Đánh Giá GOM ATOS Q

Đánh giá GOM ATOS Q: Giải pháp đo lường bán tự động mạnh mẽ

---

Giới thiệu:

Công ty GOM của Đức đã phát triển công nghệ đo lường 3D từ năm 1990 và gần đây đã được Tập đoàn ZEISS, một nhà sản xuất thiết bị quang học hàng đầu khác mua lại. GOM chuyên về công nghệ đo tọa độ 3D công nghiệp, chụp cắt lớp vi tính 3D và kiểm tra 3D.

Vào giữa tháng 5, do hạn chế từ tình hình bệnh dịch, chúng tôi hầu như đã thử nghiệm hệ thống GOM ATOS Q thông qua Webex. Mặc dù trải nghiệm thực tế luôn ưu tiên hơn, nhưng buổi đánh giá ảo đã cho phép nhiều người hơn tham gia đánh giá: hai người chúng tôi từ Aniwaa (tôi và Ludivine) và ba người ở phía GOM.

Máy quét 3D ATOS Q của GOM

 

ATOS Q là một máy quét 3D đo lường công nghiệp được sản xuất bởi GOM, một nhà sản xuất máy quét 3D hàng đầu có trụ sở tại Đức.

Giải pháp đo lường quét 3D này là hệ thống máy quét 3D tầm trung của GOM, thuộc dòng máy quét 3D ATOS. Nó sử dụng nguyên tắc Triple Scan của GOM và công nghệ ánh sáng cấu trúc xanh với hệ thống tự giám sát được tích hợp.

Toon Peters đã thực hiện phần đánh giá với sự hỗ trợ từ hai chuyên gia, Jonathan Pickworth và Wim Cuypers, để có những hiểu biết thêm về công nghệ này và các trường hợp sử dụng thích hợp.

ATOS Q là bổ sung mới nhất của GOM cho dòng sản phẩm ATOS, đây là dòng sản phẩm bao gồm các giải pháp đo lường quang học tiêu chuẩn công nghiệp. Các giải pháp không tiếp xúc này bao gồm dòng ATOS 5 (5, 5X, 5 dành cho Airfoil) cũng như các hệ thống ATOS Triple Scan, Capsule, Compact Scan và Core.

Vị trí của ATOS Q trong dòng sản phẩm của GOM?

ATOS Q hướng đến người dùng công nghiệp đang tìm kiếm một giải pháp đo lường mạnh mẽ và linh hoạt với mức giá hợp lý. Nó được hưởng mọi ưu điểm của dòng máy ATOS về tốc độ, độ chính xác và tính dễ sử dụng trong khi dễ vận chuyển hơn và có mức giá phải chăng. Ví dụ, ATOS Q nhỏ hơn hai lần so với ATOS 5 và chỉ bằng một nửa giá của nó.

 

ATOS 5 (trái) và ATOS Q (phải).

Máy quét 3D này sở hữu hai phiên bản khác nhau, ATOS Q 8M và ATOS Q 12M, các con số này thể hiện lượng điểm trên mỗi lần quét (xem bảng bên dưới). Cả hai phiên bản đều đi kèm với 3 thấu kính khác nhau, mỗi thấu kính phù hợp với các kích thước đo khác nhau và đều đạt chuẩn VDI 2634.

Toon đã sử dụng phiên bản cao cấp hơn là 12M. Tuy nhiên, chúng tôi sẽ chỉ gọi nó là ATOS Q trong bài đánh giá này.                

Ưu điểm:

• Thiết kế chống bụi và có thể vận chuyển            
• Thiết kế dành riêng cho các ứng dụng đo lường công nghiệp
• Năm kích thước quét khác nhau
• Tốc độ quét
• Khả năng tự động hóa

Nhược điểm:

• Giá thành cao
• Vali vận chuyển lớn

Đóng gói và phụ kiện

Như bạn có thể thấy trong hình bên dưới, máy quét 3D ATOS Q và các phụ kiện đi kèm đều được đặt trong một vali đựng đặc biệt. Vali đặt trên bàn dành riêng cho máy tính xách tay đi kèm và có thể dùng như một giá đỡ, thuận tiện khi di chuyển (ví dụ: xưởng sản xuất, dây chuyền lắp ráp).

