Cấu trúc và hướng dẫn mua sử dụng máy đo 2D VMM

Trong thời đại công nghiệp sản xuất và lắp ráp ngày nay, máy đo 2D VMM ngày càng trở nên cần thiết trong việc đo kiểm các đặc tính hình học và kích thước của sản phẩm để đảm bảo chúng đáp ứng yêu cầu sản xuất.
Bài viết dưới đây sẽ cung cấp thông tin chi tiết về các loại máy đo 2D, giúp bạn hiểu biết thêm về cơ chế hoạt động, nguyên lý làm việc, cấu tạo và giới thiệu các hãng máy đo VMM hàng đầu, từ đó giúp bạn chọn mua hiệu quả hơn.

Khái niệm máy đo 2D VMM

Máy đo 2D, còn gọi là máy VMM (viết tắt của Video Measurement Machine), là thiết bị đo lường kích thước sử dụng hình ảnh từ camera để thu nhận và phóng lớn chi tiết của sản phẩm cần kiểm tra, nhằm đạt độ chính xác cao và tốc độ nhanh trong việc kiểm tra kích thước và hình dạng.

Bằng cách chụp hình qua video với hệ thống ống kính phóng đại, phần mềm tích hợp sẽ phân tích ảnh và đưa ra các số đo chính xác dựa trên sự hỗ trợ của thang đo và bộ mã hóa.

Bộ phận cấu thành máy đo VMM

Máy đo 2D gồm các thành phần chủ yếu sau:

Camera đo lường: Là phần trung tâm của máy đo 2D, camera chất lượng cao giúp giảm méo ảnh và nâng cao chất lượng chi tiết, tối ưu hóa việc chuyển dữ liệu cho kết quả đo chính xác hơn.

Bàn di chuyển mẫu: Là nơi giữ vật thể cần đo, có thể di chuyển theo hai hướng X, Y để đưa mẫu vật vào vùng quan sát của camera và di chuyển đến những khu vực cần kiểm tra.

Máy tính điều khiển: Thành phần không thể thiếu của máy đo 2D là bộ điều khiển vận hành phần mềm đo lường, thường sử dụng hệ điều hành chuyên dụng để tối ưu quá trình đo đạc.

Phần mềm: Phần mềm đo lường giúp thực hiện các phép đo kích thước, kiểm tra cạnh và so sánh với các tiêu chuẩn, được coi như một phần của thiết bị đo lường.

Các loại máy đo 2D

Có hai phân loại chính trong hệ thống đo lường video: Thủ công và Tự động.

Thủ công: Máy đo VMM thủ công đòi hỏi sự vận hành bằng tay trên một bàn làm việc, trong đó ống kính thu phóng Z có thể được tự động hóa. Phần mềm tự động nhận diện cạnh và hướng dẫn thao tác di chuyển bàn mẫu cho người sử dụng.

Tự động: Đối với máy đo VMM tự động, di chuyển mẫu được tự động hóa hoàn toàn với hệ thống CNC và ống kính thu phóng Z tự động. Người dùng có thể thiết lập quy trình đo lường, lưu lại và sau này có thể sử dụng để lặp lại quy trình này, không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn đảm bảo tính nhất quán trong đo lường, giảm thiểu lỗi do vận hành.

Tính năng nổi trội của máy đо

Độ chính xác được tăng cường nhờ cao cấp các điểm đo

• Tính chính xác trong việc đo lường được tăng cường qua việc sử dụng nhiều điểm đo khác nhau, bao gồm các đường thẳng, vòng tròn, đường cô lập, hình elip và hình chữ nhật.
• Khả năng khảo sát được mở rộng với các cấu trúc như điểm trung tâm, điểm giao nhau, đường trực tiếp, vòng tròn và góc cạnh.
• Sử dụng dịch chuyển và chỉnh sửa tọa độ giúp tối ưu hóa hiệu quả trong việc đo đạc.
• Hướng dẫn tổng hợp giúp việc đo lường phôi giống nhau trở nên tiện lợi hơn, đồng thời tăng hiệu suất đo lường.
• Thông tin đo lường thu được qua máy VMM có thể được chuyển thẳng vào AutoCAD, tạo nên một bản vẽ hoàn chỉnh.
• Có thể nhập dữ liệu đo vào Excel hoặc Word để thực hiện phân tích số liệu và đơn giản hóa việc sử dụng biểu đồ kiểm soát xbar-S, cũng như thu thập các thông số khác như Ca.
• Hỗ trợ tạo và sửa chương trình của người dùng, cũng như thực thi các lệnh.
• Tính năng màn hình điều hướng rộng rãi, đèn xoay nổi bật, hệ thống quét 3D, tự động lấy nét nhanh và zoom ống kính tự động.
• Phù hợp để đo các mẫu vật có hình dạng không đồng đều như hình elip, radian và cũng cho phép sử dụng đầu dò để thực hiện các phép đo cảm ứng 2.5D, tiếp nóng vào phần mềm thiết kế ngược để xử lý thêm.
• Năng lực so sánh giữa bản vẽ kỹ thuật với kết quả đo lường của mẫu vật.

