Máy đo tọa độ CMM là gì?

Máy CMM là gì?
Máy đo tọa độ (CMM) là một thiết bị phổ biến trong phòng thí nghiệm đo lường của nhiều cơ sở sản xuất. Chúng phục vụ như một phương pháp để thực hiện phân tích thứ nguyên và rất quan trọng để đảm bảo chất lượng của một sản phẩm. Trong bài viết này, chúng ta sẽ thảo luận về CMM là gì, lợi ích và hạn chế của việc sử dụng CMM và các lựa chọn thay thế cho CMM.

CMM là gì?
CMM là một công cụ đo lường được sử dụng để đo kích thước của vật thể. Nó thực hiện điều này bằng cách chạm vào đầu dò đến một điểm trên bề mặt của bộ phận và ghi lại tọa độ cartesian của nó. Hàng chục hoặc thậm chí hàng trăm điểm được đo trên một chi tiết và được sử dụng để xác minh các kích thước quan trọng. Khi các điểm đã chọn được thu thập, CMM chuyển các điểm này thành dữ liệu có thể sử dụng để so sánh các phép đo với bản vẽ thiết kế ban đầu hoặc tệp CAD. Các bộ phận cũng có thể được thiết kế ngược từ kết quả dữ liệu của CMM.

Có một số loại CMM khác nhau, chẳng hạn như cầu, cổng, cánh tay ngang, cánh tay có khớp nối và portable Tuy nhiên, tất cả chúng đều bao gồm các thành phần cơ bản giống nhau: chân đế, máy tính và đầu dò cảm ứng. Bàn của CMM hoạt động như một đế đặt cho chi tiết cần đo. Các bàn này được xây dựng để bằng phẳng, trơn tru và ổn định, vì vậy chi tiết sẽ không di chuyển và gây ra sự không chính xác trong dữ liệu thu thập được. Máy tính đóng vai trò là bộ não của máy, nơi nó có thể được điều khiển bằng tay hoặc được lập trình để chạy đầu dò cảm ứng. Đây cũng là nơi các điểm dữ liệu và phép đo được ghi lại và tính toán. Cuối cùng, đầu dò cảm ứng là một quả bóng mịn ở cuối bút. Bất cứ khi nào điều này tiếp xúc với bộ phận, nó sẽ báo hiệu cho máy tính để ghi lại vị trí của nó trong không gian 3 chiều.

Lợi ích của việc sử dụng CMM
CMM có nhiều lợi ích, chủ yếu xuất phát từ khả năng lập trình của nó. CMM có thể được vận hành hoặc lập trình thủ công thông qua Điều khiển số máy tính (CNC). Điều này cho phép độ chính xác cao vì nó loại bỏ khả năng lỗi của con người. Người vận hành có thể lập trình cho máy thực hiện các phép đo cần thiết và không để ý đến khi quá trình hoàn tất. Ngoài ra, lập trình cho máy chạy tự động rất hữu ích khi đo nhiều bộ phận giống hệt nhau để kiểm tra bộ phận và đảm bảo chất lượng. Các tọa độ giống nhau có thể được đo trên mỗi mảnh với cùng một quy trình để đảm bảo tính đồng nhất.

CMM có độ chính xác cao và có thể đo vị trí của một điểm trong vòng 0,00001 inch. Mặc dù độ chính xác của CMM có thể bị thay đổi do ảnh hưởng của nhiệt độ, ánh sáng xung quanh không ảnh hưởng đến việc đọc của đầu dò cảm ứng. Công nghệ quét 3D, thường được sử dụng như một giải pháp thay thế khả thi cho CMM, chủ yếu dựa trên quang học. Ánh sáng xung quanh trong phòng có thể hòa trộn với ánh sáng hoặc laser từ máy quét 3D và thay đổi độ chính xác của nó. CMM không có vấn đề này.

Hạn chế khi sử dụng CMM
Như với tất cả các công nghệ, CMM có nhược điểm của nó. Mối quan tâm lớn nhất với CMM là rào cản gia nhập. Chúng là những máy móc công nghiệp đắt tiền và có thể có giá từ 120.000 đến 400.000 USD. Do đó, thông thường bạn sẽ chỉ thấy CMM được sử dụng bởi các doanh nghiệp lớn, những người sản xuất đủ để chứng minh chi phí hoặc bởi các công ty chuyên cung cấp dịch vụ đo lường.

