3 Boyutlu Ölçüm Sistemleri – I

Tersine mühendislik sürecinde bir ürünün geriye dönük olarak boyutsal özelliklerinin elde edilmesi gereklidir. Bu ihtiyaca yönelik olarak  boyutsal özelliklerin ve geometrik toleransların belirlenebilmesi için fiziki parça üzerinden ölçüm alınması ve sayısallaştırılması hedeflenir. Bu aşamada 3 boyutlu ölçüm sistemleri kullanılmaktadır. Bu sistemler sahip oldukları mekanik ve elektronik bileşenlerin yanı sıra yazılım ve kontrol bileşenleriyle karmaşık bir mekatronik sistem örneğidir. Bu sistemler temas ederek ve temassız çalışma prensiplerine sahip olduklarından bu iki grupta incelenirler. Temas ederek çalışan koordinat ölçüm makinesi (coordinate measuring machine,CMM) yazımızın devamında irdelenmektedir. Temassız çalışan optik CMM’leri ve lazer tarayıcıları bir sonraki yazıda inceleyeceğiz.

Koordinat Ölçüm Makinesi – CMM

Henüz CAD/CAM yazılımlarının kullanımda olmadığı yıllarda üretim, modeller üzerinden gerçekleştirilmekteydi. Bu durumda modeller üzerinde alınan ölçümlerin doğruluğu önem oluşturmaktaydı. Savunma ve havacılık endüstrisindeki kompleks özellikleri sebebiyle ölçülemeyen modeller sorununa çözüm olarak ortaya çıkmış olan prob uçlu CMM’ler günümüzde ar-ge çalışmaları için, tersine mühendislikte sayısallaştırma ve üretimde kalite kontrol amaçlı kullanılmaktadır.

Koordinat Ölçüm Makinası
Koordinat Ölçüm Makinası

CMM kullanımı ve genel özellikleri aşağıdaki gibi özetlenebilir:

  • Temel bileşenleri prob sistemi, üç eksende çalışmayı sağlayan mekanik ya da pnömatik sistem ve veri toplamayı sağlayan donanım sistemidir.
  • Prob sistemi teorik olarak uzayda bir noktanın X,Y ve Z koordinatlarını kaydeder.
  • Bu noktalar kullanıcı tarafından yorumlanarak doğru, yay, düzlem, çember, slot gibi geometrik verilere dönüştürülebilir.
  • Nokta kümesinden dönüşümü CMM yazılımı gerçekleştirir.
  • Ölçülen parçanın referans yüzeyi, bir referans noktası ve mevcut ise bir referans kenarı öncelikle tespit edilmelidir.
  • Bu bilgiler üzerinden CMM yazılımı parçanın referanslarını tanır. Geriye kalan ölçümleri kullanıcı tamamlar.
  • Aynı parçanın ikinci kez ölçümü gerektiğinde yalnızca referanslar kullanıcı tarafından ölçülebilir, devamındaki ölçümleri CMM kendisi tamamlar. Bu da özellikle kalite kontrolde zamandan tasarruf anlamına gelir.
  • CNC tezgahı ile üretilen bir parçanın geometrik özelliklerini aradığımızı varsayarsak; üretimi sırasında parçanın dayama yüzeyi ve CNC programlama sırasında referans alınan kenar, yüzey ve noktalar bilindiği takdirde CMM yazılımı ile doğruluğu çok daha yüksek sonuçlar elde edilir.
  • Donanım olarak genellikle kişisel bilgisayar kullanılmaktadır.
  • CMM yazılımı topladığı verileri sayısallaştırmada regresyon analizi kabiliyetlerini de kullanır. Bu yazılımlardan CAD/CAM yazılımları ile uyumluluk gösteren dosya formatları elde edilebilir ve bu durum da verimliliğe yansır.
  • Teknik resim bilgisi, yazılımın doğru kullanılabilmesi için önemlidir.
  • Yüzeyin yumuşak olduğu malzemelerde daha doğru sonuç için temas kuvveti çok düşük problar geliştirilmiştir.
  • Elde edilen verilerin doğruluğu ile tarama hızı arasında ters orantı vardır. Ancak önce düşük hızda daha sonra yüksek hızda tarama yapan ve bu veriler arasındaki farkı kullanarak sonraki ölçümlere yansıtabilen CMM teknolojileri de kullanılmaktadır.
  • CMM kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte bu ölçüm sistemlerinin doğruluk ve hassasiyetleri de önem kazanmıştır. Buradan hareketle doğruluk ölçütü üzerine bilimsel araştırmalar gerçekleştirilmiştir. Bilimsel araştırmalar ışığında yüzey üzerinde alınan nokta sayısı arttığında doğruluğun da arttığı bilinse de, eğer daha düz bir yüzey isteniyorsa nokta sayısının azaltılması önerilir. Örneğin 70 mm çap ölçüsüne kadar dairesellik için 300 nokta alındığında %90 doğruluk sağlanır. Diğer yandan herhangi bir yüzeyin diğer ölçülere göre konum veya toleransı gerekli ise üç yada dört nokta yeterli olmakta ve daha doğru sonuç vermektedir.
  • Doğru sonuçlar elde edebilmek ve yüksek verim için belirli periyotlarda kalibrasyon yapılması gereklidir. Hatta alt yüklenici olarak hizmet verilen büyük ölçekli firmalar CMM kalibrasyonunun düzenli olarak gerçekleştirilmesini sözleşmelere şart olarak koyabilmektedirler. Burada hedeflenen, imalat kalite kontrol ve tersine mühendislik gibi çalışmaların güvenilirliğini sağlamaktır.
  • Makina endüstrisinin her kolunda olduğu gibi bu teknolojiler üzerinde de yeni gelişmeler yaşanmaktadır. Sonsuz dönüşlü pnömatik sisteme sahip dikey ve yatay kollu CMM çeşitleri geliştirilmiştir. Savunma sanayi ve otomotivde ölçüm kapasitesi oldukça büyük olan kızaklı CMM’ler kullanılmaktadır.

Daha ayrıntılı bilgi için yararlanılan kaynaklara göz atmanızı tavsiye ederim.

1. http://tr.scribd.com/doc/120763491/cmm

2. http://machinedesign.com/article/reverse-engineering-101-0818

3. http://www.haberortak.com/Haber/Makina/02072010/Koordinat-Olcum-Makinalari-CMM-8217ler.php

4. http://www.coord3-cmm.com/50-years-of-coordinate-measuring-machine-industry-developments-and-history/

5. http://www.turkcadcam.net/rapor/tersine-muh/index2.html

Written by Osman Öztürk

2010 TOBB ETÜ Makina Mühendisliği mezunuyum, Selçuk Üniversitesi'nde yüksek lisans eğitimi ile birlikte Araştırma Görevliliği'ne devam etmekteyim.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.