimen dilakukan. Analisis ini diikuti dengan diskusi singkat tentang berbagai jenis metode untuk mengurangi kesalahan yang dinamis

dari CMMS. Akhirnya strategi yang dianut di sini adalah disajikan. Bab 3 membahas pemodelan kesalahan dinamis. Mirip dengan cara kesalahan kuasi-statis ditangani, penilaian kesalahan dinamis terdiri dari dua bagian: identifikasi, kesalahan individu yang dinamis dan prediksi parametrik efek mereka pada posisi probe, menggunakan model kinematik. Seorang jenderal Model kinematik untuk CMMS disajikan. Komponen struktur CMM adalah dianggap sebagai elemen yang fleksibel. Jadi kesalahan dinamis diperkenalkan dalam kasus percepatan. Dalam rangka untuk menghitung pengaruhnya terhadap posisi probe, kesalahan ini harus diidentifikasi. Pendekatan umum, untuk memperkirakan kesalahan tersebut diadopsi. Pendekatan ini didasarkan pada penggunaan sensor posisi tambahan. Matematis ekspresi yang berkaitan kesalahan dinamis untuk pembacaan sensor diberikan. Berdasarkan pada nilai-nilai kesalahan estimasi, kesalahan posisi probe dapat dihitung dengan menggunakan model kinematik. Dalam Bab 4 kesalahan dinamis yang signifikan dari CMM yang ada diidentifikasi. Berbagai Pengukuran dilakukan untuk mengidentifikasi kesalahan ini, dijelaskan. Hasil pengukuran yang paling penting adalah disajikan dan gambaran umum dari kesalahan yang paling signifikan diberikan. Berdasarkan hasil pengukuran, cocok sensor perpindahan dipilih untuk mengukur kesalahan dinamis dari CMM on-line. Beberapa tes dilakukan untuk memverifikasi kinerja mereka.

Bab lima mencakup kompensasi aktual dari CMM diselidiki untuk dinamis kesalahan selama puasa menyelidik. Sebuah model kesalahan kinematik untuk CMM diberikan. Kesalahan signifikan diukur on-line oleh sensor dilaksanakan. Kesalahan model yang diberikan yang berhubungan kesalahan dinamis untuk pembacaan sensor. Berdasarkan model ini dan bacaan sensor kesalahan pengukuran pada posisi probe dihitung dengan menggunakan model kinematik. Kesalahan dihitung digunakan sebagai kompensasi nilai untuk hasil pengukuran. Metode kompensasi diverifikasi untuk CMM dengan membandingkan nilai-nilai kesalahan dihitung dengan nilai yang terukur, menggunakan laser interferometri. Hasil dari kompensasi kesalahan sebagian besar tergantung pada keakuratan pemodelan dan sensor, serta jumlah sensor digunakan. Untuk memperpanjang tertentu ini adalah keseimbangan antara biaya dan manfaat. Kemungkinan mengurangi jumlah sensor dibahas. Tesis ini akan diisi oleh kesimpulan dan rekomendasi yang diberikan dalam Bab 6.

2

Menganalisis kesalahan dinamis

Dalam bab ini kesalahan dinamis CMMS dibahas lebih terinci. Pertamagambaran singkat dari penelitian akurasi CMM diberikan. Mengukur konsep dan probejenis pengukuran yang berbeda untuk tugas-tugas dijelaskan dan pengaruh yang cepatmemeriksa dianggap. Kesalahan yang dinamis yang dihasilkan dibahas dan sensitivitasdari typesofCMMs paling umum untuk kesalahan ini didirikan. Dalam rangkauntuk menunjukkan pentingnya kesalahan dinamis, contoh kesalahan ini untukCMMS ada disajikan. Contoh-contoh diikuti oleh ikhtisarliteratur yang relevan berkenaan dengan kesalahan dinamis CMMS dan diskusi singkatpada metode yang berbeda untuk mengurangi kesalahan dinamis CMMS, seperti desain-, kontrol,dan kesalahan kompensasi. Pada akhir bab ini strategi yang telahtelah diadopsi di sini adalah disajikan.

2.1 Penelitian tentang CMM akurasi Menimbang CMMS banyak upaya penelitian telah dibayarkan untuk meningkatkan kinerja mereka, terutama mereka mengukur akurasi. Pertama penelitian ini bertujuan untuk penilaian akurasi CMM, mengembangkan pengukuran metode dan prosedur pengujian dan kalibrasi CMMS. Awalnya CMMS terutama digunakan di laboratorium, sering memiliki lingkungan yang terkendali berkaitan dengan suhu, dan juga dengan langkah-langkah melawan pengaruh getaran. Oleh karena itu paling awal penelitian terfokus pada kesalahan geometris CMMS. Sejak CMMS memiliki otomatisasi tingkat tinggi, peningkatan akurasi CMM dengan menggunakan perangkat lunak kompensasi kesalahan ternyata menjadi efektif serta alternatif ekonomi yang efisien untuk langkah-langkah desain. Karena CMMS digunakan untuk mengukur dan bukan posisi, off-line kompensasi oleh koreksi atas hasil pengukuran cukup. kesalahan metode kompensasi Software telah dipelajari oleh banyak peneliti (Busch misalnya 1984, Zhang 1985, Teeuwsen 1989, Kruth 1992, timbul keraguan akan 1993). Ringkasan terbaru dari penelitian ini telah diterbitkan oleh Sartori 1995. Saat ini sebagian besar produsen CMM telah menerapkan perangkat lunak kompensasi kesalahan algoritma pada mesin mereka untuk setidaknya sebagian dari kesalahan geometrik. Meskipun langkah-langkah desain yang efektif dapat diambil untuk membuat CMMS kurang sensitif untuk kesalahan termal, perangkat lunak kesalahan kompensasi untuk jenis kesalahan terbukti efektif serta (Trapet misalnya 1989, Balsamo 1990, Breyer 1991, Theuws 1991, Schellekens 1993, timbul keraguan akan, 1993, Spaan 1995). Selain kesalahan geometrik dan termal, juga bervariasi beban mekanik (bergerak bobot) merupakan sumber penting kuasi-statis kesalahan. Mirip dengan kesalahan yang dinamis, mereka tergantung pada mesin kekakuan. Mereka terutama disebabkan oleh kepatuhan komponen CMM dalam kombinasi dengan berat komponen bergerak mesin. Seringkali kesalahan yang sudah termasuk dalam kesalahan geometris, karena tidak berguna untuk memisahkan mereka

dari pengukuran yang dilakukan untuk mengidentifikasi kesalahan geometrik. Namun, perawatan harus dibayarkan kepada ketergantungan kesalahan akibat beban mekanik pada posisi lebih dari satu sumbu (mis. timbul keraguan akan 1993). Seperti kesalahan termal, kesalahan karena beban mekanik sangat penting dalam hal utilitas mesin. Benda kerja berat dan proses pasukan dapat memiliki pengaruh signifikan pada ketelitian posisi. Schellekens 1993, laporan teknik kompensasi perangkat lunak, diterapkan pada lima sumbu mesin penggilingan, mempertimbangkan geometri, dan kesalahan termal sebagai serta kesalahan akibat beban mekanik. Dalam penelitian CMM serta mesin perkakas perhatian banyak penelitian telah dibayarkan kepada perbaikan keakuratannya. Selain kesalahan langkah-langkah desain software kompensasi telah terbukti menjadi alat yang efektif untuk meningkatkan akurasi mesin, dipengaruhi oleh beberapa sumber kesalahan kuasi-statis. Seperti yang dinyatakan sebelumnya juga dinamis kesalahan menjadi lebih penting bagi keakuratan CMMS. Hal ini terkait dengan beberapa kecenderungan, yang disebutkan dalam bab pertama: sebuah permintaan untuk kali siklus yang lebih pendek pengukuran tugas, dan kecepatan pengukuran demikian tinggi, berukuran lebih kompleks tugas-tugas yang melibatkan gerak yang lebih kompleks, penempatan CMMS lebih dekat ke proses manufaktur dan meningkatnya kebutuhan pengetahuan tentang ketidakpastian pengukuran. Lima tahun terakhir telah terjadi peningkatan kesadaran tren di antara banyak peneliti, terutama berkenaan dengan kebutuhan pengukuran kecepatan tinggi (lihat misalnya McMurty 1980, Sutherland 1987, Weckenmann 1990, Lu 1992, Jones 1993, Katebi 199311, Kunzmann 1993, Lotze 1993, Neumann 1993, Phillips 1993).

2.2 Cepat menyelidik Subyek utama penelitian ini adalah ketepatan mengukur CMM yang terbatas oleh eITors dinamis selama puasa menyelidik. Bila merujuk cepat probing menentang normal probing, itu tidak hanya berarti kecepatan CMM lebih tinggi, tetapi lebih umum sebuah pengurangan siklus waktu total tugas pengukuran. Beberapa faktor dapat diidentifikasi yang mempengaruhi siklus waktu tugas pengukuran (lihat Neumann 1993): • melintasi dan mengukur kecepatan, percepatan / perlambatan, jarak pendekatan. • Waktu probe berubah, laju sudut meja rotasi • perhitungan, data waktu penyimpanan, keluaran hasil pengukuran • operasi dan mengukur strategi Kelompok pertama faktor harus dilihat dalam kaitannya dengan akurasi pengukuran. Hubungan antara faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan dan akurasi (dinamis) sangat tergantung pada prosedur pengukuran yang digunakan. Ketika kita mempertimbangkan koleksi titik pengukuran (Ie menyelidik) lebih terinci, tiga aspek penting sehubungan dengan keakuratan pengukuran ofthe hasil tugas tertentu: • Tugas pengukuran itu sendiri. Pada dasarnya dua jenis tugas ukur bisa dibedakan: dimensi pengukuran dan profil. dimensi adalah geometri Parameter menandakan ukuran dari beberapa bagian dari objek yang diukur. Khas dimensi adalah panjang, diameter, jarak, dll sudut Dalam hal pengukuran profil

bentuk bagian tertentu dari objek tersebut diidentifikasikan. Contohnya adalah kebulatan-gigi roda dan pengukuran. • Konsep pengukuran. Baik jumlah terbatas poin tunggal diukur dan, dengan asumsi bahwa geometri elemen ideal, parameter (Dimensi) dihitung yang mendefinisikan geometri ini, atau banyak titik diukur untuk mengidentifikasi geometri sesungguhnya dari unsur (yaitu scanning). Menggunakan penyaringan teknik, profil serta dimensi dapat dihitung dari mengumpulkan data poin. Dengan konsep pertama dimensi hanya dapat dihitung.

• Jenis probe. probe ini digunakan untuk dofine menghubungi (biasanya mekanik) antara benda kerja dan CMM. Pada saat kontak sinyal pemicu disediakan dan nilai-nilai skala dari semua sumbu adalah dibaca oleh komputer. Cara probe beroperasi tergantung pada jenis probe. probe mekanik dapat dibagi dalam dua kelompok utama: touch-memicu dan pengukuran probe. Kedua jenis memiliki struktur mekanik yang sama, yang terdiri dari sebuah probe kepala yang membawa stylus dengan di akhir sebuah bola, ujung stylus. Dalam hal dari probe sentuhan-memicu pembawa stylus dan dukungan merupakan sirkuit elektronik. Sebuah perpindahan stylus dalam mendukung, disebabkan adanya beban mekanik pada ujung stylus, secara elektronik terdeteksi dan sinyal pemicu untuk pembacaan skala disediakan. Contoh dari probe sentuhan-memicu digambarkan pada Gambar 2.1. Untuk memastikan benar menyelidiki CMM harus bergerak dengan konstan didefinisikan dengan baik pengukuran kecepatan pada saat kontak. Dalam hal ini kesalahan cara mengukur posisi, kesalahan menyelidiki disebabkan terutama sistematis dan dapat dikalibrasi. Karena sentuhan-memicu probe hanya dapat mendeteksi secara akurat titik pengukuran pada instan kontak, dan ketika bergerak dengan kecepatan pengukuran yang konstan, setiap titik data yang harus dikumpulkan, mengikuti pola yang sama gerak.

Gambar 2.1

Pola tertentu gerak sangat mempengaruhi siklus waktu pengukuran tugas serta keakuratannya. Dalam skema pada Gambar 2.2 gerak dijelaskan, menunjukkan kesalahan percepatan, kecepatan dan posisi probe versus waktu. Bergerak dari satu titik pengukuran ke satu sama lain, CMM pertama akan untuk mempercepat kecepatan melintasi maksimum. Ketika mencapai titik di sebuah standar pendekatan jarak dari titik pengukuran, mesin telah melambat untuk probing kecepatan. Selama perubahan kecepatan, gaya inersia akan menyebabkan kesalahan posisi dinamis. Dalam hal kesalahan posisi relatif antara probe aktual posisi dan posisi diukur, kesalahan pengukuran diperkenalkan. Dalam rangka untuk menghindari kesalahan yang dinamis tidak dapat diterima, beberapa waktu antara melambat dan

probing diperlukan untuk memungkinkan getaran untuk menyelesaikan (yaitu settling time). Namun,

tidak selalu mungkin untuk mencapai kecepatan yang terdefinisi dengan baik menyelidik konstan dalam praktek. Dalam hal pendekatan jarak pendek CMM masih akan berada di Tentu saja percepatan ketika menghubungi objek pengukuran (Breyer 1994). Khususnya dalam kasus unsur berukuran kecil, jarak pendekatan bisa sering sangat pendek dan dengan demikian CMM tersebut kemungkinan menjadi sasaran percepatan selama waktu menyelidik. Secara umum sentuh memicu probe yang cocok untuk mengukur dimensi berdasarkan jumlah terbatas poin tunggal. Ketepatan pengukuran untuk setiap titik relatif tinggi, namun demikian akurasi dari dimensi yang diukur sangat tergantung pada pemilihan titik-titik pengukuran dan pada formulir yang mungkin kesalahan. Touch-memicu probe juga dapat digunakan untuk memindai, namun karena besar jumlah poin yang diperlukan, waktu pengukuran akan lama jika diperlukan menetap waktu diperhitungkan. Kelas utama lainnya adalah pengukuran probe probe. Probe ini telah mereka pengukuran memiliki sistem yang mengukur 3D relatif-posisi ujung probe untuk kepala probe (lihat misalnya Vliet 1996). Dibandingkan dengan sentuhan-memicu probe, mengukur probe dapat mencicipi beberapa poin mengukur tanpa kontak baru. The CMM hanya untuk menjaga kesalahan pelacakan dalam rentang dari pengukuran probe sistem. Hal ini membuat probe pengukuran sangat cocok untuk pemindaian dan dengan demikian profil pengukuran. Masih penting adalah kontak didefinisikan dalam arti yang dikenal mengukur gaya tegak lurus terhadap permukaan objek. Karena gesekan berlaku di antara ujung probe dan benda kerja selama pemindaian, sulit untuk mewujudkan terdefinisi dengan baik mengukur kekuatan. Jelas pada saat kecepatan tinggi pemindaian profil CMM akan mengalami kesalahan dinamis karena percepatan sumbu dan drive induksi getaran. probe ukur dapat digunakan untuk mengukur dimensi sebagai serta profil. Terutama dalam hal pengukuran profil mereka dapat mengukur relatif cepat. Namun pengukuran ketelitian poin individual lebih buruk dibandingkan dengan strategi titik pengukuran, karena menyelidik dirinya sebagai serta perilaku dinamis dari CMM (lihat Lotze 1993, Phillips 1995). Tapi karena banyak titik data teknik penyaringan dapat digunakan dan masih akurat hasil yang bisa diperoleh ketika menghitung dimensi dan profil.

Sehubungan dengan kesalahan yang dinamis saat mendeteksi ada perbedaan yang signifikanantara pengukuran CNC mesin dan CMMS manual. Efek dinamis adalah salah satusatu alasan utama mengapa CMMS manual kurang akurat dari komputer merekadikendalikan rekan-rekan. Variabilitas percepatan, kecepatan, dan probependekatan jarak yang melekat dalam operasi manual sering membatasi tingkatakurasi yang dapat dicapai dengan CMMS manual (lihat juga Phillips 1995). Jadiuntuk pengukuran yang akurat mesin CNC lebih disukai.Apapun jenis probe atau kontrol yang digunakan, waktu siklus mengukurtugas dibatasi oleh perilaku dinamis dari struktur mekanis CMM's.

Untuk pengurangan waktu siklus yang lebih cepat probing diperlukan dan percepatan sehingga lebih tinggidan deselerasi yang diperlukan. Sebagai konsekuensinya yang akan CMMdipengaruhi oleh peningkatan kesalahan dinamis. Tanpa langkah yang tepat ini dapatmengakibatkan degradasi yang tidak dapat diterima terhadap ketepatan pengukuran.

2.3 Dinamis kesalahan CMMS2.3.1 Sifat dan penyebab kesalahan dinamis CMMSBahkan kesalahan yang dinamis hanya secara tidak langsung berhubungan dengan kecepatan menyelidik, tetapi langsung olehpercepatan (Sutherland 1987). Hubungan antara kesalahan pengukurandan percepatan cukup jelas. Percepatan CMM yang merupakan komponenlingkaran struktural dari CMM dan massa tertentu yang, menghasilkan gaya yang bekerja padakomponen ini. Karena kepatuhan komponen kekuatan-kekuatan ini menyebabkan defleksi darikomponen, yang menyebabkan kesalahan posisi relatif probe untuk mengukurskala dan dengan demikian untuk kesalahan pengukuran. Dari hubungan ini jelas bahwasetiap kali CMM terkena percepatan, defleksi akan ada, karenaloop struktural dari CMMS akan selalu memiliki kepatuhan ke beberapa derajat. KhususnyaCMMS digunakan untuk cepat menyelidik akan mengalami percepatan besar dan sebagaikonsekuensi besar lendutan. Jadi, jika percepatan tersebut diterapkan untuk CMM diwaktu menyelidik, signifikan dinamis (pengukuran) akan menghasilkan kesalahan. Sebaliknyakesalahan kuasi-statik yang konstan atau hanya berbagai perlahan dalam waktu, dinamiskesalahan yang bervariasi dalam waktu relatif cepat. Karena waktu mereka bervariasi alampemodelan yang akurat tentang kesalahan dinamis adalah sulit dan oleh karena itu mereka umumnyadianggap sebagai kesalahan acak. Sehubungan dengan perilaku mereka dalam waktu dua jenis kesalahan dinamis dapat dibedakan (lihat juga Tabel 2.1): getaran dan inersiaefek.

Table 2.1: Overview of dynamic errors of a CMM.

GetaranJika sistem elastis statis dimuat, seperti CMM, terganggu dalam beberapa caradari posisi kesetimbangan, gaya-gaya internal dan momen dalam cacatkonfigurasi akan tidak lagi seimbang dengan kekuatan eksternal; dan getaranmungkin terjadi. Jika gaya mengganggu hanya diterapkan awalnya untuk struktur,getaran yang dihasilkan dipertahankan oleh pasukan elastis dalam struktur saja.Getaran semacam ini disebut getaran bebas atau alam. Namun, jika struktur adalahdikenakan ke waktu bervariasi pasukan mengganggu, respon dinamis sistemdisebut sebagai getaran paksa. Gejala karakteristik dari getaran paksaadalah bahwa sistem mesin bergetar dengan frekwensi rangsangankekuatan. Hal ini dapat melibatkan amplitudo tinggi terutama jika frekuensi eksitasi adalahdekat dengan salah satu frekuensi alami dari CMM. Getaran paksa umumnyaberasal dari sumber luar melalui yayasan (getaran eksternal dipaksa)

atau dari sumber internal (getaran paksa komponen) seperti controller,bantalan cacat, spindels, dll drive (lihat misalnya Hocken 1980, Minggu 1981).

Eksternal (lingkungan) getaran berasal dari tanah, udara dan utilitas yang melayani mesin. Dalam lingkungan manufaktur terutama getaran tanah sering sulit dihindari. Getaran ini bisa menggoyahkan sebuah CMM dan sehingga menyebabkan perubahan yang tidak diinginkan dalam posisi relatif antara probe dan benda kerja. Ketepatan cara adalah dipengaruhi oleh getaran tergantung pada konstruksi mesin, mounting, dan arah dan amplitudo percepatan yang dialami oleh mesin. Langkah-langkah efektif terhadap efek distorsi getaran baik merancang langkah-langkah membuat mesin kuat atau mengisolasi mesin dari getaran. Mesin adalah kuat jika distorsi diminimalkan untuk percepatan tertentu. Isolasi bertujuan menghaluskan gerakan tanah atau gerakan dari sumber-sumber kesalahan lain sehingga mesin mengalami cukup rendahnya tingkat percepatan sehingga getaran relatif dapat diterima. Faktor rumit berkenaan dengan isolasi getaran adalah perbedaan antara tanggung jawab bahwa baik produsen dan pelanggan dari CMM miliki. The produsen adalah menyediakan mesin ukur dan pelanggan menyediakan ' lingkungan. Menurut standar yang berkaitan dengan evaluasi mengukur kinerja mesin pengguna bertanggung jawab untuk pemilihan lokasi yang benar (Lihat misalnya B89 ANSIIASME 1990, VDIIVDE 2617). Standar B89 menyatakan: "Pengguna harus bertanggung jawab untuk pemilihan lokasi, shock lingkungan dan analisis getaran, dan isolator khusus tambahan yang dibutuhkan untuk memastikan kepatuhan dengan tingkat getaran maksimum yang diijinkan ditentukan oleh pemasok. "Ini berarti bahwa isolasi getaran sering bukan merupakan bagian terpadu dari suatu dibeli CMM. Jadi untuk menghindari degradasi akurasi pengukuran oleh getaran perawatan khusus harus digunakan untuk isolasi CMM. Tidak boleh diabaikan dengan hormat terhadap kinerja mesin adalah fakta bahwa isolasi tidak hanya efek getaran amplitudo tapi juga seperti hal-hal sebagai settling time setelah deselerasi dari traverse untuk probing kecepatan. Sebaiknya menyelesaikan seharusnya tidak terdegradasi oleh isolasi tindakan. isolasi Getaran mesin adalah masalah umum dan banyak literatur tersedia tentang subjek ini (lihat misalnya Rao tahun 1990, Debra 1992, StUhler 1992). Berbagai referensi juga dapat ditemukan dalam makalah keynote oleh Debra tahun 1992, yang membahas masalah untuk aplikasi rekayasa presisi. Meskipun serius perhatian harus diberikan pada masalah getaran lingkungan, dapat dan harus dipertanggungjawabkan oleh tindakan isolasi yang memadai dan oleh karena itu getaran sumber eksternal karena tidak akan dipertimbangkan di sini.

Mengganggu sumber dari dalam CMM harus diperkecil dengan desain yang memadai tindakan karena ini adalah cara terbaik untuk menghindari kesalahan posisi dapat diterima di

probe selama pengukuran. Percepatan sumbu dari CMM juga akan mengganggu struktur mekanik, umumnya menyebabkan struktur bergetar dalam satu atau lebih dari frekuensi alami. Karena cepat probing adalah subyek utama penelitian ini, penelitian difokuskan pada getaran yang disebabkan oleh percepatan sumbu. The sejauh mana getaran yang dihasilkan mempengaruhi akurasi pada posisi probe, tergantung pada gaya getaran atau konsep menyelidik dan perilaku dinamis dari CMM. Perilaku ini ditandai oleh sifat seperti frekuensi alam, modus bentuk, redaman dan kekakuan komponen ofthe ofthe CMM. Efek dari getaran ini pada keakuratan CMM pada posisi probe sulit memprediksi. Terutama hubungan menjelaskan posisi probe yang tepat, yang cukup akurat sulit untuk mendapatkan. Masalah besar yang menjadi kenyataan bahwa, secara umum, struktur elastis seperti CMM dapat melakukan getaran yang berbeda pola, atau mode. Efek inersia efek Inertial lihat defleksi percepatan bersama tergantung dan link. Karena percepatan dari CMM sumbu bagian mesin, seperti sendi dan link, mengalami gaya inersia. Karena kepatuhan bagian pasukan ini menyebabkan defleksi bagian mesin, mempengaruhi akurasi pada posisi probe. Pemodelan efek inersial setara dengan pemodelan kesalahan akibat beban mekanik. Dalam fakta ini jenis kesalahan dinamis juga dapat dianggap sebagai kuasi-statis (lihat misalnya Hocken 1980, Weck 1981, Slocum 1992). Sejak akurasi pengukuran CMM selama puasa probing adalah subjek dari penelitian dan getaran serta inersia baik mempengaruhi akurasi pengukuran karena cepat menyelidik, mereka berdua dirawat di sini. Karena dua jenis kesalahan punya dasar umum (yaitu perilaku dinamis dari CMM) mereka juga keduanya dianggap sebagai kesalahan dinamis. Istilah inersia digunakan untuk jenis kesalahan yang dinamis dengan perilaku kuasi-statis. Ini bisa agak membingungkan, karena gaya inersia busur bertanggung jawab atas kedua jenis kesalahan yang disebutkan di sini.

2.3.2 CMM sensitivitas untuk kesalahan yang dinamis Cara CMM yang dipengaruhi oleh kesalahan yang dinamis, sangat tergantung pada struktural loop. Loop struktural adalah bagian dari struktur mekanik yang terdiri dari semua komponen yang bersama-sama menentukan posisi probe relatif terhadap benda kerja. Komponen utama dari loop adalah frame dari CMM, meja yang workpiece sudah terpasang, alat bantu mounting mungkin, benda kerja itu sendiri, dan tiga saling ortogonal sumbu. Setiap sumbu umumnya terdiri dari koneksi unsur tersebut, yang guideway dan kereta. Pada akhir sumbu terakhir sistem probe terpasang. Dalam beberapa kasus meja putar dapat menjadi bagian dari loop. Ada banyak berbeda konfigurasi dari sumbu mungkin, yang membentuk ortogonal mekanis struktur. Dalam Gambar 2.3 jenis yang paling umum struktur CMM adalah digambarkan (lihat misalnya ANSI / ASME B89 1990). Setiap konfigurasi CMM memiliki keuntungan dan kerugian yang berkaitan dengan sifat seperti aksesibilitas, mengukur volume, beban kapasitas, kekakuan, dan dapat dicapai akurasi dan kecepatan (misalnya Warnecke 1984). Dalam hal ini terutama akurasi dinamis adalah penting.

struktur mekanik CMM adalah digunakan untuk dua tugas: posisi dari probe dan sebagai bagian ofthe sistem koordinat, karena bertindak sebagai bingkai untuk sistem pengukuran. Jadi deformasi dari lingkaran struktural misalnya karena mengemudi kekuatan dan beban bergerak yang menyebabkan (dinamis) kesalahan sehubungan dengan probe posisi, pasti akan mempengaruhi akurasi pengukuran. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi sensitivitas komponen mesin untuk kesalahan yang dinamis dan dampak dari kesalahan pada posisi probe. Mereka dapat dikategorikan sebagai faktor-faktor terkait dengan konfigurasi CMM, sifat komponen dan dinamika beban pada CMM tersebut. CMM konfigurasi Konfigurasi mesin mengacu pada susunan kereta dan guideways. Di tempat pertama, lokasi masing-masing komponen adalah penting sehubungan dengan pengaruh kesalahan dinamis komponen pada probe posisi (propagasi error). Sebuah kesalahan rotasi dari kereta menghasilkan kesalahan di probe posisi yang sebanding dengan lengan yang efektif antara pengukuran skala dan ujung probe, pastur offset

Gambar 2.3

Komponen lokasi ofthe ini juga penting sehubungan dengan cara merekadipengaruhi oleh beban dinamis yang disebabkan oleh percepatan sumbu. Sebuah bergerakkereta yang lebih rendah dalam struktur (yaitu lebih dekat ke dasar mesin) secara langsung akanmempengaruhi elemen yang lebih tinggi dalam struktur karena juga akan dipercepat.Hal ini akan menghasilkan kesalahan dinamis di elemen lebih. Kereta yang lebih tinggi dalam strukturjuga akan mempengaruhi unsur-unsur yang lebih rendah (gaya reaksi), tetapi total dipercepatmassa akan lebih rendah seperti yang akan menjadi kesalahan dinamis. Dengan demikian pengaruhkereta terendah adalah yang paling penting. Tergantung pada konfigurasi dinamikabeban bisa lebih simetris atau lebih eksentrik, dan dalam kasus yang terakhir iniakan menghasilkan kesalahan yang lebih besar. Misalnya gantry dan CMMS jembatan jenis memiliki gelar yang lebih tinggisimetri dari jenis lengan kantilever dan horizontal dan dengan demikian akan menderita kurangdari kesalahan dalam arah vertikal. Hal yang sama berlaku untuk kereta individu.Misalnya yang pinole bergerak vertikal dari CMM tipe jembatan akan menghasilkan kesalahan rotasipendukung kereta tentang sumbu x jika dipasang di luar kereta. Tetapi jika,pada saat yang sama, dipasang simetris sehubungan dengan bantalan di xdirectionkereta ini, tidak akan menyebabkan kesalahan rotasi sumbu-y. Dalamkasus terakhir tidak ada lengan yang efektif antara beban dan titik rotasi antarabearing.

