CMM ölçüm cihazları
Taşınabilir CMM’ lere Giriş
Parçaların ve ürünlerin ölçülmesi ve kontrolü için piyasada birkaç farklı cihaz bulunmaktadır. Her cihazın kendine özel avantajları ve dezavantajları bulunduğundan, genellikle en doğru tercih uygulamaya bağlı olarak değişmektedir. Yıllar içerisinde bu cihazlar artan kalite standartlarının sağlanabilmesi için daha gelişmiş bir hale gelmiştir.
Her geçen gün daha fazla sayıda üretici, ürünlerini ve süreçlerini sürekli olarak geliştirmek amacıyla Altı Sigma ve ISO 9000 gibi kalite standartlarını uygulamaya başlamaktadır. Bu programlar, ürün hatalarının azaltılmasına veya giderilmesine ek olarak üretim süreci sırasında ortaya çıkan problemlerin tespit edilmesinde de oldukça yararlıdır. Bu da şirketlerin hatalı ürünlerin süreç sırasında daha fazla işlem görmesini engellemesine olanak sağlamaktadır. Üreticilerin bu yaklaşımda başarılı olabilmesi için, ürün montajının daha önce hiç ölçüm yapılmayan çeşitli aşamaları da dahil olmak üzere, süreçleri her adımda ölçmeleri gerekmektedir. 
Klasik ölçüm yöntemleri manüel ölçüm cihazları
Kumpaslar ve mikrometreler gibi manüel ölçüm cihazları genellikle delik çapları veya dikdörtgen şeklindeki bir bileşenin uzunluğu ve genişliği gibi basit geometrik ölçümlerin gerçekleştirilmesi için yararlıdır. Ancak karmaşık parça ölçümlerinde kullanımları oldukça sınırlıdır. Ayrıca ölçümlerin doğrudan parçanın CAD modelleri ile karşılaştırılmasına izin vermez, insan hatalarına oldukça açıktır ve farklı veriler sağlayan sonuçlar üretmez. Örneğin, bir delik çapının iki noktadan ölçülerek hızlı bir şekilde belirlenmesini sağlayabilen bir kumpas, deliğin ne kadar yuvarlak olduğu (deliğin “şekli” olarak adlandırılır) hakkında bir bilgi vermez veya kullanıcıya deliğin diğer noktalarında çapın önemli ölçüde değişip değişmediğini göstermez. Bu bilgilerin kumpas kullanılarak elde edilmesi oldukça zaman isteyen bir işlemdir ve kullanıcının bunun için mutlaka birçok farklı noktadan ölçümler alması ve bu ölçümleri birbiriyle karşılaştırması gerekir.
Optik karşılaştırıcılar ve makine izleme sistemleri
Optik karşılaştırıcılar, arkadan aydınlatılan parçaların büyütülmüş profillerinin ekrandaki bir ölçekle karşılaştırılmasına dayanan eski bir teknolojidir. Bu şekilde iki boyutlu şekiller hızlı bir şekilde ölçülebilir, ancak doğruluk sınırlıdır ve işlem manüeldir. Makine izleme sistemleri de optik karşılaştırıcılara benzerdir, ancak farklı olarak kontrol analizlerinin gerçekleştirilmesi için kameralar ve görüntüleme yazılımları kullanılır. Makine izleme sistemleri çok hızlıdır, ancak pahalıdır, belirli uygulamalarla sınırlıdır ve yalnızca küçük parçaların iki boyutlu kontrolleri için kullanılır. 
Koordinat ölçüm makineleri
Koordinat Ölçüm Makineleri (CMM’ler) bir çalışma yüzeyi üzerindeki noktaların koordinatlarını belirlemek için hareketli bir ölçüm probunu takip etmek üzere tasarlanan mekanik sistemlerdir. CMM’ ler ölçüm yatağını içeren makine gövdesi, ölçüm probu, kontrol veya hesaplama sistemi ve ölçüm yazılımı olmak üzere dört temel bileşenden meydana gelir. Farklı boyutlara ve tasarımlara ve farklı prob teknolojilerine sahip çok çeşitli makineler mevcuttur.
