Máy đo CMM và máy quét 3D quang học – Nên sử dụng thiết bị nào?

Máy đo CMM và máy quét 3D quang học là hai thiết bị quen thuộc trong đo lường và kiểm soát chất lượng sản phẩm. Bài viết dưới đây sẽ giúp người dùng hiểu rõ hơn về hai thiết bị này.

Nguyên tắc hoạt động của máy CMM hiện đại: vượt ra khỏi phạm vi đầu dò

Hệ thống trục tọa độ không còn gì xa lạ.  Được tạo ra vào thế kỷ XVII bởi nhà toán học René Descartes, hiện nay nó được sử dụng trong nhiều lĩnh vực sản xuất, bao gồm các ngành công nghiệp hàng không vũ trụ, ô tô và đúc.

Máy đo tọa độ truyền thống (CMM) ngày nay sử dụng ba trục để thăm dò bề mặt hình học của vật thể. Các đầu dò thu thập các điểm dữ liệu được sử dụng để kiểm tra lỗi của mẫu thử, thiết kế cải tiến sản phẩm và kiểm tra vật thể cần đo.

Máy quét 3D hay còn được gọi là máy quét ánh sáng có cấu trúc, hoạt động hơi khác một chút. Máy quét 3D là một thiết bị thu thập dữ liệu từ các chiều của vật thể thông qua hoạt động chiếu ánh sáng và máy ảnh. Ánh sáng được chiếu di chuyển trên bề mặt của vật thể và khi ánh sáng bị biến dạng, máy ảnh sẽ ghi lại dữ liệu quét.

Dù cả hai thiết bị đều thu thập dữ liệu để cung cấp cho các nhà sản xuất và kỹ thuật viên các phép đo chính xác thì máy quét 3D cung cấp một dữ liệu được nâng cấp đáng kể hơn so với máy CMM truyền thống khiến chúng trở thành lựa chọn thuận lợi hơn cho việc thiết kế và sản xuất hiện đại.

Thiết bị đo 3D quang học mới nhất của GOM – ATOS Q

Máy CMM hoạt động như thế nào?

CMM sử dụng một đầu dò để đo các đặc tính vật lý của kích thước bề mặt. Đầu dò di chuyển dọc theo ba trục để xác định sự dịch chuyển không gian của đối tượng. Các cảm biến trên mỗi trục sẽ giám sát vị trí của đầu dò để lập trình các điểm trên bề mặt.

Máy đo tọa độ sử dụng cho việc gì?

Máy đo tọa độ được sử dụng trong quá trình phát triển sản, thiết kế, kỹ thuật sản phẩm và các quy trình khác trong sản xuất.

Cả CMM và máy quét 3D quang học thường được sử dụng trong quá trình đo kiểm để kiểm tra chất lượng sản phẩm và phát hiện lỗi trong sản xuất, nhưng máy quét 3D có lợi hơn trong việc tạo ra các mô hình 3D, tạo mẫu nhanh và thiết kế ngược.

Sự khác biệt đáng kể giữa máy đo tọa độ CMM truyền thống và máy quét 3D là máy đo tọa độ kết hợp sử dụng đầu dò cảm ứng. Ngược lại, máy quét 3D đo điểm và thu thập dữ liệu mà không cần chạm vào bề mặt vật thể.

Không phải mọi bề mặt đều nhẵn, có các cạnh sắc nét và các đường thẳng rõ ràng. Nhiều chi tiết có các cạnh cong, các đường tròn hoặc răng cưa có thể rất khó để đo chính xác bằng đầu dò cảm ứng. Máy đo tọa độ cũng gặp sự cố khi những chi tiết như thế này có những vị trí nằm ngoài vùng dung sai mà một thiết bị cơ học có thể chạm tới.

Công nghệ ánh sáng xanh trong máy quét 3D có lợi thế lớn vì nó không dựa vào tiện ích mở rộng cơ học – cách mà dữ liệu phải được thu thập kỹ lưỡng từ một vài điểm cụ thể. Thay vào đó, sử dụng việc chiếu ánh sáng có khả năng thu thập hàng triệu điểm dữ liệu trong một lần quét. Máy quét 3D hoàn thành mỗi lần quét khi máy ảnh nhận được các phép đo bằng chùm sáng theo quy tắc tam giác.

Thiết bị đo tự động 3D quang học

Tại sao bạn nên hiện đại hóa thiết bị của mình?

Các tính năng của máy đo tọa độ không tiên tiến như công nghệ ánh sáng xanh mới mà máy quét 3D sử dụng. Làm mới nơi làm việc của bạn với các thiết bị hiện đại hóa sẽ giúp quy trình làm việc hiệu quả hơn. Năng suất sẽ tăng lên, kết quả sẽ có nhanh hơn giúp bạn vượt lên đối thủ cạnh tranh.