 

Toon cho chúng ta cái nhìn tổng quan về phần cứng của máy.

Mặc dù ATOS Q dễ vận chuyển và thiết lập hơn ATOS 5, tuy nhiên nó vẫn tương đối phức tạp. Vali đựng máy có kích thước lớn và nặng, được trang bị bánh xe để giúp người dùng di chuyển, chưa kể đến máy tính và vali của nó.

Dù vậy, đây chắc chắn không phải là bất lợi của máy quét khi đem ra so sánh với CMM (máy đo tọa độ) cồng kềnh và các công cụ đo lường khó sử dụng, đóng gói và vận chuyển khác. Suy cho cùng, việc thay thế dần các loại thiết bị cồng kềnh là cần thiết.

Bên cạnh máy quét, vali còn bao gồm:

• Chân máy
• Bàn xoay tự động
• Ba bộ thấu kính (dành cho 5 kích thước đo khác nhau)
• Một bảng hiệu chuẩn nhỏ được bảo vệ bằng hộp gỗ
• Một tấm hiệu chuẩn lớn để quét 3D kích thước lớn
• Cáp nguồn và kết nối

Cấu hình máy tính yêu cầu

Phần mềm quét 3D luôn đòi hỏi cấu hình cao. Đó là lý do tại sao ATOS Q tự động được kết hợp với máy tính xách tay Windows 10 64-bit mạnh mẽ, được cài sẵn phiên bản mới nhất của phần mềm GOM Inspect.

Vì GOM Inspect có thể được tải xuống và sử dụng miễn phí, GOM cũng đưa ra các cấu hình máy tính tối thiểu và khuyến nghị để tham khảo. 

Cấu hình tối thiểu:

• CPU: Intel Core i3
• RAM: 4 GB
• Bo mạch đồ họa tương thích với OpenGL
• Windows 7 SP 1 64 Bit với các bản cập nhật bảo mật mới nhất

Cấu hình khuyến nghị:

• CPU: Intel Core i7 (QuadCore)
• RAM: 16 GB
• Windows 10 64 Bit với các bản cập nhật bảo mật mới nhất

Chúng tôi không gặp bất kỳ sự cố nào với phần mềm trong quá trình kéo dài suốt hai giờ, ngay cả khi Toon đang chia sẻ màn hình của mình cùng lúc.

Tổng quan và thiết lập

Thiết lập của Toon cho phép chúng tôi có cái nhìn tổng thể về máy quét, máy tính và phần mềm. Một máy tính xách tay được sử dụng để phát webcam trực tiếp, và một máy dùng để quét 3D và chia sẻ màn hình.

 

Toon đang thiết lập hệ thống bị trước khi bắt đầu.

Trong quá trình đánh giá, ATOS Q đã được thiết lập cố định trên giá ba chân đi kèm với tính năng quét bán tự động cùng bàn xoay.

ATOS Q cũng có thể hoàn toàn vận hành tự động khi được tích hợp với GOM ScanBox hoặc cánh tay robot (Scancobot). 

Phần mềm

GOM Inspect, bộ phần mềm độc quyền mà ATOS Q sử dụng, đóng một vai trò quan trọng trong việc kiểm soát chất lượng và hiệu suất của máy quét. Đây là một phần mềm toàn diện và được sử dụng để xử lý qua toàn bộ quy trình đo lường, từ thu thập, xử lý và chỉnh sửa dữ liệu đến kiểm tra chất lượng dữ liệu đầy đủ và tạo báo cáo.

Bản thân phiên bản miễn phí đã vô cùng mạnh mẽ với nhiều chức năng, bao gồm kiểm tra và báo cáo đầy đủ, căn chỉnh part-to-CAD và chỉnh sửa lưới.