CAD Kullanımı
Birçok üretici, CMM teknolojisini ürün geliştirme aşamasında CAD kullanımının yaygın olmasından dolayı tercih etmektedir. CAD yazılımı, tasarım sürecini kolaylaştırır ve üreticilere 3 boyutlu sanal tasarım modelleri sağlar. Üreticiler CAD yazılımlarını, yeni ürünler için tasarımlar ve mühendislik şartnameleri oluşturmak ve ayrıca mevcut ürünlerin tasarımlarını ve şartnamelerini kontrol etmek ve değiştirmek için kullanmaktadır. CAD kullanımı, tasarım revizyonları arasındaki süreyi kısaltabilir. Ancak mevcut üretim uygulamaları en katı kalite ve güvenlik standartlarının sağlanmasını ve daha sık ürün girişlerinin yapılmasını gerektirmektedir. Montaj aparatları ve ölçüm cihazları, üretimin hızlı tasarım değişikliklerine ayak uydurabilmesi için mutlaka en güncel CAD tasarımına bağlanmalıdır.
Klasik (sabit) CMM’ ler
İlk CMM, makinenin XYZ konumunu görüntüleyen, bir dijital değerin okunduğu basit bir cihaz olarak 1960’lı yılların başında üretilmiştir. Klasik CMM tipleri köprü, destek ve rampa bileşenleri içerir.
Sabit CMM’ ler çok yüksek hassasiyet düzeylerine sahiptir ve CAD modeline bir bağlantı sağlar. Ancak ölçülecek parçanın (tipik olarak sıcaklığı kontrol edilen bir odada duran) CMM’ ye getirilmesini ve parçanın CMM ölçüm ızgarasına sığmasını gerektirmektedir. Üretilen alt tertibatlar boyut olarak büyüdüğünden ve daha büyük tertibatlara entegre edildiğinden, taşınabilirlikleri azalmış ve bu nedenle klasik bir CMM’ nin kullanım alanlarını sınırlamıştır. Bu teknolojide ayrıca üreticilerin büyük veya karmaşık şekilli parçaları ölçmek için manüel ölçüm cihazlarını veya pahalı özel test tertibatlarını kullanmaya devam etmesi gerekmektedir. Sabit CMM ‘nin kullanımı oldukça karmaşıktır; bu da potansiyel operatör ve kullanıcı sayısını kısıtlamaktadır.
Taşınabilir CMM’ ler
İlk üretiminden bu yana, taşınabilir CMM’ lerin geliştirilmesi de dahil, CMM teknolojisinde birçok gelişme yaşanmıştır. Taşınabilir CMM’ ler, klasik CMM’ lerin tüm avantajları ile birlikte daha yüksek bir esnekliğe sahiptir. Ağırlıkları düşüktür ve bu nedenle ölçüm yapılması gereken her yerde kullanılabilir (makine parçaya gider). Kontrollü bir ortam oluşturulmasına gerek yoktur ve ayrıca kullanımı oldukça basittir. Oldukça yüksek doğrulukta sonuçlar sağlar ve birçok ortamda çalıştırılabilecek kadar sağlamdır. Taşınabilir CMM’ ler ayrıca klasik bir CMM’ den çok daha ucuzdur.
Taşınabilir CMM tipleri
Mafsallı kollu ve lazerli olmak üzere iki temel taşınabilir CMM tipi mevcuttur.
