CMM三次元是什麼?精度測量工具1篇文就懂

cmm

為了讓工件能更佳精準,我們都會使用測量儀來評鑑精準度;依據評測的單位、部位、便利性等考量,會使用不同的測量儀器,常見有游標卡尺、分厘卡、CNC影像尺寸測量儀與CMM三次元測量儀等。而今天我們要跟大家介紹CMM三次元測量儀,從原理、運用範圍與好處等面向,幫助你深入了解為何用CMM能使工件更加精準。
 

CMM三次元是什麼?

CMM是Coordinate Measuring Machine的縮寫,由儀器上的探針透過影像處理技術來測量工件的測量裝置,而根據測量的方式可以區分成接觸式與非接觸式。下面我們就一起來深入瞭解關於CMM三次元測量儀的資訊吧!


CMM三次元的原理

前面有說到CMM三次元是透過影像處理來測量,其實更準確地來說,是經由探測器(探針)取得被測物(工件)表面上特徵、離散點的座標位置紀錄並回傳,再經由內部精算處理,計算出工件的尺寸、形狀。


CMM三次元的運用範圍

傳統的探測儀器會因為探測基準來區分工具,如寬度/長度會使用捲尺、表面粗糙使用粗糙度儀、測量角度/圓弧的半徑/段差/螺絲間距(產品檢測範圍)等會採用輪廓形狀測量儀節距;而CMM三次元則是使用探針與電腦運算的模式,可以測量的範圍就涵括長寬、粗糙度、產品檢測等,是更一應俱全的精密測量儀器。


CMM三次元方式:接觸/非接觸

CMM三次元可以從探針的偵測方式分為接觸/非接觸式,由探針接觸到物體表面的稱為接觸式,由雷射掃描檢測的稱之為非接觸式:


接觸式

由探針直接接觸物體,進而取得物體的相關數據。由於探針會接觸到物體,所以取得的數值會比較精準,也不會受到探照時的燈光影響,對於複雜的物體也可以測量;但相對的整體測量時間會偏多,且也不適用於柔軟的物體。


非接觸式

由雷射、顯微鏡、投影器等方式檢測物體,可以大量且快速的進行測量,但會受到物體表面明亮度而影響到測量精準度,也就是說較無法做到精準測量。
 

接觸式CMM三次元與非接觸式CMM三次元差異比較表

  接觸式 非接觸式
特色 由探針接觸到物體來進行測量 由雷射、顯微鏡、投影器等方式檢測物體
優點 測量數值精準 可以大量且快速測量
缺點 測量速度慢 會因為光照的原因而影響精準度
 


CMM 三次元檢測儀種類有哪些?常見機台介紹

目前常見的CMM 三次元檢測儀有分為:懸臂式、水平懸臂式、橋架式、龍門式4種,這裡我們會跟你詳細介紹有什麼不同,趕快一起往下看吧:


懸臂式

懸臂式三次元檢測儀通常用於中小型工件檢測,其運動原理是由感測器探頭掛在水平懸臂支柱 (Z軸) 上,支柱沿著水平懸臂樑的 Y 軸方向移動,整個水平懸臂樑和支柱則可在 X 軸方向的導槽上移動。懸臂式三次元檢測儀有3邊開放空間,因此工件裝卸非常方便。此外要特別注意,由於是利用懸臂來探測的因素,感測器探頭不宜過重。


水平懸臂式

水平懸臂型式類似於懸臂型的三次元檢測儀,唯一的差別在於探頭感測器裝置在水平懸臂(Y),並連接到支柱(Z)上,檢測時整體裝置會沿著水平面導軌在X軸方向移動。在進行高精度量測應用時,需要考慮懸臂水平臂伸展或收縮時,重量容易會有些微的誤差,檢測完後會需要針對重量進行補算,才能確保精準度。