Phiên bản trả phí, được gọi là GOM Inspect Pro, bao gồm các tùy chọn nâng cao và các tính năng bổ sung. Một trong những lợi thế chính của nó so với phiên bản miễn phí là quy trình kéo thả để tính toán đầy đủ dữ liệu. Điều này cho phép kiểm tra các chi tiết giống hệt nhau lần lượt mà không cần phải thiết lập lại các thông số kiểm tra.

 

 Ảnh chụp màn hình được chụp trong quá trình quét ATOS Q 3D. Ở phía bên trái, GOM Inspect hiển thị chế độ xem trực tiếp của chi tiết đang được quét, đồng thời dữ liệu lưới được hiển thị trực tiếp ở phần trung tâm. Các thông tin liên quan đến tiến trình của bàn xoay tự động cũng được hiển thị.

GOM Inspect có giao diện rõ ràng và trực quan, với nhiều tính năng và cài đặt được tổ chức rất tốt trong các menu khác nhau. Mặc dù bạn cần phải nghiên cứu một chút để nắm bắt đầy đủ khả năng của phần mềm, bất kỳ ai đã từng sử dụng phần mềm 3D sẽ có thể nhanh chóng nắm bắt. 

Phần cứng

Điều đầu tiên chúng tôi nhận thấy là thiết kế công nghiệp của ATOS Q, nó truyền tải mục đích đo lường chứ không đơn thuần chi là quét 3D. Hệ thống được trang bị hai camera, chúng sẽ được che khi không hoạt động để tránh khỏi bụi, và một nguồn chiếu sáng.

 Ảnh sản phẩm ATOS Q chính thức 

Hai tia laser an toàn để giúp người dùng căn chỉnh máy quét một cách chính xác. Nếu bạn để quá xa hoặc quá gần, tia laser sẽ thông báo cho bạn. Theo mặc định, hệ thống hỗ trợ trực quan này sẽ bị tắt, nhưng có thể được kích hoạt cho các chế độ quét thủ công.

ATOS Q đi kèm với ba bộ thấu kính dành cho 5 kích thước đo khác nhau (phạm vi có thể được chụp trong một lần quét, mất một giây hoặc lâu hơn). Các kích thước này nằm trong khoảng từ 100mm đến 500mm và rất dễ dàng kết hợp dữ liệu quét 3D với nhau để có được kích thước đo lớn hơn.

Bạn nên giới hạn kích thước của vật đo bằng hai lần rưỡi phạm vi đo của mình để duy trì độ chính xác khi quét. Nếu bạn muốn quét một thứ gì đó lớn hơn, chẳng hạn như ô tô, bạn sẽ cần sử dụng một hệ thống đo quang học bổ sung. 

Công nghệ

Giống như các máy ATOS khác, ATOS Q sử dụng công nghệ ánh sáng cấu trúc xanh, nó chiếu các vân sáng – một tập hợp các đường dọc – lên vật đo. Ánh sáng LED được chiếu ra sẽ được chụp lại bởi hai camera tốc độ cao của máy quét.

Trong quá trình trải nghiệm, Toon và các đồng nghiệp của ông đã nhấn mạnh về nguyên lý Triple Scan của GOM.

Nói một cách đơn giản, máy quét sẽ thu ba bộ dữ liệu cho mỗi lần quét: hai bộ từ camera và một bộ từ đơn vị chiếu, vì bộ sau có thể lập trình và từ đó có thể hiệu chuẩn.

Việc này mang lại khả năng quét sâu hơn vào các vùng trũng hoặc lỗ, một lợi thế lớn đối với các hình dạng phức tạp.

Một điểm khác biệt khác so với các máy quét 3D rẻ hơn trên thị trường là ATOS Q được trang bị bộ cân bằng ánh sáng xanh. Nó loại bó hiệu ứng vignette mà hầu hết các máy chiếu đều có.