Komponen properti Selain konfigurasi CMM, perilaku dinamis dari CMM dipengaruhi oleh massa, kekakuan dan sifat redaman dari beberapa komponen. Jelas rasio antara kekakuan dan massa harus setinggi mungkin dalam

untuk meminimalkan kesalahan dinamis. Jadi tinggi kekakuan dan massa rendah semua komponen yang diperlukan. Terutama kekakuan rotasi sistem bantalan dapat menyebabkan masalah. Misalnya dalam kasus CMM jembatan bergerak, jembatan itu sendiri membentuk suatu massa eksentrik besar relatif terhadap kereta bergerak jembatan. Oleh karena itu kekakuan (bantalan) terhadap gerakan pitch dan yaw kereta ini telah sangat tinggi. Namun desain tradisional CMM telah didasarkan pada tuntutan sehubungan dengan akurasi statis, bukan akurasi yang dinamis, terutama berfokus pada gaya gravitasi yang menyebabkan (quasi-static) kesalahan berhubungan dengan kekakuan terbatas dari CMM. Hal ini membuat konfigurasi CMM, seperti gantry dan tipe jembatan, kurang sensitif untuk beban dinamis tambahan dalam arah vertikal. Namun dalam arah horizontal mereka akan menderita lebih parah kesalahan dinamis.Selain konfigurasi CMM, perilaku dinamis dari CMM dipengaruhi oleh massa, kekakuan dan sifat redaman dari beberapa komponen. Jelas rasio antara kekakuan dan massa harus setinggi mungkin dalam untuk meminimalkan kesalahan dinamis. Jadi tinggi kekakuan dan massa rendah semua komponen yang diperlukan. Terutama kekakuan rotasi sistem bantalan dapat menyebabkan masalah. Misalnya dalam kasus CMM jembatan bergerak, jembatan itu sendiri membentuk suatu massa eksentrik besar relatif terhadap kereta bergerak jembatan. Oleh karena itu kekakuan (bantalan) terhadap gerakan pitch dan yaw kereta ini telah sangat tinggi. Namun desain tradisional CMM telah didasarkan pada tuntutan sehubungan dengan akurasi statis, bukan akurasi yang dinamis, terutama berfokus pada gaya gravitasi yang menyebabkan (quasi-static) kesalahan berhubungan dengan kekakuan terbatas dari CMM. Hal ini membuat konfigurasi CMM, seperti gantry dan tipe jembatan, kurang sensitif untuk beban dinamis tambahan dalam arah vertikal. Namun dalam arah horizontal mereka akan menderita lebih parah kesalahan dinamis.

Beban dinamis Lingkaran struktural dari CMM tunduk pada beberapa gaya: gaya gravitasi, gaya diterapkan pada CMM oleh drive, dan kekuatan percepatan yang dihasilkan. The gaya gravitasi menyebabkan kesalahan karena bobot bagian yang bergerak dalam kaitannya dengan hingga kekakuan dari komponen. Kesalahan yang dihasilkan dianggap kuasi-statis (Lihat juga ayat 1.2). Pasukan drive menyebabkan beban dinamis, yang menyebabkan deformasi. Idealnya kekuatan drive hanya harus bertindak dalam arah gerak dari kereta dan mereka harus diperkenalkan di tengah massa bergerak bagian. Kondisi pertama adalah bertujuan untuk menghindari kopling derajat yang tidak diinginkan kebebasan antara mekanisme kereta dan drive. Hal ini dapat dipenuhi dengan tepat desain drive yang disebut kinematik. Kondisi kedua adalah sulit untuk memenuhi untuk semua sumbu dan sering dengan mengorbankan aksesibilitas CMM tersebut. Misalnya jembatan bergerak CMMS tipe dapat memiliki jembatan didorong pusat, tetapi kolom ekstra di tengah jembatan diperlukan, memblokir satu sisi CMM. Besarnya dinamika beban, selain massa, ditentukan oleh percepatan yang disebabkan oleh

drive. Secara tradisional, percepatan saat mendeteksi harus diminimalkan. percepatan yang lebih tinggi secara langsung akan mempengaruhi kesalahan dyn amic °. Berdasarkan pertimbangan buat sebelumnya, sebuah gambaran dari sumber-sumber kesalahan dari CMM jenis yang paling umum (lihat Gambar 2.3) diberikan pada Tabel 2.2. Ikhtisar ini terdiri dari kesalahan rotasi utama, karena ini umumnya menghasilkan kesalahan terbesar pada posisi probe. Jenis kesalahan menunjukkan irj adalah kesalahan rotasi sekeliling sumbu-j sambil bergerak dalam i-arah. kesalahan ini meliputi baik rotasi benda tegar dari karena bantalan kepatuhan-dan kereta disebutkan unsur-unsur serta membungkuk unsur-unsur. Tabel ini hanya memberikan indikasi global kepekaan dari beberapa jenis dinamis kesalahan. Tetapi ada perbedaan yang signifikan antara jenis, tergantung pada loop struktural mereka. Sangat menarik untuk memperhatikan bahwa juga tradisional lebih kaku CMM dirancang jenis, seperti jenis jembatan dan gantry, masih akan menderita kesalahan dinamis parah ketika diinduksi dengan percepatan yang lebih tinggi. Terutama, kesalahan rotasi besar kereta dari sumbu terendah dapat diharapkan, menyebabkan dinamis kesalahan dalam bidang horizontal. Di sisi lain, secara dinamis menguntungkan dalam hal kekakuan tinggi adalah penggunaan meja bergerak, baik dalam satu atau dua arah, bukan serangkaian tiga sumbu terkait.

Table 2.2

2.3.3 Contoh kesalahan dinamis CMMSUntuk menggambarkan kesalahan dinamis yang disebutkan dalam paragraf sebelumnya beberapa contohkesalahan ini akan diberikan dalam ayat ini. Menggunakan eksperimen pada duaberbagai jenis mesin, contoh efek inersia, kapak induksi getaran,dan getaran lingkungan akan diberikan.

Figure 2.4: Rotation error caused by inertial effects on a gantry type CMM.

Kesalahan rotasi diukur pada posisi probe dari CMM dengan menggunakan laser interferometer dengan optik rotasi. Dari grafik jelas bahwa struktur loop dari CMM tunduk pada deformasi yang besar saat deceleration dari melintasi kecepatan (70 mm / s) untuk beristirahat. Kesalahan rotasi maksimal selama 4 arcsec, yang menghasilkan kesalahan terjemahan pada posisi probe 20 m ~ untuk Abbe offset dari 1 m. Seperti yang akan ditampilkan nanti, penyebab utama untuk kesalahan ini adalah kekakuan terbatas dari bantalan udara-dari-y carriege dan carriege -y sendiri.

Sumbu induksi getaranTergantung pada kontrol gerakan CMM, juga getaran dapat terjadi. Dalam halbahwa CMM adalah percepatan atau perlambatan sangat cepat loop struktural akandikenakan getaran. Kemungkinan besar struktur CMM akan mulai bergetar dalam

bentuk modus terkait dengan salah satu frekuensi alami yang lebih rendah. Sebagai contoh pengukurandari set yang sama dari percobaan pada tipe CMM gantry daricontoh sebelumnya, ditunjukkan pada Gambar 2.5. Dalam contoh ini adalah pertama CMMbergerak dengan kecepatan konstan melintasi (70 mm / s) dan kemudian tiba-tiba berhenti. Sebagaihasil CMM mulai bergetar.

Figure 2.5: Rotational vibrations yrx and yrz after sudden deceleration.

Grafik menunjukkan kesalahan yrz rotasi yang sama dengan contoh sebelumnya, sebagaiserta XRY rotasi dari satu set pengukuran. Dalam kasus ini bahkandeformasi yang lebih besar terjadi. afer beberapa waktu getaran teredam keluar. Hal inijelas bahwa situasi saat ini harus diberikan cukup setelah deselerasi sebelumsebuah pengukuran yang sebenarnya dapat dibuat. Contoh lain dari getaran ISdiberikan pada Gambar 2.6. Dalam hal ini pengukuran pada jenis jembatan bergerak CMMdibuat. Sebuah gambar skematik dari CMM yang ada digambarkan, menunjukkan juga kesalahan rotasi diukur. Seperti pada situasi sebelumnya, kembali yrz rotasidiukur. CMM pertama dipercepat dari sisanya untuk mempercepat melintasi dankemudian melambat untuk beristirahat lagi. Grafik jelas menunjukkan rotasi saat akselerasidan perlambatan. Sekali lagi mereka teredam keluar setelah beberapa waktu. Kesalahanlebih dari 15 11m yang dihasilkan oleh rotasi maksimum hampir 5 arcsec.

Figure 2.6: Rotational vibrations after acceleration and deceleration of bridge typeCMM.

Lingkungan getaranContoh terakhir yang diberikan di sini menunjukkan efek dari getaran lingkungan terhadapgantry CMM dari dua contoh pertama. CMM ini terletak di mengukurlaboratorium dengan dasar yang terpisah dari bangunan utama. Mesin itu sendiridipasang pada bantalan karet sederhana. Namun, karena gelombang kejut dariram yang digunakan di situs konstruksi yang terletak 300 m dari laboratorium, mesinmenjadi sasaran getaran lingkungan yang parah. Dalam Gambar 2.7 rotasi yang dihasilkanyrz digambarkan yang diukur selama getaran. Dalam hal iniCMM bergetar dengan frekuensi getaran paksa. Secara umum getaran tersebutharus dipertanggungjawabkan oleh tindakan isolasi yang memadai.

Figure 2.7: Rotational vibration due to environmental disturbances.

Dalam ayat ini CMM beberapa konfigurasi yang umum digunakan telah ana ·segaris sehubungan dengan sensitivitas mereka untuk errors_ dinamis Sudah jelas bahwa bagi

sebagian besarCMMS konvensional kesalahan dinamis dapat diharapkan dalam kasus cepat menyelidik.Pengukuran dilakukan di CMMS yang ada juga menunjukkan bahwa selama gerakCMM sumbu kesalahan tersebut terjadi. Untuk ° CMMS kuasi statis serta kesalahan getaranditemukan. Telah menunjukkan bahwa mereka dapat cukup besar dalam kaitannya denganstatis kesalahan CMMS.

2.4 Dynamic kesalahan pengurangan2.4.1 Sastra ikhtisarSebagian besar penelitian tentang perilaku dinamis CMMS telah difokuskan pada teoritisdan eksperimental metode untuk mengidentifikasi mode getaran dan estimasidengan amplitudo kesalahan CMMS dalam rangka memperbaiki desain CMM dan / ataukontrol. Dalam ayat ini, literatur yang relevan sehubungan dengan penilaiandan perbaikan kesalahan dinamis CMMS akan disajikan.

Penilaian kesalahan dinamis Ricciardi 1985 mengakui masalah akurasi CMMS disebabkan oleh kesalahan dinamis. pasukan Inertial, karena percepatan massa bergerak, selalu merangsang lebih rendah alam frekuensi. Modal dan teknik analisis elemen hingga digunakan untuk mengidentifikasi perilaku dinamis struktur seperti CMMS. Mereka dianggap berharga alat untuk desain mesin ditingkatkan. Okuba 1989 menggunakan interferometri laser serta percepatan pick up untuk mengukur getaran relatif antara probe dan dasar dari CMM dalam kondisi mapan. Dari pengukuran yang perilaku dinamis dianalisis. Nijs 1988 mengembangkan sebuah model, berdasarkan Lagrange metode energi, untuk memperkirakan frekuensi alam bawah sebuah CMM. Model ini memberikan hasil yang baik yang dibuktikan dengan analisis modal tampil pada sebuah CMM yang ada. Metode ini dapat digunakan untuk mengoptimalkan desain mekanis struktur sebelum benar-benar mewujudkan prototipe. Grimbergen 1990, menggunakan yang sama pemodelan teknik untuk pengembangan konsep baru untuk suatu CMM. Terken 1986, memberikan perkiraan dari amplitudo maksimum yang dapat diharapkan untuk diberikan struktur CMM selama percepatan sumbu nya. Metode ini digunakan untuk menghitung kekakuan diperlukan komponen. Dalam Phillips 1993 gambaran faktor yang mempengaruhi pengukuran ketelitian suatu CMM diberikan. Sehubungan dengan dinamis kesalahan, menyelidiki kecepatan, menyelidik arah, tingkat probe pendekatan, dan percepatan! perlambatan diidentifikasi sebagai faktor yang relevan. Perlambatan untuk menyelidik menyebabkan kecepatan osilasi struktural. Pada jarak besar osilasi ini adalah teredam keluar sebelum probe memicu, tetapi dalam kasus tingkat pendekatan lebih pendek dinamis kesalahan hasil. Menurut penulis ini kesalahan yang sangat tergantung pada jarak probe pendekatan dan dengan demikian dapat dipertanggungjawabkan oleh kalibrasi. Pengukuran, menunjukkan hubungan antara kesalahan pengukuran dan pendekatan tingkat, busur juga digunakan oleh produsen untuk mengidentifikasi settling time yang tepat. Jones 1.9.93, laporan analisis studi varians, menunjukkan bagaimana parameter

yang mempengaruhi pengukuran Rpeed mempengaruhi kualitas pengukuran. Modal analisis dan pxperimental metode lain yang digunakan untuk mengembangkan suatu teknik optimasi, dengan resppct dengan pemilihan waktu kecepatan pengukuran optimal.

Kesalahan pengurangan Sejumlah penulis memberikan saran dan metode untuk pengurangan dinamis kesalahan. Dalam Ni 1992, Ni 1993, dan Huang tahun 1995, sebuah sistem untuk pengukuran laser mengidentifikasi kesalahan geometrik komponen CMMS dijelaskan. Menurut penulis sistem ini juga cocok untuk kesalahan waktu-varian dan dapat digunakan untuk real-time kompensasi kesalahan CMM. Ax 1983 juga disajikan sebuah pengukuran optik sistem pengukuran real-time dari kesalahan geometrik. Namun sistem memiliki keakuratan yang relatif rendah. Dalam McMurty 1980 kebutuhan untuk gerakan cepat dan dampak yang dihasilkan dari gaya inersia diakui. Dengan asumsi percepatan seragam, sistem diusulkan dan dipatenkan untuk mengukur percepatan di probe posisi dan untuk menghitung defleksi probe. Breyer 1994 menggambarkan dipatenkan Metode untuk mengukur gerak osilasi dari CMM dengan menggunakan dua paralel skala linier. Sinyal dari skala yang digunakan untuk kompensasi dari kesalahan dinamis. Metode ini terutama ditujukan pada identifikasi satu kesalahan berputar komponen, tetapi diklaim dalam penemuan yang, dengan menggunakan analisis sinyal, lain kesalahan komponen dapat diidentifikasi. Salah satu cara untuk meningkatkan perilaku dinamis CMMS adalah untuk meningkatkan controller kinerja. Upaya untuk meningkatkan kontrol CMM ditujukan pada pengurangan struktural getaran transien yang disebabkan oleh perlambatan dari silang untuk menyelidik kecepatan (yaitu mengurangi waktu settling) dan pada penindasan getaran steady state disebabkan oleh motor, kontrol servo, dll suplai udara Sehubungan dengan pelacakan kesalahan kesalahan hanya di posisi yang diukur adalah penting, bukan kesalahan dalam perintah posisi. Ketika memeriksa poin tunggal dengan kecepatan konstan, pada umumnya tidak kesalahan tracking akan ada. Namun dalam kasus pemindaian, gerak yang lebih kompleks dan kesalahan pelacakan lebih mungkin. Sastra pada (teoritis) penelitian dengan sehubungan untuk mengontrol struktur mekanik pada umumnya tersedia secara luas. Praktis penelitian terutama berfokus pada percobaan set-up laboratorium atau industri robot. Robot sering perlu untuk melakukan tugas-tugas posisi. Karena mereka struktur (paling sering serangkaian sendi revolute), massa dan kekakuan komponen, kecepatan operasi dan berat produk dan alat yang ditangani, robot industri yang rentan terhadap kesalahan besar posisi dinamis. Namun, dibandingkan dengan CMMS, menuntut keakuratan umumnya minimal satu pesanan besaran yang lebih rendah. Usulan model dan algoritma kontrol mempertimbangkan account kaku manipulator serta manipulator dengan baik fleksibilitas dari link atau sendi atau bahkan dengan fleksibilitas dari keduanya. Perkenalan yang baik ke masalah diberikan oleh Asada Spong 1986 dan 1989. Tinjauan diperpanjang sastra tentang manipulator fleksibel (fleksibel berkenaan dengan sendi dan link) adalah mis diberikan oleh Lammerts 1993. Dalam Taman 1994 penulis mengakui kenyataan bahwa getaran sisa setelah berhenti mencegah robot dari posisi cepat dan memperpanjang waktu siklus. Meminimalkan settling time dianggap isu utama dalam posisi kontrol. Kesimpulan mereka adalah bahwa kinerja yang optimal secara keseluruhan hanya

dicapai jika struktur dan pengendalian yang dirancang secara bersamaan. Sejumlah peneliti melaporkan aplikasi praktis untuk CMMS. Dalam Sutherland 1987 penulis mengidentifikasi meningkat percepatan sebagai faktor prinsip siklus penurunan waktu serta degradasi akurasi. Mereka menggambarkan perkembangan sistem servo CMM, dengan mempertimbangkan kedua persyaratan. Tujuan serupa dirumuskan oleh Katebi Katebi 199311 dan 199312, dan desain optimal CMM posisi controller sehubungan dengan persyaratan desain yang saling bertentangan kecepatan dan ketepatan telah disajikan. Jones 1993 menjelaskan sebuah metode untuk getaran pengurangan dengan menyaring perintah controller input. Setelah mengidentifikasi percepatan, jarak pendekatan dan pendekatan tarif sebagai faktor yang mempengaruhi pengukuran kualitas, ia juga menjelaskan metode optimasi waktu untuk jalan CMM kontrol. Untuk pengurangan pengukuran tugas-tugas tertentu dalam waktu sampai dengan 25% adalah dicapai. Lu 1992 menggunakan metode yang serupa. Dia melaporkan meningkatkan kontrol negara stabil dan pengurangan waktu penyelesaian untuk getaran transien. Ia juga mengusulkan peningkatan kecepatan probing dalam rangka mengurangi kesenjangan kecepatan dan dengan demikian deselerasi dan getaran struktural. Sehubungan dengan perilaku dinamis dari beberapa aspek CMMS telah dipertimbangkan oleh para peneliti. Kebutuhan CMMS lebih cepat dan pentingnya dinamis kesalahan sedang diakui. Percobaan dan metode teoritis untuk menilai perilaku dinamis dari CMMS digunakan seperti analisis modal, laser interferometri, dan teknik elemen hingga. Isolasi ukuran CMMS di Untuk mengurangi efek dari getaran eksternal yang tersedia. Waktu menetap getaran transien dan steady state getaran dapat dikurangi dengan perbaikan CMM kontrol. Beberapa metode on-line pengukuran diusulkan untuk kompensasi kesalahan kesalahan CMM. Namun metode ini baik terbatas atau tidak akurat sehubungan dengan komponen kesalahan diperhitungkan, atau mereka memerlukan luas pengukuran set-up.

2.4.2 Metode untuk mengurangi kesalahan yang dinamis Dalam rangka untuk mendapatkan akurasi pengukuran yang cukup dalam hal puasa menyelidik, yang

pengaruh kesalahan dinamis harus diminimalkan. Tiga pendekatan yang berbeda dapat diadopsi. Pendekatan-pendekatan ini didasarkan pada desain CMM, kontrol atau kompensasi kesalahan.

Desain Pendekatan desain ditujukan untuk perbaikan mesin struktural loop. Pertama-tama konfigurasi CMM harus sedemikian rupa sehingga Abbe offset kecil, meminimalkan penyebaran kesalahan rotasi ke posisi probe. Dalam umum loop struktural harus membentuk jalan antara probe dan benda kerja yang

adalah sekecil mungkin. Dengan cara ini sensitivitas CMM untuk kesalahan yang dinamis diminimalkan. dinamis kesalahan besar harus dihindari dengan menggunakan komponen dengan rendah massa dan kekakuan tinggi. Hal ini akan mengurangi defleksi akibat percepatan gaya yang bekerja pada komponen. Penggunaan bahan lainnya yang mempunyai kekakuan spesifik lebih tinggi dapat 'membantu, tapi dapat mempengaruhi sifat-sifat lainnya seperti konduktivitas termal dan ekspansi. Extra redaman dapat mengurangi amplitudo getaran dan dengan demikian pengendapan kali. Deformasi dari lingkaran struktural dapat lebih diminimalkan dengan memasukkan tingkat tinggi simetri di semua komponen dan penggunaan drive kinematik untuk menghindari pasukan mengemudi di arah yang tidak diinginkan (lihat Teague 1989). gangguan lingkungan dapat juga serius menurunkan mengukur akurasi. langkah-langkah Isolasi harus digunakan untuk melindungi CMM dari lingkungan ini pengaruh. Solusi yang lebih mendasar dari masalah struktural dan deformasi loop mengakibatkan kesalahan pengukuran, adalah penggunaan bingkai metrologi terpisah sehingga disebut (Teague 1989). Seperti bingkai hanya mendukung sistem pengukuran dan dipisahkan dari loop struktural yang berisi sistem penggerak. Dengan cara ini loop pengukuran tidak terpengaruh oleh kekuatan lingkaran struktural. Namun, untuk alasan ekonomi CMMS paling hanya memiliki satu struktur mekanik yang merupakan loop posisi serta mengukur loop.

Kontrol Karena tugas CMMS untuk melakukan pengukuran yang akurat, tidak akurat posisi dari kereta, itu masuk akal untuk membedakan antara kontrol dan loop loop pengukuran CMM tersebut. Loop kontrol adalah bagian dari struktur yang terlibat dalam tugas kontrol. Sistem kontrol loop disebut tertutup, terdiri dari drive sistem, guideway, skala kereta dan pengukuran, di mana-sebagai loop terbuka sistem kontrol diperluas oleh bagian struktur yang menghubungkan probe ke kereta. Loop pengukuran adalah bagian dari lingkaran struktural antara pengukuran skala dan probe. Untuk pengukuran akurat posisi relatif dari probe untuk referensi sistem koordinat CMM itu harus diketahui. Dalam praktek ini berarti bahwa koordinat probe dalam tiga arah relatif terhadap masing-masing dari tiga skala yang harus diketahui, dan juga perpindahan kemungkinan skala relatif terhadap referensi mesin sistem koordinat. Tugas kontrol sini adalah untuk memastikan bahwa titik pengukuran dapat dicapai cepat dan bahwa pada menyelidik waktu lendutan dalam loop pengukuran yang minimal. Oleh karena itu kontrol sistem harus mampu mengendalikan percepatan, selain posisi dan kecepatan. Pada saat probing parameter akselerasi harus tetap dalam batas. Ini memiliki dua kekurangan: percepatan minimum adalah bertentangan dengan cepat menyelidik, dan pengendalian sistem loop tertutup tidak cukup, karena tidak mencakup loop pengukuran. Jadi model yang akurat dari sistem loop terbuka diperlukan dalam rangka menjamin defleksi minimal. Pada kontrol akurat umum

Probe CMM posisi selama puasa menyelidik akan memakan waktu, terutama bila selama tugas pengukuran kompleks sejumlah besar poin yang harus diukur. Pada masing-masing titik menyelidik kesalahan posisi dinamis harus dijaga kecil. Kesalahan kompensasi Dalam hal loop struktural CMM dan kontrol perusahaan memberikan pengukuran cukup ketepatan, hasil pengukuran juga dapat dikompensasi untuk kesalahan dalam posisi probe, relatif terhadap referensi sistem koordinat CMM tersebut. Seperti disebutkan dalam tinjauan literatur ayat ini pendekatan ini telah berhasil diterapkan untuk kesalahan kuasi-statis. Software kompensasi kesalahan juga dianggap sebagai kemungkinan yang serius untuk menangani kesalahan yang dinamis dari CMM (lihat misalnya Weckenmann 1990, Breyer 1994, Huang 1995, Sartori 1995, Weekers 1995). Dalam rangka untuk membuat perangkat lunak kompensasi kesalahan yang mungkin, yang signifikan dinamis kesalahan dari CMM harus diketahui, baik dengan pengukuran atau pemodelan Penyimpangan pada posisi probe harus diperoleh sangat akurat, tetapi hanya pada waktu diskrit, ketika menyelidik, dan bukan sebagai oftime fungsi.

2.4.3 strategi angkat Untuk mengurangi kesalahan desain dinamis, kontrol serta metode kompensasi dapat berguna. Jadi pendekatan terpadu harus diadopsi, dengan memperhatikan semua metode ini, khususnya untuk pengembangan CMMS baru. Penting pertimbangan yang berkaitan dengan kesalahan yang dinamis adalah tugas pengukuran yang telah yang harus dipenuhi, menuntut keakuratan dan waktu pengukuran yang diijinkan ekonomis diterima. Tentunya pertimbangan ini akan berbeda untuk CMM yang digunakan untuk pengukuran presisi di laboratorium dan CMM di toko lantai digunakan untuk pemeriksaan bagian. Dalam kasus pertama strategi dapat ditujukan sepenuhnya menghindari kesalahan dinamis, dan desain dan tindakan pengendalian lebih disukai. Dalam kasus yang terakhir ini mungkin metode eco'nomically tidak dapat diterima dan kompensasi bisa menjadi alternatif. Kesalahan dinamis yang dijelaskan dalam ayat 2.3 diringkas agam m Tabel 2.3. Termasuk langkah-langkah yang diusulkan untuk mengatasi kesalahan yang dinamis dari CMMS pada umumnya. Pertama-tama, menghindari masalah kesalahan yang dinamis dengan menghilangkan sumber-sumber kesalahan mungkin dan meminimalkan kepekaan struktural loop untuk sumber-sumber, adalah cara terbaik untuk mencapai pengukuran diterima akurasi. Jadi getaran eksternal harus ditangani oleh isolasi yang memadai dari CMM. Komponen getaran harus diminimalkan dengan langkah-langkah desain yang tepat dan tepat kontrol gerakan CMM. Namun, juga kompensasi dari kesalahan dinamis dapat menguntungkan. 'Ketika pendek siklus kali pengukuran dituntut, akhirnya kecepatan yang lebih tinggi dan dengan demikian percepatan saat mendeteksi waktu tidak dapat dihindari. Hal ini terutama berlaku dalam hal pemindaian, umumnya gerakan non-linear yang diperlukan. Ini berarti bahwa getaran dan inersia efek karena percepatan sumbu harus diterima untuk beberapa derajat. Dalam rangka

untuk menjaga akurasi yang dapat diterima pada posisi probe, estimasi yang dinamis ini kesalahan pada saat probing diperlukan. Untuk pengetahuan CMMS tepat dari posisi (probe) cukup berbeda dengan peralatan mesin, dimana diprogram posisi harus dicapai tepat. Dengan menerapkan kompensasi hasil pengukuran untuk kesalahan posisi probe, dalam waktu prinsipnya mengkonsumsi mengontrol posisi tidak diperlukan. Selain menguntungkan adalah bahwa pada prinsipnya kompensasi untuk kesalahan dinamis juga dapat diterapkan untuk CMMS manual. Ini adalah sangat rentan terhadap kesalahan dinamis karena memeriksa pada CMM manual sering dilakukan dengan cara yang agak tidak terkendali.

Tabel 2.3: Langkah-langkah untuk meminimalkan kesalahan dinamis sebuah CMM.

posisi (probe) cukup berbeda dengan peralatan mesin, dimana diprogram posisi harus dicapai tepat. Dengan menerapkan kompensasi hasil pengukuran untuk kesalahan posisi probe, dalam waktu prinsipnya mengkonsumsi mengontrol posisi tidak diperlukan. Selain menguntungkan adalah bahwa pada prinsipnya kompensasi untuk kesalahan dinamis juga dapat diterapkan untuk CMMS manual. Ini adalah sangat rentan terhadap kesalahan dinamis karena memeriksa pada CMM manual sering dilakukan dengan cara yang agak tidak terkendali. Mengingat keunggulan ini, obyek penelitian yang diuraikan dalam tesis ini adalah gambaran dari CMMS kesalahan dinamis karena percepatan sumbu dan deselerasi, dalam rangka mencapai perangkat lunak kompensasi kesalahan untuk kesalahan tersebut. Dengan mengembangkan seperti kompensasi perangkat lunak metode untuk kesalahan dinamis, penelitian ini bertujuan pada peningkatan efisiensi CMMS konvensional. Dengan kompensasi metode yang lebih cepat menyelidik pada CMMS tersebut akan mungkin tanpa degradasi ketelitian pengukuran. Pendekatan yang digunakan di sini adalah suatu gabungan analitis dan empiris alam dan berisi langkah-langkah berikut: • mengidentifikasi kesalahan dinamis yang signifikan dari komponen CMM. • menggunakan (tambahan) sensor untuk pengukuran kesalahan ini dinamis. • menggunakan model untuk mengaitkan kesalahan dinamis untuk sinyal input dari sensor. 8 menghitung dampak dari semua kesalahan yang diidentifikasi pada posisi probe. • kompensasi hasil pengukuran untuk kesalahan dihitung.

Pertama pemahaman tentang perilaku dinamis dari CMM harus memperoleh dalam rangka untuk mengidentifikasi komponen menghasilkan kesalahan dinamis signifikan. Ini kesalahan dan pengaruhnya terhadap posisi probe pada saat probing, harus diperkirakan. Untuk estimasi, masukan sinyal (percepatan misalnya atau diukur kereta rotasi) dan model yang terkait kesalahan dinamis untuk sinyal input diperlukan. Tergantung pada sinyal-sinyal input yang digunakan, model ini dapat berupa relatif sederhana, atau lebih kompleks. Misalnya sensor tambahan yang dapat digunakan, pengukuran langsung deformasi karena percepatan sumbu (seperti rotasi carriage) dan dengan demikian pemodelan sedikit yang diperlukan untuk memperkirakan deformasi yang

benar. Sinyal input juga dapat berasal dari pembacaan skala sudah tersedia (Percepatan misalnya), dalam hal pemodelan yang lebih kompleks diperlukan untuk mengaitkan masukan sinyal ke deformasi yang dihasilkan. Idealnya (berkenaan dengan ekonomis alasan) tidak ada sensor tambahan yang diperlukan untuk menurunkan sinyal input. Namun langsung pengukuran deformasi yang dihasilkan umumnya akan menghasilkan lebih akurat estimasi dari kesalahan. Sebaliknya penggunaan model yang lebih kompleks akan memperkenalkan kesalahan pemodelan yang lebih besar. Oleh karena itu jumlah sensor akan membayar-off antara alasan akurasi dan ekonomis. Pendekatan kami adalah ditujukan untuk penggunaan minimal jumlah sensor ekstra, tetapi dengan akurasi yang memadai. Mter memperkirakan kesalahan, efeknya pada posisi probe harus dihitung, menggunakan model kinematik CMM tersebut. Langkah terakhir adalah untuk mengkompensasi hasil pengukuran atas kesalahan pada posisi probe. Bab selanjutnya dari tesis ini, Bab tiga, akan memperlakukan aspek pemodelan disebutkan di sini. Bab-bab empat dan lima akan berhadapan dengan masing-masing bagian pengukuran dan kompensasi bagian.

