Tìm hiểu về công nghệ đo tọa độ 3 chiều (CMM) của Carl Zeiss – Đức
Bài viết này COMIT sẽ đưa bạn vào hành trình tìm hiểu sâu sắc về công nghệ đo tọa độ 3 chiều (CMM) của một trong những đơn vị hàng đầu thế giới, Carl Zeiss – Đức. Với sự đổi mới liên tục và sự chuyên sâu trong nghiên cứu và phát triển, Carl Zeiss đã xây dựng một hệ thống CMM vô cùng tiên tiến và chính xác.
Giới thiệu về máy đo tọa độ 3 chiều (CMM)
Máy đo tọa độ 3 chiều (CMM) của hãng Carl Zeiss, Đức, là một giải pháp đo lường đa chiều được thiết kế để cung cấp thông tin chính xác về các thông số hình học của các chi tiết cần đo. Hoạt động dựa trên nguyên lý dịch chuyển một đầu dò để xác định tọa độ của các điểm trên bề mặt của vật thể, máy CMM của Zeiss đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy trong quá trình đo lường.
Carl Zeiss là gì? Carl Zeiss được xem là nhà tiên phong trong lĩnh vực máy đo tọa độ CNC và cung cấp giải pháp toàn diện cho đo lường đa chiều trong phòng thí nghiệm và sản xuất. Với danh tiếng uy tín, Carl Zeiss là đối tác được công nhận trong ngành công nghiệp ô tô và từ các nhà cung cấp khác. Họ có 2.400 xưởng sản xuất đặt tại 4 quốc gia, cùng với hơn 100 trung tâm bán hàng và dịch vụ phục vụ khách hàng trên toàn cầu.
Máy CMM của Zeiss được chia thành hai loại chính: loại tiếp xúc và không tiếp xúc. Loại tiếp xúc sử dụng đầu dò chạm trực tiếp vào bề mặt chi tiết, trong khi loại không tiếp xúc sử dụng ánh sáng quang học như tia laser và chụp cắt lớp (X-Ray). Người sử dụng có thể lựa chọn giữa hệ điều khiển cơ Manual hoặc CNC, tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng.
Máy CMM của Zeiss không chỉ có các tính năng chung như hệ thống bảo vệ chống va đập, khả năng lập trình offline, thiết kế ngược, phần mềm SPC và bù nhiệt độ, mà còn mang đến sự linh hoạt với các mô hình máy đo khác nhau như Cầu, Ngang, Nội tuyến, Hình dạng, Đường viền, và Bề mặt.
Hãng Carl Zeiss tự sản xuất và phát triển tất cả các mô đun liên quan như bộ điều khiển, phần mềm, hệ thống đo lường, và cảm biến. Công nghệ mới nhất của họ bao gồm hệ thống đo công nghiệp đảm bảo chất lượng với chi phí hiệu quả nhất, cũng như công nghệ đo 3 chiều bằng hình ảnh (scan 3D) kết hợp cả phép đo quang học và tiếp xúc.
Thư viện phần mềm CALYPSO mở rộng cho phép người sử dụng công nghệ đo Zeiss thực hiện nhiều nhiệm vụ đo lường, trong khi công nghệ Navigator hiệu quả đảm bảo độ chính xác tối đa và tốc độ đo. Carl Zeiss cung cấp dịch vụ rộng khắp, bao gồm đo lường hợp đồng, kiểm tra một phần bằng máy chụp cắt lớp vi tính và dịch vụ trực tuyến để đảm bảo hoạt động của máy luôn ổn định và hiệu quả.
Các kiểu cấu trúc máy CMM phổ biến
Kiểu dầm công-xôn
Kiểu dầm công-xôn là một kiểu cấu trúc máy CMM trong đó các chuyển động theo phương X, Y được thực hiện bởi bàn máy, trong khi trụ của máy đứng yên. Kiểu trụ này mang lại độ cứng và độ chính xác cao cho máy CMM. Thường được ưa chuộng cho các ứng dụng yêu cầu độ chính xác tối đa, kiểu dầm công-xôn thường được sử dụng trong các phòng hiệu chuẩn và phòng kiểm định (gage room) hơn là trong các quá trình kiểm tra thông thường.
Kiểu giàn
Kiểu giàn nằm ngang được thiết kế lý tưởng để đo lường các chi tiết trong ngành ô tô. Kiểu này bao gồm ba loại bàn máy di động, tay đòn di động và tay đòn kép. Một trong những ưu điểm lớn của kiểu giàn nằm ngang là khả năng đo lường toàn bộ bề mặt của chi tiết. Tuy nhiên, điều này đôi khi có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của máy đo.
