1. CMM digunakan untuk mengukur posisi titik-titik pada benda kerja menggunakan tiga sumbu translasi dan probe. 2. Ada berbagai sumber kesalahan pada CMM seperti kesalahan mekanik, sistem pengukuran, dan lingkungan. 3. Kesalahan utama yang mempengaruhi akurasi pengukuran adalah kesalahan geometris, beban mekanik, dan termal yang disebabkan oleh deformasi struktur mekanik CMM.

3. 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.<br />2<br />Menganalisis kesalahan dinamis<br />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.<br />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).<br />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.<br />• 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.<br />Gambar 2.1<br />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.<br />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.<br />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.<br />Table 2.1: Overview of dynamic errors of a CMM.<br />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).<br />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: quot;
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. quot;
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.<br />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.<br />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<br />Gambar 2.3 <br />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.<br />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.<br />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.<br />Table 2.2<br />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.<br />Figure 2.4: Rotation error caused by inertial effects on a gantry type CMM.<br />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.<br />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 dalambentuk 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.<br />Figure 2.5: Rotational vibrations yrx and yrz after sudden deceleration.<br />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.<br />Figure 2.6: Rotational vibrations after acceleration and deceleration of bridge type<br />CMM.<br />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.<br />Figure 2.7: Rotational vibration due to environmental disturbances.<br />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.<br />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.<br />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.<br />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.<br />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. <br />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.<br />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.<br />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.<br />3 <br />Pemodelan kesalahan dinamis <br />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.<br />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:<br /> (3.3)<br />Posisi probe nominal didefinisikan oleh perpindahan x, y, dan z, menunjukkan oleh skala:<br /> (3.4)<br />Figure 3.3: Definition of the various vectors used in the kinematic model of a CMM.<br />By definition the error at the probe position can be written:<br />(3.5)<br />were the error vector is defined as:<br />(3.6)<br />Kesalahan parametrik berkaitan dengan i sumbu dari CMM juga dijelaskan oleh vektor.Kesalahan terjemahan ditentukan oleh vektor:<br /> (3.7)<br />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:<br />Dimana X menunjukkan produk silang dan qi adalah vektor yang berisi efektiflengan antara skala pada sumbu i dan posisi probe. Vektor ini didefinisikan sebagai:<br />3.10<br />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 dinamisMeskipun model kinematik kaku-tubuh digunakan untuk propagasi error darikesalahan 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.<br />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) <br />Listen<br />Read phonetically<br />Dictionary - View detailed dictionary<br />halaman 54<br />Sudut 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