Üç serbestlik dereceli bir koordinat ölçüm cihanının tasarım ve imalatı

Abstract

Bu tezde üç boyutlu ölçüm yapabilen bir ölçüm cihazının tasarım ve üretimi anlatılacaktır. Tasarım aşaması kendi içinde alt gruplara ayrılmaktadır. Mekanik ve elektronik tasarım alt konularının tamamlanmasının ardından üretim süreci tamamlanacak ve ölçüm cihazının montajı yapılarak deneysel olarak elde edilen veriler incelecektir. Üç boyutlu ölçüm, klasik ölçü aletleriyle yapılamayan ölçümlerin yapılabilmesini sağlamaktadır. Örneğin araba camı düşünüldüğünde, bu yapımın iki boyutlu ölçü aletleriyle kalite kontrolünün yapılmasının mümkün olmayacağı görülmektedir. Üç boyutlu ölçüm cihazları sanayide ve üniversite laboratuvarlarında, genellikle kalite kontrol uygulamalarında kullanılmaktadır. Örneğin makine üretim endüstrisinde, üretimden çıkan parçaların boyutsal toleranslarının incelenmesi amacıyla üç boyutlu ölçüm cihazları kullanılabilir. Ayrıca tersine mühendislik uygulamalarında da bu tip cihazların kullanılması büyük kolaylık sağlamaktadır. Ölçüm, bir operatör tarafından yapılacaktır. Bu da ölçüm kolunun eyleyici ihtiyacını ortadan kaldırmaktadır. Ölçülecek parçanın üzerinde bulunduğu yüzey, referans yüzey olarak kullanılır. Bunun için öncelikle bu yüzeye en az üç nokta tanımlanmalıdır. Daha sonra bu yüzey referans alınarak ölçümler gerçekleştirilebilir. Ölçüm cihazını temelde mekanik ve elektronik aksam olarak iki kısımda inceleyebiliriz. Mekanik aksamda; gövde konstrüksiyonu, rulmanlar, cıvatalar ve diğer mekanik bağlama elemanları, elektronik aksamda; enkoderler, USB-CAN dönüştürücü ve bilgisayar bulunmaktadır. Ayrıca yine CANbus haberleşmesi ve bilgisayar programı bu bölümde bulunmaktadır. Mekanik tasarım, üç adet dönel mafsal kullanılarak oluşturulmuştur. Burada mafsallarda ölçüme etki edecek boşlukların oluşmaması için rulmanların ve millerin toleransları sıkı geçme olarak seçilmiştir. Ayrıca rulman seçiminde de yine boşluksuz tip rulmanlar kullanılmıştır. Elektronik tasarım enkoder, USB-CAN dönüştürücü ve bilgisayar bileşenlerinin seçimi ve haberleşme programını içermektedir. Enkoderlerin dönel uzuvlarda mümkün olduğunca yüksek çözünürlükte açı bilgisi vermesi beklenmektedir. Ancak burada dikkat edilmesi gereken önemli nokta, bu üç açı bilgisinin aynı anda örneklenmesinin gerekliliğidir. Eğer açı örneklemeleri sırasında bir gecikme yaşanırsa, bu uç nokta hatası olarak karşımıza çıkacaktır. Uzuvlara 18 bitlik mutlak ve tek turlu enkoderler seçilmiştir. Senkron örnekleme için ise CANopen protokolü kullanılmıştır. USB-CAN dönüştürücü, CANbus? tan gelen sinyallerin USB girişli bilgisayarlara aktarılması için gereklidir. Bu cihazın seçiminde, üreticinin sağladığı API ve sürücülerin işletim sistemleri ile olan uyumluluğu dikkate alınmıştır. Enkoderler CANbus hattına bağlanarak USB-CAN dönüştürücü ile bilgisayara alınmış ve burada istenilen işlemler yapılmıştır.