Ghi chú quan trọng khi sử dụng thiết bị đo 2D

Nguyên lý hoạt động của hệ thống đo lường bằng video

Hệ thống video đo lường dựa trên nguyên lý không chạm, đo kích thước qua hình ảnh của đối tượng thay vì tiếp xúc trực tiếp. Quá trình này đòi hỏi việc tái tạo hình ảnh với chi tiết chính xác thông qua hệ thống quang học và chiếu sáng tiên tiến.

Kỹ thuật đo của máy đo 2D dựa trên chuyển động, tức là mẫu đo được đặt trên một bảng di động theo hướng XY, và sự di chuyển này được ghi lại bằng thước đo thủy tinh và bộ encode. Để đạt được độ chính xác cao, lý tưởng là máy đo VMM nên có hành trình di chuyển ổn định, tốc độ phù hợp và độ phân giải cao.

Các phép đo ở trục Z được thực hiện bởi camera cơ học zoom có khả năng lấy nét các bề mặt khác nhau và truyền hình ảnh lấy nét đến phần mềm đo lường, để rồi tính toán và tái hiện chiều cao hoặc độ sâu của đối tượng đo.

Để thực hiện được những điều trên, máy đo 2D cần một cấu trúc cơ khí ổn định và chống sốc tốt. Bàn đo thường được chế tạo từ granit và thép, với sự tích hợp của các bộ phận quang học và cơ khí, đảm bảo rằng các phần của máy đo VMM hoạt động cùng nhau một cách đồng bộ, giảm thiểu sai số.

Có hai phương thức hoạt động chính của máy đo 2D: thủ công và CNC. Hệ thống CNC phù hợp cho việc đo số lượng nhiều mẫu, với việc cơ giới hóa di chuyển trục XY và trục Z được trang bị thấu kính phóng to. Với máy đo CNC, tất cả các quy trình đo đạc đều được nhập vào phần mềm, tạo ra chương trình dựa trên thói quen của người dùng, sau đó thực hiện tự động các bước đo.

Ngoài ra, máy đo 2D cũng có thể tích hợp thêm đầu dò cảm ứng và hệ thống laser để thực hiện đo 3D trong một số trường hợp cụ thể. Đối với các phép đo 3D phức tạp, đầu dò cảm ứng có khả năng tiếp cận các khu vực ẩn, nơi không thể đo được qua hệ thống chiếu sáng của máy đo 2D. Còn đối với các ứng dụng cần độ chính xác cao hơn với phép đo độ sâu, laser lại là lựa chọn ưu việt.

Sự chính xác trong hệ thống đo lường VMM

Sự chính xác là tiêu chí then chốt để đánh giá giá trị của máy đo 2D. Dểi vào các yêu cầu kỹ thuật của kích thước và hình dạng sản phẩm, cùng với tiêu chuẩn ISO 10360-2, có thể xác định được sự chính xác của máy đo 2D qua công thức sau

Ex = [k + (hệ số nhân * L) / 1000] μm

Trong đó:

• E là sai số tối đa được chấp nhận, đơn vị là micron và trong điều kiện cụ thể
• X đại diện cho mức độ chính xác 1, 2, hay 3 chiều
• k là sai số cố định của máy hoặc hệ thống không liên quan tới kích thước
• hệ số nhân là một hằng số được dùng để định lượng sai số dựa trên quãng đường di chuyển của máy
• L biểu thị chiều dài di chuyển mà thông số kỹ thuật yêu cầu về độ chính xác, được tính bằng milimét
• μm, viết tắt của micron, là đơn vị đo lường chính xác

Quá trình hiệu chuẩn cho máy đo 2D VMM

Cuốn theo thời gian và ảnh hưởng từ các nhân tố môi trường, máy đo 2D có thể mất dần sự chính xác, do đó cần phải tiến hành hiệu chuẩn để người dùng có thể nhận được những kết quả đo đạc chính xác hơn. Dưới đây là danh sách những bước hiệu chuẩn quan trọng nhằm nâng cao độ chính xác của thiết bị sau thời gian dài sử dụng:

• Đánh giá độ phẳng của bàn đối với trục quang học
• Xác định khả năng lấy nét vuông góc khi so với trục quang học
• Danh giá độ chính xác khi lấy nét ở trung tâm của ống kính phóng to
• Kiểm tra độ chính xác trong phát hiện cạnh
• Xác minh tính vuông góc giữa trục X và trục Y
• Calibration đường thẳng cho trục X/Y và trục Z
• Tiến hành so sánh giữa máy đo 2D (VMM) với máy đo 3D (CMM)

Những lỗi có khả năng xảy ra trên máy đo 2D

Các lỗi từ máy đo 2D có thể bắt nguồn từ bên trong máy và có thể ảnh hưởng đến độ chính xác cần thiết cho việc đo đạc lặp lại. Trong khi sử dụng, việc nhận biết và hiểu rõ nguyên nhân gây lỗi sẽ giúp ta có hành động sửa chữa kịp thời nhằm bảo đảm độ chính xác khi tiến hành đo lường.

• Méo ảnh quang học: Lỗi phổ biến ở những ống kính máy ảnh giá rẻ, làm kết quả đo không chính xác cho các mẫu vật nhỏ
• Lỗi Hình ảnh/Video: Đây la những lỗi xuất phát từ cảm biến CCD/CMOS cũ của máy ảnh kỹ thuật số. Máy ảnh với khả năng giảm nhiễu và độ đối xứng pixel tốt cùng sự ổn định về nhiệt độ sẽ giảm thiểu lỗi khi đo
• Lỗi từ quá trình hiệu chuẩn: Hệ thống không được hiệu chuẩn một cách chính xác bởi người kỹ thuật
• Lỗi lượng tử hóa: Bảng kính và bộ mã hóa không cung cấp địa chỉ chính xác trên thang đo và đòi hỏi phải hiệu chuẩn lại bởi người kỹ thuật
• Lỗi không đường thẳng: Máy di chuyển theo trục XY theo cách không tuyến tính, dẫn đến chuyển động của trục X ảnh hưởng đến sự ổn định của trục Y
• Lỗi Pitch: Bàn máy di chuyển theo hình vòng cung thay vì một đường thẳng
• Lỗi trực giao: Các trục của hệ thống không vuông góc tuyệt đối với nhau
• Lỗi nhiệt độ của thành phần: Các bộ phận cần đo lường nên được ủ nhiệt trong môi trường được điều chỉnh của phòng thí nghiệm khoảng 24 tiếng trước khi tiến hành đo lường
• Lỗi môi trường bên ngoài: Biến đổi về nhiệt độ, áp suất và độ ẩm có thể làm biến dạng cấu trúc của hệ thống đo video nếu sử dụng vật liệu xây dựng có hệ số giãn nở nhiệt cao

Đây là tổng quan về một số lỗi thường gặp cũng như giải pháp cơ bản để khắc phục và vận hành hệ thống một cách hiệu quả hơn.

Các chức năng của phần mềm trong máy VMM

Khi xét đến máy đo 2D (hoặc cả 3D), tính năng của phần mềm rất đáng chú ý vì chúng có ảnh hưởng lớn tới khả năng sử dụng và độ linh hoạt của thiết bị.

Các phần mềm đo lường mạnh mẽ thường đến từ các nhãn hiệu đáng tin cậy hoặc là các phần mềm chuyên biệt từ các nhà cung cấp thứ ba.

Phần mềm của máy đo kích thước có thể cung cấp công cụ để bạn hoạt động hiệu quả hơn. Dưới đây là các chức năng nổi bật của phần mềm đó:

• Công cụ cải tiến hình ảnh: Phần mềm cần được tích hợp các công cụ chỉnh sửa và lọc ảnh chất lượng. Các công cụ lọc hình ảnh nhằm mục đích nâng cao độ nét, loại bỏ độ nhiễu và thu nhận dữ liệu tần số, còn công cụ chỉnh sửa sẽ giải quyết những lỗi không tuyến tính và lỗi do hiện tượng méo hình từ ống kính hay vị trí camera.
• Kiểm tra hình ảnh: Sử dụng công cụ phân tích thay đổi màu sắc hoặc mẫu để kiểm tra tính toàn vẹn của các bộ phận hay chi tiết.
• Xác định vị trí các đặc điểm: Công cụ xác định vị trí như phát hiện cạnh, quy mô xám, và sự kết hợp của màu sắc và hình dạng là cần thiết để định vị chính xác vật thể hay căn chỉnh vật thể.
• Chức năng đo lường: Sử dụng công cụ geometri hình học và phát hiện cạnh để đo lường các khoảng cách, đường kính, góc, v.v.

