Wanneer je het laboratorium binnenloopt waar de nieuwste coördinatenmeetmachine (CMM) van NIST staat, je zou in het begin verbaasd kunnen zijn over hoe ingenieurs het in de kamer hebben gekregen.

Op ongeveer 11 voet in blokjes (3,3 x 3,3 x 3,4 meter) en bijna 20, 000 pond (ongeveer 9, 000 kilogram), het apparaat - een model genaamd de Xenos, gemaakt door het Duitse bedrijf Zeiss – neemt ongeveer de helft van het volume van de laboratoriumruimte in beslag. Met minder dan 100 mm (niet helemaal 4 inch) vrije hoogte boven het hoofd, het schraapt bijna het plafond.

Het instrument in het ondergrondse lab op NIST's Gaithersburg krijgen, MD, campus vergde "wat creativiteit en veel geduld, ", zegt Vincent Lee van het Physical Measurement Laboratory (PML) van NIST. Hij en zijn collega's wisten dat het te groot was voor de route die ze normaal gebruiken om zware apparatuur te installeren. "Dus moesten we improviseren en het in de ventilatieschacht in het gebouw laten zakken, "zegt Lee. Ze moesten ook een muur uit de kamer slaan en een opening van een halve meter tussen de buiten- en binnenvloeren overbruggen.

De Xeno's kwamen naar NIST om wetenschappers te helpen een meting te maken van "big G, " de universele zwaartekrachtsconstante die eeuwenlang aan nauwkeurige metingen is ontgaan. Als dat experiment is voltooid, echter, de onderzoekers hopen het instrument op te nemen in hun groeiende vloot van CMM's, in staat om enkele van de meest nauwkeurige dimensionale metingen ter wereld uit te voeren.

Coördinatenmeetmachines zoals de Xenos gebruiken tasters om de afstanden tussen punten op een object in drie dimensies te meten, met miljardsten van een meter gevoeligheid voor de meest nauwkeurige machines. Klanten die voor dit soort metingen op NIST vertrouwen, zijn onder meer fabrikanten van ultraprecieze onderdelen, zoals lagers voor vliegtuigmotoren, testartefacten voor andere klassen meetmachines, en onderdelen of constructies voor zeer nauwkeurige systemen. Andere klanten komen uit de auto- en elektronica-industrie, en van laboratoria die kalibraties uitvoeren voor hun eigen klanten.

Met de toevoeging van de Xenos, De dimensionale metrologiegroep van NIST beschikt nu over vier CMM's in de klasse met ultrahoge nauwkeurigheid.

Deze nieuwste machine heeft ook het potentieel om de meetcapaciteit van NIST uit te breiden, aangezien het werkvolume (het gebied dat toegankelijk is voor de sonde) meer dan twee keer zo groot is als dat van de andere CMM-systemen van NIST - 1,5 x 0,9 x 0,7 meter, ongeveer zo groot als een wasmachine en droger naast elkaar. Ook, de Xenos heeft een sondekop die in alle drie de dimensies kan bewegen, inhoudende dat, in tegenstelling tot CMM's met een bewegende tafel, gevoelige onderdelen zoals die voor het grote G-experiment worden tijdens de meting minder snel gestoord.

Tot dusver, tests van de prestaties van het systeem zijn "veelbelovend, "Lee zegt, "Maar er zijn nog veel andere dingen die we moeten leren voordat we ontwerpen en metingen uitvoeren voor het grote G-experiment.

Een van de huidige uitdagingen is het beheersen van de omgeving van de CMM. Zakken hete of koele lucht in de kamer kunnen de machine of zelfs het te meten onderdeel vervormen. Om ervoor te zorgen dat de temperatuur gelijkmatig wordt verdeeld, het laboratorium gebruikt een systeem dat lucht van het plafond naar beneden duwt door geventileerde vloertegels. Maar de Xenos CMM is zo groot dat, als een kiezelsteen die vastzit in een tuinslang, het beperkt deze stroom, waardoor de lucht niet optimaal kan circuleren. Lee onderzoekt momenteel verschillende oplossingen om het probleem te verbeteren.

Het grote G-experiment gaat dit voorjaar van start en moet binnen twee jaar klaar zijn. "Daarna, we zijn van plan om de Xenos-machine in gebruik te nemen voor kalibraties, "zegt Leen.

In de tussentijd, hij en de medewerkers van PML zullen de Xenos steeds beter begrijpen om het volledige potentieel ervan te kunnen realiseren.

Het team zegt dat het jaren en jaren zal duren om de eigenaardigheden van de machine te leren, zorgvuldige vergelijkingen maken met zijn CMM's en andere lengtemeetmachines, en het uitvoeren van zorgvuldig uitgevoerde experimenten om de mogelijkheden van deze nieuwe machine te kunnen beoordelen. "Het was echt een grote inspanning om het te krijgen waar het nu is, " Zegt Lee. "En het verbaast me niet dat het hetzelfde zal duren, of zelfs meer, om het potentieel van de CMM echt te begrijpen."