Hệ thống đo quang học 3D mang đến nhiều lợi ích cho xưởng đúc

Ngay từ trước khi sản phầm đúc đầu tiên được chế tạo và đo kiểm (FAI), việc phân tích biên dạng và kích thước 3D đã đem lại những thông tin hữu ích để kiểm soát chất lượng và tối ưu hoá quy trình đúc. Các xưởng rèn và đúc khắp nơi trên thế giới sử dụng công nghệ quét 3D ATOS từ hãng GOM của Đức để đo kiểm bề mặt và kích thước của khuôn mẫu, lõi cát và mẫu đúc. Đi theo hệ thống của GOM là phần mềm đo kiểm cũng như những chương trình đào tạo và hỗ trợ kỹ thuật đồng bộ. Những khách hàng lâu năm đều đánh giá cao giải pháp tích hợp về đo kiểm trong cùng một hệ thống của GOM.

Hệ thống đo kiểm 3D ATOS

Khả năng đo kiểm toàn bề mặt của các hệ thống máy quét ATOS đảm bảo đánh giá nhanh chóng cho toàn bộ các bề mặt phức tạp của chi tiết (xem hình ảnh). Dựa trên nguyên lý tam giác đạc, máy quét chiếu những hệ vân sáng lên bề mặt mẫu và thu dữ liệu qua 2 máy ảnh. Máy tính tự động tính toán toạ độ 3 chiều của từng điểm ảnh với độ phân giải và độ chính xác cao nhất. Một ảnh quét chỉ mất từ 1 tới 2 giây và được tự động đưa về hệ toạ độ chung.

Với sự kết hợp giữa hệ vân sáng và hệ máy ảnh kép, mỗi ảnh trong quá trình quét luôn được kiểm tra các thông số hiệu chuẩn, nhiễu động của đầu đo cũng như thay đổi trong điều kiện môi trường làm ảnh hưởng đến các phép đo. Bằng cách xoay mẫu hay dịch chuyển máy quét, bề mặt mẫu được máy quét hoàn chỉnh từ nhiều góc độ khác nhau. Dữ liệu STL thu được sau khi quét có thể sử dụng ngay cho nhiều mục đích khác nhau như kiểm soát chất lượng (QC) hay thiết kế ngược (reverse engineering).

Một loạt mẫu với những kích thước đơn giản có thể được quét và so sánh với dữ liệu CAD bằng phần mềm đo kiểm của GOM trong vòng 15 phút. Khả năng này cải thiện rõ rệt công đoạn kiểm tra chi tiết. Sai số được thể hiện bằng hình ảnh màu dễ hiểu, thể hiện trực quan những khu vực có vấn đề.

Phần mềm đo kiểm cho kiểm tra biên dạng và kích thước trên dữ liệu 3D

Phần mềm đo kiểm theo tham số GOM Inspect Professional trang bị hàng loạt tính năng chuyên biệt cho ngành công nghiệp đúc (Hình 1). Điều này cho phép đảm bảo chất lượng ổn định mà không cần thêm một gói phần mềm đo kiểm riêng nào khác. Đi kèm với khả năng phân tích và so sánh biên dạng và kích thước với dữ liệu CAD, phần mềm có những tính năng đo độ dày vật liệu (material thickness), đảm bảo dung sai cho những công đoạn gia công tiếp theo.

Ngoài những tính năng kiểm tra vị trí, kích thước thông thường và thước kẹp ảo, là khả năng đo kiểm mặt cắt với miền dung sai (tolerance band) và những công cụ đo 2D truyền thống. Hệ thống điểm quy chiếu của máy quét ATOS cho phép ta có thể kiểm tra các mặt phân khuôn hay các nửa khuôn để đảm bảo ghép khuôn hoàn hảo.

Để phục vụ mục đích lưu trữ và xử lý dữ liệu, phần mềm GOM Inspect Professional cung cấp công cụ tạo và xuất báo cáo đo kiểm hay khả năng tuỳ biến mẫu báo cáo 3D theo yêu cầu. Ngoài ra, phần mềm có thể xuất báo cáo dưới dạng bảng biểu cho những điểm đo giống như CMM truyền thống. Những báo cáo này có thể được lưu trữ ở nhiều dịnh dạng khác nhau như Excel, PDF, HTML hay Word.

