Tất tần tật về máy đo toạ độ 3D CMM

Tất tần tật về máy đo toạ độ 3D CMM: Máy đo 3D CMM là gì? Cấu tạo của máy đo 3D CMM như thế nào? Hãy cùng COMIT tìm hiểu ngay trong bài viết dưới đây!

Máy đo 3D (CMM) là gì?

Máy đo tọa độ 3 chiều (CMM – Coordinate Measuring Machine) đang trở thành một công cụ quan trọng và không thể thiếu trong nhiều ngành công nghiệp hiện đại. Sự tiện lợi, hiệu suất đáng kể và khả năng tiết kiệm chi phí của CMM đã làm cho nó trở thành một giải pháp hữu hiệu cho nhiều khâu trong quá trình sản xuất, đặc biệt là trong lĩnh vực sản xuất thiết bị điện tử, ô tô, máy bay, và nhiều ứng dụng khác.

Máy đo tọa độ 3 chiều hoạt động dựa trên nguyên lý đo tọa độ của các điểm trên một chiếc sản phẩm. Nó sử dụng cảm biến chính xác để đo lường các thông số như chiều dài, chiều rộng, chiều cao, và các thông số khác với độ chính xác cao. Một trong những lợi ích lớn nhất của CMM là khả năng đo lường các chi tiết phức tạp và đa chiều, giúp đảm bảo rằng sản phẩm cuối cùng đáp ứng được các yêu cầu chất lượng cao.

Trong lĩnh vực sản xuất thiết bị điện tử, nơi mà độ chính xác và đồng đều của các linh kiện là quan trọng, CMM giúp đảm bảo rằng mỗi chiếc điện thoại di động, laptop, tivi, hay màn hình đều tuân thủ các thông số kỹ thuật chất lượng. Điều này không chỉ giúp tăng cường uy tín thương hiệu mà còn giảm thiểu lãng phí do sản phẩm không đạt yêu cầu chất lượng.

Trong ngành sản xuất ô tô và máy bay, CMM đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo kích thước và hình dạng chính xác của các bộ phận, từ đó đảm bảo tính an toàn và hiệu suất của các phương tiện. CMM cũng giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất, giảm thiểu lãng phí vật liệu và tăng cường hiệu suất lao động.

Ngoài ra, trong sản xuất đường ống và các cấu trúc phức tạp khác, CMM là công cụ quan trọng để đảm bảo sự chính xác và đồng đều của các chi tiết. Nó giúp kiểm tra sự kết hợp và lắp đặt chính xác của các thành phần, đồng thời đảm bảo rằng chúng đáp ứng được các tiêu chuẩn an toàn và chất lượng.

Một chiếc máy CMM có thể thực hiện nhiều chức năng khác nhau, từ đo lường kích thước đến kiểm tra hình dạng và vị trí. Điều này giúp tiết kiệm chi phí, vì một máy duy nhất có thể thực hiện nhiều công đoạn kiểm tra mà trước đây có thể đòi hỏi nhiều công cụ khác nhau.

Tổng quát, máy đo tọa độ 3 chiều không chỉ mang lại sự chính xác và đồng đều trong quá trình sản xuất mà còn giúp tối ưu hóa quy trình, tiết kiệm chi phí, và nâng cao hiệu suất toàn diện. Điều này giúp giữ vững và phát triển các ngành công nghiệp đòi hỏi sự chính xác và đáng tin cậy.

Cấu tạo máy đo 3D CMM

Một máy CMM thường được cấu tạo bởi 3 bộ phận:

Hệ thống đầu dò

Hệ thống đầu dò là một thành phần quan trọng trong máy đo 3D CMM (Coordinate Measuring Machine), đóng vai trò quyết định độ chính xác và hiệu suất của máy. Có ba loại đầu dò chính được sử dụng trong CMM: đầu chạm, đầu đo quang học, và máy quét lazer hoặc camera, cùng với hệ thống ánh sáng.

Đầu chạm là một phần cố định có khả năng tiếp xúc với bề mặt của chi tiết cần đo. Khi đầu chạm tiếp xúc, nó gửi các tín hiệu về vị trí và độ sâu cho hệ thống điều khiển, từ đó máy tính tính toán và xác định vị trí của các điểm 3D trên chi tiết.

Đầu đo quang học sử dụng các cảm biến quang học để đo lường khoảng cách và góc độ. Cảm biến này có thể xác định vị trí của các điểm đo mà không cần tiếp xúc với chi tiết, giảm nguy cơ gây tổn thương cho bề mặt.