Mafsallı kollu CMM’ ler
Mafsallı bir kol, probun 3 boyutlu ortamdaki konumunu belirleyip kaydeder ve daha sonra yazılım aracılığıyla sonuçları rapor eder. Prob ucunun konumunun hesaplanması için, koldaki her bir bağlantı noktasının dönüş açısının ve her bir segmentin uzunluğunun bilinmesi gerekmektedir. En açık konumda radyal erişim mesafesi tipik olarak (4 fit ile 12 fit çapında veya çalışma hacminde) 2 fit ile 6 fit arasında değişmektedir. Kol içerisinde her bir hareketli bağlantı noktasının dönüş açısı, optik döner kodlayıcılar kullanılarak belirlenir. Bu kodlayıcılar, cam bir disk üzerine hassas şekilde çizilmiş çizgileri tespit ederek dönüş sayısını artışlı bir şekilde belirler. Kollar tipik olarak 6 veya 7 dönüş eksenine sahiptir, bu da cihazın çok farklı şekillerde hareket etmesine olanak sağlar.
Mafsallı kollu CMM’lerin tipik uygulamaları şunlardır:
Boyut Analizleri: Geometrik ve GD&T analizleri için ölçümlerin gerçekleştirilmesi
CAD Tabanlı Kontrol: Gerçek zamanlı sapmaların tespit edilmesi için doğrudan CAD verilerine göre ölçüm yapılması. Makine Üzerinde Kontrol: Parçaların doğrudan makine üzerinde kontrol edilmesi
İlk Parça Kontrolü: Her bir parçanın nominal verilerle karşılaştırılarak ölçülmesi
Hizalama: Göreceli konumlardaki değişimin değerlendirilmesi için parçaların hizalanması
Tersine Mühendislik: Her yüzeyi belirlenmiş CAD modellerin elde edilmesi için parçaların ve nesnelerin sayısallaştırılması
Lazerli CMM’ ler
Lazerli bir CMM’ nin çalışması oldukça kolay anlaşılır: İki açı ve bir mesafe ölçer. Lazerli takip cihazı, ölçülecek nesne üzerinde tutulan retroreflektif bir hedefe bir lazer ışını gönderir. Hedeften yansıyan ışın geldiği yolu tekrar takip ederek, cihaza çıktığı noktadan geri döner.
Kullanılan retroreflektif hedefler farklılıklar gösterir, ancak en yaygın olanı dairesel monteli retroreflektörlerdir (SMR). Işın cihaza geri döndüğünde, cihaz ile SMR arasındaki mesafeyi ölçen bir mesafe ölçüm sistemine gider. Mesafe ölçüm sistemi, interferometre veya mutlak mesafe ölçer (ADM) olmak üzere iki tipte olabilir. Lazerli takip cihazı oldukça yüksek doğruluk düzeylerine ve çok daha geniş (yüzlerce fit çapında) bir ölçüm aralığına sahiptir. Çok yüksek hızlarda koordinat verileri toplar ve yalnızca bir operatör tarafından çalıştırılabilir.
Lazerli CMM’lerin tipik uygulamaları şunlardır:
Hizalama: Nesne konumlandırılması için gerçek zamanlı geri besleme
Montaj: Makine temelinin yerleştirilmesi / dengelenmesi
Parça Kontrolü: Gerçek ve nominal değerlerin dijital olarak kaydedilmesi
Cihaz Kurulumu: Cihazlerin yalnızca tek bir kişi tarafından kurulması ve kontrol edilmesi
Tersine Mühendislik: Yüksek doğruluk düzeylerine sahip dijital tarama verilerinin elde edilmesi
Özet
Kalite ölçüm cihazları için çok geniş bir seçenek aralığı bulunmasına rağmen, taşınabilir CMM’lerin yaygınlığı artmaya devam etmektedir. Şirketler, yüksek esneklikleri sayesinde bu cihazları en çok ihtiyaç duydukları zamanda ve yerde kullanabilmekte ve istedikleri yüksek doğruluktaki sonuçları elde edebilmektedir. Hurda oranları ve kayıpların azaltılması, ölçüm sürelerinin kısaltılması ve ürün kalitesinin arttırılması, taşınabilir CMM’lerin kullanılmasıyla elde edilebilecek avantajlardan bazılarıdır. Bu avantajlar, şirketlerin taşınabilir CMM yatırımlarının geri dönüşünü, birçok durumda on iki ay içinde tam olarak geri alabilmelerini sağlamaktadır.
Faro Ölçü Sistemleri