Nhờ có khả năng kiểm tra tham số, những tác vụ đo kiểm một lần hay lặp lại nhiều lần đều dễ dàng như nhau. Khả năng trao đổi dữ liệu với khách hàng và các bộ phận khác nhau được đơn giản hoá với phiên bản GOM Inspect miễn phí. Ngoài ra, phần mềm đo kiểm GOM còn được sử dụng để đánh giá dữ liệu 3D từ máy quét laser hay máy chụp cắt lớp (CT).

Công nghệ đo toạ độ 3D quang học: kiểm soát toàn bộ quá trình sản xuất

Công nghệ đo quang học không chỉ ứng dụng trong kiểm tra mẫu đúc. Tích hợp hệ thống đo kiểm quang học cũng đảm bảo an toàn cho mọi công đoạn trong sản xuất. Những hệ thống này giảm thiểu thời gian và chi phí sản xuất, rút ngắn lead-time và giảm số sản phẩm lỗi. Những hệ thống đo quang cũng có thể trợ giúp cho mọi công đoạn sản xuất khác, từ chế tác khuôn lõi, khuôn mẫu cho đến kiểm tra sản phẩm đầu tiên (FAI) và tối ưu hoá quá trình CNC.

“Nhiều khách hàng gặp chúng tôi lần đầu tiên với chỉ một chi tiết có vấn đề”, Carsten Reich, trưởng bộ phận tự động hoá tại GOM chia sẻ. “Khi đưa vào sử dụng thực tế, hệ thống đo quang học nhanh chóng thể hiện lợi ích ở nhiều mặt khác nhau. Được tích hợp từ giai đoạn khởi đầu trong chuỗi sản xuất, hệ thống giúp giảm thời gian phát triển và làm quy trình sản xuất trôi chảy. Những khách hàng sử dụng hệ thống của chúng tôi luôn khám pháp nhiều tiềm năng của hệ thống đo quang, dẫn tới những phương pháp đảm bảo chất lượng cải tiến.”

Những ứng dụng phong phú bao gồm đánh giá xác nhận thiết kế, đo kiểm khuôn và mẫu đúc thử nghiệm, kiểm khuôn mẫu và chi tiết trong quá trình sản xuất hàng loạt. Những giải pháp của GOM cung cấp được ứng dụng trong toàn bộ quy trình sản xuất. Kết luận lại, ứng dụng đa dạng của hệ thống đo kiểm quang học tăng hiệu quả rõ rệt cho quá trình đúc.

Kiểm soát chất lượng khuôn đúc và chi tiết đúc

Kiểm tra biên dạng của mẫu, khuôn đúc, lõi, insert, v.v… bằng công nghệ đo quang cho phép kiểm soát hoàn toàn quá trình đúc, tạo sự an tâm cho nhà sản xuất khuôn. Trong khi các phương pháp đo tiếp xúc chỉ đo từng điểm riêng lẻ, phương pháp đo quang học thu dữ liệu toàn bề mặt. Thêm vào đó, tốc độ quét nhanh chóng giảm chi phí và đem lại quy trình làm việc trôi chảy hơn.

Một ví dụ với một khuôn vừa phay xong, công đoạn đo kiểm cho phép phát hiện và chỉnh sửa sởm những khiếm khuyết của bề mặt khuôn, lõi v.v… Việc so sánh giữa sản phẩm phay với CAD của khuôn có thể chỉ ra được những vị trí thừa vật liệu do chọn dao phay sai. Công nhân có thể dễ dàng nhận ra những khu vực cần phải sửa để đạt được biên dạng mong muốn (Hình 3).

Kiểm tra bề mặt đúc

Khả năng đo toàn bộ bề mặt của mẫu đúc mang thêm lợi ích cho công nghiệp đúc. Nhờ có dữ liệu quét độ phân giải cao mà sai số so với dữ liệu CAD được thể hiện trên những biểu đồ màu. Do đó báo cáo đo kiểm trở nên trực quan và dễ dàng tìm ra phương án sửa đổi. Cách tiếp cận này giảm từ hàng trăm trang báo cáo đo kiểm thông thường với hàng loạt con số xuống còn một vài hình ảnh với những kích thước cần lưu ý.

Điều này mang lại lợi ích cho cả giai đoạn phát triển lẫn duyệt sản phẩm. Không chỉ giới hạn tại một vị trí, hệ thống ATOS có thể dễ dàng được di chuyển tới địa điểm đặt mẫu và có thể được lắp đặt nhanh trong 15 phút. Điều này cho phép đo kiểm với những khuôn mẫu khổ lớn, không thể dễ dàng di chuyển đến phòng đo (hình 4).