Máy quét lazer hoặc camera được sử dụng để thu thập dữ liệu từ bề mặt chi tiết một cách nhanh chóng và hiệu quả. Máy quét lazer tạo ra dữ liệu điểm 3D bằng cách phát tia lazer và đo độ phản xạ từ bề mặt. Trong khi đó, camera sử dụng hình ảnh quang học để xác định vị trí của các điểm trên chi tiết.

Máy quét laser (lazer) là gì? Máy quét laser (lazer) là một thiết bị sử dụng công nghệ laser để quét và thu thập thông tin về hình dạng và cấu trúc của các đối tượng. Các máy quét laser thường được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm chế tạo, thiết kế, y tế, xây dựng, và nhiều ứng dụng công nghiệp khác.

Hệ thống ánh sáng đảm bảo rằng các điểm đo được chiếu sáng đồng đều và chính xác, cung cấp điều kiện tốt nhất cho các đầu dò hoạt động. Ánh sáng chính xác là quan trọng để đảm bảo dữ liệu đo có độ chính xác cao và đồng nhất.

Cấu trúc chính

Máy đo 3D CMM (Coordinate Measuring Machine) là một thiết bị quan trọng trong ngành sản xuất và kiểm tra chất lượng, giúp đo đạc và kiểm tra kích thước của các sản phẩm công nghiệp một cách chính xác. Cấu trúc chính của máy đo 3D CMM bao gồm hệ thống chuyển động đa chiều của đầu chạm, và tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể, có các cấu trúc khác nhau như dạng station cố định và dạng arms tay cầm chuyển động.

Hệ thống chuyển động đa chiều là trái tim của máy đo 3D CMM, cho phép đầu chạm di chuyển và đo đạc các điểm trên bề mặt của vật thể. Cấu trúc này đảm bảo sự chính xác và độ tin cậy trong việc đo đạc kích thước và hình dạng của sản phẩm.

Dạng station cố định là một loại cấu trúc trong máy đo 3D CMM, thường được sử dụng để đo đạc các vật thể nhỏ và phức tạp trong môi trường phòng thí nghiệm. Đầu chạm được gắn cố định tại một vị trí và sản phẩm cần được đặt chính xác dưới đầu chạm để thực hiện đo đạc.

Ngược lại, dạng arms tay cầm chuyển động là một cấu trúc linh hoạt hơn, cho phép máy đo 3D CMM di chuyển xung quanh vật thể cần đo đạc. Điều này làm cho chúng thích hợp để đo đạc các sản phẩm lớn hoặc không thể đưa vào phòng thí nghiệm, như các thành phần trong ngành công nghiệp hàng không và không gian. Ngoài ra, arms tay cầm cũng có thể hoạt động ở ngoài trời, mở rộng khả năng ứng dụng của máy đo 3D CMM đến nhiều lĩnh vực khác nhau.

Tính linh hoạt và đa dạng trong cấu trúc giúp máy đo 3D CMM có thể đáp ứng nhu cầu đo đạc và kiểm tra chất lượng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Sự tiện ích của chúng không chỉ giới hạn trong môi trường sản xuất mà còn mở rộng ra các ứng dụng đặc biệt, nơi mà việc đo đạc kích thước chính xác là yếu tố quyết định cho chất lượng và an toàn của sản phẩm.

Cấu trúc phụ

Phần mềm thu trong hệ thống máy đo 3D CMM đóng vai trò quan trọng như một trong ba bộ phận chính bao gồm thu, xử lý dữ liệu và điều khiển hệ thống. Được thiết kế để tối ưu hóa quá trình đo lường và đánh giá độ chính xác của sản phẩm, phần mềm thu chịu trách nhiệm quản lý các thông số quan trọng và cung cấp dữ liệu chính xác để so sánh với bản vẽ ban đầu hoặc bản vẽ của vật thể được đo/quét.

Thiết bị điều khiển là một phần quan trọng của phần mềm thu, chịu trách nhiệm về việc điều khiển hoạt động của máy đo 3D CMM. Nó là giao diện trực tiếp giữa người sử dụng và hệ thống, cho phép họ nhập liệu, thiết lập thông số đo, và theo dõi quá trình đo lường. Màn hình điều khiển thường kết hợp với thiết bị điều khiển, tạo ra một giao diện người dùng tinh tế và dễ sử dụng để tối ưu hóa trải nghiệm người dùng.

Phần mềm thu còn chịu trách nhiệm về việc xử lý dữ liệu đo được từ máy đo 3D CMM. Nó sẽ phân tích thông tin thu thập được và tạo ra các dữ liệu đánh giá về độ chính xác của sản phẩm so với bản vẽ hoặc mô hình ban đầu. Các tính năng như đo độ chệch, kích thước, hình dạng và vị trí được xác định và hiển thị một cách rõ ràng để người sử dụng có thể dễ dàng đọc và hiểu.