Điều này có thể được minh họa rõ nhất bằng ví dụ về đèn pin: thông thường, vùng sáng nhất sẽ nằm ở giữa và trở nên “mờ” hoặc yếu ở xung quanh viền. Nhờ bộ cân bằng, ánh sáng xanh của GOM ATOS Q có cường độ tương đương và không biến dạng trên toàn bộ phạm vi đo.

Cường độ ánh sáng ổn định, đồng đều là rất quan trọng để quét các bề mặt phản chiếu / sáng bóng. 

Khởi động

Để khởi động ATOS Q, trước tiên bạn cần trang bị máy quét với bộ thấu kính phù hợp với chi tiết cần quét.

Sau khi cảm biến (máy quét) được gắn lên chân máy, bạn có thể hướng nó về phía chi tiết đo. Hai tia laser hỗ trợ sẽ giúp bạn định vị giá ba chân ở khoảng cách và góc phù hợp.

 

Thiết lập bán tự động ATOS Q của Toon. 

Để thực hiện việc đo lường đầy đủ một chi tiết, việc sử dụng bàn xoay tự động đi kèm sẽ nhanh và thuận tiện hơn, bạn có thể thao tác trực tiếp qua phần mềm GOM Inspect. Điều này cho phép máy quét vật thể một cách hiệu quả từ tất cả các góc.

Để phục vụ quy trình thử nghiệm, cả bàn xoay và chi tiết đo đều được trang bị các điểm dán. Vị trí điểm dán là không bắt buộc, nhưng nó nâng cao độ chính xác và hiệu chuẩn thời gian thực.

Các điểm dán có thể được dán vào bàn đo hoặc các vật cố định, thay vì phải dán và tháo chúng khỏi từng chi tiết đo.

Sau khi ATOS Q được gắn chắc chắn vào giá ba chân và hướng đúng về phía chi tiết đo, nó phải được kết nối với máy tính bằng dây cáp quang đi kèm.

---

Trải nghiệm máy

Phần mềm

Xử lý và tạo dữ liệu lưới

Mô-đun chuyển đổi của GOM Inspect dành riêng cho bước đầu tiên của quy trình quét 3D: Nạp dữ liệu.

Kết hợp với ATOS Q, mô-đun hoạt động như một hệ thống tự giám sát để đảm bảo không bỏ qua bất kỳ lỗi nào. Nó giám sát ánh sáng xung quanh, rung động động tiềm ẩn trên vật đo (ví dụ: nếu bạn va vào bàn làm việc), cảm biến và hiệu chuẩn, để có thể xác minh độ chính xác của phép đo.

Bàn xoay tự động giảm tối đa sự can thiệp thủ công từ người dùng. Người dùng chỉ phải điều chỉnh chi tiết đo để máy quét chụp các bề mặt bị khuất trước đó. Do đó, quá trình này được gọi là bán tự động. 

Kiểm tra

Sau khi quét 3D hoàn thành, phần mềm sẽ tự động thiết lập mô-đun Kiểm tra. Việc so sánh dữ liệu quét 3D với tệp CAD cực kỳ nhanh chóng và dễ dàng.

Phần mềm hiển thị tổng quan về độ lệch chung với màu sắc khác nhau, tương tự bản đồ nhiệt. Các sai lệch bề mặt được hiển thị rõ ràng và có thể phân tích các mặt cắt cụ thể của chi tiết bằng các chức năng đo độ dày tiên tiến.

 

Độ lệch trên chi tiết quét 3D được hiển thị trong GOM Inspect. 

Khi Thông tin Sản phẩm (PMI) được bổ sung trong tệp thiết kế CAD, tất cả các tác vụ kiểm tra sẽ được tạo tự động mà không cần sự can thiệp của người dùng. Ngay cả khi không có mô hình tham chiếu PMI hoặc CAD, phần mềm vẫn cung cấp các tùy chọn trực quan để cho phép người dùng kiểm tra bất kỳ chi tiết hoặc kích thước nào họ cần, đồng thời tuân theo quy chuẩn ISO hoặc ASME.