3

Pemodelan kesalahan dinamis

Bab ini dengan pemodelan kesalahan dinamis. Penilaian kesalahan dinamis terdiri dari dua bagian: identifikasi dinamika individu, parametric kesalahan dan perhitungan efek mereka pada kesalahan pengukuran pada posisi probe, menggunakan model kinematik. Kesalahan parametrik dapat dianggap sebagai kesalahan dalam derajat kebebasan dari model kinematik. Dalam kinematik pemodelan struktur CMM dianggap kaku. Namun, komponen-komponen dari CMM sebenarnya unsur fleksibel, memperkenalkan deformasi kuasi-statis dan karena percepatan getaran. Deformasi ini harus dinyatakan dalam dipilih derajat kebebasan, yaitu kesalahan parametrik. Dalam rangka untuk memperkirakan kesalahan ini untuk CMM, pendekatan analitis dan empiris gabungan diikuti. Dengan tambahan sensor deformasi kereta diukur secara langsung. Berdasarkan pengukuran kesalahan parametrik dapat diturunkan, dengan menggunakan relatif sederhana hubungan antara deformasi diukur-dan lainnya. 3.1 Pemodelan kesalahan CMM Tugas utama di sini adalah estimasi Prol tepat: e posisi dari masing-masing CMM pengukuran waktu diambil. Secara umum, saat mengambil pengukuran dengan menyelidik objek, sumber-sumber kesalahan yang mempengaruhi CMM akan menyebabkan perbedaan antara posisi probe aktual dan posisi probe nominal, ditunjukkan oleh skala. Seperti disebutkan sebelumnya di ayat L.2, kesalahan utama yang mempengaruhi loop struktural dari CMM adalah kesalahan geometris-dan termal, kesalahan akibat beban mekanis dan dinamis kesalahan. Untuk penilaian dari semua kesalahan pendekatan pemodelan yang sama dapat digunakan (lihat juga timbul keraguan akan 1993). Hal ini penting, karena dalam cara ini sistem kompensasi modular diperoleh. Tergantung pada keadaan, yang sumber berbagai kesalahan akan memiliki pengaruh yang lebih atau kurang pada keakuratan pengukuran. Dengan mempertimbangkan pentingnya sumber kesalahan dan pertimbangan ekonomis, kompensasi hanya untuk beberapa kesalahan akan diinginkan. Dengan struktur modular model kesalahan mesin ini lebih mudah untuk dicapai. The Metode ini juga sistematis dan 'transparan' sehubungan dengan deformasi yang sebenarnya struktur mesin. Jadi ada bahaya sedikit 'tumpang tindih' kesalahan kompensasi (kompensasi yaitu lebih dari sekali untuk kesalahan yang sama karena tidak memadai pemisahan jenis kesalahan yang berbeda). Dalam pendekatan pemodelan parametrik, kesalahan mesin adalah digambarkan sebagai analitis sintesis kesalahan diperkenalkan pada komponen loop struktural. The dasar dari pendekatan ini adalah model kesalahan kinematik. Model ini berkaitan kesalahan

di lokasi relatif dari posisi probe untuk kesalahan dalam geometri berturut-turut struktural segmen loop. Kesalahan terakhir parametrik disebut menggambarkan gabungan efek dari berbagai sumber kesalahan pada geometri loop struktural komponen yang merupakan suatu segmen, termasuk sendi. propagasi ini dari kesalahan parametrik untuk kesalahan pada posisi probe, ditandai dengan mesin sisik, merupakan masalah geometris, benar-benar didefinisikan oleh geometri nominal dari lingkaran struktural. Oleh karena itu deskripsi matematis yang lengkap dari Model kinematik dapat diberikan. Secara umum, kesalahan parameter dari CMM adalah kecil sedemikian memperpanjang bahwa kesalahan parametrik dari segmen-segmen yang berbeda melakukan tidak saling mempengaruhi. Jadi model kinematik memungkinkan pemisahan struktural loop ke segmen yang berbeda yang dapat dimodelkan kesalahan dan diukur individual.

Gambar 3.1: Pengaruh sumber kesalahan yang berbeda pada komponen CMM.

Jadi misalnya sebuah guideway CMM dapat memiliki akurasi terbatas manufaktur, sehubungan dengan geometri, dan dapat dimuat secara bersamaan oleh suhu gradien, berat massa bergerak dari kereta, dan dengan percepatan karena dengan pergerakan kereta membawa guideway tertentu (lihat juga Gambar 3.1). Efek gabungan dari semua sumber-sumber kesalahan akan menghasilkan terjemahan serta rotasi kesalahan kereta yang didukung oleh guideway tersebut. Dalam hal yang CMM digambarkan dalam Gambar 3.1, sumber kesalahan yang disebutkan di atas penyebab dalam kesalahan sikap rotasi Zry dari-z kereta tentang sumbu-y. Superposisi kesalahan ini menghasilkan kesalahan Zry rotasi parametrik dari z · carriage:

Zry = Geom Zry + zryweight + zrYremp + zrYdyn (3.1)

Dalam lingkup tesis ini hanya bagian dinamis dari parametrik ('Trors adalah kepentingan. Menggunakan model kinematik dampak dari kesalahan parametrik pada Posisi probe dapat dijelaskan:

& 'Prohe = F (Zry) (3.2)

F operasi didefinisikan oleh model kinematik dari CMM tersebut. Dalam ayat berikutnya model kinematik digunakan akan disajikan. Para Paragraf 3.3 dan 3.4 akan berurusan dengan bagian dinamis dari kesalahan parametrik.

3. ~ Kesalahan pemodelan Kinematik Model kesalahan kinematik dari CMM mendefinisikan hubungan spasial antara

komponen mesin dan posisi probe. Tujuan dari pemodelan adalah estimasi dari posisi probe sebenarnya. Posisi probe dari CMM adalah nominal dijelaskan oleh posisi relatif tiap gerbong, dengan mesin koordinat sistem dan ini ditunjukkan dengan skala nya. Posisi probe nyata, tetapi dipengaruhi oleh kesalahan dalam lokasi masing-masing kereta, karena deformasi dari lingkaran struktural oleh beberapa sumber kesalahan. Kesalahan ini di lokasi yang kereta dapat digambarkan oleh tiga terjemahan dan tiga rotasi referensi titik kereta, sesuai dengan derajat kebebasan itu kereta. Dalam Gambar 3.2 kesalahan ini digambarkan untuk pengangkutan sambungan prismatik. notasi ini sehubungan dengan kesalahan ini menurut pedoman-2617 VDI pada evaluasi kinerja CMMS (lihat VDIIVDE 2617, 1991). Karakter pertama menunjukkan sumbu gerak, karakter kedua jenis kesalahan, dan ketiga karakter arah kesalahan (baik sumbu rotasi atau arah terjemahan). Kesalahan merupakan perbedaan antara nominal dan aktual geometri bagian dari lingkaran struktural, tertutup oleh kereta berturut-turut dan mereka digambarkan oleh kesalahan parametrik. Ketika sumbu lebih digabungkan, parameter tambahan harus dimasukkan untuk menentukan lokasi relatif dari sumbu. Untuk tiga nominal sumbu tegak lurus tiga parameter, yang mewakili kuadrat kesalahan, yang diperlukan untuk menjelaskan sudut sebenarnya antara sumbu. Demikian kesalahan model kinematik untuk CMM dengan tiga sumbu tegak lurus, menggabungkan 21 parametrik apa yang disebut kesalahan. Kesalahan ini harus terkait dengan probe aktual posisi. Sehubungan dengan notasi kesalahan adalah penting untuk dicatat perbedaan antara mis ir), Ei, IEI 'dan; Ej, C' The ir notasi) digunakan secara eksplisit untuk menunjukkan kesalahan parametrik, yaitu kesalahan dalam tingkat kebebasan yang dipilih pada lokasi tertentu dari CMM tersebut. Kesalahan ini merupakan input dari model kinematik. Dalam kasus kami kesalahan parametric merupakan rotasi dan terjemahan dari kereta di CMM's. Notasi E i digunakan lebih umum untuk menunjukkan kesalahan rotasi dalam yang ofthe struktural loop CMM tentang thej-sumbu berkenaan dengan acuan mesin sistem koordinat. Simbol menunjukkan iEj kesalahan rotasi yang dapat terkait dengan bagian dari lingkaran struktural milik-i sumbu, Kontribusi dari c komponen tertentu sedemikian kesalahan dinotasikan sebagai The kesalahan parametrik IE j, e ' ir) di lokasi yang ditetapkan adalah pada umumnya kombinasi dari beberapa kesalahan yaitu IE '

Gambar 3.2: Kesalahan di lokasi kereta.

Dalam literatur beberapa model kinematik berbeda dijelaskan. Kebanyakan model berdasarkan penggunaan koordinat frame yang melekat pada berbagai komponen dari lingkaran struktural. The parametrik kesalahan dalam derajat kebebasan komponen yang digambarkan relatif terhadap frame tersebut. Utama perbedaan antara model adalah representasi matematis dipilih, posisi referensi titik pada elemen (yaitu lokasi koordinat frame), DND yang fleksibilitas sehubungan dengan jenis sendi yang dapat digunakan. Banyak model

didasarkan pada penggunaan (homogen) transformasi kesalahan antara koordinat frame. Ini menghasilkan model umum untuk mesin multi-axis, memiliki prisma serta revolute sendi, seperti robot industri dan peralatan mesin (Lihat misalnya timbul keraguan akan 1993). Untuk mesin yang terdiri dari sendi hanya prismatik di kartesian konfigurasi, seperti kebanyakan CMMS, model lain menggunakan lebih nyaman vectorial notasi dapat digunakan. Berikut model vektor dipilih untuk propagasi dari kesalahan parametrik. Dalam rangka untuk mendapatkan model kinematik berguna dan efisien asumsi sebagai berikut dan keterbatasan yang dibuat sehubungan dengan perilaku dari kesalahan parameter dan struktur mesin: • Sebuah pendekatan orde pertama digunakan untuk kesalahan sudut (cos yaitu £ = 1, dosa £ = £). • Perbedaan antara geometri nominal dan sebenarnya tidak CMM mempengaruhi lengan aktif dari kesalahan sudut dan arah kesalahan signifikan. Dengan demikian efek dari kesalahan berbagai parametrik pada posisi probe dapat dihitung secara individual. • Hanya CMMS dengan sumbu saling tegak lurus terjemahan dianggap sini, memungkinkan penggunaan notasi vectorial nyaman dan kompak. Untuk mencapai sebuah deskripsi jelas dari model kinematik, beberapa sifat model harus didefinisikan dengan baik. Untuk menggabungkan kesalahan yang berbeda dan untuk memungkinkan interpretasi yang benar dari hasil konvensi tanda yang jelas diperlukan. Tentu kesalahan terjemahan positif ketika bertindak dalam arah positif dari masing-masing sumbu koordinat bingkai. Rotasi kesalahan positif menurut aturan tangan kanan. Semua frame memiliki paralel sumbu koordinat mereka dan dalam arah yang sama dengan sumbu yang sesuai referensi mesin bingkai. Selain kesalahan pada posisi probe didefinisikan sebagai sebenarnya menyadari posisi minus posisi nominal, ditunjukkan oleh skala. Dengan cara ini sebenarnya Posisi probe dapat ditemukan dengan menambahkan error ke pembacaan skala. Untuk kesalahan kuadrat tidak ada parameter tambahan diperkenalkan. Bagi sebagian besar CMM konfigurasi mereka dapat dianggap sebagai suatu offset untuk kesalahan sudut tertentu, dan sehingga tidak diperlukan parameter tambahan. Namun, hal ini untuk kelengkapan saja, karena kesalahan kesikuan sepenuhnya dijelaskan oleh kesalahan parametrik milik pemodelan geometris kesalahan. Setiap deformasi karena kesalahan dinamis dapat digambarkan oleh 6 kesalahan parametrik untuk setiap sumbu. Model kinematik menggambarkan hubungan antara kesalahan dalam relatif lokasi frame koordinat melekat pada unsur-unsur mesin dan kesalahan pada posisi probe, sehingga didefinisikan dengan baik pilihan lokasi koordinat frame penting. Ada beberapa kemungkinan pilihan lokasi ini (timbul keraguan akan 1993, Slocum 1992). Pertimbangan penting adalah kenyataan bahwa sudut kesalahan tidak terpengaruh oleh kesalahan lain sehingga mereka dapat didefinisikan berkenaan dengan setiap set sumbu. kesalahan Terjemahan, di sisi lain, disebabkan oleh gerakan linier langsung unsur sekaligus sebagai gerakan linier yang dihasilkan dari Abbe offset. Hanya jika frame koordinat terletak di asal kesalahan sudut, yang kesalahan terjemahan tidak 'terkontaminasi' dengan pengaruh kesalahan sudut. Lain pertimbangan adalah apakah atau tidak kesalahan harus memiliki hubungan yang erat

dengan geometri yang sebenarnya kesalahan mesin. Misalnya koordinat frame dapat dilampirkan ke skala mesin, jadi kesalahan terjemahan langsung iti mencerminkan kesalahan linearitas (yaitu kesalahan dalam sistem pengukuran). Dengan frame terletak di centroid sendi, kesalahan kelurusan secara langsung terkait dengan ofthe kelurusan guideways. Rangka juga dapat dengan mudah terletak di ruang kerja sedemikian rupa sehingga memungkinkan pengukuran kesalahan untuk ditransfer langsung ke model. Ini menghasilkan keuntungan besar dengan pelaksanaan metode kompensasi (Spaan 1995). Berikut koordinat frame terletak pada skala sumbu, karena untuk kesalahan dinamis diasumsikan bahwa dalam kebanyakan kasus mereka tidak mempengaruhi linearitas (berbeda dengan, misalnya, termal kesalahan yang menyebabkan kesalahan skala). Jadi dalam hal rotasi dinamis pembacaan skala umumnya tidak perlu ia mengoreksi kesalahan terjemahan. Ini tidak berlaku ketika kesalahan dinamis mempengaruhi posisi seluruh guideway ke arah skala, mengarah ke variasi dalam titik nol skala yang tidak bisa ia diperhitungkan oleh kesalahan kelurusan dari elemen sebelumnya. Hal ini terjadi jika terendah bersama di loop struktural lemah didukung. Untuk model kinematik dari CMM, memiliki tiga sumbu tegak lurus, kita sekarang dapat menurunkan hubungan, menggambarkan dampak dari kesalahan parameter pada probe posisi, menggunakan notasi vectorial (lihat juga CMM C-type digambarkan pada Gambar 3.3). Probe posisi sebenarnya ofthe didefinisikan oleh vektor:

(3.3)

Posisi probe nominal didefinisikan oleh perpindahan x, y, dan z, menunjukkan oleh skala:

(3.4)

Figure 3.3: Definition of the various vectors used in the kinematic model of a CMM.

By definition the error at the probe position can be written:(3.5)were the error vector is defined as:(3.6)Kesalahan parametrik berkaitan dengan i sumbu dari CMM juga dijelaskan oleh vektor.Kesalahan terjemahan ditentukan oleh vektor:

(3.7)

Kesalahan sudut didefinisikan sebagai sumbu rotasi tentang saling tegak lurus.Dalam hal sumbu tidak persis tegak lurus, kesalahan sudut tertentu mengandungoffset merupakan kesalahan kuadrat. Namun, seperti yang dinyatakan sebelum ini hanya pentinguntuk kesalahan geometrik, bukan untuk kesalahan dinamis. Rotasi dapat dikombinasikandalam vektor. Geometris arah vektor ini merupakan sumburotasi dan panjangnya besarnya rotasi. Rotasi vektor didefinisikansebagai:(3.8)Propagasi ke posisi probe dari kesalahan digambarkan oleh vektor ini, adalahmenurut aturan berikut:Kesalahan Terjemahan • mempengaruhi kesalahan pada posisi probe atas dasar 1-1.Dengan demikian mereka dapat ditambahkan langsung ke posisi probe nominal, dengan memperhatikankonvensi tanda yang benar.• Rotational kesalahan harus dikalikan dengan lengan yang efektif antaraprobe posisi dan skala masing-masing, juga mempertimbangkan benarmenandatangani konvensi.Efek dari kesalahan parameter segmen milik sumbu-i, bisasekarang digambarkan sebagai:e. = t. + r. Xa. -l-I-I - / (3.9)Dimana X menunjukkan produk salib dan qi adalah vektor yang berisi efektiflengan antara skala pada sumbu i dan posisi probe. Vektor ini didefinisikan sebagai:

Dimana X menunjukkan produk silang dan qi adalah vektor yang berisi efektiflengan antara skala pada sumbu i dan posisi probe. Vektor ini didefinisikan sebagai:

3.10

Dimana parameter hi} mendefinisikan konfigurasi mesin: bij = 1 jika sumbucoLtributes ke lengan efektif, lain bi) = O. Nilai-nilai x, y, dan z adalah skalabacaan juga ditentukan oleh Formula 3.4. Parameter Dij adalah unsur-unsurvektor Qi 'yang berisi offset antara kepala probe dan koordinat bingkaidari sumbu ke-i, dengan semua sumbu dalam posisi nol. Parameter Si merupakan elemeni. vektor probe '., berisi jarak antara ujung probe danprobe kepala. Secara umum probe dapat memiliki jarum piringan hitam yang berbeda. Untuk masing-masingjarum piringan hitam vektor probe terpisah harus didefinisikan. Ini berarti bahwa model harusdisesuaikan selama tugas pengukuran, setiap kali stylus lain digunakan. Menggabungkankontribusi dari semua sumbu menghasilkan kesalahan posisi total pada posisi probe:-e = L ~ ... Je ~ l (3.11)3.3 Pemodelan parametrik kesalahan dinamis

Meskipun model kinematik kaku-tubuh digunakan untuk propagasi error dari

kesalahan parametrik, komponen struktur CMM di sini dianggap sebagaifleksibel elemen. Pemuatan dinamik mesin sehingga akan memperkenalkan deformasiunsur-unsur. Deformasi ini harus dijelaskan dan dinyatakandalam, kesalahan dinamis parametrik, yang akan digunakan kemudian sebagai masukandari model kinematik.

3.3.1 Pendekatan Pemodelan Model kesalahan parametrik harus menyertakan kesalahan kuasi-statis karena inersia efek serta getaran. Seperti yang telah disebutkan dengan model kinematik, yang sumbu CMM dianggap saling tegak lurus. Berdasarkan ini, asModelling kesalahan dinamis 51 konsumsi yang dibuat bahwa tidak ada kopling dinamis antara sumbu CMM yang mempengaruhi kesalahan signifikan. Ini adalah asumsi yang wajar bagi ortogonal CMM jenis (lihat juga Jones 1993). Kesalahan yang berhubungan dengan satu sama lain karena mereka bisa disebabkan oleh gerakan CMM yang sama, tetapi mereka tidak saling mempengaruhi langsung. Hal ini menunjukkan bahwa efek dari gerak sumbu tertentu pada parametrik kesalahan dipengaruhi oleh gerakan sumbu ini saja dan oleh sifat dan geometri dari lingkaran struktural. Yang tergantung pada posisi berbagai sumbu. Dengan cara ini deskripsi kesalahan dapat dipisahkan untuk masing-masing sumbu. Kontribusi dari berbagai sumbu satu kesalahan parametrik bisa dengan sederhana ditambahkan bersama dalam rangka untuk mendapatkan kesalahan total. Mari kita mempertimbangkan perilaku fisik yang menyebabkan kesalahan posisi pada probe karena gerakan posisi sumbu tunggal. gerakan ini dihasilkan oleh sebuah motor saat ini, berdasarkan skema kontrol, yang menghasilkan torsi dan dengan transmisi memberikan kekuatan pendorong untuk sebuah kereta (lihat juga Gambar 3.4). Hal ini menyebabkan percepatan, kecepatan, dan posisi tertentu dari kereta. Percepatan kereta menginduksi getaran dan deformasi kuasi-statik dari komponen sumbu. Dalam pendekatan pemodelan kesalahan parametrik harus dijelaskan, yaitu kesalahan dalam lokasi elemen dari lingkaran struktural, seperti kereta, relatif terhadap elemen sebelumnya. Sebagai input dari model sumbu, kita dapat mengambil saat motor, diukur putaran spindel, percepatan kereta, atau diukur kereta defleksi (s), seperti rotasi (s). Pemilihan input dampak pemodelan kompleksitas, diperlukan sensor-sensor dan akurasi dari kesalahan estimasi. Pemodelan akan lebih kompleks jika sebagian besar dari struktur CMM adalah terlibat, dan akurasi akan berkurang. Di sisi lain input sinyal mungkin lebih mudah diperoleh. Karena di sini hanya akurasi pengukuran penting, hanya bagian dari lingkaran struktural yang mempengaruhi akurasi ini akan Aku T x, x, x lipr abe! -----. Motor Transmisi Mekanika Gambar 3.4: Skema representasi dari kontrol sumbu CMM ', menyebabkan kesalahan pada probe posisi. 52 Bab 3 model (yaitu kereta dan bagian menghubungkan ke sumbu lainnya). Untuk menghindari kompleksitas yang tidak perlu, dan pemodelan ketidakakuratan, sistem drive (Motor dan bagian transmisi) tidak akan disertakan dalam pemodelan. Sebagai masukan untuk model, baik percepatan kereta atau defleksi yang diukur dapat dipilih. Keduanya kemungkinan akan dibahas dalam Ayat 3.4.

3.3.2 poros model Secara umum, sumbu tunggal dari CMM khas dapat digambarkan dengan sebuah kereta dengan (Udara) yang dikenakan sistem, bergerak sepanjang guideway, dan elemen berhubungan dengan yang berhasil sumbu. Biasanya koneksi dibentuk oleh guideway bagi kereta dari sumbu ini. Sumbu terakhir sering ada dari pinole sebuah dipandu oleh sistem bantalan dihubungkan langsung ke gerbong sebelumnya. Karena beban dinamis pada sumbu, disebabkan oleh gerakan sendiri atau sumbu lain, komponen dikenakan terhadap deformasi. Tergantung pada situasi beban dan jenis elemen, ini deformasi dapat dicirikan oleh rotasi, terjemahan, lentur dan torsi. Untuk setiap deformasi relevan kita harus menurunkan hubungan antara deformasi dan sinyal input mungkin. Berdasarkan Newton-Euler atau metode Lagrange, persamaan gerak yang menggambarkan fisik hubungan antara deformasi dan beban dinamis dapat diturunkan. Menggunakan notasi matriks kita bisa mengekspresikan persamaan dalam sumur diketahui bentuk: ) + Bij MijU (t) + KQ (t) = ru) (3.12) - - - - W11ere M menunjukkan massa matriks, B kekakuan matriks redaman, dan K matriks. vektor q (t) berisi koordinat umum sistem, dan vektor f (I) beban dinamis yang bekerja pada sistem. The umum koordinat sistem ini adalah 'derajat kebebasan' dari sistem pada posisi deformasi. Perhatikan bahwa terutama matriks massa tidak konstan tetapi tergantung pada posisi dari berbagai sumbu. Ini beberapa faktor yang mempengaruhi seperti massa, kekakuan-, dan parameter redaman, serta situasi beban yang sangat tergantung jenis sehubungan dengan CMM dipertimbangkan. Jadi untuk setiap jenis CMM Pemodelan kesalahan dinamis 53 deskripsi individu harus dibuat dari semua deformasi yang akan mempengaruhi kesalahan parametrik milik sumbu yang berbeda. Selanjutnya deformasi harus diekspresikan dalam berbagai kesalahan parametrik, yang memungkinkan penggunaan umum

kinematik model. Dalam diagram alir pada Gambar 3.5 ikhtisar diberikan dari disebutkan pemodelan langkah-langkah yang berhubungan dengan kesalahan dalam nilai yang terukur ke dinamis beban pada CMM tersebut. Dalam sisa ayat ini beberapa yang umum situasi disajikan, menunjukkan bagaimana rotasi serta kesalahan terjemahan dapat dijelaskan. Ayat 3.3.3. akan berurusan dengan mengekspresikan deformasi dalam parametrik kesalahan. Rotasi Dalam Gambar 3.6, sebagai contoh, bagian dari loop struktural jenis gantry CMM diteliti adalah digambarkan. Y-axis menunjukkan benar-benar ada dua guideways, ke kanan dan kiri dari mesin. Gaya drive diperkenalkan pada kereta dari guideway-y benar. Kedua y-kereta saling terhubung satu sama lain dengan xguideway itu, yang membimbing-x gerbong. The-y guideways didukung oleh dua kolom, yang melekat pada bingkai mesin. The-x kereta juga tercatat dukungan dan sistem bantalan untuk pinole-z.

Sebuah beban dinamis karena percepatan-y kereta sepanjang sumbu-y akan menyebabkan torsi kereta dengan bantalan dan pendukungnya (yaitu bersama), sehingga dalam sebuah rotasi di sekitar sumbu z. Selanjutnya x-guideway (yaitu link) dapat dikenakan lentur. Pada Gambar 3.7 tersebut relevan deformasi, pada bidang-xy karena gerak y-axis, ditandai dengan £ sudut rotasi mereka, (menghilangkan subscript z yang menunjukkan sumbu rotasi). Karena gerak berlangsung di horisontal x-y-pesawat, gravitasi dapat diabaikan. Hal ini diasumsikan bahwa redaman dapat diabaikan. Untuk koordinat umum sistem ini dalam sudut rotasi £, dipilih: (3.13)

halaman 54Sudut ini menunjukkan rotasi absolut dari komponen dianggap relatif ke sistem koordinat tetap. E rotasi, dan E,-E / J mewakili torsi dukungan dan kereta masing-masing. Rotasi Eb-E, merupakan rotasi dari kereta akibat defleksi bantalan. Sudut EI (-Ec adalah apa yang disebut virtual rotasi perpindahan melintang mewakili suatu titik dari xguideway yang karena tekukan guideway tersebut. Rotasi virtual intinya adalah dinyatakan relatif terhadap sistem koordinat tetap sama, dan didefinisikan oleh deformasi balok: (3.14) Dimana 8 x adalah perpindahan transversal guideway pada posisi x = 1., sepanjang guideway tersebut. Deformasi dari semua komponen dari sumbu dipertimbangkan, harus dinyatakan dalam koordinat umum dipilih. Oleh karena itu, perilaku setiap elemen kontinu harus dijelaskan dalam hal ini koordinat. Secara umum komponen-komponen dari sumbu CMM adalah unsur-unsur geometri yang kompleks, yang sulit untuk model secara rinci. unsur Oleh karena itu lebih sederhana diambil dalam rangka untuk menggambarkan perilaku komponen ini. Bantalan yang dimodelkan sebagai pegas yang hanya memiliki kekakuan tertentu dalam arah tegak lurus untuk guideway tersebut. Bantalan individu memiliki nol kekakuan sehubungan dengan rotasi. Kekakuan dari kereta terhadap rotasi karena defleksi bantalan diperoleh dari konfigurasi beberapa bantalan. Dalam kekakuan umum bantalan udara tergantung frekuensi. guideway ini dimodelkan sebagai balok Euler sederhana, sehingga dengan asumsi tidak ada deformasi geser dan rotary inersia dari bagian-bagian balok. Kondisi terakhir ini puas jika guideway yang cukup ramping. Menerapkan juga hipotesis yang Bernoulli penampang tidak berubah bentuk dan tetap tegak lurus terhadap sumbu balok, gerak w (x, t) ofa segmen balok diatur oleh diferensial parsial terkenal persamaan (Timoshenko 1974, Thomson 1988): (3.15) Pemodelan kesalahan dinamis 57 Dengan parameter p sebagai densitas, A area cross-sectional, E Muda modulus dan aku momen kedua inersia balok penampang. q (x, t) beban per satuan panjang. Ketika E dan saya dianggap konstan dan beban per oflength unit karena percepatan belum) dari dasar balok (yaitu kereta) Formula 3.15 dapat ditulis sebagai: (3.16) Beban karena massa-x kereta dan massa sisa bagian dari

balok di luar posisi-x kereta, bertindak sebagai kekuatan eksternal pada balok. Efek dari kekuatan ini harus diperhitungkan oleh mendefinisikan tepat kondisi batas. Dalam rangka untuk mengungkapkan w deformasi (x, t) balok di tersebut, diskrit umum koordinat yang bisa dihubungkan dengan balok (di ini E kasus g dan Ec), bidang perpindahan yang menggambarkan deformasi antara diskrit koordinat, harus diasumsikan. Untuk menekuk dari guideway-x itu diasumsikan bahwa medan perpindahan dari elemen balok sama seperti pada situasi statis. Bidang ini dapat dijelaskan dengan menggunakan polinomial orde ke tiga di posisi koordinat sepanjang sumbu balok (Lammerts 1993). Bidang perpindahan yang memenuhi batas kondisi w (O, t) = 0 dan w (lx, t) = Ox untuk semua tis: (3.17) Jadi hanya satu modus lentur elemen balok dianggap di sini. Dengan mode lendutan terbesar pada titik kepentingan dapat diuraikan. Namun, tergantung pada frekuensi beban dinamis, mode orde tinggi dapat diinduksi. Ketika mode yang lebih tinggi memiliki kontribusi yang signifikan, elemen balok harus dimodelkan sebagai elemen kontinu, dengan mempertimbangkan lebih mode. Dengan menggantikan fungsi perpindahan ditemukan (3.17) dan hubungan (3.14) ke Persamaan 3.1S persamaan diferensial dalam koordinat umum dapat diperoleh. 58 Bab 3 Serupa dengan lentur dari balok, relasi dapat diturunkan untuk torsi dari komponen, seperti kolom dukungan. Dengan asumsi elemen ini dapat dimodelkan sebagai batang, kita dapat menuliskan ekspresi untuk torsi dari segmen batang: (3.18) Dengan G modulus geser elastisitas. S (x, /) adalah deformasi sudut dari elemen. Di sini fungsi perpindahan linier diambil, yang memiliki berikut bentuk: 8U, t)-S (O, t) 8 (x, I) = 8 (O, t) + I · X (3.19) The sudut rotasi untuk x = 0 dan x = l mewakili yang sesuai umum koordinat yang terletak pada titik-titik akhir tentang komponen. Jadi diferensial persamaan 3.18 juga dapat dinyatakan dalam koordinat umum. Berdasarkan persamaan diferensial dinyatakan dalam koordinat umum yang dipilih, inersia dan kekakuan persyaratan berkenaan dengan ini umum koordinat dapat ditentukan. Pendekatan nyaman adalah dengan menggunakan metode Lagrange's. Matriks massal dan kekakuan untuk setiap komponen individual dapat dihitung menggunakan istilah energi kinetik dan potensial dari persamaan diferensial. Ini matriks kemudian dapat dirakit untuk membentuk massa dan matriks kekakuan global (Lihat misalnya Thomson 1988). Dalam Lampiran A, ekspresi atas matriks diberikan untuk sistem digambarkan dalam Gambar 3.17. Matriks massa dan kekakuan baik tergantung pada posisi-x kereta sepanjang guideway-x. Gaya mengemudi yang mempercepat sumbu y adalah menerapkan gaya serta saat ke saat-y gerbong. Ekstra saat pada elemen karena eksentrik drive kekuatan dan gaya dalam yang dihasilkan pada elemen, harus diperhitungkan sebagai momen eksternal. Juga karena saat induksi percepatan harus dipertanggungjawabkan. Untuk y sumbu-hasil berikut ini load vektor yang berisi momen: Pemodelan kesalahan dinamis 59 (3.20) Berikut F (t) adalah gaya yang diterapkan pada-y gerbong oleh sistem drive, y (t)