Phần mềm thu không chỉ đơn thuần là công cụ thu thập dữ liệu, mà còn là cầu nối giữa quy trình sản xuất và quản lý chất lượng. Nó giúp đảm bảo rằng sản phẩm cuối cùng đáp ứng đúng các tiêu chuẩn và yêu cầu kỹ thuật, đồng thời cung cấp thông tin chi tiết và chính xác giúp các nhà sản xuất hiểu rõ hơn về hiệu suất của hệ thống sản xuất của họ.

Phần mềm thu của máy đo 3D CMM thập không chỉ đơn giản là một công cụ xử lý dữ liệu, mà còn là một phần quan trọng trong quá trình kiểm tra chất lượng và đảm bảo độ chính xác của sản phẩm trong quy trình sản xuất công nghiệp hiện đại.

Nguyên lý hoạt động máy đo 3D CMM

Máy đo 3D (CMM – Coordinate Measuring Machine) là một thiết bị chính xác được sử dụng trong ngành công nghiệp để đo lường kích thước và hình dạng của các chi tiết cơ khí. Nguyên lý hoạt động của máy CMM là dựa trên việc sử dụng các cảm biến và hệ thống điều khiển để xác định tọa độ của các điểm trên bề mặt chi tiết, từ đó phân tích và đánh giá chất lượng sản phẩm. Dưới đây là mô tả chi tiết về nguyên lý hoạt động của máy CMM:

• Hệ thống Cơ Khí: Máy CMM bao gồm một hệ thống cơ khí chính xác, chủ yếu là các bộ trục di chuyển có thể điều khiển theo các hướng không gian. Các trục này được thiết kế để di chuyển cảm biến đo theo các hướng XYZ để có thể đo được mọi chi tiết trên không gian 3 chiều.
• Cảm Biến Đo: Máy CMM sử dụng các loại cảm biến khác nhau như cảm biến chạm hoặc cảm biến không chạm như laser. Cảm biến chạm thường tiếp xúc trực tiếp với bề mặt của chi tiết để đo lường. Trong khi đó, cảm biến không chạm sử dụng các tia laser hoặc quang học để đo lường từ xa mà không làm tổn thương bề mặt.
• Hệ Thống Điều Khiển: Hệ thống điều khiển của máy CMM chịu trách nhiệm cho việc di chuyển cảm biến đo theo các hướng XYZ để xác định tọa độ của các điểm trên chi tiết. Nó sử dụng các giảm chấn và hệ thống servo để đảm bảo chính xác và ổn định trong quá trình đo lường.
• Phần Mềm Đo Lường: Máy CMM sử dụng phần mềm đặc biệt để thu thập và xử lý dữ liệu đo lường. Phần mềm này có khả năng tạo ra các mô hình 3D của chi tiết, thực hiện so sánh với mô hình thiết kế và đưa ra đánh giá về chất lượng và chính xác của sản phẩm.
• Hệ Thống Khí Nén và Giữ Kẹp: Để đảm bảo sự ổn định và chính xác trong quá trình đo lường, máy CMM thường được trang bị hệ thống khí nén và các kẹp giữ chi tiết. Điều này giúp đảm bảo chi tiết không di chuyển trong quá trình đo lường và giữ cho máy hoạt động một cách chính xác.
• Quy Trình Đo Lường: Quy trình đo lường bắt đầu bằng việc đặt chi tiết cần đo lên bàn làm việc của máy CMM. Cảm biến sau đó di chuyển theo các hướng XYZ, tiếp xúc hoặc không tiếp xúc với bề mặt chi tiết, đồng thời gửi dữ liệu đo về hệ thống điều khiển và phần mềm đo lường.

Công dụng của máy đo CMM

Máy CMM, hay máy đo tọa độ 3 chiều, là một công cụ quan trọng trong quá trình kiểm soát chất lượng sản phẩm và đo lường kích thước. Công dụng của máy CMM rất đa dạng và quan trọng trong ngành công nghiệp, giúp cải thiện độ chính xác và đồng nhất của sản phẩm. Dưới đây là một số công dụng quan trọng của máy CMM:

• Đo lường kích thước: Máy CMM được sử dụng chủ yếu để đo lường kích thước của các chi tiết sản phẩm. Với khả năng đo tọa độ 3 chiều (X, Y, Z) và độ chính xác cao, nó giúp xác định chiều dài, chiều rộng, chiều cao của các chi tiết sản xuất.
• Kiểm tra mẫu: Máy CMM được sử dụng để kiểm tra và đảm bảo chất lượng của các mẫu sản phẩm. Việc này giúp đảm bảo rằng sản phẩm đáp ứng các tiêu chuẩn và yêu cầu kỹ thuật được đặt ra.
• Lược đồ góc, hướng và chiều sâu: Máy CMM có khả năng đo lường các thông số như góc, hướng, và chiều sâu của các chi tiết sản phẩm, đảm bảo rằng chúng được gia công và lắp ráp đúng cách.
• Đo chép mẫu hoặc tạo hình: Máy CMM có khả năng đo lường và lưu trữ thông tin về hình dạng và kích thước của các mẫu, giúp trong quá trình sản xuất và kiểm soát chất lượng.
• Đo các vật có tính chất dễ thay đổi: Đầu đo trạm điểm của máy CMM có khả năng phát hiện tọa độ với độ chính xác cao, giúp đo lường chính xác các chi tiết có tính chất dễ thay đổi về kích thước như cao su, nhựa mềm, đồng thời giảm sai số đo.
• Hệ thống điều khiển bằng phần mềm: Phần mềm điều khiển máy CMM giúp dịch chuyển các tọa độ một cách chính xác, ngăn chặn rung động cơ máy khi đo bằng tay, đảm bảo độ chính xác và đồng nhất trong quá trình đo lường.
• Đo 3 chiều và độ phân giải cao: Máy CMM không chỉ đo chiều dài mà còn có khả năng đo độ tròn trụ, đồng tâm của lỗ khoan trên chi tiết sản xuất. Điều này làm tăng khả năng kiểm soát chất lượng và đảm bảo sự chính xác của sản phẩm.
• Tạo bản vẽ kích thước 3D: Máy CMM có thể sử dụng đầu quét laser 3 chiều để tạo ra bản vẽ kích thước của sản phẩm trên thực tế, hỗ trợ trong việc thiết kế và sản xuất.

Ứng dụng của máy CMM

Máy đo CMM, hay Cordinate Measuring Machine, là một công cụ đo lường chính xác và hiệu quả, được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp để kiểm tra chất lượng, đồ và tạo hình của các sản phẩm. Dưới đây là một số ứng dụng chính của máy đo CMM trong các lĩnh vực khác nhau:

• Sản xuất máy bay và phương tiện hàng không: Trong ngành công nghiệp hàng không, việc đảm bảo độ chính xác và an toàn của các thành phần là quan trọng hàng đầu. Máy đo CMM được sử dụng để kiểm tra kích thước, hình dạng và độ chính xác của các chi tiết máy bay và phương tiện hàng không.
• Sản xuất ô tô: Trong ngành công nghiệp ô tô, máy đo CMM được áp dụng để đảm bảo chất lượng và độ chính xác của các bộ phận, từ động cơ đến khung xe. Nó giúp đo lường kích thước, đối chiếu với thiết kế và kiểm tra sự chính xác của mỗi chi tiết ô tô.
• Sản xuất thiết bị điện tử: Trong lĩnh vực điện tử, máy đo CMM đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm tra kích thước và đồng đều của các linh kiện điện tử, đảm bảo rằng chúng đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng cần thiết.
• Ngành năng lượng: Trong sản xuất và lắp đặt các thiết bị năng lượng, máy đo CMM giúp đo lường và kiểm tra độ chính xác của các bộ phận quan trọng như cánh quạt, rotor, và các thành phần khác của các máy phát điện hay thiết bị năng lượng tái tạo.
• Sản xuất thiết bị y tế: Trong ngành y tế, máy đo CMM được sử dụng để đảm bảo chất lượng và độ chính xác của các bộ phận y tế như dụng cụ phẫu thuật, implant, và các sản phẩm y tế khác.
• Ngành sản xuất khác: Máy đo CMM còn được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như sản xuất công cụ cắt gọt, ngành công nghiệp nhựa và cao su, sản xuất đồ điện gia dụng, và nhiều ngành công nghiệp khác.

Việc sử dụng máy đo CMM mang lại nhiều lợi ích, bao gồm độ chính xác cao, tốc độ đo nhanh chóng, và khả năng đo lường các hình dạng phức tạp. Điều này giúp tăng cường chất lượng sản phẩm, giảm lãng phí và thời gian sản xuất, đồng thời đảm bảo rằng sản phẩm đáp ứng đúng yêu cầu kỹ thuật.

Trình Mai Anh

Live the moment.

Xem bài khác