橋架式

橋架式三次元檢測儀由於水平樑兩端有支柱支撐,可達到更小、更精準的活動角度,相較懸臂式有更高的精度;此外,平台具有開敞空間性、結構剛性佳等優點,是中小型測量機台的主流機型。那橋架式三次元檢測儀是如何運作的呢?設計原理是透過相互垂直的導軌運動來進行檢測,Z軸部分會裝在Y軸上,並裝載感測器探頭,讓Y與Z軸對X軸達到垂直運動。


龍門式

龍門式三次元測量儀是會將多個支架直接固定在地板上的測量機型,也稱為門型。相較於橋架式,龍門式具有更好的剛性,因此適合用於中大型工件的測量。測量時,探頭會沿著受測物軌跡進行相互正交的導軌運動,其中感測器探頭的Z軸會裝在Y軸部分上並作垂直運動,而Y軸和Z軸部分的會與X軸部分進行桌台運動;而X軸部分在機座兩側的導軌上作水平運動,並由機座或地面承載工件。龍門式平台雖然會需要需求良好的地基與操作的開闊性,但卻可以提高測量的精度及達到更好的動態性能。
 

常見的CMM 三次元檢測儀種類比較

  懸臂式 水平懸臂式 橋架式 龍門式
原理 由感測器探頭掛在水平懸臂支柱 (Z軸) 上,支柱沿著水平懸臂樑的 Y 軸方向移動,整個水平懸臂樑和支柱則可在 X 軸方向的導槽上移動。 探頭感測器裝置在水平懸臂(Y),並連接到支柱(Z)上,檢測時整體裝置會沿著水平面導軌在X軸方向移動。 Z軸部分會裝在Y軸上,並裝載感測器探頭,讓Y與Z軸對X軸達到垂直運動。 探頭會沿著受測物軌跡進行相互正交的導軌運動,其中感測器探頭的Z軸會裝在Y軸部分上並作垂直運動,而Y軸和Z軸部分的會與X軸部分進行桌台運動;而X軸部分在機座兩側的導軌上作水平運動。
優點 懸臂式三次元檢測儀有3邊開放空間,因此工件裝卸非常方便 與懸臂式一樣 可達到更小、更精準的活動角度,相較懸臂式有更高的精度 可測量較大的工件
缺點 探色頭不宜太重 水平臂伸展或收縮時,重量容易會有些微的誤差 造價比懸臂式貴 需要更平穩且大的地面
適用範圍 中小型工件檢測 中小型工件檢測 中小型工件檢測 中大型工件檢測

 


使用CMM 三次元檢測好處

使用CMM三次元檢測儀,能為廠商在生產時帶來許多好處,像是針對提高產品精準度、生產效率,甚至是顧客滿意度都擁有良好的正向影響!下面我們一起來深入瞭解CMM三次元檢測的好處:
<延伸閱讀:減少CMM三次元量床負載的 5 個提示>
 

精準度:

CMM三次元檢測儀的高精準度可以偵測微小的工件的些微誤差,能協助廠商在製作階段時就可以發現問題並著手解決,進而提高生產過程中的精度與準確性,從而減少後續損失。
 

生產效率:

傳統的檢測方式需要逐一進行手動測量,這種方法耗時費力且易出現誤差。使用CMM三次元檢測儀就可以大量且快速的進行測量,降低人工操作的時間與誤差,也提高了品質管理的效率。
 

顧客滿意度:

CMM三次元檢測儀透過精確的產品測量與分析,可以提升產品品質,能有效減少退貨率及客訴,進而提升客戶對產品與品牌的信任度,提高企業的競爭力與市場地位。
 

結論:

今天針對CMM 三次元的說明介紹,我們能知道使用CMM三次元檢測儀可幫助企業提高生產效率、產品品質與客戶滿意度,進一步為企業帶來更多利益與競爭優勢。若你手邊有產品需要精準檢測,歡迎與我們聯繫,豪震擁有3部接觸與掃描式三次元量床設備,能針對樣品反覆進行尺寸檢查,進而提高產品良率。

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