percepatan yang dihasilkan dan mb saya ', mg, mx, dan ml massa ycarriage, sistem bantalan, yang guideway,-x kereta, dan sumbu z masing-masing. Dimensi d adalah lebar dari sistem kereta dan bantalan, bertindak sebagai badan yang efektif untuk saat ini karena kekuatan pendorong dan internal pasukan. Penerapan keseimbangan kekuatan, kekuatan pendorong F (t) dapat dinyatakan dalam percepatan belum) dari total massa. Hal ini memungkinkan ekspresi Persamaan 3,20 dalam bentuk yang lebih kompak: [(I) = diag (Y (l »t '! (3.21) Berikut diag (y (»t adalah matriks persegi dengan nol hanya kecuali diagonal. The elemen pada diagonal semua memiliki nilai belum). '! L adalah vektor memegang massa dan lengan efektif atas angkatan. Dengan demikian persamaan gerak sumbu-y dapat dinyatakan sebagai: MW) + Ks, (t) = diag (YCT »m (3.22) Ini set persamaan diferensial orde kedua dari sistem undamped menjelaskan hubungan antara beban percepatan pada sumbu y-dan yang dihasilkan deformasi, yang dinyatakan ke dalam rotasi elemen milik y-sendi dan lentur dari guideway-x. 60 Bab 3 Terjemahan kesalahan terjemahan Dinamis dapat dimodelkan relatif sederhana. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa kesalahan terjemahan didefinisikan pada koordinat frame yang terletak di dekat centroid dari kereta. Loop struktural tidak sangat sensitif dalam arah dari kesalahan penerjemahan yang relevan, yaitu kesalahan tegak lurus ke guideways. Kekakuan dari berbagai elemen sumbu yang CMM dengan sehubungan dengan petunjuk ini relatif tinggi, dan pada umumnya hanya kepatuhan bantalan signifikan akan memberikan kontribusi pada kesalahan terjemahan. Kekakuan dalam arah pergerakan dari sumbu bisa jauh lebih rendah, berbeda dengan kekakuan di lain dua arah. Ini hanya akan menyebabkan kesalahan linieritas yang diukur langsung oleh skala. Dengan demikian kesalahan ini tidak akan mempengaruhi terjemahan mengukur akurasi. Namun jika sumbu adalah lemah didukung, deformasi dari dukungan ini, misalnya lentur, dapat memberikan kontribusi pada kesalahan terjemahan. Dalam Gambar 3.8 lagi y-sumbu tipe gantry CMM digambarkan, sekarang sebagai contoh deformasi translasi. kesalahan terjemahan dari kereta-y adalah di sini disebabkan oleh percepatan dari sumbu-x. Karena percepatan ini akan ada reaksi berlaku pada bantalan dari kereta-y, menyebabkan ia untuk menggantikan tegak lurus untuk guideway nya. Selanjutnya lentur dari hasil dukungan kolom terjemahan kesalahan relatif y-kereta untuk referensi koordinat bingkai. Seperti kesalahan dapat dipertanggungjawabkan oleh termasuk terjemahan dalam kesalahan yang dijelaskan koordinat relatif terhadap frame dari kereta-y. Selain lentur dari mendukung kolom, juga torsi dari kolom ini akan menyebabkan kesalahan terjemahan, terutama -y ketika kereta berada di salah satu-posisi akhir. Dalam hal ini kita dapat memilih yang translasi kesalahan karena sistem bearing (Oh), karena dukungan lentur tentang sumbu y (0 \ \), dan torsi mendukung sekitar sumbu z (0,,;) masing-masing sebagai koordinat umum sistem: (3.23) Untuk kesalahan terjemahan kita dapat memperoleh dengan cara yang sama seperti untuk rotasi

kesalahan matriks massa dan kekakuan matriks. Kita dapat menggunakan matriks untuk mendefinisikan

Halaman 61

persamaan diferensial yang menggambarkan hubungan antara beban akibat x-sumbu gerak dan kesalahan terjemahan dari-y carriage: M ~ (t) + KQ (t) '"diag (l x (» t!! (3,24) 3.3.3 deformasi dinyatakan dalam kesalahan parametrik Pada ayat sebelumnya telah menunjukkan bagaimana ekspresi untuk translasi sebagai serta deformasi rotasi dari CMM dapat diturunkan. Dengan cara ini semua translasi dan rotasi deformasi dari CMM, karena beban dinamis dengan gerak berbagai sumbu, dapat digambarkan dalam prinsip. Ini deformasi ini dinyatakan sebagai kesalahan dalam koordinat umum dipilih. Dalam rangka untuk dapat menggunakan model kinematik untuk menghitung dampak kesalahan pada posisi probe, kesalahan parametrik harus diketahui. Oleh karena itu deformasi telah berhubungan dengan kesalahan parametrik yang dijelaskan relatif untuk mengkoordinasikan frame melekat pada gerbong pada posisi skala. 62 Bab 3 Cara yang deformasi dapat dinyatakan dalam kesalahan parametrik tidak cukup mudah. Karena komponen-komponen CMM adalah sebenarnya kontinu elemen, deformasi ini juga terus didistribusikan antara berbagai koordinat frame. Oleh karena itu adalah pilihan yang sewenang-wenang, relatif terhadap yang mengkoordinasikan frame deformasi tertentu dijelaskan. Mari kita pertimbangkan misalnya ikatan dari balok yang tertutup oleh dua koordinat frame (lihat Gambar 3.9). Frame 1 tersambung ke gerbong yang bergerak sepanjang guideway-y dan terletak dekat posisi di mana balok yang melekat pada-y gerbong. Frame 2 dihubungkan dengan -x kereta yang bergerak sepanjang balok. Perhatikan bahwa frame 2 tidak kaku melekat pada kereta, tetapi bahwa ia mempertahankan dalam posisi nominal. Hal ini menurut asumsi bahwa kesalahan parametrik cukup kecil tidak mempengaruhi model kinematik (lihat Ayat 3.2). Perpindahan balok, di posisi-x kereta, dapat dinyatakan baik sebagai kesalahan rotasi parametrik di frame 1, atau sebagai kesalahan terjemahan parametrik dalam bingkai 2. Jadi, dalam hal lentur balok adalah deformasi hanya berkontribusi terhadap kesalahan parametrik, kita bisa menulis: (3.25) atau: (3.26)

halaman 64

Flgure 3.8: deformasi TranslatlonaI dari sumbu y-of CMM suatu akibat x-gerak. persamaan diferensial yang menggambarkan hubungan antara beban akibat x-sumbu gerak dan kesalahan terjemahan dari-y carriage: M ~ (t) + KQ (t) '"diag (l x (» t!! (3,24) 3.3.3 deformasi dinyatakan dalam kesalahan parametrik Pada ayat sebelumnya telah menunjukkan bagaimana ekspresi untuk translasi sebagai serta deformasi rotasi dari CMM dapat diturunkan. Dengan cara ini semua translasi dan rotasi deformasi dari CMM, karena beban dinamis dengan gerak berbagai sumbu, dapat digambarkan dalam prinsip. Ini deformasi ini dinyatakan sebagai kesalahan dalam koordinat umum dipilih. Dalam rangka untuk dapat menggunakan model kinematik untuk menghitung dampak kesalahan pada posisi probe, kesalahan parametrik harus diketahui. Oleh karena itu deformasi telah berhubungan dengan kesalahan parametrik yang dijelaskan relatif untuk mengkoordinasikan frame melekat pada gerbong pada posisi skala. 62 Bab 3 Cara yang deformasi dapat dinyatakan dalam kesalahan parametrik tidak cukup mudah. Karena komponen-komponen CMM adalah sebenarnya kontinu elemen, deformasi ini juga terus didistribusikan antara berbagai koordinat frame. Oleh karena itu adalah pilihan yang sewenang-wenang, relatif terhadap yang mengkoordinasikan frame deformasi tertentu dijelaskan. Mari kita pertimbangkan misalnya ikatan dari balok yang tertutup oleh dua koordinat frame (lihat Gambar 3.9). Frame 1 tersambung ke gerbong yang bergerak sepanjang guideway-y dan terletak dekat posisi di mana balok yang melekat pada-y gerbong. Frame 2 dihubungkan dengan -x kereta yang bergerak sepanjang balok. Perhatikan bahwa frame 2 tidak kaku melekat pada kereta, tetapi bahwa ia mempertahankan dalam posisi nominal. Hal ini menurut asumsi bahwa kesalahan parametrik cukup kecil tidak mempengaruhi model kinematik (lihat Ayat 3.2). Perpindahan balok, di posisi-x kereta, dapat dinyatakan baik sebagai kesalahan rotasi parametrik di frame 1, atau sebagai kesalahan terjemahan parametrik dalam bingkai 2. Jadi, dalam hal lentur balok adalah deformasi hanya berkontribusi terhadap kesalahan parametrik, kita bisa menulis: (3.25) atau: (3.26) y frame 1 y bingkai 2 x y-kereta • n __ .... .. i y £ z .. x-kereta Gambar 3.9: Kemungkinan untuk menggambarkan lentur balok sebagai kesalahan parametrik. Pemodelan kesalahan dinamis 63 Dalam kasus pertama kesalahan posisi dapat diperoleh langsung dari parametrik kesalahan, dalam kasus kedua lengan efektif rotasi harus digunakan untuk mendapatkan kesalahan. Seperti deformasi lentur, juga deformasi akibat torsi dari

komponen dapat berhubungan dengan salah satu dari frame. Dalam rangka untuk memperoleh kesalahan parametrik jelas, beberapa aturan diikuti untuk berhubungan deformasi untuk kesalahan parametrik. • deformasi dari kereta dan komponen terkait erat dan terletak dengan kereta, seperti sistem bantalan, secara alami terkait dengan kesalahan parametrik dari yang bersangkutan kereta. Dalam kebanyakan kasus sumber kesalahan utama akan hingga kekakuan dari sistem bantalan, sehubungan dengan rotasi serta Terjemahan. Dalam prinsip ini dapat menyebabkan kesalahan dalam semua derajat kebebasan, kecuali untuk kesalahan linearitas. Kesalahan rotasi umumnya yang paling signifikan yang. Sumber lain kesalahan penting adalah torsi dari kereta, karena yang sebagian struktur terbuka diperlukan untuk guideway sepanjang yang kereta ini bergerak. Hal ini khususnya terjadi jika kereta tidak membentuk struktur tertutup sekitar pondok guideway agak U-profil (lihat misalnya y-kereta pada Gambar 3.8). • Seperti yang disebutkan dalam contoh Gambar 3.9 deformasi balok dapat dihubungkan ke frame dari salah satu dari kereta terhubung. Untuk jenis lain parametrik kesalahan, seperti kesalahan geometrik, guideway (beam) deformasi biasanya dinyatakan dalam bingkai milik kereta yang bergerak sepanjang guideway (yaitu dalam bingkai 2 dari contoh). Hal ini masuk akal karena kesalahan hanya diperkenalkan selama gerakan ini kereta sepanjang cacat balok. Namun dalam kasus kesalahan dinamis latar belakang fisik deformasi terutama gerakan kereta membawa balok (lihat contoh Gambar 3.7). Untuk alasan ini deformasi balok di sini seluruhnya dinyatakan sebagai sebuah rotasi sehubungan dengan koordinat frame milik kereta membawa balok. Pilihan ini juga lebih menguntungkan dalam hal bahwa berbagai kesalahan dapat disatukan, seperti yang akan terlihat nanti. • Perawatan harus diambil untuk rotasi pada posisi kereta bergerak sepanjang balok. Rotasi sebenarnya dari jatuh tempo x-kereta ke deformasi balok lebih besar dari rotasi Yez digunakan untuk mengungkapkan perpindahan kesalahan akibat kereta terhadap deformasi balok dalam y-arah (lihat Gambar 3.10). The Yez perbedaan 'antara rotasi aktual dan digunakan dapat mengakibatkan

Halaman 67

Gambar 3.10: Posisi kesalahan sakit 'karena perbedaan antara kesalahan rotasi aktual kereta dan kesalahan rotasi digunakan parametr1c. kesalahan tambahan nx 'dalam posisi estimasi probe di x-arah, jika ada lengan efektif dalam bidang lentur. Dalam kasus lengan saya y dan sudut kecil kesalahan ini dapat dinyatakan sebagai: (3.27) Dalam kebanyakan kasus kesalahan ini tidak penting untuk sistem ortogonal, karena selain balok tersebut tidak akan ada lengan efektif besar di bidang lentur.

Jadi dengan perbedaan antara sudut menjadi smal1 dan efektif kecil lengan, kesalahan biasanya dapat neglected_ Hanya untuk ekstensi probe sangat panjang efeknya mungkin relevan. Dalam hal ini perbedaan antara aktual dan rotasi yang digunakan harus diperhitungkan sebagai kesalahan rotasi parametrik dari-x gerbong. Pemodelan kesalahan dinamis 65 • Suatu kasus khusus timbul jika sumbu terendah dari CMM adalah lemah didukung. Karena ke beban dinamis pada mesin, dukungan juga akan dikenai deformasi. Gerakan dukungan yang dihasilkan harus dimasukkan dalam parametrik kesalahan pemodelan. Kemungkinan untuk memperhitungkan gerakan dukungan adalah untuk memperkenalkan ekstra koordinat frame di dasar dukungan, relatif terhadap yang kesalahan dapat diuraikan. Metode yang lebih nyaman, digunakan di sini, adalah termasuk kesalahan ini dalam kesalahan parametrik milik pengangkutan sumbu terendah. Perpindahan dukungan dan dengan demikian sumbu kini dinyatakan sebagai terjemahan kesalahan kereta. Ini menyiratkan bahwa, karena gerakan dukungan, dalam hal ini juga parametrik kesalahan dalam arah gerakan sumbu, yaitu linearitas kesalahan, diperkenalkan. Dengan demikian, berbeda dengan kebanyakan situasi, bahkan ketika frame koordinat dipilih untuk ditempatkan di timbangan, masih linearitas dinamis kesalahan dapat terjadi (lihat juga pemilihan lokasi koordinat frame di Ayat 3.2). Dengan menggunakan pertimbangan, semua deformasi dari berbagai komponen dapat dinyatakan sebagai bagian dari kesalahan parameter tertentu, milik salah satu dari tiga CMM sumbu. Jadi mis kesalahan rotasi parametrik irj dapat ditulis sebagai penjumlahan suatu dari deformasi dari beberapa komponen c: n iry '"" "L .. ij.. € h. e c = l (3.28) Dengan cara ini kesalahan model kinematik, berdasarkan 18 kesalahan parametrik, dapat digunakan untuk menghitung pengaruh kesalahan dinamis pada posisi probe. Untuk yaxis dari jenis CMM gantry digambarkan pada Gambar 3.6, kita dapat mendefinisikan enam parametrik kesalahan, dengan mempertimbangkan beban dinamis dari tiga sumbu dan deformasi dari sistem, kereta bantalan, guideways dan dukungan (deformasi juga digambarkan pada Gambar 3.11): • Para yrx kesalahan rotasi adalah disebabkan oleh gerakan-y dan z-sumbu. Y-gerak hasil suatu saat di sekitar sumbu x, torsi menyebabkan dari guideway x-, rotasi dari kereta dan bantalan, dan lentur dari komponen dukungan ~. Gaya akibat z-gerak menyebabkan terutama lentur dari dukungan dan yguideway. 66 Bab 3 • Para yry kesalahan rotasi bisa diabaikan, karena struktur dengan dua paralel y ~ guideways akan mencegah rotasi signifikan di sekitar y ~ sumbu. • Para yrz kesalahan rotasi adalah disebabkan oleh gerakan x ~ dan sumbu-y. Gaya akibat untuk x-gerak menyebabkan terutama torsi dan tekukan dukungan dan y-guideway. Hasil y-gerak dalam sekejap sekitar sumbu z, menyebabkan lentur dari xguideway tersebut,

torsi ofthe kereta dan bantalan, dan torsi dan tekukan dukungan komponen. • The ytx kesalahan terjemahan adalah disebabkan oleh suatu kekuatan karena x-gerak, menyebabkan bantalan lendutan dari y-kereta dan lentur dan torsi dari dukungan dan yguideway. Saat karena gerakan sumbu y-yang menyebabkan rotasi kesalahan yrz,. juga akan menyebabkan perpindahan dukungan x-arah. • Para yty kesalahan linieritas disebabkan oleh gerakan dukungan, terutama karena gaya induksi oleh y-gerak, yang menyebabkan lentur dari dukungan. Gerak-z juga dapat menyebabkan sejenak di sekitar sumbu x, sehingga lentur dari dukungan. Ini menghasilkan perpindahan dukungan y-arah. • The ytz kesalahan terjemahan adalah disebabkan oleh suatu kekuatan karena z-gerak, menyebabkan bantalan lendutan dari y-kereta dan tekukan dukungan dan y-guideway. Saat karena gerakan sumbu y-yang menyebabkan yrx kesalahan rotasi, akan juga menyebabkan perpindahan dukungan z-arah. Amplitudo deformasi digambarkan pada Gambar 3.11 sangat berlebihan, dan dalam praktek akan ada perbedaan besar antara pengaruh beban karena sumbu yang berbeda. Yang terakhir sumbu (di sini z ~ sumbu) akan secara umum memiliki sedikit pengaruh dibandingkan dengan sumbu pertama (di sini y-axis). Untuk kelengkapan di sini semua efek yang disebutkan. Kesalahan, termasuk kesalahan parameter dari x ~ dan z-axis, dirangkum dalam Tabel 3.l.

Halaman 74

3.4 Estimasi kesalahan parameter dinamis Dalam paragraf sebelumnya bab ini cara di mana komponen CMM yang cacat akibat gerak sumbu telah dijelaskan. Juga aturan untuk mengekspresikan berbagai deformasi ke dalam kesalahan parametrik diberikan. Parametrik ini kesalahan digunakan sebagai input untuk model kinematik yang berhubungan mereka ke kesalahan pengukuran pada posisi probe. Untuk memperkirakan nilai yang sebenarnya selama waktu tertentu parametrik error pada saat probing, nilai akurat dari semua yang relevan deformasi yang berkontribusi terhadap kesalahan ini parametrik harus ditemukan. 3.4.1 Metode untuk memperkirakan kesalahan dinamis Ada beberapa metode yang berbeda untuk mendapatkan deformasi tersebut. Ini metode dapat diklasifikasikan menurut kompleksitas pemodelan yang diperlukan untuk mendapatkan nilai untuk deformasi. Di sini kita membedakan tiga metode yang berbeda, baik yang analitis atau dikombinasikan analyticalJempirical, dengan atau tanpa menggunakan sensor tambahan. Metode analisis ini ditujukan untuk menemukan solusi untuk hubungan matematika yang menggambarkan semua deformasi dari struktur CMM. Oleh karena itu diferensial

persamaan yang terkait semua deformasi terhadap beban dinamis pada CMM (seperti contoh paragraf sebelumnya) harus diturunkan. Berikutnya diferensial persamaan harus dipecahkan untuk setiap situasi pengukuran. Ini berarti memecahkan set persamaan diferensial dari jenis, yang disajikan oleh persamaan 3.12, atau lebih spesifik untuk kesalahan rotasi dan translasi pada sumbu tunggal (yang Equations 3.22 dan 3.24). Namun, parameter dari persamaan, dinyatakan dalam matriks massa dan kekakuan, tergantung pada mesin sumbu posisi. Jadi, matriks tersebut harus dihitung untuk setiap posisi pengukuran individu. Akhirnya, untuk menemukan solusi yang benar dari persamaan juga kondisi awal dan sinyal input harus diketahui. Oleh karena itu, riwayat waktu dari rangsangan gaya, yaitu percepatan, harus dicatat dari waktu bahwa seluruh sistem yang diam (kondisi awal yang kemudian dikenal: el: (0) '"0 dan::: \: (0)" "0) sampai waktu menyelidik. Sinyal percepatan dapat diestimasi dengan menggunakan skala pembacaan. Memecahkan persamaan, dan menggunakan beban dinamis adalah sebagai input, menghasilkan keuntungan yang pada prinsipnya tidak ada sensor tambahan yang diperlukan. Namun, ada 70 Bab 3 banyak faktor yang dapat mempengaruhi keakuratan kesalahan estimasi. Oleh karena itu, Pendekatan analitis akan memiliki tingkat keyakinan terbatas sehubungan dengan estimasi kesalahan. Faktor yang paling penting yang mempengaruhi keakuratan analitis pemodelan deformasi dinamis: • diskritisasi. Karena sulit untuk menemukan solusi analitis tepat untuk persamaan diferensial yang menggambarkan geometri kompleks terus komponen mesin, perkiraan diperlukan. Oleh karena itu diskritisasi digunakan untuk menggambarkan hubungan matematis antara loop struktural deformasi dan beban mekanik pada CMM tersebut. Jadi mesin dibagi di bagian-bagian diskrit yang dapat dijelaskan oleh persamaan yang lebih sederhana, yang dapat diselesaikan dengan komputer. • Asumsi dan penyederhanaan. Beberapa asumsi dan penyederhanaan sedang dilakukan dalam rangka untuk mendapatkan set yang lebih bisa diterapkan persamaan. Komponen dari mesin dimodelkan sebagai elemen ideal, seperti prisma balok, dan asumsi yang dibuat berkenaan dengan perilaku dari unsur-unsur; misalnya cara balok deformasi. Dalam prakteknya komponen tidak akan ketidakpastian yang ideal, dan dengan demikian dalam perilaku mereka diuraikan akan diperkenalkan. Demi kesederhanaan, pengaruh redaman diabaikan. Hal ini sangat menyederhanakan memecahkan persamaan diferensial, karena persamaan diferensial bisa uncoupled mudah. Nilai eigen dan vektor eigen sistem juga nyata. Ini berarti bahwa tidak ada lag fase antara komponen. Jadi, semua bergerak massa dipertimbangkan dalam fase, yaitu mereka mencapai posisi sana amplitudo maksimum pada saat yang sama. Jika redaman tidak dapat diabaikan, amplitudo komponen akan lebih kecil karena mereka akan teredam keluar, dan efek gabungan mereka akan berbeda disebabkan fase lag antara komponen-komponen. Seperti yang telah disebutkan sebelum koefisien inersia dan kekakuan yang

tidak konstan tetapi posisi tergantung. Dalam contoh rotasi dijelaskan dalam Ayat 3.3.2, massa berasal dan kekakuan matriks keduanya tergantung pada posisi x ~ kereta (lihat Lampiran A). Hal ini sangat meningkatkan kompleksitas dari persamaan diferensial dan ada metode solusi. Selanjutnya istilah dalam persamaan diferensial yang terlantar yang berhubungan dengan kereta bergerak, seperti gaya inersia dalam arah sumbu balok, dan Coriolis dan kekuatan sentrifugal. Hanya dalam kasus gerakan kecil, mana konfigurasi CMM dapat dianggap konstan untuk measModelling tertentu kesalahan dinamis 71 uring posisi, parameter dapat dihitung, yang konstan untuk yang tertentu posisi. Dalam prakteknya ini akan sering terjadi untuk mengukur dengan sentuhan-memicu probe, terutama ketika mengukur titik yang terletak dekat bersama-sama. Namun, untuk memindai menggunakan probe pengukuran ini umumnya tidak benar. • Parameter ketidakpastian. Selain penyederhanaan tersebut di atas dengan terhadap komponen, ada juga bisa menjadi ketidakpastian yang cukup besar dalam nilai dari berbagai parameter, seperti: massa, massa momen inersia, modulus geser dan modulus elastisitas, momen inersia kedua, dan redaman koefisien. Nilai yang tepat dari parameter ini tidak selalu diketahui. Jadi sering parameter ini harus diidentifikasi oleh eksperimen. Suatu masalah tetap fakta bahwa secara umum parameter tidak konstan, tidak hanya sehubungan dengan posisi kereta, tetapi juga untuk komponen tunggal seperti balok. Dalam kasus terakhir parameter dapat bervariasi untuk berbagai lintas-bagian balok. Jelas ketidakpastian ini parameter mempengaruhi keakuratan estimasi deformasi. • Ketidakpastian dari sinyal input. Selain ketidakpastian berasal model, akurasi dari solusi untuk deformasi ini juga dipengaruhi oleh ketidakpastian dari sinyal input. Dalam rangka untuk memecahkan persamaan diferensial, sinyal input harus diketahui. Ini berarti bahwa sinyal input harus tersedia sebagai fungsi waktu dari saat yang awal kondisi untuk persamaan diferensial diketahui, yaitu ketika sistem seluruh saat istirahat. Jadi dengan beban dinamis sebagai masukan untuk model, sejarah waktu percepatan pindah kereta harus diperoleh. Sinyal ini dapat diturunkan dengan membedakan posisi kereta dua kali sehubungan dengan waktu. Informasi posisi dapat dibaca diperoleh dari skala dari CMM sumbu. Untuk menghindari diskontinuitas kuat di sinyal percepatan, yang skala sinyal harus low-pass disaring dengan nol pergeseran fasa. Dengan mempertimbangkan semua faktor, keandalan dari nilai-nilai dihitung untuk kesalahan dinamis pada posisi probe harus dinilai dengan hati-hati. Yang cukup berbeda cara menemukan nilai untuk deformasi adalah mengikuti  ana gabungan pendekatan lyticaIJempirical menggunakan sensor tambahan. Pendekatan seperti melibatkan pengukuran deformasi ofthe aktual oleh sensor yang cocok, diterapkan pada 72 Bab 3 CMM tersebut. Jelas ini membutuhkan usaha pemodelan kurang sehubungan dengan dinamika, parametrik kesalahan. Dengan cara ini banyak ketidaktelitian mungkin pemodelan

dapat dihindari. Selanjutnya pengukuran deformasi menguntungkan karena tidak ada riwayat waktu dari sinyal input diperlukan. Insight dalam perilaku fisik dari CMM yang digunakan dalam penyelidikan dari 'lemah' titik dari CMM, yang dapat menyebabkan deformasi yang signifikan. Pengetahuan tentang fisika dari CMM adalah juga perlu untuk menurunkan kesalahan parametrik dari deformasi. Dalam umum sensor yang ditempatkan pada CMM tidak akan mengukur tertentu parametrik kesalahan langsung. Dengan demikian pemodelan diperlukan untuk berhubungan pembacaan sensor untuk kesalahan parameter yang sesuai. Pengukuran deformasi adalah menguntungkan, karena estimasi yang dapat diandalkan kesalahan parametrik dapat diperoleh. Dengan demikian, ada risiko yang lebih kecil dari ketidaktepatan tidak dapat diterima. Kerugian jelas adalah kenyataan bahwa sensor tambahan dibutuhkan. Alternatif lain adalah mengikuti pendekatan analitis / empiris tanpa penggunaan sensor tambahan. Dalam pendekatan model yang digunakan berkaitan posisi probe untuk sejarah waktu input sinyal seperti pembacaan skala dan diturunkan kecepatan dan percepatan. Parameter persamaan diferensial yang menggambarkan hubungan non-konstan selama gerakan sumbu. Parameter ini juga ditentukan dengan menggunakan sinyal input. Dengan eksperimental membandingkan posisi perkiraan probe dengan posisi probe sebenarnya, parameter model disesuaikan sedemikian rupa sehingga model tersebut menghasilkan estimasi yang baik kesalahan pengukuran pada posisi probe. Metode ini memiliki keunggulan dibandingkan dua metode yang sebelumnya ada pengaruh kurang dari ketidaktepatan pemodelan karena adaptasi parameter dan tidak ada sensor tambahan yang diperlukan. Namun banyak usaha diperlukan untuk menemukan model yang memadai yang memberikan penjelasan yang baik dari kesalahan dan untuk menghitung semua parameter model setiap kali setelah gerakan. Selain sulit untuk memprediksi presisi dalam hasil yang dapat diharapkan dengan menggunakan metode ini. Tujuan utama dari proyek penelitian kami pada kesalahan dinamis CMMS adalah untuk mengembangkan suatu metode untuk meningkatkan akurasi dari CMM mengalami kesalahan dinamis oleh kompensasi kesalahan. Hal ini juga menuntut kompensasi aktual tercapai untuk CMM tertentu. Oleh karena itu metode yang menggunakan sensor tambahan untuk mengukur

deformasi diadopsi pertama. Pendekatan ini cukup mudah dan metode empiris untuk penilaian kesalahan dari sumber-sumber kesalahan lain telah terbukti Pemodelan kesalahan dinamis 73 aplikasi sukses mereka dalam beberapa proyek dilaksanakan di Teknik Precision bagian dari Eindhoven University of Technology (Theuws 1991, Schellekens 1993, timbul keraguan akan 1993, Spaan 1995). Selanjutnya pengukuran sensor memberikan informasi yang lebih langsung tentang perilaku dinamis CMM's. Berdasarkan pengetahuan tentang perilaku CMM itu, penilaian metode lain dapat menjadi lebih efektif. Pada saat ini proyek lain sedang dilakukan untuk menyelidiki kemungkinan pendekatan analitis / empiris hanya menggunakan skala pembacaan sebagai sinyal input. Namun, tesis ini akan berkonsentrasi pada metode

menggunakan sensor tambahan. Dengan sensor deformasi komponen, yang dapat berhubungan dengan kesalahan parameter tertentu, diukur langsung. Kontribusi deformasi komponen lain ke dalam kesalahan yang sama diperkirakan parametrik, menggunakan hubungan sederhana relatif antara deformasi dan diukur deformasi. 3.4.2 Pengukuran deformasi dinamis Untuk pengukuran langsung dari CMM deformasi struktural, sensor cocok harus dipasang pada beberapa lokasi di CMM. Jenis sensor dan lokasi mereka bergantung pada terjadinya deformasi aktual yang relevan di CMM. Dalam keterangan kesalahan pada Ayat 3.3 CMM adalah dimodelkan sebagai seri sendi fleksibel dan link. Gerbong dengan sistem bantalan mereka membentuk sendi, dan guideways adalah membentuk link dari CMM tersebut. Kemungkinan bersama deformasi yang dapat terjadi adalah terjemahan dan rotasi dari kereta, dan deformasi link yang mungkin adalah lentur dan torsi dari guideways (lihat misalnya Gambar 3.11 dan tabel 3.1). Sebuah kemungkinan yang jelas untuk mengukur deformasi link dari mesin adalah penggunaan strain gauges (Spaan 1995). Pengukur ini dapat dilampirkan ke balok yang dikenakan membungkuk atau torsi. Ketika beban sedang diterapkan pada balok, strain adalah induksi yang dapat diukur. Namun, masalah metode ini adalah bahwa dalam beban umum strain diinduksi kecil dibandingkan dengan deformasi. Jadi jika kesalahan parametrik karena deformasi balok yang signifikan, sangat sensitif pengukur regangan diperlukan untuk mengukur kesalahan ini. Pentingnya lentur deformasi akan dibahas untuk CMM aktual dalam Bab 4.