Các thông tin bạn có thể tham khảo Dòng máy đo 2D VMM Thông tin chi tiết về máy đo 3D CMM Profile Projector là thiết bị gì?

Những thương hiệu máy đo 2D uy tín

Thương hiệu Mitutoyo

Đứng đầu danh sách các nhà sản xuất thiết bị đo lường chính xác, Mitutoyo từ Nhật Bản là thương hiệu vang danh toàn cầu kể từ năm 1934. Với gần một thế kỷ kinh nghiệm, Mitutoyo đã phân phối sản phẩm đến khắp thế giới và khẳng định vững chắc trong ngành công nghiệp thiết bị đo lường.

Mitutoyo cung cấp nhiều lựa chọn trong phạm vi máy đo 2D như hệ thống chiếu ngang, chiếu đứng, thiết bị đo tự động và các phụ kiện đi kèm giúp công việc đo lường trở nên nhanh chóng và mượt mà hơn, tiết kiệm đáng kể thời gian và chi phí.

Trên thị trường nước ta, Mitutoyo tiếp tục là lựa chọn hàng đầu nếu bạn mong muốn sở hữ liệu phẩm đo lường cao cấp và tin cậy.

Thương hiệu Insize

Thương hiệu Insize là một lựa chọn tốt nếu bạn tìm kiếm sản phẩm có giá cả phải chăng mà vẫn đảm bảo chất lượng. Insize hiện đang được biết đến nhiều hơn trong những năm gần đây nhờ vào sự phổ biến của các sản phẩm đo lường chính xác.

Insize mang lại nhiều mẫu máy đo hai chiều khác nhau, đáp ứng nhiều nhu cầu khác nhau của khách hàng. Các sản phẩm của Insize có thiết kế đẹp và phần mềm ổn định, phù hợp với nhiều công việc khác nhau.

Máy đo 2D Jatentech

Jaten, một nhãn hiệu tiêu biểu trong lĩnh vực sản xuất máy đo chính xác cơ khí, đặc biệt với các máy đo VMM, CMM, máy nhỏ keo CNC, và máy chiếu biên dạng. Các sản phẩm của Jaten được đánh giá cao về độ chính xác và hoàn thiện tốt.

Phần mềm độc quyền của Jaten cho phép thiết bị vận hành nhanh chóng và chính xác mà không cần phụ thuộc vào các phần mềm đo lường của bên thứ ba.

Nếu bạn đang tìm kiếm một máy đo 2D có khả năng làm việc hiệu quả, thì Jatentech có thể là một sự lựa chọn đáng cân nhắc.

Với mức giá phải chăng và khả năng đo đạc từ cơ bản tới chuyên nghiệp ổn định, thương hiệu này cũng xứng đáng là sự lựa chọn đáng cân nhắc của bạn.

Địa chỉ mua máy đo VMM

Do là thiết bị đo lường tiên tiến với đủ tính năng từ phần mềm tới phần cứng, việc mua máy đo VMM cần được thực hiện tại những nhà cung cấp có tên tuổi, đảm bảo uy tín và có nhiều năm kinh nghiệm phân phối thiết bị đo lường, đảm bảo bạn nhận được sự tư vấn và hỗ trợ tối ưu, chọn mua được sản phẩm phù hợp với nhu cầu sử dụng của bạn.

Trạm Cơ Khí, với hơn 10 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực phân phối các thiết bị đo lường điện tử, đo lường cơ khí chính xác, và đo lường các thông số môi trường, hiện đang cung cấp một loạt các máy đo 2D VMM, máy đo 3D CMM, máy đo hình dạng từ nhiều thương hiệu danh tiếng như Mitutoyo, Insinze, Jaten, Hexagon… với dịch vụ cung cấp đến nhiều nhà máy sản xuất trên toàn quốc, chắc chắn sẽ là nơi đáng tin cậy để bạn chọn mua thiết bị đo lường.

Với hệ thống chi nhánh và đội ngũ hỗ trợ kỹ thuật trải dài toàn quốc, Trạm Cơ Khí cam kết hỗ trợ khách hàng trong suốt quá trình sử dụng sản phẩm một cách nhanh chóng và kịp thời. Xin vui lòng liên hệ thông tin dưới đây để nhận thêm sự tư vấn cũng như hỗ trợ chọn mua sản phẩm.

–