Máy đo tọa độ là một công cụ không thể thiếu trong các quy trình sản xuất công nghiệp hiện đại. Các thiết bị này thường được sử dụng để đảm bảo rằng sản phẩm đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng được đặt ra và đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật của khách hàng. Vậy máy đo tọa độ có những loại nào? Cách sử dụng sản phẩm ra sao cho hiệu quả tốt nhất? Hãy cùng TECHNO tìm hiểu kỹ hơn qua bài viết dưới đây nhé!
I. Máy đo tọa độ (CMM) là gì?
1. Máy đo tọa độ là gì?
Máy đo tọa độ, còn được gọi là máy đo tọa độ 3D (CMM – Coordinate Measuring Machine), là thiết bị dùng để đo các tọa độ chính xác của mọi điểm trên bề mặt vật thể trong không gian ba chiều. Nó sử dụng đầu dò để chạm hoặc quét bề mặt vật thể, thu thập dữ liệu và xác định kích thước, hình dạng và vị trí của các điểm đó. CMM được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như sản xuất, cơ khí và hàng không để kiểm tra và đảm bảo chất lượng sản phẩm.
2. Phân loại máy đo tọa độ CMM
Máy đo tọa độ CMM (Coordinate Measuring Machine) được phân loại dựa trên nhiều yếu tố khác nhau, bao gồm cấu trúc, phương pháp đo và ứng dụng cụ thể. Dưới đây là các phân loại phổ biến bạn đọc có thể tham khảo để lựa chọn loại phù hợp với nhu cầu của bản thân:
2.1. Theo cấu trúc cơ học
a, Máy dạng cầu (Bridge CMM)
- Đặc điểm: Có hai trụ đứng với một thanh ngang nối giữa chúng, đầu dò di chuyển dọc theo thanh ngang và bàn làm việc.
- Ưu điểm: Độ chính xác cao, thích hợp cho các ứng dụng đo lường yêu cầu độ chính xác chi tiết.
- Ứng dụng: Công nghiệp sản xuất, đặc biệt là ô tô và hàng không.
b, Máy dạng cánh tay (Cantilever CMM)
- Đặc điểm: Cánh tay dò được gắn trên một trụ đứng và có thể di chuyển qua lại trên bàn làm việc.
- Ưu điểm: Tiết kiệm không gian, dễ dàng tiếp cận vật đo.
- Ứng dụng: Đo các chi tiết nhỏ và trung bình.
c, Máy dạng dọc (Column CMM)
- Đặc điểm: Đầu dò gắn trên một trụ đứng dọc, di chuyển lên xuống theo trụ này.
- Ưu điểm sản phẩm: Cấu trúc được thiết kế đơn giản, dễ dàng sử dụng.
- Ứng dụng: Phòng thí nghiệm và các ứng dụng đo đơn giản.
d, Máy dạng giàn (Gantry CMM)
- Đặc điểm: Có khung giàn lớn, đầu dò di chuyển trong không gian rộng, thường dùng để đo các chi tiết lớn.
- Ưu điểm: Khả năng đo các vật thể lớn và nặng.
- Ứng dụng: Đóng tàu, công nghiệp nặng.
2.2. Theo phương pháp đo
a, Máy đo tiếp xúc (Contact CMM)
- Đặc điểm: Sử dụng đầu dò tiếp xúc với bề mặt vật thể để thu thập dữ liệu.
- Ưu điểm: Độ chính xác cao.
- Nhược điểm: Tốc độ đo chậm hơn, có thể gây xước bề mặt vật liệu mềm.
- Ứng dụng: Kiểm tra các chi tiết yêu cầu độ chính xác cao.
b, Máy đo không tiếp xúc (Non-Contact CMM)
- Đặc điểm: Sử dụng công nghệ laser, quang học, hoặc cảm biến hình ảnh để thu thập dữ liệu mà không cần tiếp xúc vật thể.
- Ưu điểm: Tốc độ đo nhanh, không gây hư hại bề mặt vật liệu.
- Nhược điểm: Độ chính xác có thể thấp hơn máy đo tiếp xúc.