Gambar 3.12: Pengukuran kesalahan terjemahan-dan rotasi dari CMM kereta, relatif terhadap guideway nya. Dalam prakteknya deformasi dari sendi sering akan memberikan kontribusi terbesar untuk kesalahan di posisi probe (lihat misalnya Bab 4 dan Spaan 1995). Kemungkinan baik untuk mengukur deformasi ini untuk bersama tertentu untuk melampirkan perpindahan sensor ke gerbong masing-masing. Dari pengukuran sensor terjemahan dinamis-dan rotasi kesalahan relatif kereta untuk guideway yang dapat diturunkan (lihat juga gambar skematik Gambar 3.12). Sensor mengukur perpindahan relatif dari sisi kereta tegak lurus ke guideway. Dari pengukuran gabungan dari dua sensor di kedua sisi itu, kereta salah satu rotasi kereta dan salah satu terjemahan dapat ditemukan. Mari kita mendefinisikan perpindahan diukur dengan satu sensor sebagai i sj. Di sini i subskrip menunjukkan CMM sumbu yang sesuai dan} sumbu sepanjang yang sensor mengukur. Nilai sensor positif berkaitan dengan suatu perpindahan dalam positif arah thej-sumbu. superscript Tanda + / - menunjukkan apakah sensor menempel pada sisi dalam arah sumbu positif atau negatif. Dengan demikian nilai "S: vertikal adalah perpindahan dari sisi-belakang-y gerbong. Oleh karena itu, kita dapat menulis untuk rotasi kereta, E, dari gerbong-y tentang sumbu x: . \ S ~ - \ S; - I,

(3.29) Dengan t, jarak antara dua sensor. Perhatikan bahwa rotasi diukur kesalahan, E, umumnya tidak sama dengan kesalahan yrx parametrik. Yang terakhir menggambarkan

rotasi keseluruhan tentang-sumbu x untuk pengangkutan masing-masing, sementara Pemodelan kesalahan dinamis 75 mantan hanya menjelaskan rotasi relatif antara kereta dan guideway tersebut. Untuk kesalahan terjemahan) iz ekspresi yang sama diperoleh: (3.30) Dengan empat sensor pada kereta dua terjemahan yang tegak lurus terhadap guideway dan dua rotasi sekitar sumbu tegak lurus guideway bisa diukur. Terjemahan ketiga, ke arah guideway, adalah diukur dengan skala kereta dan bukan kepentingan. Putaran ketiga adalah rotasi tentang sumbu guideway (yaitu gulungan). pengukuran yang akurat rotasi ini umumnya lebih sulit, karena ketinggian relatif kecil dan lebar guideways. Dengan demikian jarak antara sensor mengukur rotasi ini adalah kecil. Ini menempatkan tuntutan lebih tinggi pada akurasi sensor. Dalam kasus yang paling dinamis rotasi kesalahan sebuah kereta tentang sumbu guideway akan relatif kecil dan bunga. Untuk semua jenis CMM (lihat Sekilas Gambar 2.3) sensor pengaturan dapat dibuat menjadi, yang dapat mengukur kesalahan kereta. Namun, banyak sensor diperlukan untuk mengukur semua deformasi mungkin. Dari Tentu saja seringkali tidak diinginkan, dari sudut pandang ekonomi, untuk menggunakan besar jumlah sensor. Hal ini juga akan meningkatkan kompleksitas perangkat keras, CMM membuat lebih sensitif untuk kegagalan, dan meningkatkan biaya pemeliharaan. Oleh karena itu jumlah sensor harus terbatas. Seperti yang telah disebutkan di akhir Bab 2, jumlah sensor akan membayar-off antara akurasi dan alasan ekonomis. Pendekatan kami adalah ditujukan pada penggunaan jumlah minimum tambahan sensor, tetapi dengan akurasi yang memadai. Hal ini dapat dicapai dengan mengaitkan diukur deformasi ke deformasi lain yang relevan. 3.4.3 Terkait kesalahan parametrik untuk deformasi diukur Mari kita pertimbangkan lagi kesalahan rotasi sumbu-z yang dapat berhubungan dengan y-sumbu (lihat juga Gambar 3.7). Komponen yang dapat berkontribusi pada parametrik rotasi yrz kesalahan (menurut aturan yang disajikan dalam Ayat 3.3.3): itu, sistem nkereta y-kaitannya, dukungan, dan guideway-x. Rotasi

Halaman 76

Gambar 3.13: Komponen deformasi milik bersama y-kereta yang berkontribusike yrz rotasi kesalahan parametrik.elemen ini dinotasikan sebagai V £ Z. ('lIrriage, z.bearing.l y £' £ r:., s "I'I'Orl 'dan £ y z x-lluidl'warmasing. Menggunakan Persamaan 3.28 tersebut yrz kesalahan parametrik dapat dinyatakan sebagai:IIyrz :::::::: L belum: c = ~'£:::.(·( lITj (/ ~ "+ yCz.hearill} p + Y £ l" SU / £ lporl + y;.:. x-xuidewf. (v

1 '= 1(3.31)Pertama kita mempertimbangkan hanya yang pertama tiga komponen yang bersama-sama membentuk ycarriagebersama. Dalam Gambar 3.13 sendi y-gerbong dengan komponen ini digambarkan.Untuk kenyamanan subskrip y dan z lebih lanjut dihilangkan dalam ayat ini.Dalam bertentangan dengan definisi Ayat 3.3, dalam hal ini rotasitidak mutlak sehubungan dengan kerangka referensi koordinat, tetapi mereka didefinisikanrelatif terhadap komponen sebelumnya. Rotasi dari dukungan didefinisikanrelatif terhadap referensi CMM itu sistem koordinat. Dengan cara ini, nilai untukrotasi ini secara langsung sesuai dengan deformasi masing-masing dan Persamaan3,31 dapat digunakan untuk mendapatkan kesalahan rotasi parametrik. Y-kereta bersamadapat direpresentasikan secara skematis oleh sistem massa-pegas, seperti yang digambarkan pada Gambar3.14a.

Gambar 3.14: Massa-pegas sistem merupakan komponen dari sendi y-kereta. a. System dengan komponen yang semua memiliki massa inersia. b. Sistem disederhanakan dengan hanya elemen terakhir memiliki massa inersia. Dalam representasi ini, dukungan, kereta, dan bagian dari struktur loop yang dilakukan oleh (melintasi Le. itu) kereta semua memiliki saat massa tertentu inersia sehubungan dengan z sendi-sumbu, yang merupakan sumbu rotasi. The massa bantalan diabaikan. Kesalahan rotasi menunjukkan dari kereta ini rotasi antara bagian atas dan bawah kereta, karena torsi dari kereta. Serupa rotasi dukungan rotasi antara bingkai CMM dan bagian atas guideway-y, juga disebabkan oleh torsi. Rotasi bantalan antara yang guideway dan bagian bawah kereta-y, ini disebabkan defleksi dari individu bantalan bantalan. Semua deformasi adalah hasil dari (terbatas) kekakuan, yang diwakili sebagai mata air antara unsur-unsur, dan (internal) momen yang bekerja pada berbagai komponen. Secara umum hubungan antara berbagai deformasi dapat digambarkan oleh set persamaan diferensial (lihat Ayat 3.3). Namun untuk joint momen inersia massa yang melintasi akan jauh lebih besar daripada momen inersia dari komponen lain, bahwa terletak dekat dengan sumbu rotasi. Dalam hal ini model dapat disederhanakan diperoleh dengan mengabaikan momen inersia dari kereta dan mendukung. Selanjutnya diasumsikan bahwa kekakuan dari sistem bantalan adalah konstan selama rentang frekuensi bunga dan dapat diwakili oleh kekakuan statis. 78 Bab 3 Frekuensi bunga adalah frekuensi yang lebih rendah dari CMM disebabkan oleh gerakan sumbu. Dalam model ini sistem diwakili oleh serangkaian mata air dan momen inersia massa tunggal (lihat Gambar 3.14b). Karena tidak adanya inersia saat antara mata air, saat yang sama MlrrJl'erse bertindak pada setiap dari mata air. .! Jadi untuk Jcurri LGE dan / "" l',,,".,,,,, LML «I'orl J kita bisa menulis: (3.32)

atau: (3.33) \ ¥ sini kekakuan parameter k; diasumsikan konstan. Menggunakan hubungan ini kita bisa mengekspresikan dukungan-dan rotasi kereta dalam hal rotasi bantalan: , Kh ('(iriHg., £ SH /) / wrt = k. thearinr; s sUf1lwri (3.34) (3.35) Mensubstitusikan ini expresSlOns Persamaan 3,31 m dan mempertimbangkan hanya bersama rotasi, kita dapat menulis untuk kesalahan parametrik sendi: khetlrings KBE (lrings , Vrz = Eh "" '; lIgs + k. . E! perang; LLG <+ k.. Ehew'Hg. \ carrwge, Hipporl (3.36) atau: (3.37) Jika rotasi bearing (sebenarnya rotasi antara bagian bawah kereta dan guideway) diukur dan rasio kekakuan adalah diketahui kesalahan parametrik untuk sendi dapat diestimasi menggunakan hubungan ini. Pemodelan kesalahan dinamis 79 Mengekspresikan Persamaan 3,37 dalam menghasilkan bentuk yang lebih umum: .. [~ Klll} Ini} "" £.... k E i j, m c = 1 c (3.38) mana j.1n IE menunjukkan kesalahan rotasi diukur dari m komponen tentang j-sumbu selama gerak dalam i-arah, dan km / kc rasio kekakuan antara diukur komponen m dan komponen c. Hubungan ini memberikan estimasi dari kesalahan rotasi parametrik iTj berdasarkan pengukuran, seperti yang diusulkan dalam paragraf sebelumnya. Link Terkait deformasi, seperti membungkuk dari guideway, untuk diukur rotasi kereta, kurang mudah daripada berurusan dengan rotasi bersama. Dalam rangka untuk memperkirakan deformasi link, beberapa asumsi yang dibuat mengenai nya dinamika perilaku. Hal ini diasumsikan bahwa bidang perpindahan dari link dalam situasi yang dinamis ini mirip dengan deformasi statis dan bahwa bending rotasi dalam fase dengan rotasi kereta. Dalam deformasi link umum bisa lebih kompleks, tapi deformasi diasumsikan di sini akan menyebabkan kesalahan terbesar. Selanjutnya deformasi link dari CMMS dan lainnya (presisi) mesin, sering kecil dibandingkan dengan deformasi bersama (yang akan ditampilkan di Bab 4). Oleh karena itu masuk akal untuk mengharapkan bahwa kontribusi yang lebih deformasi kompleks link yang diabaikan dibandingkan dengan deformasi bersama dan diasumsikan deformasi lentur link. Dalam Gambar 3.15 the-y gerbong dengan link yang terhubung (x-guideway) digambarkan. Selama gerak y-sumbu balok dibengkokkan karena qr inersia didistribusikan gaya yang bekerja pada guideway-x pada y-arah, dan kekuatan inersia terkonsentrasi Fy karena

massa x-kereta dan z-axis, juga di y-arah. Pasukan menyebabkan deformasi Og dari guideway pada posisi x-kereta. Rotasi virtual terkait terhadap deformasi ini Misalnya, dan rotasi kereta diukur tentang z-sumbu £ 11 / 'guideway memiliki panjang saya, lebar y-kereta d, dan-x kereta diposisikan pada jarak r dari {-y kereta, km adalah kekakuan terkait dan M saat rotasi ini menyebabkan kereta. Dalam hal percepatan sudut kecil dibandingkan dengan percepatan linier ({",« y) kita dapat menulis untuk membagikan-dan terkonsentrasi berlaku pada balok:

Halaman 80

Gambar 3.15: Deformasi link (x-guideway) yang terhubung dengan kereta-y. qy --- (3,39) dan: (3.40) Dimana mil 'Di,, dan In:. Menunjukkan massa guideway x-, x-kereta dan z-sumbu masing-masing, Atas dasar kesetimbangan gaya kita dapat mengekspresikan drive gaya diterapkan pada kereta sebagai: (3.41) Menerapkan keseimbangan saat berkenaan dengan hasil sumbu z-y-bersama ofthe: (3.42) Pemodelan kesalahan dinamis 81 Substitusi (3,41) ke (3.42) menghasilkan: (3.43) Mengganti (3,39) dan (3,40) ke dalam hubungan ini memberikan: (3.44) Saat ini dapat dinyatakan sebagai: (3.45) Dari Persamaan (3,45) dan (3,44) kita dapat memperoleh hubungan antara diukur rotasi dan percepatan: (3.46) Mengganti percepatan ini ke dalam persamaan gaya (3,39) dan (3.40) menghasilkan: dan: km 'cm (mz mx +} Fy ~------~~~~ ! ~ G (l + d) 2 + (x + mJ '(/ x + d) (3.47) (3.48) Untuk deformasi link kita asumsikan Og perpindahan yang dapat diperhitungkan atas dasar deformasi yang dikenal untuk balok statis dimuat. Membagikan gaya akan menyebabkan displacement: 82 Bab 3 (3.49) Gaya terkonsentrasi karena z x-kereta dan-sumbu, dan 'gratis' bagian dari x-guideway (yaitu bagian luar-x kereta dilihat dari kereta-y) menyebabkan perpindahan:

(Fr + qv (l-I ~ »). 1,3 3EJ (3.50) Perpindahan balok total pada posisi x-kereta ditemukan dengan menerapkan prinsip super posisi kedua kasus beban: (3.51) Untuk rotasi virtual yang menggambarkan perpindahan relatif terhadap ycarriage, kita bisa menulis: (3.52) Menggunakan hubungan (3,47) - (3,51), kita dapat menyatakan kesalahan rotasi tK xguideway yang dalam hal rotasi kereta diukur £ 1 / 1: (3.53) atau ditulis dalam bentuk yang lebih kompak: (3.54) Pemodelan kesalahan dinamis 83 dengan kg: (3.55) Dalam hal lentur dari guideway-x jangka pendek tersebut berasal menggambarkan balok deformasi harus diperhitungkan ketika menghitung relevan parametrik kesalahan. Jadi untuk yrz kesalahan Persamaan 3,37 diperluas dengan rotasi jangka dinyatakan oleh Persamaan 3,54 - [Kbearings kbeari "gs kbearings 1 yrz - 1 Ebearings + + +. k kcarriage dukungan k guideway (3.56) Dimana rotasi diukur Em diwakili oleh EhearinllS "Dalam cara yang sama semua deformasi yang relevan ofa CMM (lihat misalnya Tabel 3.1) dapat terkait dengan masing-masing kesalahan parametrik dan total kontribusi mereka untuk kesalahan ini dapat parametrik diperkirakan berdasarkan nilai diukur dari deformasi kereta tertentu. Ringkasnya, kita dapat menggambarkan pendekatan kami untuk meningkatkan akurasi dari CMM mengalami kesalahan yang dinamis, dengan langkah-langkah berikut: • Menjelaskan struktur CMM dengan model kinematik. Dengan model derajat kebebasan CMM didefinisikan. Dinamis kesalahan dalam struktural loop dari CMM harus dinyatakan dalam derajat kebebasan, yang memungkinkan perhitungan efek mereka pada posisi probe. • Menganalisa perilaku dinamis dari CMM dalam rangka untuk mengidentifikasi signifikan deformasi. Berdasarkan hasil sensor yang cocok dapat diimplementasikan pada CMM untuk mengukur kesalahan ini signifikan on-line. • Pengukuran deformasi dengan sensor diterapkan pada CMM tersebut. Berdasarkan pada nilai-nilai yang diukur dan parameter mesin seperti kekakuan komponen, beban dinamis pada CMM yang menyebabkan deformasi tertentu dapat diperkirakan. Hal ini memungkinkan estimasi kesalahan terkait lainnya yang tidak diukur oleh sensor. 84 Bab 3 • Mengekspresikan efek gabungan kesalahan diukur-dan diperkirakan menjadi parametrik kesalahan. Ini adalah kesalahan dalam derajat kebebasan kinematik

model. Model ini digunakan untuk perhitungan propagasi kesalahan ke probe posisi. Nilai kesalahan dihitung pada posisi probe saat tertentu tugas pengukuran digunakan untuk kompensasi dari hasil pengukuran. Adalah penting untuk menyadari, sehubungan dengan efisiensi metode yang diusulkan, bahwa pemodelan dan analisis tidak tergantung pada CMM tertentu, tetapi hanya pada jenis CMM. Ini berarti bahwa kesalahan pemodelan dan analisis dinamika perilaku harus dilakukan hanya sekali untuk jenis tertentu CMM. The hasilnya dapat digunakan untuk semua CMMS dari jenis yang sama. Dalam perbedaan umum antara parameter mesin sebenarnya (misalnya nilai kekakuan) yang digunakan untuk mengestimasi deformasi berdasarkan pengukuran sensor, akan kecil untuk berbeda CMMS dari jenis yang sama. Namun untuk memperoleh akurasi yang tinggi dan kehandalan metode itu adalah masuk akal untuk mengidentifikasi parameter-parameter untuk setiap individu CMM. Dalam Bab 4 penggunaan sensor tambahan untuk pengukuran ini akan diteliti terinci untuk CMM yang ada. Bab 5 akan berurusan dengan kompensasi aktual untuk kesalahan yang dinamis. Dalam bab ini akan ditampilkan bahwa sederhana hubungan diturunkan dalam ayat ini adalah cukup untuk memperkirakan kesalahan parametrik berdasarkan pengukuran sensor.

Bab 4

Mengukur dinamis kesalahan dari CMM

Perilaku dinamis dari CMM yang ada dipelajari secara rinci dalam bab ini.Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengidentifikasi kesalahan yang dinamis yang signifikan dariCMM selama gerakan sumbu, Hasil pengukuran yang diperoleh adalah penting denganberkenaan dengan pelaksanaan sensor di CMM, yang dapat mengukurdinamis error on-line. Pertama, deskripsi dari CMM diselidiki diberikan.Dengan mempertimbangkan konfigurasi CMM dan lokasi yang memungkinkan untuk menerapkansensor, strategi pengukuran disajikan. Pengukurandilakukan dengan menggunakan interferometri laser dan sensor perpindahan. Dari semua pengukurankesalahan dinamis yang paling penting dari CMM diidentifikasi. Berbedajenis sensor dibahas untuk pengukuran on-line dari kesalahan kereta dinamis.Sensor posisi induktif dipilih dan akurasi dan kalibrasisensor ini dibahas. Setelah pelaksanaan sensor di CMM, ujipengukuran dilakukan, baik statis dan dinamis, untuk menguji kegunaandari sensor.4.1 Deskripsi CMM diselidikiCMM sedang diselidiki adalah Mitutoyo FN 905 mesin pengukuran. Ini adalahjenis gantry, CNC mesin ukur koordinat (lihat Gambar 2.3 untuk berbagaijenis CMMS). Dalam Gambar 4.1 gambar skematis diberikan dari CMM'skomponen yang paling penting.

Gambar 4.1: Skema menggambar ofthe MitutoyoFN 905 CMM, digunakan untuk percobaan. Dasar mesin dibentuk oleh sebuah frame dengan meja granit, di mana objek yang akan diukur adalah dijepit. Bingkai itu sendiri dipasang pada bantalan karet mengisolasi getaran eksternal. Di sisi kiri serta sisi kanan frame, dua kolom mendukung dua y-guideways dari mesin. Setiap yguideway memiliki satu gerbong dengan bantalan udara untuk gerakan akurat. Kereta di sisi kanan berisi enam udara-bantalan, dua yang terletak di atas guideway-y dan bertindak dalam arah vertikal, dan dua di kedua sisi guideway, yang bertindak di horisontal arah. Empat terakhir bantalan justru membentuk dua set dari dua bantalan dimuat terhadap satu sama lain. Para preload untuk bantalan di atas guideway yang disediakan oleh berat dari komponen-komponen mesin yang mana mereka membawa. The sistem bantalan kereta ini kendala 4 derajat kebebasan: dua terjemahan dalam arah tegak lurus terhadap guideway dan rotasi di sekitar

sumbu dalam arah yang sama. Kedua y-kereta yang dihubungkan dengan balok, membentuk x-guideway. The-y kereta ke kiri mengandung dua lebih-bantalan udara, terletak di atas guideway tersebut. Bantalan ini membatasi tingkat kelima kebebasan untuk y-axis: rotasi sekeliling sumbu y-sendiri. ActuaJly, dengan menggunakan dua bantalan untuk kiri bukannya y-kereta hanya satu, sistem ini lebih dibatasi. Namun, Mengukur dinamis kesalahan dari CMM 87 karena fleksibilitas bantalan ini dapat diterima. Tingkat keenam kebebasan sepanjang y-axis dikendalikan oleh sistem drive. Sistem penggerak terdiri dari motor dan sebuah kumparan, yang terhubung dengan kereta-y di sebelah kanan. Posisi kereta sepanjang guideway-y diukur dengan skala linier dengan resolusi 1 m ~. Sumbu-x berisi komponen yang sama seperti sumbu-y. Dalam hal ini salah satu gerbong, memiliki sembilan bantalan udara, digunakan. Tiga bantalan bertindak dalam arah vertikal: dua di atas guideway dan satu di bagian bawah, memberikan sebuah preload. Enam lainnya bantalan membentuk dua set setiap tiga bantalan yang bekerja pada kedua sisi guideway tersebut, dan dimuat terhadap satu sama lain. Kecuali untuk gerak di x-arah, Bantalan ini membatasi semua derajat kebebasan,. Drive-dan pengukuran sistem adalah identik dengan orang-orang dari sumbu-y. The-z sumbu terdiri dari sebuah pinole, dipandu oleh sistem bantalan dengan delapan bantalan: empat set dari dua terhadap satu sama lain dimuat bantalan. Dua bantalan bertindak pada setiap permukaan sisi panjang pinole. Empat derajat kebebasan dibatasi dengan cara ini. Torsi tentang pinole sumbu hanya dibatasi karena ukuran bantalan bantalan. Namun, saat tentang z-sumbu akan sangat kecil. Sistem bantalan dari sumbu z adalah langsung melekat pada-x gerbong. Lagi-drive dan sistem pengukuran yang mirip dengan orang-orang dari sumbu lainnya. Karena pinole-z bergerak ke arah vertikal itu dikenakan gaya gravitasi dalam arah gerakan. Oleh karena beratnya seimbang dengan berat counter. Dukungan untuk berat counter terletak di atas -x gerbong. Ketiga sumbu tegak lurus membentuk sistem koordinat orthogonal dari tiga mengukur dimensi ruang dengan berbagai 550x900x450 mm. Pada akhir z-pinole sebuah Renishaw sentuhan-memicu probe tersambung. Sebagaimana dijelaskan dalam Ayat

2.2 probe ini digunakan untuk menetapkan titik-titik pengukuran pada objek yang akan diukur (lihat juga Gambar 2.1). ID-ketidaktepatan untuk setiap sumbu dari CMM adalah ditetapkan sebagai berikut: 5L IDLI 4 = + ~ 1000 (4.1) Dengan L rentang pengukuran dalam mm dan dL kesalahan diijinkan di J.Ul1. The 3Dinaccuracy tidak ditentukan oleh produsen, tetapi pengukuran menunjukkan sebuah 3Dinaccuracy sekitar 12 ~ m. Nilai-nilai ini menentukan ketidaktelitian mesin tanpa kompensasi perangkat lunak untuk kesalahan geometrik. Dalam kasus kompensasi perangkat lunak untuk kesalahan geometrik diterapkan, 3D-ketidaktepatan lebih rendah dari 4 m ~ bisa 88 Bab 4 diperoleh (lihat Theeuwsen 198,9). The repeatabilitas untuk setiap sumbu dari CMM adalah

ditetapkan dalam standar deviasi: 0 <1 FLM. 4.2 Mengidentifikasi dinamika kesalahan dari CMM 4.2.1 Mengukur strategi Tujuan dari percobaan, yang akan dijelaskan dalam bab ini, adalah untuk mengidentifikasi perilaku dinamis dari CMM dalam penyelidikan. Dari pengukuran contoh disajikan pada Bab 2 sudah diketahui bahwa kuasi-statis deformasi dan getaran probe CMM dengan hormat ke meja terjadi, ketika CMM dikenakan percepatan. Besarnya kesalahan ini dinamis akan tergantung pada tingkat percepatan. Selain itu, jelas dari analisis dalam Bab 3 bahwa deformasi umumnya akan tergantung pada posisi kereta. Salah satu tujuan pengukuran yang akan dilaksanakan, adalah untuk mendapatkan wawasan dalam besarnya kesalahan dinamis, apa yang menyebabkan tingkat percepatan kesalahan signifikan, dan jika ada ketergantungan pada posisi kereta. Dalam Bab 3 pendekatan untuk kompensasi kesalahan mencapai telah diadopsi yang didasarkan pada pengukuran on-line dari kesalahan dinamis tertentu. Untuk pelaksanaan metode ini pada CMM dalam penyelidikan, perlu mengidentifikasi komponen-komponen yang menyebabkan kesalahan dinamis signifikan CMM ofthe. Berdasarkan hasil pengukuran, lokasi sebenarnya di CMM dapat dipilih, dimana kesalahan dinamis harus diukur. Dalam paragraf 3.4.2 yang ditunjukkan bagaimana kesalahan rotasi-dan penjabaran CMM sebuah kereta dapat diukur dengan menggunakan posisi sensor. Berdasarkan pengukuran sensor terkait parametrik kesalahan harus diperkirakan. Tujuan utama dari pengukuran yang dilakukan di sini, adalah untuk mengetahui kesalahan parametrik kontribusi yang signifikan terhadap kesalahan di probe posisi. Dalam Gambar 4.2 gambaran skematis dari tiga sumbu yang diselidiki CMM digambarkan. Dalam tinjauan ini semua kesalahan parametrik dan sensor kemungkinan lokasi untuk pengukuran kesalahan kereta ditunjukkan. Untuk kejelasan z-sumbu telah diambil secara terpisah dari sumbu-x. The-y kereta di sisi kiri telah dihilangkan. Mengukur dinamis kesalahan dari CMM 89 z ~ Y ~ - X Gambar 4.2: Kemungkinan kesalahan dinamis dan lokasi untuk sensor perpindahan yang dapat mengukur rotasi-dan terjemahan kesalahan kereta dari sumbu masing-masing dari CMM diselidiki. Bintik-bintik menunjukkan lokasi sensor. Setiap tempat menunjukkan lokasi sensor. Di lokasi ini sensor perpindahan bisa dilampirkan ke sisi kereta masing-masing. Kebanyakan kereta kesalahan dapat diukur dengan menggunakan sensor perpindahan. Sebagaimana dijelaskan dalam Ayat 3.4.2, dengan

empat sensor pada kereta dua tegak lurus terhadap guideway terjemahan dan dua rotasi sekitar sumbu tegak lurus guideway dapat diukur. Terjemahan ketiga, ke arah guideway, adalah diukur dengan skala kereta dan bukan kepentingan. Karena tinggi relatif kecil dan lebar