Kiểu giàn thích hợp cho việc đo lường các chi tiết có kích thước lớn, đặc biệt là những chi tiết có kích thước vượt qua 10 mét khối. Tuy nhiên, để đảm bảo sự ổn định, nền xưởng cho máy này cần được thiết kế đặc biệt để giảm độ võng do trọng lượng nặng của bộ khung máy và chi tiết cần đo. Độ chính xác đo của kiểu giàn này thường ở mức trung bình, và việc đo lường toàn bộ chi tiết là ưu điểm lớn đối với các ứng dụng đòi hỏi tính toàn diện trong đo lường.
Kiểu tay đòn nằm ngang
Kiểu tay đòn nằm ngang là một phần quan trọng của hệ thống máy CMM, gồm máy chính, hệ thống điều khiển, đầu đo và phần mềm.
- Máy chính: Máy chính có các cấu hình cơ bản như đã được giới thiệu trước đó. Bàn máy thường được chế tạo từ đá granit để đảm bảo sự ổn định và chính xác. Máy CNC CMM sử dụng dẫn trượt trên đệm khí nén và động cơ servo để thực hiện các chuyển động mượt mà và nhẹ nhàng. Các ổ đỡ khí (air bearing) thường được tích hợp để giảm ma sát và đảm bảo độ chính xác của các đường dẫn hướng. Áp suất khí nén cần được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo đệm khí đủ áp suất và duy trì sự ổn định. Ví dụ, máy của hãng Mitutoyo yêu cầu áp suất khí nén là 0,4MPa với lưu lượng 40 lít/phút trong điều kiện bình thường. Máy cũng cần được vận hành trong khoảng nhiệt độ nhất định, thường từ 16 độ C đến 26 độ C.
- Hệ thống điều khiển: Hệ thống điều khiển quản lý các chuyển động và hoạt động của máy CMM. Nó là trí não của hệ thống, đảm bảo tính chính xác và hiệu suất của máy trong quá trình đo lường.
- Đầu đo: Đầu đo là thành phần thực hiện việc chạm hoặc không chạm vào bề mặt của chi tiết để thu thập dữ liệu đo lường. Có nhiều loại đầu đo khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng đo lường.
- Phần mềm: Phần mềm đóng vai trò quan trọng trong xử lý dữ liệu, hiển thị kết quả và thực hiện các tính toán cần thiết. Nó cung cấp giao diện người dùng để thiết lập và điều chỉnh các thông số đo lường, cũng như quản lý các dữ liệu đo lường được thu thập.
Kiểu cầu
Kiểu cầu là một dạng máy đo có thể được vận hành bằng tay, mang lại trải nghiệm vận hành đơn giản và nhẹ nhàng. Được kích thích bằng cách sử dụng dẫn trượt bi, tuy nhiên, kiểu máy này thường có độ chính xác thấp hơn so với các loại máy đo khác.
Hệ thống điều khiển của máy đo tọa độ 3 chiều
Hệ thống điều khiển trên máy CMM được phân loại thành bốn loại chính, mỗi loại mang đến các ưu điểm và tính năng riêng biệt:
- CMM được dẫn động bằng tay: CMM loại này được vận hành thủ công, nơi người sử dụng thao tác máy bằng tay để đưa đầu đo đến các điểm cần đo. Mặc dù cách vận hành đơn giản, nhưng độ chính xác thường thấp hơn so với các hệ thống tự động.
- CMM được dẫn động bằng động cơ với quá trình dò tự động: CMM trong loại này được trang bị động cơ, cho phép tự động di chuyển đầu đo đến các điểm đo. Quá trình này thường được kiểm soát thông qua hệ thống điều khiển, giúp tăng cường độ chính xác và hiệu suất trong quá trình đo lường.
- CMM được điều khiển trực tiếp bằng máy tính: Loại CMM này được kiểm soát hoàn toàn bằng máy tính, từ việc xử lý dữ liệu đến quyết định chuyển động của bộ phận trượt. Hệ thống này đảm bảo độ chính xác cao và linh hoạt trong quá trình đo lường.
- CMM liên kết với CAD, CAM, FMS: CMM kết hợp với các hệ thống CAD (Computer-Aided Design), CAM (Computer-Aided Manufacturing) và FMS (Flexible Manufacturing System), tạo ra một hệ thống tích hợp đa chức năng. Điều này giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và đảm bảo tính toàn diện từ thiết kế đến sản xuất.
Trong trường hợp CMM được điều khiển trực tiếp bằng máy tính, hệ thống điều khiển chịu trách nhiệm với chuyển động của các bộ phận trượt và đọc giá trị đầu ra từ các bộ chuyển đổi dịch chuyển và thông tin dữ liệu. Các chiến lược điều khiển như điều khiển điểm, điều khiển đường liên tục và điều khiển vector được sử dụng để quản lý chuyển động của máy, đảm bảo độ chính xác và hiệu suất đo lường tối ưu.