- Ứng dụng: Đo các chi tiết có bề mặt nhạy cảm, mềm hoặc nóng.
2.3. Theo ứng dụng cụ thể
a, Máy đo di động (Portable CMM)
- Đặc điểm: Thiết kế nhỏ gọn, dễ di chuyển, có thể mang đến vị trí đo.
- Ưu điểm: Linh hoạt, tiện lợi cho đo lường tại hiện trường hoặc trong các môi trường khó khăn.
- Ứng dụng: Kiểm tra chất lượng tại chỗ, bảo trì và sửa chữa.
b, Máy đo cố định (Fixed CMM)
- Đặc điểm: Được lắp đặt cố định trong các phòng đo lường hoặc khu vực kiểm tra chất lượng.
- Ưu điểm của sản phẩm: Độ ổn định cao và tỷ lệ sai số thấp.
- Ứng dụng: Các quy trình đo lường yêu cầu độ chính xác cao trong sản xuất.
Các loại máy đo tọa độ CMM này được lựa chọn dựa trên nhu cầu cụ thể của từng ứng dụng, từ việc đo các chi tiết nhỏ trong sản xuất điện tử đến các cấu kiện lớn trong ngành hàng không và đóng tàu.
II. Ưu và nhược điểm của ứng dụng máy đo tọa độ CMM
1. Ưu điểm của ứng dụng máy đo tọa độ CMM
- Độ chính xác cao:
Máy đo tọa độ CMM có khả năng đo lường với độ chính xác rất cao, thường ở mức micromet hoặc nhỏ hơn, giúp kiểm tra và đảm bảo chất lượng sản phẩm trong các ngành công nghiệp đòi hỏi độ chính xác cao như hàng không, ô tô và y tế.
- Tính linh hoạt:
CMM có thể đo nhiều loại kích thước và hình dạng khác nhau, từ các chi tiết nhỏ đến các bộ phận lớn, từ các bề mặt phẳng đến các bề mặt phức tạp.
- Tiết kiệm thời gian:
Máy đo tọa độ CMM có thể thực hiện nhiều phép đo một cách tự động và nhanh chóng, giảm thiểu thời gian cần thiết để kiểm tra chất lượng so với các phương pháp thủ công.
- Tính lặp lại cao:
Khả năng lặp lại của các phép đo rất cao, giúp đảm bảo tính nhất quán trong các quy trình kiểm tra chất lượng.
- Khả năng phân tích dữ liệu và lưu trữ dữ liệu:
CMM có thể kết hợp với phần mềm để phân tích dữ liệu đo và lưu trữ thông tin, giúp dễ dàng theo dõi và truy xuất lịch sử kiểm tra chất lượng sản phẩm.
2. Nhược điểm của ứng dụng máy đo tọa độ CMM
- Chi phí đầu tư cao:
Máy đo tọa độ CMM và các phụ kiện đi kèm thường có chi phí cao, bao gồm cả chi phí mua sắm ban đầu và chi phí bảo trì, vận hành.
- Yêu cầu về môi trường:
Để đảm bảo độ chính xác cao, CMM thường cần được đặt trong môi trường kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm, điều này có thể làm tăng chi phí và phức tạp trong việc thiết lập phòng đo lường.
- Kỹ năng vận hành:
Việc sử dụng máy đo tọa độ CMM đòi hỏi người vận hành phải có kỹ năng chuyên môn cao và được đào tạo bài bản, điều này có thể làm tăng chi phí nhân sự và thời gian đào tạo.
- Hạn chế trong đo lường một số bề mặt:
Máy đo tiếp xúc có thể gây xước hoặc làm hỏng bề mặt của các vật liệu mềm hoặc nhạy cảm. Ngoài ra, các CMM không tiếp xúc (dùng laser hoặc quang học) có thể gặp khó khăn khi đo các bề mặt phản chiếu hoặc trong suốt.
- Thời gian cài đặt sản phẩm và lập trình:
Việc thiết lập và lập trình CMM cho các nhiệm vụ đo phức tạp có thể tốn nhiều thời gian, đặc biệt là khi cần đo các chi tiết mới hoặc thay đổi các quy trình đo lường.