pengukuran, guideways akurat rotasi pada sumbu guideway lebih sulit. Dalam kebanyakan kasus dinamis rotasi kesalahan dari kereta tentang sumbu guideway akan relatif kecil dan bunga. Untuk CMM dalam penyelidikan rotasi XC kesalahan x dapat menjadi penting. The-x carriage tercatat the-z sumbu. Dalam kasus gerak y-axis ini dapat mengakibatkan momen besar dengan terhadap sumbu x-karena efek inersia dari z x-kereta dan sumbu. Gabungan dengan kekakuan rendah sistem bantalan kereta itu sehubungan dengan rotasi-x 90 Bab 4 (Karena jarak bantalan kecil), kesalahan rotatlon signifikan bisa diharapkan. Oleh karena itu sensor kelima mungkin diperlukan untuk-x gerbong. Cocok pengukuran pada CMM harus menunjukkan dimana error tersebut penting. Gambar 4.2 diambil sebagai pedoman bagi sistematis melaksanakan diperlukan pengukuran. Pada prinsipnya semua terjemahan kereta dan rotasi dengan hormat ke guideways, serta semua deformasi komponen lainnya, seperti sebagai guideways, harus diidentifikasi secara individual. Untuk mengukur semua banyak kesalahan, pengukuran seringkali rumit, harus dilakukan. Oleh karena itu strategi yang berbeda diadopsi untuk membatasi jumlah pengukuran. Diharapkan bahwa kesalahan terjemahan kecil dibandingkan dengan kesalahan rotasi (lihat juga ayat 3.3.2). Ini dicentang pertama CMM ini. Berikutnya rotasi pengukuran dilakukan, mengukur kesalahan rotasi pada posisi probe relatif ke meja CMM menggunakan interferometer laser. Keuntungan pengukuran rotasi atas pengukuran terjemahan dalam arah gerakan, adalah bahwa rotasi diukur dapat langsung diinterpretasikan sebagai kesalahan tentang sumbu tunggal. pengukuran Translatlon juga termasuk posisi kereta aktual dan efek terjemahan dan rotasi sumbu perbedaan. Oleh karena itu, hasilnya lebih sulit diinterpretasikan. Rotasi yang diukur adalah secara umum juga gabungan pengaruh kesalahan beberapa parametrik (misalnya rotasi diukur Cz di probe posisi tentang-sumbu z untuk gerak y-axis adalah kombinasi dari kesalahan parametrik yrz milik xrz, y-kereta milik-x kereta, dan zrz dari z-pinole. Pengukuran yang lebih rinci diperlukan untuk membedakan parametrik kesalahan dan kontribusi dari berbagai komponen tertentu sumbu untuk kesalahan parametrik tentang (misalnya membungkuk dari guideway-x dan defleksi dari bantalan y-kereta dapat keduanya berkontribusi pada kesalahan parametrik yrz). Namun hanya untuk kesalahan rotasi pada posisi probe yang ditemukan signifikan, berbagai komponen CMM diselidiki lebih terinci. Dengan kekakuan melakukan pengukuran pada komponen-komponen terkait serta dengan membuat perhitungan dari deformasi yang dapat diharapkan, ditemukan yang link dan deformasi bersama relevan. Ringkasnya, pengukuran berikut dilakukan untuk mengidentifikasi komponen CMM dengan kontribusi yang relevan untuk kesalahan yang dinamis ofthe CMM: Mengukur dinamis kesalahan dari CMM 91 • pengukuran interferometri laser pada posisi probe untuk mengidentifikasi besarnya kesalahan dinamis, pengaruh tingkat percepatan, dan pengaruh posisi kereta. • pengukuran menggunakan sensor posisi untuk menguji signifikansi terjemahan

kesalahan. pengukuran rotasi •, menggunakan interferometer laser, untuk mengidentifikasi rotasi besar kesalahan pada posisi probe dan pengukuran rotasi tambahan dalam rangka untuk membedakan beberapa kesalahan rotasi parametrik berkontribusi kesalahan pada posisi probe. • pengukuran sensor lebih rinci pada komponen CMM dalam rangka · dis tinguish antara kontribusi mereka terhadap kesalahan parametrik signifikan. 4.2.2 Hasil pengukuran di CMM Set pertama pengukuran yang dilakukan, bertujuan untuk mengidentifikasi besarnya kesalahan dalam kaitannya dengan percepatan pada CMM dan mereka de · pendency pada posisi kereta. Pengukuran ini dilakukan menggunakan interferometer laser dengan optik linier dan sudut. Dengan alat ini riwayat waktu yang akurat dapat diperoleh dari · rotasi dan kesalahan terjemahan sepanjang garis lurus dalam volume pengukuran. Dengan cara ini kesalahan estimasi yang baik di posisi probe, disebabkan oleh (tunggal) gerak sumbu, dapat diukur. Dalam Gambar 4.3 khas pengukuran set-up untuk mengukur kesalahan rotasi pada posisi probe CMM diselidiki ditampilkan. Kepala laser dan sudut interferometer ditempatkan di meja granit. The retro-reflektor angular adalah dipasang di akhir-z pinole dari CMM tersebut. Sinar laser dari laser kepala dibagi menjadi dua balok sejajar baik dengan sumbu gerak. Setelah refleksi pada reflektor-retro sudut di CMM, baik balok lulus interferometer di mana mereka mengganggu. Rotasi dari reflektor-retro relatif terhadap interferometer menyebabkan perbedaan panjang antara kedua balok. Perbedaan ini panjangnya adalah diukur dengan interferometer. Dengan cara ini rotasi dapat diukur, selama gerak linier CMM tersebut. Dalam digambarkan set-up Gambar 4.3 rotasi £:: tentang 92 Bab 4 tl (_'_ Y x Gambar 4.3: Ukuran ~ set up untuk mengukur kesalahan rotasi di FN Mitutoyo 905 CMM, interferometri dengan menggunakan laser.

Halaman 92

sumbu vertikal dapat diukur selama gerak dalam arah y ~. Sistem yang digunakan untuk pengukuran kebanyakan adalah Renishaw ML 10 interferometer laser. Hal ini dapat melakukan pengukuran dengan frekuensi sampel maksimum 5 kHz. Ketidaktelitian diperkirakan pengukuran laser sudut pada CMM adalah sekitar 0,2 arcsec. Menggunakan optik yang berbeda daripada sudut optik, kesalahan yang berbeda dapat diukur. Dengan terjemahan optik linier pada arah gerakan dan dengan kelurusan optik terjemahan tegak lurus terhadap arah gerakan dapat diukur. Untuk set pertama optik rotasi pengukuran digunakan untuk mengukur kesalahan rotasi. Sebagaimana dijelaskan dalam ayat sebelumnya kesalahan rotasi umumnya memiliki kontribusi terbesar kesalahan probe. Dalam Ayat 2.3.3 sudah beberapa contoh

hasil pengukuran khas untuk diinvestigasi CMM telah diberikan (Angka 2.4 dan 2.5). Dalam Ayat 2.2 pola khas gerak selama mengukur tugas, menggunakan probe memicu sentuhan, telah terbukti. Dalam rangka untuk menggambarkan efek dari gerakan tersebut pada kesalahan pada posisi probe dua pengukuran yang berbeda dilakukan. Kesalahan rotasi pada posisi probe diukur. Dengan optik linier bukan optik sudut, laser interferometer digunakan untuk mengukur posisi pinole sebagai fungsi dari waktu. Dari Mengukur dinamis kesalahan dari CMM 93 diukur sinyal riwayat waktu dari kecepatan serta percepatan selama gerakan satu sumbu dihitung. Meskipun sinyal diperoleh dari pengukuran yang berbeda, perbandingan beban (percepatan) dan deformasi (Rotasi) itu mungkin. Para Angka 4.4 dan 4.5 menunjukkan kecepatan dan percepatan sinyal dari masing-z pinole, untuk gerak sumbu-y. Gambar 4.6 menunjukkan kesalahan rotasi ez diukur pada posisi probe. Selama percobaan ini CMM itu diperintahkan untuk pindah ke posisi tertentu dengan traverse kecepatan 70 mm / s. Sebelum mencapai posisi memerintahkan mesin berkurang kecepatannya dengan perlambatan maksimum 160 mmls2 • Selama perlambatan melintasi mesin berputar mengelilingi sumbu-z. Sebuah kesalahan maksimum rotasi 4,5 arcsec telah diukur. Rotasi kesalahan ini terutama disebabkan kuasi-statis deformasi, tetapi ada juga komponen getaran. Selama perjalanan dengan melintasi kecepatan, getaran yang diinduksi drive. Bagian dari kesalahan digambarkan dalam Gambar 4.6 adalah karena sumber kesalahan geometris. Karena guideway-y tidak sempurna datar tapi membungkuk karena ketidakakuratan manufaktur, ada ketergantungan linier antara Yez eITor rotasi dan posisi sepanjang guideway-y. Ini efek ditampilkan di bagian pertama dari grafik, ketika CMM bergerak dengan melintasi kecepatan sepanjang guideway-y. Kesalahan ini geometrik adalah sekitar 1 arcsec.

halaman 95

Angka 4_7: Pengaruh variasi dalam x-posisi di cz kesalahan rotasi 'diukur pada posisi probe dari CMM diselidiki. Kesalahan rotasi adalah nilai maksimal karena perlambatan dari kereta-y dari traverse kecepatan 70 mmfs untuk beristirahat. Bar kesalahan adalah 2 () "-nilai-nilai yang menunjukkan variasi dalam kesalahan diukur. Selain percepatan, posisi gerbong juga dapat mempengaruhi deformasi. Pasukan percepatan hasil CMM ke momen tentang sumbu rotasi kereta yang CMM's. Karena perubahan posisi dari sebuah kereta tertentu, saat ini dapat bervariasi. Untuk kesalahan rotasi c:: dari contoh sebelumnya, posisi xcarriage adalah bunga. Pengaruh posisi x-kereta yang bervariasi ditampilkan dalam grafik Gambar 4.7. Di beberapa posisi yang berbeda x-kesalahan rotasi L diukur dalam kondisi gerak serupa. Dalam grafik maksimum diukur kesalahan rotasi digambarkan sebagai fungsi dari posisi kereta. Variasi dalam

pola aliran menyebabkan variasi besar relatif dalam deformasi diukur. Kisaran ini variasi untuk setiap posisi ditunjukkan dalam grafik dengan kesalahan bar. Karena sistem mesin koordinat terletak di sisi kiri (lihat Gambar 4.1), peningkatan posisi x-berarti jarak yang lebih kecil antara x-kereta dan titik rotasi relevan dalam centroid pada sel-y gerbong. The Mengukur dinamis kesalahan dari CMM 97 sejenak tentang sumbu-z terdiri dari kontribusi karena gaya percepatan dalam y-arah, yang bekerja pada guideway x-dan di-x gerbong. Jika percepatan sudut dari guideway-x tentang sumbu z adalah kecil dibandingkan dengan percepatan dari kereta-y y-arah, percepatan dalam arah y-kira-kira akan konstan di sepanjang sumbu-x. Mengingat massa bergerak dari xcarriage, saat bekerja pada kereta-y tergantung linear pada xcarriage posisi. Oleh karena itu, kesalahan rotasi akan berkurang secara linier dengan meningkatnya x-posisi. Ketergantungan kesalahan pada posisi probe pada, misalnya, posisi dari-x kereta penting sehubungan dengan pengukuran sensor. Jelas metode mengestimasi kesalahan probe berdasarkan pengukuran sensor harus berlaku untuk setiap posisi kereta. Seperti akan kita lihat nanti dengan pelaksanaan sensor, pengukuran sensor dapat digunakan untuk perkiraan kesalahan untuk setiap posisi dari berbagai kereta. Pada bagian selanjutnya terjemahan-dan rotasi relevan kesalahan dari CMM akan diidentifikasi. Terjemahan Diharapkan bahwa kesalahan dinamis, yang murni translasi (sehingga orang-orang yang tidak disebabkan oleh rotasi komponen) yang kecil dibandingkan dengan kesalahan rotasi. Membungkuk atau torsi dari unsur guideways atau dukungan akan juga menghasilkan terjemahan, tetapi efek ini akan dipertimbangkan ketika mengukur kesalahan rotasi. Seperti dijelaskan dalam Ayat 3.3.2 yang ofthe loop struktural CMM tidak sangat sensitif ke arah kesalahan terjemahan yang relevan, yaitu kesalahan tegak lurus yang guideways. Kekakuan dari berbagai elemen sumbu yang CMM dengan hormat arah ini relatif tinggi, dan pada umumnya hanya kepatuhan bantalan signifikan akan memberikan kontribusi pada kesalahan terjemahan. Pengaruh terbesar terjemahan murni kesalahan dapat diharapkan selama percepatan xcarriage. Dalam situasi ini beban dinamis terbesar adalah diterapkan pada satu set bantalan. Pasukan Percepatan di x-arah akan menyebabkan defleksi dari y carriage karena gaya reaksi pada bantalan kereta-y. Lendutan maksimum dapat diperkirakan atas dasar kekakuan bantalan. The-y kereta memiliki dua set bantalan bertindak dalam arah-x. Untuk percepatan x-x kereta, kita bisa menulis untuk defleksi / i,: 98 Bab 4 b. = El11x + saya). x y. 2k l X (4.2) Mana mr dan mz menunjukkan massa-kereta x dan sumbu z-masing. k, adalah kekakuan satu set bantalan. Dengan 111). = 34k.i; ', m: = IOk.i;', kx = 70 N / f.lm, dan x = 0,5 m / s2, lendutan pada x-arah adalah sekitar

0.2 f.lm. Sebuah hasil yang serupa ditemukan eksperimental. Pada percobaan dilakukan -x kereta dipercepat (dalam CNE-mode dari istirahat sampai 70 mm / s) dan terjemahan dari kereta-y diukur, menggunakan sensor posisi. Pengukuran menunjukkan nilai khas untuk defleksi) "b <0,3 11m. maksimum nilai ditemukan adalah 0,6 f.lm selama sukacita-stick gerak dikontrol. Serupa pengukuran dilakukan untuk kesalahan terjemahan lainnya. Untuk xbv kesalahan yang disebabkan oleh percepatan nilai maksimum y-arah 0,3 f.lm untuk mode sukacita-stick dan 0,15 f.lm untuk mode CNC ditemukan. Terjemahan karena defleksi dari Bantalan lain bahkan lebih kecil. Kesalahan, b: dan ybC diinduksi oleh z-sumbu gerak diabaikan karena kekuatan percepatan-z pinole sangat kecil Demikian pula, yang ebx kesalahan dan cb,. dari z-sumbu karena percepatan dari sumbu x dan yaxis masing juga diabaikan karena massa kecil dari pinole-z. Demikian kesalahan terjemahan murni defleksi bantalan karena tidak signifikan dibandingkan untuk kesalahan rotasi. Rotasi Dalam rangka untuk mengetahui kesalahan rotasi yang mungkin relevan untuk dinamika kesalahan pada posisi probe, dilakukan beberapa pengukuran, pengukuran rotasi kesalahan pada posisi probe relatif terhadap meja CMM menggunakan laser interferometer (Lihat Hazcnberg 1993). Pengukuran dilakukan untuk gerakan di ketiga sumbu arah. Untuk setiap kereta dua putaran tentang sumbu tegak lurus untuk guideway itu diukur gerakan sumbu tentang. The sumbu rotasi tentang sendiri dari kereta selama gerakan mereka tidak bisa diukur dengan menggunakan pengukuran set-up. Namun selama gerak tertentu sumbu tidak akan ada gaya percepatan yang menyebabkan sejenak tentang sumbu sendiri. Jadi tidak ada rotasi yang signifikan yang diharapkan tentang sumbu sendiri dari kereta karena percepatan mereka. Hasil pengukuran menunjukkan bahwa hanya terbatas Mengukur dinamis kesalahan dari CMM 99 jumlah kesalahan rotasi adalah signifikan. Seperti kesalahan signifikan yang diharapkan adalah ditemukan gerakan-sumbu x dan y-axis (lihat juga analisis sensitivitas dalam Bab 2). gerak sumbu Y-hasil kesalahan signifikan tentang x-sumbu serta z-sumbu. menghasilkan gerak rotasi tentang sumbu y X-sumbu. Kesalahan karena z-sumbu gerak diabaikan. Gambar 4.6 menunjukkan sebuah contoh dari rotasi-z karena perlambatan dari 70 mmls untuk beristirahat. Contoh lain diberikan dalam Gambar 4.8, menunjukkan rotasi tentang sumbu x untuk gerak y-sumbu serupa. Lagi kuasi-statis deformasi serta getaran yang ditemukan. Dibandingkan dengan sumbu-z rotasi kesalahan karena rotasi-x lebih kecil. Seperti dijelaskan sebelum kesalahan rotasi diukur pada posisi probe pada umumnya kombinasi kesalahan rotasi parametrik milik sumbu yang berbeda. Tambahan Pengukuran dilakukan dalam rangka untuk membedakan antara kontribusi dari kesalahan parameter yang berbeda. Misalnya rotasi tentang zaxis dari relatif pinole ke guideway-x diukur selama y-gerak. Dari pengukuran ini dapat disimpulkan bahwa kontribusi zrz zpinole dan xrz dari-x kereta dengan rotasi-z tidak signifikan. Sebaliknya, yang yrz rotasi ditemukan cukup signifikan. Dari pengukuran tentang sumbu x untuk gerak sumbu y dapat disimpulkan bahwa kontribusi zrx zpinole

tidak signifikan. Namun baik xrx kontribusi dari-x kereta dan yrx dari kereta-y adalah signifikan untuk gerak y-axis. Dalam kasus XRY gerak x-sumbu ditemukan signifikan, sedangkan Zry dan yry tidak signifikan.

Halaman 100

Dalam rangka untuk mengetahui komponen dari sumbu tertentu berkontribusi rotasi kesalahan yang diidentifikasi pada bagian sebelumnya, pengukuran tambahan telah harus dilakukan. Untuk beberapa alasan pengukuran kekakuan statis pada berbagai komponen telah dilakukan (lihat juga Hazenberg 1993, Haanen 1995). Secara umum kesalahan rotasi dipengaruhi oleh kekakuan terbatas sendi-sendi dan link dari CMM (lihat Bab 3). Untuk mengukur kekakuan komponen ini mengukur set-up telah dibuat. Dengan pasukan set-up statis yang diterapkan untuk posisi probe CMM's. Yang dihasilkan perpindahan di berbagai komponen diukur. Dari perpindahan diukur dan diterapkan memaksa kekakuan statis komponen dihitung. Hasil pengukuran ini menunjukkan bahwa rotasi karena lentur dari guideways (Link yaitu) yang relatif kecil dibandingkan dengan rotasi sendi (misalnya karena bantalan). Untuk CMM dalam penyelidikan efek pembelokan dari guideways ditemukan untuk menjadi salah satu urutan besarnya lebih kecil. Demikian juga terjemahan yang hasil dari deformasi akan menjadi kecil. Namun putaran dan terjemahan karena lentur dan torsi dukungan dari guideway-y ditemukan signifikan. Dalam Lampiran C yang paling penting hasil pengukuran kekakuan statis serta hasil perhitungan kekakuan dapat ditemukan. Dari Hasil kesimpulan yang dapat ditarik sehubungan dengan kontribusi dari berbagai komponen kesalahan rotasi yang ditemukan signifikan. Deformasi dari semua komponen bersama yang signifikan, tetapi deformasi guideway diabaikan. Dari deformasi bersama tidak hanya defleksi bantalan yang penting, tetapi juga deformasi dari misalnya kereta itu sendiri. Selain itu, sumbu y adalah juga dipengaruhi oleh kekakuan hingga dukungan dari sumbu ini. Dukungan memberikan kontribusi kesalahan rotasi serta kesalahan terjemahan dalam y-arah. Ini terakhir kesalahan dapat dianggap sebagai yty kesalahan linearitas. Jadi dalam beberapa komponen umum milik sumbu berkontribusi pada kesalahan parameter sumbu tersebut. Oleh karena itu, hubungan seperti yang diturunkan dalam ayat 3.4.2 yang diperlukan untuk memperkirakan parametrik kesalahan total dari deformasi diukur dengan sensor yang akan dilaksanakan di kereta. Dalam Bab 5, yang berhubungan dengan kompensasi aktual dari CMM, hubungan tersebut akan diturunkan untuk CMM ini. Mengukur dinamis kesalahan dari CMM 101 Berdasarkan hasil pengukuran, kesalahan parametrik dinamis dan kontribusi dari berbagai komponen kesalahan ini telah diidentifikasi. Sebuah gambaran dari semua kesalahan parameter dari CMM diinvestigasi diberikan pada Tabel 4.l. Dalam tabel itu adalah yang terindikasi kesalahan yang signifikan bagi gerakan apa sumbu (x,

y, atau z) atau yang kesalahan tidak signifikan (-). Untuk kesalahan parametrik signifikan juga komponen yang memberikan kontribusi pada kesalahan yang disebutkan. Dalam ringkasan ofthe perilaku dinamis diselidiki CMM dapat dicirikan sebagai berikut: • signifikan kesalahan dinamis diperoleh dengan rotasi yang disebabkan oleh gerakan x dan y-sumbu. Kesalahan parametrik yang paling signifikan adalah: yrz, yrx, xrx, XRY. Sebagian besar kesalahan terjemahan ditemukan kecil dibandingkan dengan efek rotasi. Hal ini berlaku untuk terjemahan murni, hasil dari defleksi bantalan dan juga dari deformasi guideway. Namun Terjemahan yty disebabkan oleh menekuk dukungan dari guideway-y tidak bisa diabaikan. • Perilaku sumbu-y agak dominan. Kekakuan yang rendah dari dorongan menyebabkan getaran translasi, dan ini juga menginduksi getaran rotasi. • Tingkat kesalahan dipengaruhi oleh percepatan yang ditetapkan oleh diperintahkan kecepatan atau jenis kontrol. Dalam kasus yang lebih tinggi (memerintahkan) kecepatan percepatan lebih tinggi dan dengan demikian kesalahan. Khususnya selama joystick kontrol kesalahan besar ditemukan. • Kesalahan dapat tergantung pada posisi dari berbagai kereta. Perubahan posisi dari sebuah kereta tertentu, perubahan lengan efektif percepatan gaya pada kereta masing-masing. Hal ini menyebabkan perubahan pada saat ini diterapkan kereta variasi lain dan dengan demikian dalam kesalahan. • Membungkuk dari (deformasi link yaitu) guideways dan pinole diabaikan dibandingkan dengan deformasi bersama. Namun dukungan deformasi (membungkuk dan torsi) tidak dapat diabaikan. • The kekakuan sendi hanya sebagian disebabkan oleh kekakuan terbatas udara bantalan, komponen lain seperti kereta mungkin juga signifikan kontribusi.

Halaman 106

Tabel 4.1: Ikhtisar kesalahan parametrik signifikan dari CMM diselidiki dan CMM komponen berkontribusi terhadap kesalahan ini. Kesalahan yang relevan dari CMM ini dibatasi untuk rotasi beberapa sendi. Khususnya rotasi dari kereta relatif terhadap guideways mereka adalah signifikan. Oleh karena itu pengukuran rotasi ini kereta dianggap sebagai metode yang baik untuk memperoleh estimasi yang akurat dari kesalahan. Berdasarkan pencatatan pada sensor tersebut, kesalahan parameter CMM selama tugas pengukuran dapat diperkirakan, dan pengaruh pada posisi probe dapat dihitung. Dalam ayat berikutnya sensor yang dapat digunakan untuk pengukuran tersebut akan dibahas. Mengukur dinamis kesalahan dari CMM 103 4.3 Memilih sensor tambahan 4.3.1 Pemindahan sensor untuk mengukur kesalahan pengangkutan Dalam Bab 3 itu sudah telah dijelaskan bahwa rotasi-serta terjemahan kesalahan kereta dapat diukur oleh sensor perpindahan (lihat ayat 3.4). Untuk CMM dalam penyelidikan hanya kesalahan rotasi dinamis adalah penting. Menggunakan dua sensor di kedua sisi kereta, rotasi masing-masing adalah diukur selama gerak kereta. Dalam konfigurasi ini (lihat Gambar 3.12) guideway bertindak sebagai acuan untuk pengukuran sensor. Oleh karena itu

adalah penting bahwa guideway ini tidak dikenakan perubahan besar dalam geometri. Geometri dari guideway antara posisi sensor setidaknya harus stabil. perubahan dinamik geometri guideway akan mempengaruhi pengukuran dari rotasi kereta dinamis. Dalam Gambar 4.9 sebuah kereta telah digambarkan, bergerak sepanjang guideway yang mengalami deformasi. Karena ini deformasi jarak antara sensor yang menempel pada kereta dan guideway bervariasi. Jelas sensor akan memberikan pembacaan yang tidak menunjukkan rotasi kereta yang benar. Namun, dari hasil pengukuran sebelumnya ayat itu jelas bahwa dalam kasus CMM diselidiki, guideway yang deformasi ini kecil. Mereka tidak mempengaruhi pengukuran sensor. Variasi hanya diperbolehkan selama ini konstan terhadap waktu. Dalam kasus mereka Gambar 4.9: Pengaruh deformasi guideway pada pengukuran rotasi kereta, menggunakan dua sensor perpindahan. 104 Bab 4 hanya bergantung pada posisi sumbu, koreksi geometri adalah mungkin dengan statis kalibrasi sensor untuk posisi yang berbeda. Ada beberapa sensor jenis yang dapat digunakan untuk mengukur perpindahan. Mereka dapat diklasifikasikan sesuai dengan prinsip fisik mereka. Prinsip-prinsip utama yang dianggap di sini, adalah: • optik • induktif • pneumatik • kapasitansi Sebaiknya non-kontak sensor yang digunakan, karena kerusakan guideway harus dihindari. Dari semua prinsip yang disebutkan di sini, non-contact sensor yang tersedia. aspek penting yang berkaitan dengan operasi yang benar dari sensor, adalah guideway properti. Untuk pengukuran optik permukaan harus guideway memiliki sifat reflektif yang baik. Sedikit yang diketahui tentang sifat reflektif dari yang guideways dari CMM diselidiki dan kemungkinan gangguan dari lingkungan cahaya. Dalam kasus induktif-dan sensor kapasitansi yang sesuai magnetik dan sifat listrik yang diperlukan. Pada baja guideways dari CMM baik jenis sensor dapat digunakan, tetapi mereka harus dikalibrasi untuk material mereka digunakan di. Untuk sensor kapasitansi juga media dielektrik antara sensor dan guideway permukaan adalah penting. Untuk menghindari variasi dalam konstanta dielektrik permukaan yang bersih diperlukan. Pada prinsipnya sensor pneumatik dapat digunakan pada semua jenis guideway, tanpa kalibrasi yang sangat berdedikasi. Penelitian telah dilakukan terhadap kegunaan sensor tersebut untuk aplikasi lain (lihat Bruls 1995). Mereka mungkin menjadi kandidat yang baik untuk pelaksanaan di masa depan komersial tersedia CMMS. Sehubungan dengan kemungkinan pengukuran dinamis dari sensor pneumatik, sampai sekarang sedikit yang diketahui, sedangkan kapasitansi induktif-,-, dan sensor optik memiliki sifat dinamis yang baik. Dengan memperhitungkan semua pertimbangan, sensor induktif dipilih untuk percobaan kami, terutama karena mereka terbukti berhasil di berbagai proyek lainnya yang dilakukan di Precision Rekayasa Bagian (Theuws 1991, Spaan 1995). Selain itu, pengetahuan berkenaan dengan interfacing mereka juga tersedia serta perangkat lunak.

Mengukur dinamis kesalahan dari CMM 105 4.3.2 Inductive displacement sensor Prinsip pengukuran dipilih sensor induktif berbasis perpindahan pada variasi dalam induktansi dari kumparan yang disebabkan oleh perbedaan dalam celah udara antara sensor dan permukaan benda, yaitu guideway (untuk prinsip fisik dari sensor lihat Lampiran D.l). Sensor sebenarnya terdiri dari dua gulungan: salah satu langkah-langkah di atas IR celah referensi terhadap piring referensi, langkah-langkah lain yang 1M kesenjangan dengan permukaan benda (lihat Gambar 4.10). Kedua kumparan merupakan bagian dari rangkaian jembatan. Pasokan AC dan pengkondisian sinyal direalisasikan oleh carrier penguat sistem, yang terdiri dari sebuah generator carrier, setengah resistor-jembatan, sebuah ACamplifier, dan demodulator (lihat juga Boll 1989). Carrier generator menghasilkan tegangan AC yang stabil UG yang feed resistor presisi / jaringan induktor. The frekuensi pembawa adalah 5 kHz. Dengan menyesuaikan posisi dari pelat referensi kesenjangan referensi diubah, dan dengan ini diukur jembatan tegangan UM seimbang ke nol jika sensor berada dalam posisi nol. Jika jembatan sekarang Detuned oleh menggusur sensor relatif terhadap guideway lebih dari AL jarak, sebuah UM tegangan akan muncul. Rasio UM / UG pada input penguat merupakan output dari sensor induktansi variabel. Sinyal ini sekarang diperkuat dan didemodulasi untuk menghasilkan sinyal output yang DC.