Nhờ có thiết kế chắc chắn, sensor có thể làm việc trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt. Vùng quét có thể thay đổi phù hợp với từng tác vụ đo và kích thước mẫu vật bằng việc thay bộ thấu kính thích hợp trong vài phút. Vậy nên một hệ thống có thể đo tất cả các vật thể, từ những nữ trang tinh xảo cho đến những vỏ động cơ lớn.

Đo kiểm tiếp xúc và không tiếp xúc trong cùng một hệ thống

Trong một số lĩnh vực đúc, ví dụ như ống tản nhiệt nước, ống dẫn dầu, lỗ khoan vẫn luôn thách thức những hệ thống đo quang. Máy đo CMM thường được ứng dụng trong những trường hợp như vậy. Đây là một quá trình tiêu tốn thời gian do mẫu đúc cần phải được định vị chuẩn trước khi đo. GOM Touch Probe là giải pháp để giải quyết tình trạng này.

GOM Touch Probe là một phụ kiện cho hệ thống ATOS, kết hợp đo kiểm toàn bề mặt không tiếp xúc và đo kiểm điểm tiếp xúc trong cùng một hệ thống (hình 5). Với touch probe cầm tay, kỹ thuật viên có thể chuyển đổi giữa đo quét 3D quang học và đo tiếp xúc nhanh chóng. Touch probe cho phép đo kiểm trực tiếp những vùng khó tiếp cận hay đo nhanh kích thước.

Hệ thống thống nhất với khả năng vượt trội

Máy quét 3D ATOS được ứng dụng trong toàn bộ quy trình đúc là giải pháp đo kiểm khuôn mẫu, lõi cát, sản phẩm đúc ổn định và tiết kiệm thời gian. Dành cho ứng dụng đo tự động là những hệ thống robot và bàn xoay đa trục. Dữ liệu quét 3D có thể được phân tích bằng phần mềm đo kiểm GOM với tính năng đa dạng và chuyên dụng cho đo kiểm cả biên dạng lẫn kích thước. Những công ty đầu ngành đều bị thuyết phục bởi những giải pháp tích hợp phần cứ, phần mềm và hỗ trợ kỹ thuật của GOM.

Hệ thống số hóa 3D ATOS

Hệ thống đo toạ độ 3D quang học linh hoạt ATOS bắt đầu sản xuất và luôn được phát triển cải tiến từ năm 1995. Với thiết kế đa dạng, hệ thống có thể thu thập hàng triệu điểm đo trong vài giây với vùng quét từ 30mm x 30mm  tới 2000mm x 2000mm.

ATOS thu thập dữ liệu đo kiểm 3D. Hệ thống ATOS được sử dụng trong quá trình đúc áp lực, đúc trọng lực, đúc mẫu chảy và đúc khuôn cát. Giải pháp đo kiểm nhanh chóng ổn định được ứng dụng trong kiểm soát chất lượng, thiết kế ngược và tạo mẫu nhanh. Thay vì đo một vài điểm ATOS có thể thu thập toàn bộ biên dạng của chi tiết dưới dạng dữ liệu đám mây điểm có độ phân giải cao. Dữ liệu quét thể hiện chính xác các bề mặt freeform cũng như kích thước của chi tiết. Hệ thống tạo báo cáo hoàn chỉnh về toạ độ 3D, sai số toàn bề mặt so với CAD, đo kiểm mặt cắt.

Phần mềm GOM Inspect miễn phí

Với gói phần mềm GOM Inspect miễn phí, GOM cho phép tiếp cận công nghệ xử lỹ dữ liệu 3D miễn phí. GOM Inspect được kiểm định và chứng nhận bới PTB & NIST. GOM là một công cụ xử lí mesh cũng như đánh giá hình dạng và kích thước của đám mây điểm 3D cũng như để đọc dữ liệu 3D.

Với bản miễn phí, người dùng trong lĩnh vực RP, CAD/CAM, CAE và CAQ có thể đọc và đánh giá những dữ liệu 3D từ máy quét quang học, máy quét laser, máy quét CT cũng như nhiều hệ thống khác. Người dùng GOM Inspect cũng hưởng lợi từ những khoá đào tạo sử dụng, video hướng dẫn cũng như dữ liệu mẫu.

Các hệ thống đo quang học 3D khác