 

Xuất báo cáo

Sau quá trình quét và kiểm tra, mô-đun Báo cáo giúp dễ dàng tạo, kiểm tra và xuất kết quả. Các định dạng xuất bao gồm (3D) PDF, CSV, DMIS, QDas, Pi-webb, ASCII, IGES và nhiều định dạng khác.

Các định dạng bổ sung khác dùng để xuất dữ liệu lưới điểm và kiểm tra sang phần mềm của bên thứ ba, mặc dù hầu hết các công cụ cần thiết để quét và đo lường 3D đã có trong GOM Inspect.

Báo cáo có thể được tạo cho các chi tiết riêng lẻ, cũng như cho nhiều bộ phận giống nhau dưới dạng phân tích xu hướng thống kê, nơi có thể thực hiện các nghiên cứu quy trình (ví dụ: Cp, Cpk, Sigma, Range, v.v.).

Chỉnh sửa lưới

Chỉnh sửa lưới trong phần mềm được thực hiện một cách hiệu quả nhờ mô-đun chuyên dụng của nó, mô-đun chỉnh sửa lưới. Nó cho phép người dùng nhanh chóng sửa đổi và hoàn thiện lưới bằng các công cụ như lấp lỗ, làm mịn, tinh chỉnh, v.v.

Phần mềm cũng cho phép tạo một loại khung xương cho chi tiết bằng cách chia lưới điểm thành nhiều phần. Khung xương này sau này có thể được sử dụng trong phần mềm CAD để thiết kế ngược lại chi tiết đó. Một số công cụ nhận dạng cơ bản cũng có sẵn trong phần mềm.

Tiến hành quét 3D

Sau khi vận hành các mô-đun Kiểm tra GOM khác nhau, Toon đã khởi chạy quy trình quét 3D bán tự động.

Việc đánh giá hiệu suất của một cỗ máy không hề dễ dàng nếu không sử dụng nó vào những ứng dụng thực tế, nhưng nhờ vào chuyên môn của đội ngũ GOM, chúng tôi đã có cái nhìn tổng quát về khả năng thực sự của ATOS Q.

Tốc độ quét dữ liệu của nó quá đỗi kinh ngạc đối với một máy quét trong phân khúc này, ngay cả ở chế độ phân giải cao nhất. Hai chế độ có sẵn, chế độ quét nhanh và quét chi tiết. Bạn có thể thực hiện quét nhanh toàn bộ chi tiết để có được “bản nháp” và sau đó hoàn thiện nó bằng một bản quét có độ phân giải cao hơn.

ATOS Q chiếu các vân sáng lên vật thể và quét từng bên một, và đồng thời điều chỉnh độ dày vân sáng. Sau mỗi một lần quét được thực hiện, điều kiện hoạt động hiện tại (ví dụ: nhiệt độ) sẽ được lưu trữ trong dữ liệu của quét 3D.

Chỉ với 8 ảnh chụp cho mỗi mặt của vật thể (tổng cộng là 16), chúng tôi đã thu được một bộ dữ liệu rất chi tiết, sẵn sàng để hiệu chỉnh trong GOM Inspect. Chúng tôi nhận được kết quả chỉ một hoặc hai phút sau quá trình quét hoàn thành, và chúng rất rõ ràng và chi tiết. Các thuật toán của phần mềm có khả năng phát hiện các khu vực mà lưới cần được xác định, chẳng hạn như các cạnh, trũng và góc.

Mật độ điểm thay đổi liên tục để mang lại sự phù hợp tốt nhất giữa độ chân thực và kích thước mắt lưới. Lưới điểm nhỏ sẽ dễ dàng để phân tích và xử lý hơn cho tất cả các tác vụ đo lường liên quan, và cũng để kết hợp và truyền dữ liệu. Tính năng này được gọi là Smart Triangulation.

Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, bạn có thể cho phần mềm xác định các khu vực không cần thiết bằng cách cắt chúng ra bằng các điểm hoặc mặt phẳng. Tính năng này có thể được sử dụng để tự động cắt bỏ một phần tử nhất định cho mỗi lần quét (ví dụ: để kiểm tra hàng loạt các chi tiết giống nhau).