Mặc dù có những hạn chế nhất định, máy đo tọa độ CMM vẫn là một công cụ quan trọng và không thể thiếu trong các quy trình kiểm tra chất lượng và sản xuất hiện đại nhờ vào những ưu điểm vượt trội mà nó mang lại.
III. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy đo tọa độ 3D
1. Cấu tạo của máy đo tọa độ
Máy đo tọa độ (CMM – Coordinate Measuring Machine) có cấu tạo gồm các thành phần chính sau:
- Khung máy (Frame): Cấu trúc cơ học chính của máy, thường được làm bằng vật liệu có độ bền cao như granite hoặc thép để đảm bảo độ ổn định và độ chính xác.
- Bàn máy (Table): Nơi đặt vật thể cần đo, bàn máy thường có bề mặt phẳng và ổn định để giữ vật thể một cách chắc chắn và chính xác.
- Hệ trục đo (Measurement Axes): Gồm ba trục chính: X, Y và Z. Mỗi trục cho phép di chuyển đầu dò theo hướng tương ứng để thực hiện đo lường trong không gian ba chiều.
- Đầu dò (Probe): Thiết bị tiếp xúc hoặc không tiếp xúc với bề mặt vật thể để thu thập dữ liệu. Có nhiều loại đầu dò như đầu dò cơ khí (tiếp xúc), đầu dò quang học, và đầu dò laser.
- Hệ thống dẫn hướng (Guidance System): Gồm các thanh trượt, bạc đạn, và hệ thống truyền động, giúp di chuyển đầu dò một cách chính xác dọc theo các trục X, Y, và Z.
- Bộ điều khiển (Controller): Thiết bị điện tử điều khiển hoạt động của máy, bao gồm các động cơ, cảm biến, và các bộ vi xử lý để xử lý dữ liệu đo lường.
- Phần mềm đo lường (Measurement Software): Phần mềm chạy trên máy tính, dùng để lập trình các quy trình đo, thu thập, phân tích và lưu trữ dữ liệu đo lường.
- Màn hình hiển thị và thiết bị điều khiển (Display and Control Interface): Giao diện người dùng để điều khiển máy và hiển thị kết quả đo lường, thường là màn hình máy tính hoặc bảng điều khiển tích hợp.
2. Nguyên lý hoạt động của máy đo CMM
Máy đo tọa độ CMM (Coordinate Measuring Machine) hoạt động theo nguyên lý sau:
Vật thể được đặt cố định trên bàn máy và hệ tọa độ (X, Y, Z) được thiết lập. Sau đó, đầu dò di chuyển dọc theo các trục để tiếp xúc hoặc quét bề mặt vật thể. Tọa độ các điểm đo sẽ được ghi nhận và gửi về bộ điều khiển. Phần mềm đo lường xử lý và phân tích dữ liệu để xác định các thông số hình học như kích thước, hình dạng, vị trí. Tiếp theo, kết quả đo lường được hiển thị, lưu trữ để kiểm tra và đảm bảo chất lượng sản phẩm. Máy cần được kiểm tra và hiệu chuẩn định kỳ để đảm bảo độ chính xác.
IV. Hướng dẫn sử dụng máy đo tọa độ
1. Chuẩn bị
- Đầu tiên bạn cần kiểm tra máy và phụ kiện.
- Sau đó sẽ làm sạch và cố định vật thể lên bàn máy.
2. Thiết lập hệ tọa độ
Xác định điểm gốc và các trục X, Y, Z.
3. Lập trình quy trình đo
- Chọn kiểu đo và lập trình lộ trình đo trong phần mềm.
- Tiếp theo thiết lập thông số đo (tốc độ, lực tiếp xúc, khoảng cách điểm đo).
4. Thực hiện đo lường
Khởi động quy trình đo và giám sát quá trình, có điều chỉnh nếu cần thiết.
5. Xử lý và phân tích dữ liệu
Sau khi đo lường, kỹ thuật viên sẽ thu thập dữ liệu tọa độ, phân tích kết quả và xuất báo cáo.
6. Bảo dưỡng và hiệu chuẩn
- Sau khi sử dụng, kỹ thuật viên sẽ vệ sinh máy cẩn thận.