Đo quét quang học mang lại nhiều lợi ích bao gồm cả việc giảm được khối lượng công việc trong sản xuất chi tiết cuối. Với việc quét chính xác hơn, các nhà sản xuất có thể xác định được mấu chốt của vấn đề sớm hơn nhiều trong cả quá trình sản xuất, một lợi ích đáng kể là việc sửa đổi mô hình kỹ thuật số trở nên dễ dàng hơn và tiết kiệm chi phí hơn so với việc tạo ra một chi tiết vật lý hoàn toàn mới.

Việc sử dụng máy quét 3D quang học để thiết kế ngược giúp cho quy trình trở nên hợp lý hơn nhiều. Thay vì bắt đầu với một hình ảnh chất lượng kém và phải thiết kế lại sản phẩm mà không có các phép đo chính xác, máy quét 3D tạo ra hình ảnh có độ phân giải cao giúp tối ưu hóa quy trình và có được kết quả dễ dàng hơn.

Máy quét 3D cũng giảm thiểu thời gian để tạo ra một mô hình vật lý theo cách thủ công. Các chi tiết cần độ chính xác cao như đường cong và góc cạnh dễ dàng được ghi lại bằng máy quét ánh sáng xanh giúp quá trình xử lý dữ liệu đầu cuối hiệu quả hơn. Một nguyên mẫu in 3D từ mô hình kỹ thuật số cũng hữu ích cho việc kiểm tra, phân tích và nghiên cứu khả năng lặp lại.

Cuối cùng, mô phỏng động lực học chất lưu (CFD) và mô phỏng phân tích phần tử hữu hạn (FEA) có thể sử dụng dữ liệu được chụp bằng máy quét ánh sáng 3D.

Máy CMM và máy quét ánh sáng có cấu trúc tác động như thế nào đến các ngành khác nhau?

Đặc biệt, đối với các ngành sản xuất, thời gian là tiền bạc và việc sử dụng các phương pháp sản xuất lạc hậu, công nghệ kém phát triển sẽ lãng phí cả hai. Công nghệ ánh sáng cấu trúc không ngừng phát triển để mang đến cho người dùng những bản quét và dữ liệu chính xác nhất có thể.

Trong ngành hàng không vũ trụ, máy quét 3D quang học và phần mềm quang trắc đo quét các vật thể lớn như động cơ, cánh quạt và stator. Đo quét quang học cung cấp cách thức hoạt động và các chi tiết phù hợp với máy bay thương mại, máy bay quốc phòng cũng như hàng không vũ trụ.

Các phương tiện đang được hiện đại hóa với tốc độ rất cao, để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng mong muốn sở hữu công nghệ mới nhất, kiểu dáng đẹp nhất và tiện nghi chất lượng cao. Ngành công nghiệp ô tô sử dụng công nghệ quét 3D để theo kịp những nhu cầu này, đồng thời tăng tính hiệu quả của kỹ thuật và tối ưu hóa quy trình sản xuất. Dữ liệu đo quét hữu dụng để số hóa mẫu đúc thô, đo kiểm sản phẩm đầu tiên, đo kiểm chi tiết đúc và xử lý sự cố trong quá trình sản xuất. Đo quét quang học cũng giúp phát triển ngành công nghiệp ô tô với các yếu tố về thiết kế bao gồm mô hình đất sét, phay, đánh giá và phân tích CFD.

Sản xuất hàng tiêu dùng nhanh (CPG) cũng được hưởng lợi từ việc sử dụng công nghệ đo quét 3D. Việc quét chính xác loại bỏ nhiều lần lặp lại và sự khác biệt ở các sản phẩm cuối cùng. Các bản quét từ công nghệ đo quét 3D chính xác đến mức hàng hóa được sản xuất theo lô cũng ít có sự khác biệt hơn về tổng thể. Các nhà sản xuất cũng nhận thấy việc đạt hoặc vượt mục tiêu thị trường dễ dàng hơn vì tính năng quét 3D giúp tăng tốc quá trình kiểm tra và kiểm soát chất lượng.

Các công ty sản xuất đúc và rèn cũng nhận thấy sự cải thiện trong thiết kế, phân tích và sản xuất vật liệu của họ nhờ công nghệ quét 3D. Các lần lặp gần với hình dạng cuối hơn nhờ vào độ chính xác của dữ liệu được thu thập. Các yêu cầu về dung sai cũng được đáp ứng với độ chính xác cao hơn.

Vì nguyên tắc hoạt động của máy CMM hiện nay đang nhanh chóng vượt qua công nghệ đo quét 3D mới nên các nhà sản xuất phải áp dụng tính năng quét 3D sớm để duy trì lợi thế cạnh tranh. Khi công nghệ tiếp tục phát triển, người tiêu dùng cũng như các doanh nghiệp sẽ mong đợi những đổi mới tiếp tục tăng tốc và phát triển trong tương lai. Do đó, các nhà sản xuất, các kỹ sư cần có các thiết bị để đáp ứng kỳ vọng này trong khi vẫn tối đa hóa được lợi nhuận của họ.