Gambar 4.10: Layout dari sensor 102 TR induktif dan peralatan pembacaan, digunakan untuk mengukur perpindahan. 106 Bab 4 Sistem penguat digunakan di sini berisi 6 jembatan setengah untuk membaca enam sensor di waktu yang sama. penguat ini IEEE dihubungkan oleh PC (lihat juga Gambar 4.10). Menggunakan perangkat lunak khusus amplifier dapat diprogram untuk suatu pengukuran tertentu konfigurasi. Selama sampling dari pembacaan sensor, data disimpan dalam amplifier. Setelah menyelesaikan urutan pengukuran ini dilewatkan ke PC untuk pengolahan lebih lanjut. Sensor dapat dicicipi dengan frekuensi hingga 10 kHz. Sinyal 3 dB ofthe titik diukur adalah sekitar 200 Hz. Jadi yang penting frekuensi yang lebih rendah dari CMM dapat diukur oleh sensor. sifat penting lain dari sensor induktif dipilih adalah mengukur jangkauan dan keakuratan yang bisa diperoleh. Berdasarkan akurasi CMM yang dapat diperoleh setelah kompensasi perangkat lunak untuk kesalahan geometrik (lebih baik daripada

4) lm), akurasi pengukuran 1) LID pada posisi probe yang diinginkan. Mempertimbangkan rasio di antara jarak sensor dan lengan aktif antara kereta dan probe, sensor harus memiliki akurasi 0,25) LID atau lebih baik. Karena kesalahan rotasi pada posisi probe berada di bawah 20 arcsec, mengukur jangkauan sensor ± 25) lm akan cukup. Selanjutnya (suhu) drift harus berada jauh di bawah 0,25) LID selama urutan pengukuran. Off-line kalibrasi

dari sensor, menggunakan interferometer laser sebagai referensi, menunjukkan bahwa akurasi ini dapat dicapai. Namun, lebih penting adalah mengukur keakuratan sensor di CMM. Oleh karena itu mereka harus hati-hati dikalibrasi setelah proses mount pada CMM tersebut. 4.4 Sensor pelaksanaan Untuk pengukuran rotasi kereta sensor induktif dipilih dalam ayat sebelumnya telah diimplementasikan pada CMM dalam penyelidikan. Sebelum aktual pemasangan sensor, beberapa tes dilakukan dalam rangka mengidentifikasi parameter yang mempengaruhi pembacaan sensor (Haanen 1995). Hasil tes ini menunjukkan bahwa sensor CMM dipengaruhi oleh bahan guideway serta material pemegang, yang digunakan untuk lampiran sensor ke kereta. Juga jarak nominal guideway itu penting, karena jarak ini mempengaruhi sensitivitas pengukuran sensor (lihat Lampiran D.l). Sehubungan dengan (suhu) drift, variasi hanya jangka pendek dari penting. efek jangka panjang melayang dapat dihilangkan dengan mengatur ulang sensor Mengukur dinamis kesalahan dari 107 CMM pembacaan ke nol, setiap kali mesin dalam keadaan diam. Selama jangka waktu 10 menit drift kurang dari 0,2 1lIIl. Parameter yang disebutkan di sini, harus diambil ke account user ketika pemasangan sensor di CMM. Pemegang sensor yang diperlukan untuk lampiran dari sensor sampai gerbong CMM, juga harus memberikan kemungkinan untuk kalibrasi sensor terhadap permukaan guideway. 4.4.1 kalibrasi sensor Statis Kalibrasi sensor dapat dicapai relatif sederhana dengan menggunakan pemegang sebagai digambarkan pada Gambar 4.11. Ini pemegang, yang digunakan pada kereta-y, dapat membawa sensor dapat dipasang pada CMM (selanjutnya disebut sebagai sensor CMM), serta referensi sensor. Ini merupakan referensi sensor sensor kontak induktif, yang pengukuran tidak dipengaruhi oleh bahan guideway. Itu dikalibrasi offline terhadap sebuah interferometer laser dengan akurasi yang dilacak. Dengan cara ini ketertelusuran keakuratan sensor CMM dijamin. Referensi sensor ditempatkan sebaliknya sensor CMM. Selama kalibrasi gaya F yang bervariasi adalah diterapkan untuk CMM tersebut. Ini menyebabkan rotasi perpindahan kereta dan masing-masing dari pemegang sensor relatif terhadap guideway tersebut. Pengungsi ini 6.L diukur oleh kedua sensor. Untuk perpindahan kecil ketergantungan antara output CMM-sensor dan perpindahan adalah sekitar linear (lihat Lampiran D.1). Dari data kalibrasi dari kedua sensor parameter yang menggambarkan ketergantungan linier, dapat diperkirakan. Hubungan ini dapat digambarkan sebagai: (4.3) Dimana c] dan 22 menunjukkan koefisien fungsi kalibrasi linier dan vektor Ji, :;.., dan '1 berisi data sensor referensi, data CMM-sensor, dan residual dari estimasi masing-masing. The residual ditemukan selama kalibrasi pengukuran;,, tidak secara acak, sehingga hubungan yang sebenarnya tidak cukup linear (lihat Lampiran D.2). Pada akhir rentang pengukuran, estimasi kesalahan pengukuran hampir 0,40 11m, yang lebih dari ketepatan yang diinginkan

sebesar 0,25 11m tetapi diterima. C koefisien] untuk semua-sensor CMM diimplementasikan dalam perangkat lunak yang digunakan untuk antarmuka sistem penguat. Keluaran penguat yang dikalikan dengan koefisien ini. Koefisien c2 tidak penting karena ini hanya mewakili offset antara-sensor CMM dan sensor referensi pada saat kalibrasi. Sebelum pengukuran dengan sensor output direset ke nol. Dengan cara ini situasi ketika CMM yang diam, diambil sebagai acuan untuk pengukuran dinamis. Penting untuk pengukuran akurat dari kesalahan kereta dinamis oleh CMMsensors adalah geometri guideways masing-masing. Setidaknya geometri dari guideway harus stabil (lihat ayat 4.3.1). Untuk CMM dalam penyelidikan ini dijamin, karena deformasi guideway dinamis yang ditemukan signifikan. Selain itu, kesalahan geometri statis (kesalahan kerataan yaitu) pada umumnya akan Hasil ke pembacaan sensor yang berbeda untuk posisi kereta yang berbeda. Ini pembacaan dapat dianggap sebagai posisi tergantung offset untuk-sensor CMM, dan harus digunakan untuk mengoreksi pembacaan sensor pengukuran dinamis. Mengukur dinamis kesalahan dari CMM 109 Dalam Gambar 4.12 contoh diberikan dari satu set pengukuran statis pada beberapa posisi sepanjang sumbu-y. Grafik di atas menunjukkan ketergantungan offset pada ycarriage posisi untuk dua sensor, dipasang sesuai dengan konfigurasi yang digambarkan pada Gambar 4.11. Kedua menunjukkan offset variasi yang signifikan, dan salah satu dari dua bahkan menunjukkan variasi yang sangat besar. Tapi variasi berulang (mereka kisaran sekitar O.l1lill) dan agak halus. Oleh karena itu, koreksi dinamika pengukuran untuk offset sensor statis relatif mudah untuk dicapai. Namun, selama pelaksanaan sensor di CMM, masalah serius ditemui untuk posisi sensor lain. Grafik pada Gambar 4.13 menunjukkan pembacaan dari dua sensor y-kereta ukur dalam z-arah yang berbeda y-gerbong posisi (diukur secara statis). Nilai pembacaan ini sensor yang sangat besar dan mereka menunjukkan fluktuasi yang cukup besar. Mengingat besarnya fluktuasi ini, sangat tidak mungkin bahwa mereka disebabkan oleh guideway geometri. Untuk menguji ini, salah satu sensor diganti oleh kontak sensor (referensi sensor yang digunakan untuk kalibrasi). Pembacaan diukur dengan sensor ini juga ditampilkan dalam grafik Gambar 4.13. Seperti yang diharapkan, offset variasi jauh lebih kecil. Dengan demikian variasi diukur dengan sensor-CMM pasti disebabkan oleh sensor sendiri. Kemungkinan besar mereka disebabkan oleh fakta bahwa bahan guideway tidak homogen sehubungan dengan magnet nya properti. Doebelin 1990 menyebutkan efek "runout listrik". Hal ini mengacu variasi dalam permeabilitas magnetik sepanjang permukaan guideway (yang dihasilkan dari inhomogeneities perlakuan panas, kekerasan, dll). Dalam kasus yang diselidiki CMM, variasi mungkin karena variasi ketebalan di pelindung lapisan lapisan pada guideway tersebut. Variasi perubahan permeabilitas sensor induktansi, yang menyebabkan output listrik bahkan untuk jarak konstan antara sensor dan permukaan, sehingga memberikan pembacaan gerak palsu. Dalam koreksi prinsip offset menemukan variasi adalah mungkin, tetapi alternatif yang lebih handal adalah dengan menggunakan menghubungi sensor sebagai gantinya. Sensor kontak (referensi) menunjukkan jauh lebih bertahap

offset variasi dan lebih berulang. Oleh karena itu sensor menghubungi yang digunakan di posisi yang non-kontak sensor tidak mengukur dengan benar. Jelas, non-kontak sensor lebih disukai daripada sensor kontak, karena tidak ada resiko kerusakan guideway permukaan. Namun untuk jumlah terbatas percobaan selama penelitian kami sensor kontak dapat diterima. Untuk kemudian digunakan pada CMMS dalam praktek lebih tepat sensor harus dipilih (misalnya kapasitansi-atau pneumatik sensor dapat dipertimbangkan). Sehubungan dengan pembacaan oleh sistem amplifier dan interfacing nya, kontak dan sensor non-kontak adalah identik.

Halaman 109

4.4.2 Dynamic sensor pengukuran Dalam rangka memverifikasi kemampuan sensor perpindahan untuk mengukur dinamis rotasi-kereta dari CMM, beberapa tes dilakukan dengan menggunakan CMMsensors dan laser interferometer, yang juga digunakan untuk pengukuran dijelaskan dalam Ayat 4.2. Kedua tes statis dan dinamis dilakukan. A sama set-up sebagai untuk kalibrasi sensor (digambarkan pada Gambar 4.11) digunakan dalam Untuk mengukur kinerja statis. Sekali lagi kekuatan statis diaplikasikan pada mesin menghasilkan rotasi kereta. Dari pembacaan sensor dari dua 112 Bab 4 sensor melekat pada kereta, rotasi dihitung menggunakan Persamaan 3,29. Dalam hal ini interferometer laser juga digunakan untuk verifikasi. Optik disusun sedemikian rupa sehingga gerbong rotasi sehubungan dengan guideway bisa diukur. Gambar 4.15 menunjukkan pengukuran set-up. Sensor yang terhubung ke sistem penguat untuk pembacaan mereka. Kedua laser- dan sistem amplifier yang dihubungkan oleh komputer pribadi. Yang dikumpulkan data disimpan dalam file data dan kemudian diproses menggunakan standar matematika Paket perangkat lunak (Matlab). Dalam grafik Gambar 4.16 hasil tes statis yang ditampilkan. Dua kurva adalah diplot: satu menunjukkan rotasi diukur dengan sensor sebagai fungsi dari beban, yang lain menunjukkan rotasi diukur dengan laser interferometer. Kurva keduanya sekitar linear. Namun ada faktor (konstan) antara rotasi ditunjukkan oleh sensor dan 'aktual' rotasi. Hal ini disebabkan oleh deformasi -y dari kereta itu sendiri. Saat yang bekerja pada penyebab kereta torsi dari kereta itu sendiri. Seperti yang bisa dilihat dari selisih antara kedua kurva deformasi ini cukup signifikan. Namun demikian, jika efek ini dicatat, sensor memberikan yang baik indikasi rotasi aktual dalam situasi statis. Untuk menguji dinamika kinerja sensor, pengukuran dilakukan selama kereta gerak. The (dinamis) yang dihasilkan rotasi kereta yang lagi diukur oleh kedua sensor dan laser interferometer, mengambil sampel secara bersamaan. Gambar 4.17 menunjukkan hasil pengukuran dijalankan. Dalam grafik, kurva diplot untuk (sensor) diukur dan 'aktual' rotasi (laser). Kedua kurva menunjukkan baik kesamaan, yang jndicates bahwa sensor dapat juga digunakan sebagai alat ukur

untuk rotasi dinamis. Tapi sekali lagi ada perbedaan besarnya antara pengukuran sensor dan laser, yang dapat berhubungan dengan torsi kereta. Dalam bab berikutnya, yang berhubungan dengan kompensasi aktual dari diselidiki CMM, maka akan menunjukkan bahwa estimasi yang baik dari rotasi (gabungan) total dapat diperoleh dari pengukuran sensor, jika kekakuan dari semua komponen bersama dicatat. Berdasarkan estimasi kesalahan tersebut dari semua komponen yang relevan, dan dengan menggunakan model kinematik dari kompensasi CMM, sebenarnya untuk dinamis kesalahan CMM ini dapat dicapai.

BAB 5

Kompensasi untuk kesalahan dinamikCMM

Dalam bab ini, kompensasi untuk kesalahan yang dinamis dari CMM ada dijelaskan. Pertama model kinematik dari CMM adalah disajikan. Dengan deskripsi model ini kesalahan parametrik juga didefinisikan. Nilai aktual ini kesalahan pada saat probing harus diperkirakan. Estimasi kesalahan adalah didasarkan pada pengukuran deformasi yang signifikan, dengan menggunakan sensor yang dipilih dalam Bab 4. Untuk hubungan CMM diselidiki antara kesalahan parametrik dan deformasi diukur diberikan. Percobaan dilakukan dalam rangka Verifikasi estimasi dari kesalahan parametrik. Selanjutnya, model kinematik digunakan untuk menghitung pengaruh kesalahan parametrik pada posisi probe. Pengukuran Hasilnya, ditandai dengan pembacaan skala, dapat dikompensasi untuk kesalahan ini. Verifikasi pengukuran dilakukan untuk memverifikasi kesalahan estimasi probe. Pada akhir bab ini, jumlah sensor yang diperlukan untuk estimasi kesalahan, sedang dibahas. Kemungkinan penurunan sensor dan metode lain tidak menggunakan tambahan sensor dipertimbangkan. 5.1 Kinematic model GMM diselidiki CMM yang kompensasi akan digunakan telah dijelaskan pada ayat 4.1. Langkah pertama dalam strategi kompensasi adalah untuk mendapatkan kinematik model CMM masing-masing. Model kinematik berkaitan kesalahan antara 116 Bab 5 berbagai elemen loop struktural untuk kesalahan di posisi probe, dimana pengukuran diambil. Dalam Ayat 3.2 model kinematik umum untuk CMMS telah diturunkan. Dasar pemodelan kinematik adalah definisi dari lokasi koordinat frame. lokasi mereka penting sehubungan dengan parametrik kesalahan (lihat Bab 3). Berbeda lokasi koordinat frame akan menghasilkan nilai yang berbeda untuk kesalahan parametrik. Dengan memilih lokasi

koordinat frame, kesalahan parametrik juga didefinisikan. Berikut masing-masing tiga gerbong memiliki satu koordinat frame. Setiap frame terletak di masing-masing skala, simetris berkaitan dengan kereta. mengkoordinasikan Frame 'sumbu adalah semua sejajar dengan sumbu dari frame referensi mesin. Selain itu, frame tidak menempel pada sisik, tetapi mereka bergerak dengan kereta sepanjang skala. orientasi mereka sehubungan dengan kerangka koordinat referensi tetap tetap sama selama gerak kereta. Untuk CMM menyelidiki kinematik Model digambarkan dalam Gambar 5.1 berasal. Angka ini menunjukkan tiga koordinat frame dan dimensi yang diperlukan untuk menghitung panjang efektif lengan rotasi. Lengan ini, digunakan untuk menghitung pengaruh kesalahan rotasi parametrik, diwakili oleh vektor posisi yang dinyatakan oleh Persamaan umum (3.10). Untuk vektor posisi ofthe diselidiki CMM, kita bisa menulis: (5.1) (5.2) (5.3) Dimana x, y, dan z menunjukkan pembacaan skala, Ix panjang guideway-x antara titik nol dan bingkai-y, le panjang-z pinole antara nol titik dan bingkai-z, lyx jarak vertikal antara-y dan bingkai x-, lxz yang horisontal jarak antara bingkai-x dan z-, dan Sz panjang probe antara akhir pinole dan ujung stylus. Model kinematik diberikan untuk probe dengan hanya satu stylus, menunjuk ke arah-z. Secara umum probe dapat memiliki jarum piringan hitam lagi, menunjuk ke arah yang berbeda. Dalam posisi kasus yang berbeda vektor harus didefinisikan untuk setiap stylus memperhitungkan relatif berbeda posisi jarum piringan hitam tips sehubungan dengan pinole ofthe akhir. Dengan model kinematik mempresentasikan propagasi dari kesalahan dalam struktural loop dari CMM ke posisi probe dapat dihitung. Keuntungan penting dari model kinematik adalah kesederhanaannya karena struktur ortogonal dari CMM tersebut. Akibatnya geometri mesin benar-benar digambarkan oleh vektor posisi yang dinyatakan oleh Persamaan (5.1) - (5.3) dan lokasi koordinat frame. Menggunakan vektor posisi ini dan Persamaan (3.7) - (3.9) yang kontribusi dari sumbu individu untuk kesalahan pada posisi probe dapat dinyatakan sebagai berikut:

HALAMAN 118

(5.4)(5.5)(5.6)

The total error at probe position is expressed by:

(5.7)

Dalam Ayat 5.3 model ini akan digunakan untuk menghitung kesalahan pengukuran pada probe posisi, yang disebabkan oleh kesalahan dinamis. Paragraf berikutnya akan berhadapan dengan kesalahan parametrik dinamis ofthe diselidiki CMM. 5.2 Menderivasi kesalahan parametrik Jadi untuk menemukan kesalahan pengukuran pada posisi probe karena kesalahan yang dinamis, semua kesalahan ini dinamis individu harus diidentifikasi dan terkait dengan salah satu yang parametrik kesalahan (lihat ayat 3.3.3). Dalam Bab 4 telah menunjukkan bahwa penyimpangan dari kereta di CMM dengan hormat untuk guideways mereka (terutama rotasi kereta), dapat diukur dengan menggunakan sensor posisi yang menempel pada kereta. Penyimpangan ini kereta umumnya merupakan bagian besar dari total dinamis parametrik kesalahan. Dengan menjalin hubungan antara yang diukur kereta deformasi dan deformasi komponen lainnya, perkiraan kesalahan total parametrik dapat diperoleh (lihat ayat 3.3.4). Ini akan ditampilkan Kompensasi untuk kesalahan yang dinamis dari CMM 119 untuk CMM dalam penyelidikan, bahwa hubungan yang sederhana diturunkan dalam ayat 3.3.4, dapat digunakan untuk estimasi parameter pada kesalahan dasar diukur kesalahan kereta. Dalam Bab 4 ditemukan bahwa untuk CMM dalam penyelidikan deformasi elemen link (yaitu guideways) kecil dibandingkan deformasi sendi. Oleh karena itu deformasi ini diabaikan di sini. Namun deformasi dari dukungan dari guideway-y juga ditemukan signifikan, sehingga deformasi ini harus dipertanggungjawabkan. Selain kesalahan parametrik yrz adalah kesalahan dinamis yang paling signifikan bagi CMM ini. Mari kita mempertimbangkan rotasi kesalahan tentang sumbu-z yang dapat berhubungan dengan kesalahan ini parametrik. Dalam Gambar 5.2 y-sumbu dari CMM digambarkan, menunjukkan yguideway, y-kereta itu, dan kolom yang mendukung guideway tersebut. Untuk sisi kereta, sensor posisi yang terpasang. Dengan menggunakan sensor bagian dari kereta rotasi, yang terutama disebabkan oleh kekakuan terbatas dari sistem dukung, diukur sehubungan dengan guideway tersebut. Dari hasil pengukuran Ayat 4.4.2, tentang kemampuan sensor posisi untuk mengukur dinamis kesalahan rotasi, jelas yang juga komponen lainnya berkontribusi pada parametrik kesalahan. Dalam Ayat 3.4. bersama kereta serupa telah dimodelkan. Dalam ekspresi ayat ini telah diturunkan yang berhubungan rotasi parametrik kesalahan sendi dengan rotasi bantalan diukur, dengan mempertimbangkan deformasi komponen lainnya. Dinamika rotasi dari unsur-unsur selama gerakan, ditandai hanya sebagai Ccarriage csupport Cbearillgsand> masing-masing (Tanpa subskrip y dan z yang menunjukkan kereta dipertimbangkan dan sumbu rotasi). chearings rotasi Kesalahan diukur dengan menggunakan sensor posisi. Sebenarnya rotasi ofthe kereta bawah sehubungan dengan guideway adalah diukur. Karena rotasi ini terutama disebabkan oleh defleksi dari bantalan, maka rotasi diukur dilambangkan dengan chearing persamaan $ '(3,43) memberikan ekspresi untuk kesalahan parametrik: - (1 k bantalan kbearings]. yrz - + + cbearings kcarriage k dukungan

(5.8)

Halaman 120

Gambar 5.2: deformasi rotasi yang berkaitan dengan kereta-y dari diselidiki CMM. Membungkuk dari guideway-x diabaikan. Rasio kekakuan sebenarnya eksperimen ditentukan dengan mengidentifikasi rasio antara rotasi yang diukur dengan sensor dilaksanakan dan rotasi dari komponen tertentu. Untuk percobaan ini pengukuran set-up yang dijelaskan dalam Ayat 4.2.2. digunakan. Dengan set-up y-kereta dari CMM adalah dimuat dengan gaya statis. Baik rotasi komponen tertentu dan rotasi bantalan diukur pada saat yang sama menggunakan laser interferometer dan sensor masing-masing. Rasio antara perputaran adalah kebalikan nilai rasio kekakuan masing-masing. Dalam grafik Gambar 5.3 di rotasi komponen yang berbeda untuk beban statis yang sama akan ditampilkan. Jelas udara bantalan memiliki kontribusi terbesar terhadap kesalahan parametrik, tetapi juga mendukung dan kereta itu sendiri menunjukkan besar deformasi (lihat juga Lampiran C pada pengukuran kekakuan statis). Perbedaan antara kesalahan bersama, dihitung atas dasar kesalahan individual diukur, dan diukur langsung tidak sangat signifikan (7,6 arcsec vs Sl arcsec) mempertimbangkan akurasi pengukuran interferometer laser (sekitar 0,2 arcsec). Menggunakan nilai untuk berbagai rotasi kita dapat menemukan rasio kekakuan dengan menghitung rasio antara kesalahan rotasi dan pengganti ini dalam Persamaan (5.4): (5.9) Untuk memverifikasi rasio yang ditemukan dalam kasus beban dinamis dari CMM, dinamis pengukuran dilakukan. Selama gerak y-sumbu dari CMM dinamika rotasi kereta sehubungan dengan guideway diukur oleh sensor. Pada saat yang sama ukuran laser ini dilakukan untuk mengidentifikasi dinamis rotasi dukungan atau kereta. Dari hasil pengukuran rasio antara-sensor dan pengukuran laser dihitung: f.carriage 1 f.bearings:::: 2.4/3.6 dan f. sul'l'orr 1 f.bearings:::: 2.0/3.6. Untuk mendukung nilai ditemukan lebih tinggi dibandingkan dengan nilai ditemukan untuk beban statis. Sebagian, hal ini dapat karena mengukur ketidakakuratan. Tetapi perbedaan juga dapat disebabkan oleh pengaruh redaman. Dibandingkan dengan mendukung, bantalan udara memiliki lebih redaman, deformasi yang dihasilkan menjadi lebih kecil dan dengan demikian f. rasio yang lebih tinggi. l'Ul'l'orr If.hearillgs ' 122 Bab 5 Menggunakan nilai untuk rasio dalam kondisi yang dinamis, kita dapat menyatakan kesalahan parametrik yrz sebagai: (5.10) Faktor antara rotasi diukur dan kesalahan parametrik yang tergantung pada rasio kekakuan yang selanjutnya disebut sebagai faktor kekakuan. Faktor ini diaplikasikan pada pembacaan sensor pengukuran yang dilakukan selama gerak. Jadi perkiraan dari kesalahan total yrz parametrik bersama diperoleh, yang telah diverifikasi menggunakan interferometer laser. Dalam grafik Gambar 5.4 hasil pengukuran ini diplot. Grafik menunjukkan kesamaan baik antara estimasi nilai dan nilai yang terukur. Selisih antara nilai taksiran dan diukur diplot dalam

grafik Gambar 5.5. Perbedaan absolut bervariasi antara ± 0,5 arcsec untuk sebagian sinyal dan adalah maksimum 1 arcsec. Bagian dari residu ini disebabkan oleh ketidakakuratan dari kedua pengukuran sensor dan laser serta efek kesalahan geometris guideway tersebut. Dalam kasus terakhir dinamika pengukuran pada posisi probe terkontaminasi dengan kesalahan statis dari geometri guideway. Dalam rangka memverifikasi pengukuran sensor, efek ini statis harus dihapus dari pengukuran laser. Bagian dari residu juga karena ketidaktelitian model bersama sederhana. Berkaitan residu ke rotasi mutlak kesalahan, memberikan indikasi perbaikan akurasi yang dapat dicapai. Untuk tingkat relatif rendah getaran selama gerak dengan kecepatan traverse, perbaikan adalah sekitar 50%. Untuk amplitudo getaran yang tinggi pada saat itu perlambatan peningkatan hingga 90% dapat dicapai karena kesalahan parametrik yrz.In rangka untuk memeriksa dependensi x-posisi, pengukuran dinamis selama yaxis gerak yang dilakukan di x-posisi yang berbeda. Dalam semua kasus, interferometer laser adalah mengukur rotasi pada posisi probe (Gambar 4.2. menunjukkan set-up yang digunakan untuk pengukuran laser). Dari pengukuran lainnya adalah diketahui bahwa kesalahan rotasi dinamis-x kereta dan-z pinole tentang z-sumbu mereka diabaikan untuk gerak y-axis. Hal ini dapat dimengerti tentang mereka kecil momen inersia terhadap sumbu-z. Jadi dari laser pengukuran pada posisi probe yrz rotasi kesalahan total parametrik diperoleh. Foto Gambar 5.6 menunjukkan realisasi praktis mengukur set-up. Konfigurasi yang ditampilkan digunakan untuk mengidentifikasi kesalahan parametrik yrx dan memiliki pengaturan yang berbeda dari optik. Di meja granit laser interferometer ditempatkan. Di sudut kanan atas kereta-y ditunjukkan dengan dipasang posisi sensor. Gambar 5.7 menunjukkan hasil pengukuran ulang pada beberapa x-posisi. Kedua sensor dan pengukuran laser menunjukkan ketergantungan sekitar linier rotasi pada posisi x-kereta. Sebagaimana dijelaskan dalam Ayat 4.2.2. hal ini disebabkan oleh ketergantungan pada posisi-x saat ini tentang z-sumbu karena adanya gaya percepatan. Namun rasio konstan seperti dapat dilihat dalam Gambar 5.S. Kekakuan rata-rata rasio dinamis (ditandai dengan garis horisontal) sekitar 2.3, yang beberapa apa lebih tinggi dari rasio dari Persamaan (5.10). Perbedaan ini disebabkan oleh pengaruh hubungan antara xguideway yang dan y-kereta. Untuk menguji ketergantungan rasio kekakuan pada posisi y-kereta, mirip pengukuran dilakukan. Dari pengukuran ini tidak ada tren bisa diidentifikasi yang menunjukkan lentur dari guideway-y. Rasio kekakuan yang yjoint juga konstan untuk posisi y-gerbong yang berbeda. Juga pengukuran dengan sehubungan dengan ketergantungan pada posisi z-pinole dilakukan. Seperti yang diharapkan posisi pinole-z tidak mempengaruhi yrz kesalahan parametrik. Dari berbagai hasil pengukuran yang disajikan di sini, dapat disimpulkan bahwa yang yrz rotasi parametrik yang terkait dengan sendi-y dapat diestimasi dengan menggunakan sensor pengukuran dan rasio kekakuan. Hasil panen model sederhana y-bersama baik hasil untuk posisi yang berbeda ofthe sumbu dengan CMM ini. Lain parametrik kesalahan bahkan kurang tergantung pada berbagai posisi sumbu. Error-error ini dapat Esti Penting untuk estimasi yang benar dari kesalahan parameter dinamis validitas faktor kekakuan. Untuk deformasi link diabaikan, faktor tersebut hanya tergantung pada deformasi bersama. Dalam hal bahwa faktor kekakuan akan konstan

untuk posisi kereta yang berbeda. Dalam rangka memverifikasi faktor kekakuan beberapa set pengukuran dilakukan untuk posisi cardage berbeda. Selama masing-masing pembacaan sensor pengukuran berjalan serta pembacaan laser diambil.