- Lưu ý cần thực hiện hiệu chuẩn định kỳ.
V. Tiêu chí lựa chọn máy đo CMM phù hợp
Để lựa chọn máy đo tọa độ CMM phù hợp, bạn đọc cần quan tâm đến các tiêu chí sau:
- Độ sai số thấp, chính xác cao và độ phân giải phù hợp.
- Khả năng đo kích thước và loại vật thể.
- Tốc độ và hiệu suất đo.
- Phần mềm và giao diện giúp người dùng dễ dàng sử dụng.
- Khả năng mở rộng và tích hợp vào hệ thống công nghiệp.
- Độ bền cao và độ ổn định trong quá trình làm việc.
- Dịch vụ hỗ trợ và chi phí đầu tư cũng như vận hành.
VI. Các thương hiệu máy đo tọa độ uy tín hiện nay
1. Máy đo tọa độ Hexagon
Máy đo tọa độ Hexagon là một loại máy đo được sản xuất và cung cấp bởi Hexagon Manufacturing Intelligence, một trong những nhà cung cấp hàng đầu thế giới trong lĩnh vực đo lường và kiểm tra chất lượng công nghiệp. Các máy đo tọa độ Hexagon được thiết kế để cung cấp độ chính xác cao và hiệu suất ổn định trong việc đo lường kích thước và hình dạng của các sản phẩm công nghiệp. Chúng được ứng dụng rộng rãi trong các ngành như sản xuất ô tô, hàng không, y tế và công nghiệp chế tạo chính xác.
2. Máy đo tọa độ Accretech
Máy đo tọa độ Accretech là một sản phẩm của công ty Accretech, đặc biệt nổi tiếng trong lĩnh vực máy móc đo lường và kiểm tra chất lượng trong công nghiệp. Accretech (hay còn gọi là Tokyo Seimitsu) là một nhà sản xuất hàng đầu, chuyên cung cấp các giải pháp đo lường chính xác cho các ngành công nghiệp như ô tô, điện tử, y tế và chế tạo chính xác.
Máy đo tọa độ Accretech được thiết kế với công nghệ tiên tiến, đáp ứng các yêu cầu khắt khe về độ chính xác và hiệu suất trong việc đo lường các chi tiết phức tạp. Các thiết bị này thường đi kèm với phần mềm mạnh mẽ để lập trình, điều khiển và phân tích dữ liệu đo lường, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và kiểm tra chất lượng sản phẩm.
3. Máy đo tọa độ Faro
Máy đo tọa độ Faro là một dòng sản phẩm của Faro Technologies, một công ty có trụ sở tại Mỹ, chuyên cung cấp các giải pháp công nghệ 3D cho việc đo lường, quản lý và phân tích dữ liệu trong các ngành công nghiệp khác nhau. Faro Technologies được biết đến với các sản phẩm chất lượng cao và công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực này.
Các máy đo tọa độ Faro được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng như kiểm tra chất lượng, kiểm tra khuôn mẫu, đo lường sản xuất và quản lý công trình. Chúng có khả năng đo lường với độ chính xác cao và được tích hợp công nghệ 3D để thu thập dữ liệu với tốc độ và hiệu suất tối ưu. Phần mềm đi kèm cung cấp các công cụ mạnh mẽ để phân tích dữ liệu đo lường và tạo báo cáo chi tiết, giúp cải thiện quy trình sản xuất và đảm bảo chất lượng sản phẩm.
4. Máy đo tọa độ OGP
Máy đo tọa độ OGP là sản phẩm của Optical Gaging Products (OGP), một trong những nhà sản xuất hàng đầu thế giới trong lĩnh vực máy đo tọa độ và hệ thống đo quang học. Các máy đo tọa độ OGP được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng đo lường chính xác và kiểm tra chất lượng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau.
Trên đây là tất cả thông tin về máy đo tọa độ mà bạn đọc không thể bỏ qua. Nếu bạn quan tâm hay còn bất kỳ điều gì thắc mắc về sản phẩm, hãy liên hệ với TECHNO để được tư vấn chi tiết và nhanh chóng!