Bằng cách đó, các điểm tham chiếu giống nhau cho các chi tiết tương tự có thể được sử dụng sang lần quét tiếp theo.

 

Các điểm tham chiếu hiển thị trên GOM Inspect.

---

Dữ liệu quét 3D:

Chi tiết đúc nhựa

Chi tiết mà Toon đã quét có các đặc tính điển hình có thể thấy trong các mẫu quét: chi tiết này không có hình học quá phức tạp và được làm bằng nhựa màu xám.

 

Cận cảnh chất lượng dữ liệu lưới điểm.

Đã có khoảng 1,6 triệu điểm cho lần quét 3D này. Như đã giải thích trước đây, kết quả thu được là một lưới điểm tam giác thông minh. Điều này có nghĩa là các hình tam giác của lưới không có cùng kích thước, chúng được điều chỉnh cho phù hợp với chi tiết:

• Các mặt phẳng được biểu diễn bằng các hình tam giác lớn hơn, vì không cần quá nhiều chi tiết trên một bề mặt phẳng. Điều này giúp giảm kích thước dữ liệu, làm cho tệp nhẹ hơn và dễ thao tác hơn rất nhiều.
• Các khu vực chi tiết có mật độ tam giác cao hơn.

 

Dữ liệu lưới điểm với Smart Triangulation 

Giá trị mang lại:

ATOS Q được thiết kế để cung cấp mức hiệu suất rất cao, tương đương với các tiêu chuẩn GOM đề ra và có giá cả phải chăng hơn so với những sản phẩm còn lại của dòng máy ATOS.

Một trong những thế mạnh của ATOS Q là thực tế là nó có thể dễ dàng di chuyển trong dây chuyền lắp ráp hoặc từ địa điểm này sang địa điểm khác. Nó không thể đủ linh hoạt để gọi là “di động”, nhưng chắc chắn là “có thể vận chuyển”.

Máy quét cũng cung cấp nhiều tính linh hoạt cho các kích thước chi tiết khác nhau nhờ nhiều thấu kính và khả năng quét các bề mặt khó nhờ bộ cân bằng ánh sáng xanh.

Cả phần cứng và phần mềm đều được tối ưu hóa hoàn toàn cho các ứng dụng đo lường, mang lại độ chính xác và chuẩn xác cao cũng như các báo cáo kiểm tra chuyên sâu. Chúng tôi thực sự ấn tượng với tốc độ thu dữ liệu của máy quét và mức độ chi tiết mà nó cung cấp trong các mắt lưới.

Phần mềm GOM Inspect là một lợi thế lớn đi kèm cùng ATOS Q, ngay với phiên bản miễn phí của nó. Chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng nó ngay cả với các máy quét 3D khác dành cho các ứng dụng đo lường.

ATOS Q có thể được tự động hóa, đây là một đặc quyền thú vị khác của nó. Bước đầu tiên có thể là chỉ đầu tư vào  máy (bán tự động) và sau đó bổ sung cho nó bằng một hệ thống ScanBox tự động.

Một trong những hạn chế của ATOS Q là kích thước quét tối đa của nó, hơi hạn chế mặc dù có năm thấu kính để thay thế. Tuy nhiên, điều này có thể được giải quyết bằng cách sử dụng và sắp xếp lại nhiều lần quét. 

Kết luận:

ATOS Q là một sản phẩm tuyệt vời để đo tọa độ ba chiều và đo biến dạng. Đồng thời rẻ hơn và linh hoạt hơn so với dòng ATOS 5, mà vẫn sở hữu hiệu suất mạnh mẽ.

Dòng ATOS Core của GOM, cũng là một giải pháp thay thế rẻ hơn. Độ phân giải của các máy quét này không cao và không phải tất cả chúng đều có kích thước quét linh hoạt, nhưng mức giá của dòng ATOS Core khiến chúng linh hoạt hơn đối với các trường hợp sử dụng cụ thể.