Drei-Koordinatenmessmaschinen (CMM) als hochpräzise geometrische Messgeräte in der modernen Fertigungsindustrie, besteht ihr Kernprinzip darin, die genaue Quantifizierung von Objektgeometrie, Größe und Positionstoleranz durch den Aufbau und die Präzisionsmessung eines dreidimensionalen Koordinatensystems zu erreichen. Der Messprozess kann in drei Kernleitungen aufgeteilt werden:

Erstellung und Positionierung eines dreidimensionalen Koordinatensystems

CMM baut ein rechtewinkliges Koordinatensystem durch drei vertikale zueinander liegende lineare Bewegungsachsen X, Y und Z auf, wobei die Bewegungsbahn des Messkopfes (z. B. der Rubin-Sonde) durch den Messzentrum dargestellt wird. Bei der Messung wird das Werkstück am Arbeitstisch befestigt, der Messkopf kommt in Kontakt mit der Oberfläche des Werkstücks und das System erfasst in Echtzeit die genaue Position des Messzentrums im Koordinatensystem. Zum Beispiel muss der Messkopf bei der Messung des Motorzylinderdurchmessers tief in das Loch eintauchen, um mehrpunktige Koordinaten zu erfassen. Die Software berechnet den Durchmesser und die Zylindergröße des Lochs durch einen passenden Algorithmus, der auf die hochpräzise Positionierung des Koordinatensystems angewiesen ist.

Präzise Erfassung der Raumkoordinaten

Wenn der Messkopf die Oberfläche des Werkstücks berührt, erfasst der Rastermesser oder der Encoder sofort die Rasterdaten der drei Achsen und bildet die Raumpunktkoordinaten (X, Y, Z). Der Kontaktmesskopf löst das Signal durch physischen Kontakt aus, während der kontaktlose Messkopf (z. B. der Lasermesskopf) die Daten mittels optischer Prinzipien erfasst. Bei der Erkennung von Gehäuseteilen zum Beispiel muss der Messkopf einen begrenzten Punkt erfassen, der seine reguläre Form definiert, um die Daten der verschiedenen Messnadelmessungen durch Koordinatenumwandlung in das gleiche Koordinatensystem zu vereinigen, um die Kontinuität der Messergebnisse zu gewährleisten.

Mathematische Modellierung und Analyse geometrischer Parameter

Die erfassten Koordinatendaten werden durch professionelle Software verarbeitet, um grundlegende geometrische Elemente wie Ausgangspunkte, gerade Linien, Ebenen und Zylinder durch Algorithmen wie Minimum-Zwei-Multiplikationen anzupassen und dann Größe, Form und Positionstoleranzen zu berechnen. Beispielsweise erkennt die Software bei der Messung von Kegeln automatisch die Unterschiede in den Durchmessern der einzelnen Schnittbereiche; Bei der Messung freier Flächen werden massive Punktdaten in ein dreidimensionales digitales Modell rekonstruiert, um eine umfassende Messung von einfachen Geometrien bis hin zu komplexen Flächen zu ermöglichen. Darüber hinaus kann die Software 13 geometrische Toleranzen wie Linearität, Ebenheit und Koaxialität verarbeiten und einen ISO-konformen Prüfbericht ausgeben.