Ngoài ra, trong khi đầu dò cảm ứng là chính xác, nó cũng thể hiện khá nhiều vấn đề. Vì chỉ có một điểm dữ liệu được thu thập trên mỗi lần chạm của đầu dò, nên thực hiện một số lượng lớn các phép đo có thể chậm và tẻ nhạt. Đây là lý do tại sao đầu dò cảm ứng CMM là tốt nhất để chỉ lấy một số kích thước quan trọng. Ngoài ra, do đầu dò phải tiếp xúc vật lý với bộ phận để đọc, các tính năng nhỏ có nguy cơ bị hỏng. Sự tiếp xúc này cũng có thể có tác động xấu đến dữ liệu nếu phần của bạn linh hoạt và đủ mỏng để đầu dò có thể tạo ra sự chú ý trên bề mặt khi tiếp xúc được thực hiện. Điều này sẽ làm sai lệch các phép đo và hạ thấp độ chính xác của kết quả của bạn.

Một nhược điểm khác của CMM là phần lớn trong số chúng được làm ở trạng thái đứng yên, do đó các bộ phận phải được đưa vào máy. Nếu chi tiết của bạn là cố định, bạn có thể phải đầu tư vào một CMM di động để có thể đo lường nó.

Quét 3D thay thế
Nếu sản phẩm của bạn tinh tế, có hình học bên trong hoặc nếu bạn cần nhanh chóng hàng ngàn điểm dữ liệu để kiểm tra kỹ lưỡng, quét 3D có thể là một sự thay thế ít tốn kém hơn cho CMM. Có một số loại máy quét 3D, bao gồm laser, ánh sáng trắng có cấu trúc, ánh sáng xanh có cấu trúc và chụp cắt lớp điện toán. Để so sánh sâu về các công nghệ này, bấm vào đây .

Máy quét 3D có một số lợi thế so với CMM. Ưu điểm chính là máy quét 3D không tiếp xúc. Máy quét sử dụng tia laser, ánh sáng hoặc tia X để chụp các điểm dữ liệu và tính toán các phép đo. Như vậy, thậm chí các tính năng tốt có thể được đo mà không có nguy cơ bị vỡ. Về mặt hình học bên trong, các bộ phận hoặc lắp ráp phải được tháo dỡ hoặc đưa vào thử nghiệm phá hủy để thực hiện các phép đo bên trong. Ngay cả khi đó, các phép đo thu được có thể không chính xác nhất. Tuy nhiên, chụp cắt lớp vi tính (CT) sử dụng tia X xuyên qua bộ phận mà không để lại dấu vết, làm cho hình học bên trong trở nên dễ dàng để đo mà không cần phải tháo dỡ.

Để kiểm tra một chi tiết và kỹ thuật thiết kế ngược, máy quét 3D hoạt động tốt như, và thường tốt hơn so với đầu dò CMM. Điều này là do máy quét 3D có thể ghi lại hàng ngàn điểm dữ liệu cùng một lúc trái ngược với một điểm của CMM mỗi lần chạm. Do thực tế này, máy quét 3D tạo ra toàn bộ hình ảnh của một phần nhanh hơn nhiều so với CMM và cung cấp cho bạn hàng ngàn điểm để so sánh với bản vẽ gốc hoặc CAD. Để có cùng số lượng dữ liệu với CMM, sẽ mất nhiều thời gian hơn theo cấp số nhân.

Cuối cùng, bên cạnh máy quét CT, yêu cầu bộ phận được đặt bên trong nó, có các phiên bản di động của mỗi công nghệ quét 3D. Chúng có thể bao gồm thiết bị cầm tay hoặc giá ba chân, giúp đo các bộ phận bất động dễ dàng.

Những ưu điểm này rất quan trọng cần lưu ý, nhưng, cuối cùng, quyết định của bạn giữa quét 3D và thăm dò CMM sẽ phụ thuộc vào nhu cầu cụ thể của bạn về kích thước.