Halaman 125

5.3 Dynamic kompensasi kesalahan Dari hasil pengukuran disajikan dalam Bab 4 jelaslah bahwa terbatas jumlah kesalahan parametrik yang signifikan, ini adalah: yrz, yrx, xrx, XRY dan yty (Lihat ayat 4.2.2). Dalam rangka untuk mendapatkan kesalahan pada posisi probe selama CMM gerakan, semua kesalahan parametrik harus diperkirakan. Pada sebelumnya ayat telah ditunjukkan bahwa kesalahan dapat diperkirakan secara akurat, berdasarkan pengukuran sensor on-line dalam kombinasi dengan model sederhana yang menggambarkan hubungan antara berbagai deformasi. Menggunakan estimasi dari kesalahan parametrik, kesalahan pada posisi probe dihitung dengan kinematik model. Kesalahan ini kemudian dapat digunakan sebagai nilai kompensasi atas pengukuran. Dalam ayat 5.3.1 perkiraan untuk error pada posisi probe diberikan dalam hal gerak y-axis. Hasil estimasi diverifikasi dengan di128 Bab 5 rect pengukuran kesalahan pada posisi probe. Hasil ini disajikan dalam ayat 5.3.2. 5.3.1 Estimasi dari kesalahan probe Menggunakan model kinematik pada Ayat 5.1, kesalahan probe dari diselidiki CMM dapat dinyatakan ke dalam kesalahan tersebut di atas parametrik signifikan. Mempertimbangkan kesalahan ini parametrik relevan dan ekspresi untuk vektor posisi dari CMM (diberikan oleh Persamaan (5.1) - (5,3 », kita dapat menulis untuk kesalahan komponen ofthe ~ pada posisi probe (dimana ~ = 0 (ex, ey, EJ): e, = 0 yrz · lx: + XRY ° (z-[~-sz) (5,15) (5.16) i'_ = 0 (5.17) Kesalahan terakhir di z-arah adalah nol, karena tidak ada kesalahan parameter yang relevan menyebabkan kesalahan dalam arah ini. Dalam rangka untuk memperkirakan kesalahan ini probe, on-line pengukuran kesalahan parameter yang terlibat diperlukan. Oleh karena itu secara total delapan sensor (empat set setiap dua sensor) harus diimplementasikan pada diselidiki CMM. Setiap set ukuran salah satu rotasi parametrik. Meskipun tidak yang diperlukan untuk CMM, setiap set juga dapat mengukur satu terjemahan tegak lurus untuk guideway tersebut. Pada Gambar 5.9 tersebut CMM diselidiki digambarkan bersama dengan menerapkan delapan posisi sensor. Dua set sensor yang melekat pada y-kereta dan juga dua set ke-x gerbong. Dalam mengukur menyadari set-up sebenarnya hanya enam sensor sebenarnya dapat digunakan secara bersamaan, karena hanya enam saluran di amplifier sistem yang tersedia untuk membaca nilai sensor. Sebagai contoh dari kesalahan yang dapat diharapkan pada posisi probe selama gerakan, suatu estimasi kesalahan dalam y-arah akan diberikan di sini. Kesalahan ini adalah kesalahan yang paling signifikan

bagi CMM ini, dan ada kontribusi yang signifikan dari empat kesalahan parametrik

Halamaan 129

Tiga dari kesalahan ini dapat diukur oleh sensor. Gerakan dukungan, dinyatakanoleh kesalahan yty parametrik, diperkirakan atas dasar pembacaan sensoruntuk yrz kesalahan. Dalam contoh ini CMM itu diprogram untuk bergerak dengan melintasikecepatan (70 mm / s) di sepanjang sumbu y untuk posisi tertentu. X-kereta danyang pinole-z adalah nol baik di posisi mereka, sehingga maksimum efektiflengan atas kesalahan masing-masing rotasi parametrik. Selama sensor gerakpembacaan dicatat dan buffer dalam sistem penguat. Pada akhirpercobaan nilai yang dibaca dari buffer oleh komputer yang terhubung dandisimpan pada disk untuk diproses lebih lanjut. Berdasarkan data sensor riwayat waktudari kesalahan parametrik yang terjadi dihitung, dengan memperhitungkanrasio kekakuan untuk setiap kesalahan parametrik. The Angka 5,10-5,12 menunjukkanparametrik kesalahan xrx, yrx, dan yrz masing. Seperti yang diharapkan dari analisisCMM ini, sebagaimana dilaporkan dalam Bab 4, semua kesalahan ini parametrik adalah signifikan.Mereka jelas berkorelasi dengan menghormati satu sama lain. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwamereka semua disebabkan oleh percepatan dan deselerasi dari kereta-y.Halaman 130

Halaman 132

Dibandingkan dengan kesalahan maksimum yang ditemukan, residu adalah sekitar 10%. Demikiandalam hal ini kesalahan dinamis yang terjadi dapat dikompensasikan 90%, dengan menggunakanmetode kompensasi berdasarkan sensor posisi. Ringkasnya, grafik Gambar5.16 memberikan gambaran kontribusi dari berbagai kesalahan parametrikdengan total kesalahan pada posisi probe. The-dihitung dan diukur adalah kesalahan probejuga digambarkan.Pada contoh sebelumnya estimasi kesalahan dinamis diberikan yang menunjukkanterutama kuasi-statis efek. Dalam Gambar 5.17 error diperkirakan untuk getaran,yang terjadi setelah tiba-tiba melambat, akan muncul. Perbedaan dengan sebenarnyakesalahan ditampilkan pada Gambar 5.18. Dalam hal ini wasjoy CMM ~ tongkat dikendalikan. Karenadengan percepatan yang lebih besar, kesalahan pada posisi probe lebih tinggi dari pada sebelumnyakasus. Juga residu lebih tinggi dalam kasus ini, sekitar 5 ~ m, tetapikesalahan relatif lagi sekitar 10%.set lain pengukuran dilakukan di lokasi yang berbeda, misalnyadengan pinole dalam posisi ke atas. Hasilnya sama kecuali untuk faktabahwa kontribusi kesalahan rotasi parametrik tentang sumbu-x sekarangdiabaikan karena lengan kecil di z-arah. Dari contoh tersebut jelasbahwa untuk gerak satu sumbu dari CMM, kesalahan dinamis dapat dikompensasikansangat baik. Ini berarti bahwa jika kompensasi digunakan, tingkat akselerasi yang lebih tinggi

saat mendeteksi diterima. Dengan cara ini lebih cepat gerakan CMM, tanpa seriusdegradasi keakuratan pengukuran, adalah mungkin.Sampai sekarang metode hanya telah diuji untuk gerak y-sumbu tunggal. Percobaan lebih lanjutdiperlukan untuk menguji kinerja untuk gerakan multi-sumbu. Karenakesalahan yang dapat berkaitan dengan gerakan y-axis adalah kompensasi dominan dan akuratuntuk kesalahan ini terbukti menjadi mungkin, diharapkan bahwa untuk 2D-dan3D-motion juga ketelitian yang tinggi dapat diperoleh. Untuk memverifikasi ini, berbedates yang diperlukan, seperti gerak linier dalam ruang 3D-pengukuran ataupengukuran-objek 3D. Sayangnya CMM dalam penyelidikan tidakvektor dikendalikan. Ini berarti bahwa CMM tidak dapat melintasi akurat sepanjanggaris lurus dalam arah yang sewenang-wenang. Karena gerak probe tidak terlalu linear,terutama dengan kecepatan tinggi traverse, probe tidak dapat dilacak oleh laserinterferometer dan verifikasi dari kesalahan probe tidak mungkin. Sebuah alternatif yang baikMetode akan mengukur benda uji dengan dimensi yang dikenal (misalnya cincinmengukur atau lingkup), baik dengan memindai atau dengan pengukuran titik tunggal. Namunyang CMM dalam penyelidikan tidak dilengkapi dengan probe pengukuran yang memungkinkanpemindaian pengukuran (lihat Bab 2). Perangkat lunak kontrol CMM juga tidakmemungkinkan kecepatan tinggi yang sebenarnya menyelidik dengan sentuhan-probe memicu (untuk normal menyelidikoperasi pengukuran kecepatan rendah harus dipilih). Untuk evaluasi lebih lanjutmetode yang diusulkan oleh karena itu direkomendasikan untuk mewujudkan mengukur set-up,cocok untuk melakukan pengukuran kecepatan tinggi dengan sentuhan-probe memicu.5.4 Efisiensi peningkatan kompensasi kesalahanDari hasil yang disajikan dalam paragraf sebelumnya jelas bahwa kompensasiuntuk kesalahan yang dinamis ini dimungkinkan dengan metode yang diadopsi. Dengan menerapkan dinamiskesalahan kompensasi kepada CMMS, lebih tinggi percepatan saat mendeteksi bisaditerima. Untuk pengukuran pemindaian ini menyiratkan bahwa kecepatan scanning yang lebih tinggiKompensasi untuk kesalahan yang dinamis dari CMM 137dapat diizinkan. Dalam kasus menyelidik dengan sentuhan-memicu probe, menetap lama kalidalam rangka mengurangi tingkat getaran sebelum menyelidik, dapat dihindari, dan jugamelintasi kecepatan yang lebih tinggi dapat diterima. Ini berarti bahwa waktu siklus pengukurantugas dapat dikurangi tanpa degradasi serius keakuratanmengukur hasil.Sebuah aspek penting dari metode yang diusulkan adalah penggunaan sensor tambahan yangmengukur deformasi sebenarnya dari beberapa komponen CMM on-line. Dengan cara iniperkiraan yang akurat dan handal dari kesalahan berbagai parameter CMMdicapai. Namun demikian pelaksanaan sejumlah besar sensor juga memilikibeberapa merugikan. Dari sudut pandang ekonomi, banyak sensor dapatmahal. Tidak hanya karena biaya sensor sendiri, tetapi juga karenabiaya pelaksanaan yang sebenarnya. Lebih sensor juga akan meningkatkan kompleksitasperangkat keras, membuat CMM lebih sensitif untuk kegagalan, dan meningkatkanbiaya pemeliharaan. Karena itu, penting bahwa hanya sejumlah terbatas sensorakan digunakan dalam rangka untuk mendapatkan kompensasi kesalahan lebih efisien. Dalam

test set-up yang diciptakan untuk CMM yang digunakan dalam penyelidikan kami, secara totaldelapan sensor posisi diterapkan. Walaupun semua kesalahan yang diukuroleh sensor yang signifikan, ada kemungkinan untuk mengurangijumlah sensor. Kemungkinan ini akan dibahas secara singkat di sini.Secara umum diasumsikan bahwa kesalahan yang dinamis pada posisi probe suatu tertentuCMM dipengaruhi oleh kesalahan rotasi serta kesalahan terjemahan. Denganmetode yang diadopsi pada prinsipnya kedua jenis kesalahan dapat diukur on-line diCMM's kereta. Pengurangan utama dari jumlah sensor dapat ia peroleh jikakesalahan terjemahan kecil dibandingkan dengan kesalahan rotasi. Dalam hal ini rotasiantara kereta dan guideways dapat diukur dengan menggunakan hanya satusensor bukan dua sensor. Dalam rangka untuk menghitung rotasi berdasarkandiukur perpindahan dari satu sensor, penting bahwa lengan efektifrotasi dikenal. Jadi lokasi sebenarnya dari sumbu rotasi di keretaharus diketahui. Dalam kasus CMM diteliti, ditemukan bahwa terjemahankesalahan dari kereta yang kecil. Oleh karena itu, harus mungkin untuk mengurangijumlah sensor untuk CMM ini. Ini telah mencoba untuk percobaan yang dijelaskandalam Ayat 5.3.1. The parametric kesalahan yang dihitung dengan menggunakanpembacaan dari dua sensor, dihitung lagi, tapi sekarang menggunakan pembacaan hanyasatu sensor.

Halaman 138

Halaman 138

Berdasarkan nilai-nilai ini untuk kesalahan parametrik kesalahan probe dihitung lagi. Bandingkan ini dengan kesalahan probe diukur, residu untuk situasi dengan berkurangnya jumlah sensor diperoleh. Dalam Gambar 5.19 waktu sejarah residu ini digambarkan. Kali ini residu adalah sekitar dua kali lebih tinggi dalam kasus di mana 6 sensor yang digunakan (sekitar 5 1-lJIl). Dalam kenyataannya residu akan sedikit lebih tinggi, karena x-gerak sumbu. Dalam Ayat 4.2.2 telah telah disebutkan bahwa untuk defleksi gerak sumbu x-dukung-y kereta xdirection dari 0.6jlm maksimum ditemukan (untuk sukacita-stick gerakan terkontrol). Khas nilai untuk gerak CNC dengan kecepatan melintasi menjadi 0.3 1-lJIl. Kesalahan ini sebenarnya adalah kereta terjemahan. Namun, jika hanya satu sensor yang digunakan untuk mengukur ycarriage rotasi sumbu-z, terjemahan ini kereta akan diinterpretasikan sebagai kesalahan rotasi. Besarnya ini 'kesalahan rotasi' adalah 0.2 arcsec. Hal ini menyebabkan kesalahan maksimum pada posisi probe dari 1 ~ m. Jadi dalam situasi terburuk yang residu untuk estimasi dari kesalahan probe akan 6! tutupnya. Mengenai jumlah kesalahan yang dinamis, kompensasi dapat dicapai sekitar 75% dari kesalahan. Jika ini Kompensasi untuk kesalahan yang dinamis dari 139 CMM Ketidaktepatan diterima, jumlah sensor dapat dikurangi dengan faktor 2. Dalam kasus 4 sensor diselidiki CMM akan cukup. Bahkan pengurangan lebih lanjut dapat dicapai, jika berbeda parameter kesalahan tertentu porosnya dapat berhubungan satu sama lain. Dari pembacaan hanya satu sensor, yang dinamis beban (misalnya saat di kereta) yang menyebabkan deformasi masing-masing dapat diperkirakan. Berdasarkan beban dinamis dan pengetahuan tentang kapak CMM's posisi, perkiraan percepatan yang bekerja pada sumbu dapat

dibuat. percepatan ini kemudian dapat digunakan untuk estimasi semua kesalahan parametrik lainnya yang dipengaruhi oleh percepatan yang sama. Untuk CMM diselidiki ini metode telah digunakan untuk mengestimasi yty kesalahan terjemahan dari guideway-y, karena terjemahan ini tidak dapat diukur dengan sensor lain. Dalam hal ini baik hasil yang dicapai. Namun tergantung pada perilaku dinamis dari CMM masing-masing jika metode ini dapat digunakan dengan akurasi yang memadai. Untuk berhubungan kesalahan parametrik yang berbeda satu sama lain, getaran yang signifikan terjadi karena sumbu gerak harus identik untuk kesalahan, sehubungan dengan mereka frekuensi dan fase mereka. Hal ini tidak dapat diasumsikan bahwa ini akan menjadi umum halnya dengan CMMS, namun hasil dari pengukuran yang dilakukan di CMM digunakan, menunjukkan perbandingan yang baik antara berbagai kesalahan parametrik (lihat Gambar 5,10-5,12). Oleh karena itu pengurangan lebih lanjut jumlah sensor mungkin mungkin untuk CMM ini. Ini juga merupakan topik yang menarik untuk penelitian masa depan. Jika kesalahan parametrik dinamis dapat diperkirakan cukup akurat berdasarkan percepatan yang bekerja pada sumbu tertentu, juga bermanfaat untuk menyelidiki kemungkinan hanya menggunakan pembacaan dari skala. Dari pembacaan skala percepatan aktual dari kereta dapat diturunkan. Meskipun hal ini akan kurang akurat dibandingkan pengukuran langsung dari kesalahan dinamis, hasil yang baik dapat diharapkan, mengingat perilaku deterministik dari CMM diselidiki dengan sehubungan dengan percepatan. Pada saat sebuah proyek penelitian di Teknik Precision bagian ofthe Eindhoven University of Technology sedang dilakukan untuk menyelidiki kemungkinan ini. Selama percobaan di CMM, pada awalnya sensor induktif posisi non-kontak telah digunakan untuk mengukur deformasi dinamis. Dengan sensor deformasi yang dapat diukur dengan akurasi yang memadai. Namun pada beberapa posisi juga masalah terjadi, karena inhomogeneities dari permukaan guideway. Jadi jika non-kontak sensor induktif dipertimbangkan untuk implementasi pada cer140 Bab 5 tain CMM, penting untuk memperhitungkan sifat guideway. The masalah bisa diselesaikan untuk CMM diselidiki, dengan menggunakan kontak induktif sensor di posisi mana inhomogeneities ditemukan. Kelemahan dari sensor ini adalah kemungkinan guideway dan memakai sensor. Terutama, di bidang manufaktur mana CMMS digunakan untuk kali lebih lama yang cukup dari dalam penelitian, ini dapat menjadi masalah. Namun, keunggulan utama dari sensor kontak adalah fakta bahwa mereka dapat digunakan pada bahan guideway. Dalam sensor induktif sebaliknya tidak dapat digunakan pada untuk granit misalnya guideways, tanpa sarana tambahan seperti sebagai strip logam yang menempel di granit. Oleh karena itu bermanfaat untuk mempertimbangkan juga jenis sensor lain. Dalam Ayat 4.3.1 telah menyarankan bahwa perpindahan kapasitansi dan pneumatik sensor mungkin menjadi kandidat yang baik untuk pelaksanaan di masa depan komersial tersedia CMMS. Seperti sensor induktif, sensor kapasitansi dibatasi untuk penggunaan pada bahan konduktif. Pada prinsipnya sensor pneumatik dapat

nsed pada setiap jenis guideway, tanpa kalibrasi yang sangat berdedikasi. Sebuah penelitian telah telah dilakukan dengan penggunaan sensor tersebut untuk aplikasi lain (lihat Bruls 1995). Studi ini menunjukkan bahwa pengukuran perpindahan akurat yang mungkin dengan sensor pneumatik Kemungkinan menggunakan kapasitansi dan sensor pneumatik pada sebuah CMM juga akan menjadi subyek penelitian di masa depan. Dalam bab ini metode yang diusulkan untuk kompensasi kesalahan dari kesalahan yang dinamis dari CMMS telah diuji untuk gerakan sumbu tunggal. Untuk tes yang dilakukan di sini kesalahan dinamis diperkirakan pada posisi probe menunjukkan kemiripan baik dengan yang sebenarnya kesalahan. Bila menggunakan sensor yang cukup untuk mengukur semua signifikan kesalahan parametrik, kompensasi dapat mencapai 90% dari kesalahan dinamis. Kesimpulan utama berkenaan dengan hasil ini adalah bahwa dengan kompensasi untuk dinamis kesalahan CMMS, masih akurasi tinggi dapat dicapai saat CMM adalah mengalami percepatan. Ini berarti bahwa cepat probing adalah mungkin tanpa signifikan degradasi akurasi pengukuran. Jadi metode yang kuat telah dikembangkan untuk kompensasi kesalahan dinamis CMMS. Penerapan metode ini memungkinkan peningkatan produktivitas CMM, karena lebih cepat dapat menyelidik diperbolehkan.

6Conclusions and Recommendations

Dalam rangka meningkatkan produktivitas CMM probing kecepatan tinggi CMMS yang diinginkan. Tujuan utama dari penelitian dalam tesis ini adalah estimasi dinamika kesalahan yang terjadi pada posisi probe CMM dalam kasus yang lebih tinggi memeriksa kecepatan. Berdasarkan probe kesalahan estimasi hasil pengukuran dapat kompensasi. Ini berarti bahwa kecepatan lebih cepat menyelidik akan mungkin tanpa serius degradasi mengukur akurasi. Dalam kesimpulan bab dengan hormat dengan hasil yang diperoleh akan ditarik dan rekomendasi untuk penelitian masa depan akan diberikan. 6.1 Kesimpulan Cara CMM yang dipengaruhi oleh kesalahan yang dinamis, tergantung pada loop struktural. Loop struktural adalah bagian ofthe struktur mekanik yang terdiri dari semua komponen yang bersama-sama menentukan posisi probe relatif terhadap benda kerja. Secara umum struktur loop digunakan untuk dua tugas: ofthe positioning probe dan untuk yang merupakan sistem koordinat, karena bertindak sebagai bingkai untuk sistem pengukuran. Jadi deformasi dari lingkaran struktural misalnya karena kekuatan pendorong dan beban bergerak akan mempengaruhi akurasi pengukuran. Ada konfigurasi yang berbeda dari komponen-komponen loop struktural mungkin. Setiap konfigurasi memiliki kelebihan dan kekurangan sehubungan dengan sifat seperti aksesibilitas, mengukur volume, kapasitas beban, kekakuan, dan akurasi dapat dicapai dan kecepatan. Menganalisa CMM konfigurasi umum digunakan, jelas bahwa untuk kesalahan yang paling dinamis CMMS konvensional dapat diharapkan dalam kasus cepat menyelidik. 142 Bab 6 Pengukuran dilakukan di CMMS yang ada menunjukkan bahwa selama gerak CMM kapak kesalahan tersebut terjadi. Untuk CMMS kuasi-statis serta kesalahan getaran ditemukan. Ternyata mereka dapat cukup besar dalam kaitannya dengan kesalahan statis dari CMMS, seperti yang ditunjukkan dalam Bab 2. Dengan desain yang bertujuan untuk meningkatkan CMM kekakuan tinggi dan massa rendah dari CMM's komponen atau kontrol CMM bertujuan untuk meminimalkan percepatan, kesalahan dinamis dapat dikurangi. Namun, filosofi yang berbeda adalah untuk menerima dan percepatan

kesalahan yang dihasilkan dan untuk mengkompensasi efek mereka setelah itu. Dengan cara ini tidak ada pembatasan memakai gerakan CMM, dan cepat memeriksa adalah mungkin. Ini pendekatan yang bisa sangat menguntungkan untuk pengukuran pemindaian atau secara manual CMMS dioperasikan, dimana percepatan sulit untuk meminimalkan. Dalam penelitian ini pendekatan ini telah diikuti. Dalam rangka untuk membuat kompensasi dari pengukuran mungkin, kesalahan dinamis pada posisi probe harus diketahui pada waktu menyelidik. Oleh karena itu metode umum telah dikembangkan untuk estimasi akurat dari kesalahan yang dinamis pada posisi probe selama operasi CMM. Metode untuk memperkirakan kesalahan dinamis dengan CMMS adalah serupa dengan kesalahan pemodelan metode yang digunakan untuk memperkirakan jenis lain kesalahan dengan CMMS. Yang dikembangkan pemodelan kesalahan terdiri dari dua bagian: identifikasi dinamika individu, parametric kesalahan dan perhitungan efek mereka pada kesalahan pengukuran pada probe posisi, menggunakan model kinematik. Model kinematik yang sama yang juga digunakan untuk kesalahan lain, digunakan di sini untuk menghitung dampak dari kesalahan dinamis. Ini

menguntungkan, karena dengan cara ini suatu sistem kompensasi modular diperoleh. Dalam pemodelan kinematik struktur CMM dianggap kaku dan parametrik kesalahan dianggap sebagai kesalahan dalam derajat kebebasan kinematik model. Namun, komponen dari CMM adalah unsur-unsur sebenarnya fleksibel, memperkenalkan deformasi kuasi-statis dan getaran karena percepatan. Hasil ini deformasi ke dalam kesalahan parametrik dinamis. Dalam rangka untuk memperkirakan kesalahan ini dari CMM, pendekatan analitis dan empiris gabungan diikuti. Dengan tambahan sensor yang melekat pada kereta dari CMM, rotasi dan terjemahan dari kereta sehubungan dengan guideways mereka diukur on-line. Dengan cara ini ukuran sensor bagian dari deformasi. Sederhana hubungan diformulasikan antara deformasi diukur oleh sensor dan deformasi yang lain. Hubungan ini digunakan untuk menyatakan kesalahan parametrik (Yaitu dampak gabungan dari deformasi) ke dalam pengukuran sensor. Dengan Kesimpulan dan rekomendasi 143 model kinematik pengaruh kesalahan estimasi parameter probe posisi dihitung. Ringkasnya metode dikembangkan untuk mencapai yang sebenarnya kompensasi kesalahan untuk kesalahan dinamik suatu CMM tertentu, berisi berikut langkah-langkah: • Menjelaskan struktur CMM dalam model kinematik. Dengan model ini, derajat kebebasan dari CMM didefinisikan dan pengaruh kesalahan parametrik dalam derajat kebebasan pada posisi probe dapat dihitung. • Menganalisa perilaku dinamis dari CMM dalam rangka untuk mengidentifikasi signifikan deformasi. Berdasarkan hasil sensor sesuai dapat pelaksanaan pada kereta yang CMM untuk mengukur kesalahan ini signifikan on-line. Dengan menggunakan model sederhana, deformasi lainnya yang tidak diukur adalah berhubungan dengan kesalahan tersebut. • Pengukuran deformasi dengan sensor diimplementasikan pada CMM dan mengekspresikan efek gabungan kesalahan diukur-dan diperkirakan menjadi parametrik kesalahan.

• Menggunakan model kinematik untuk perhitungan propagasi semua kesalahan estimasi parametrik kesalahan ke posisi probe. Nilai kesalahan dihitung pada posisi probe selama tugas pengukuran tertentu digunakan untuk kompensasi hasil pengukuran. Pemodelan dan analisis dari perilaku dinamis tidak tergantung pada CMM tertentu, tetapi hanya pada jenis CMM. Ini berarti bahwa kesalahan pemodelan dan analisis terhadap perilaku dinamis harus dilakukan hanya sekali untuk satu jenis tertentu CMM. Hasilnya bisa digunakan untuk semua CMMS dari jenis yang sama. Hal ini penting sehubungan dengan efisiensi metode yang diusulkan. Secara umum perbedaan antara parameter mesin yang sebenarnya (misalnya nilai kekakuan) yang digunakan untuk memperkirakan deformasi berdasarkan pengukuran sensor, akan menjadi kecil untuk CMMS yang berbeda dari jenis yang sama. Namun untuk mendapatkan tinggi akurasi dan keandalan metode itu masuk akal untuk mengidentifikasi parameter-parameter untuk setiap CMM individu. 144 Bab 6 Metode yang dikembangkan telah diterapkan ke CMM yang ada untuk memverifikasi nya kinerja dalam praktek. CMM's dinamis parametric kesalahan yang berkontribusi untuk kesalahan probe, telah diidentifikasi. Sejumlah terbatas kesalahan parameter yang ditemukan signifikan. Ini adalah kesalahan terutama rotasi sendi CMM's. Deformasi dari guideways ditemukan diabaikan, tetapi gerakan dukungan harus diperhitungkan untuk. sensor posisi induktif yang dipasang pada x CMM-dan ycarriage untuk pengukuran on-line dari rotasi dan terjemahan. Pengujian menunjukkan bahwa sensor akurat dapat mengukur deformasi selama gerak sumbu CMM tersebut. Berdasarkan pembacaan sensor dan model kinematik dari CMM, yang riwayat waktu dari kesalahan dinamis pada posisi probe dapat dihitung. Untuk verifikasi dari sumbu tunggal percobaan dilakukan, membandingkan perkiraan kesalahan dengan kesalahan sebenarnya. Dalam eksperimen posisi probe dari CMM diteliti diukur selama gerakan linier menggunakan interferometri laser. Kesalahan probe sebenarnya adalah perbedaan antara posisi probe dan pembacaan skala CMM yang yang dihubungkan secara bersamaan. Estimasi kesalahan probe menunjukkan kemiripan baik dengan kesalahan sebenarnya. Ketika operasi yang CMM pada kecepatan maksimum traverse, residu maksimum 2,5 J-Lm, yang sekitar 10% dari kesalahan pada posisi ujung probe. Untuk gerak bawah sukacita-tongkat kontrol residu lebih besar dari 5 J-Lm ditemukan, yang juga 10% dari dinamis kesalahan. Karena kesalahan terjemahan dari CMM diselidiki kecil dibandingkan dengan kesalahan rotasi, rotasi antara kereta dan guideways juga bisa diukur dengan menggunakan hanya satu sensor bukan dua sensor. Dalam hal ini cara jumlah sensor berkurang dengan 50%. Dengan berkurangnya jumlah sensor kompensasi bisa dicapai sekitar 75% dari kesalahan. Oleh karena itu Ternyata dengan sedikit degradasi pengurangan akurasi sensor itu mungkin. Hasil pengukuran verifikasi menunjukkan bahwa, setidaknya untuk sumbu tunggal gerak, dengan kompensasi untuk kesalahan dinamis CMMS, masih akurasi yang tinggi dapat diperoleh ketika CMM yang dikontrol mengalami percepatan. Dengan cara ini cepat menyelidik mungkin tanpa degradasi signifikan akurasi pengukuran. Jadi metode yang kuat telah dikembangkan untuk kompensasi kesalahan dinamis CMMS. Penerapan metode ini memungkinkan peningkatan produktivitas CMM, karena menyelidiki lebih cepat dapat diizinkan.

Kesimpulan dan rekomendasi 145 6.2 Rekomendasi Metode yang dikembangkan untuk mengkompensasi kesalahan dinamik menunjukkan kinerja yang baik untuk gerakan sumbu tunggal. Namun penelitian lebih lanjut diperlukan dalam rangka untuk menentukan perbaikan akurasi yang dapat diperoleh untuk gerakan multi-sumbu. Oleh karena itu percobaan berikut direkomendasikan: • Pengukuran 2D dan 3D benda uji dengan dimensi yang diketahui (misalnya ring gauge atau lingkup) pada CMM diselidiki, menggunakan probe sentuhan-memicu, mana sinyal juga digunakan untuk memicu pembacaan sensor posisi. Menggunakan pembacaan sensor pengukuran dapat dikompensasi untuk kesalahan yang dinamis dan dimensi benda uji dapat dihitung. Dimensi ini dapat dibandingkan dengan dimensi benda kerja diketahui ofthe. • Penerapan metode ini pada CMM yang dapat beroperasi dengan pemindaian probe. Jika tes objek, seperti disebutkan dengan metode pengujian sebelumnya, yang scan, hasil pengukuran kompensasi mereka juga dapat dibandingkan dengan sebenarnya dimensi. Dengan cara ini kinerja metode untuk pemindaian dapat diuji. • Pengujian metode kompensasi pada CMM manual. Probing di secara manual CMM dikontrol sering dalam kondisi yang dinamis buruk. Oleh karena ini CMMS sangat rentan terhadap kesalahan dinamis. Jadi peningkatan akurasi relatif tinggi bisa diharapkan jika kompensasi untuk kesalahan dinamis dapat dicapai pada CMMS manual. Untuk CMMS ini hanya menarik jika rendah biaya pelaksanaan sensor adalah mungkin. Dalam rangka untuk mendapatkan efisiensi yang lebih tinggi dari metode kompensasi (berkenaan dengan biaya) juga penting untuk mengurangi jumlah sensor yang digunakan untuk mengestimasi yang parametrik kesalahan. Untuk CMM diselidiki ternyata dengan sedikit degradasi akurasi jumlah sensor dapat dikurangi dengan 50% .. The langkah-langkah berikut ini dianjurkan untuk mencapai pengurangan lebih lanjut jumlah sensor: 146 Bab 6 • Penurunan lebih lanjut dapat dicapai, jika berbeda parameter kesalahan tertentu porosnya dapat berhubungan satu sama lain. Dari pembacaan hanya satu sensor, yang dinamis beban (misalnya saat di kereta) yang menyebabkan deformasi masing-masing dapat diperkirakan. Berdasarkan beban dinamis dan pengetahuan tentang dari CMM's sumbu posisi, perkiraan percepatan yang bekerja pada sumbu dapat dibuat. Akselerasi ini kemudian dapat digunakan untuk memperkirakan semua lain kesalahan parametrik yang dipengaruhi oleh percepatan yang sama. Pendekatan ini dapat diterapkan ke CMM diselidiki. • Kemungkinan lain adalah dengan menggunakan hanya bacaan dari skala untuk memperkirakan parametrik kesalahan. Dari pembacaan skala percepatan dari kereta dapat diturunkan, yang dapat digunakan untuk memperkirakan berbagai parametrik kesalahan. Pada saat ini sebuah proyek penelitian sedang dilakukan di mana ini kemungkinan diselidiki. Untuk menerapkan kompensasi pada CMMS lain, sensor lain mungkin diperlukan. Selanjutnya, jika metode yang akan digunakan pada CMMS komersial biaya rendah sensor yang diinginkan untuk alasan ekonomis. Oleh karena itu bermanfaat untuk mempertimbangkan

juga lain jenis sensor dari sensor yang dapat digunakan selama investigasi kami. Kapasitansi- dan sensor perpindahan pneumatik pilihan menarik. Penelitian untuk implementasinya pada CMM Oleh karena itu dianjurkan.