Case Study: Giải pháp đo lường chính xác cao 1µm có khả thi?

Máy Laser Tracker API (Automated Precision Inc.) là một thiết bị đo lường tọa độ quang học di động (CMM di động) tiên tiến, sử dụng tia laser để xác định vị trí chính xác của một mục tiêu phản xạ (SMR - Spherically Mounted Retroreflector) trong không gian 3 chiều. Công nghệ này đã thay thế các phương pháp đo truyền thống cồng kềnh, kém chính xác, mang lại khả năng đo lường linh hoạt và độ tin cậy cao, đặc biệt trong các ứng dụng có kích thước lớn.

Ngày 24/09/2025, V-Proud nhận được yêu cầu phía Sumit*** Heavy Industries về giải pháp đo lường về một số các linh kiện, thành phẩm lắp ráp có kích thước từ 400mm - 1000mm. Các chuyên gia của V-Proud ngay lập tức đã có mặt để có thể trực tiếp lắng nghe, trao đổi và tìm hiểu thêm về vấn đề của phía Sumit*** đang gặp phải. Thông qua tìm hiểu, chúng tôi nhận thấy phía Đối tác đang tìm kiểm giải pháp cần phải thỏa mãn yêu cầu như: đảm bảo độ toàn vẹn của thành phầm cần đo; khả năng mô phỏng khớp ráp các thành phẩm với nhau; thiết bị có khả năng tính hợp trong môi trường sản xuất tự động hóa, ... và các yêu cầu khác. Đặc biệt, đó chính là sai số cho phép ở đây là 25µm. Thông qua khảo sát, cũng như đánh giá ban đầu từ V-Proud, chúng tôi đã đưa ra vài giải pháp phù hợp với phía Đối tác yêu cầu sẽ là thiết bị API Radian Laser Tracker (Pro). Vậy tại sao lại là Laser Tracker chứ không phải các thiết bị khác có độ tự động hóa cao hơn như là 3D CMM, PCMM hay 3D Scanner? Cùng V-Proud tìm hiểu thêm về các tính năng của giải pháp đo lường chính xác cao Laser Tracker ở bài viết bên dưới.

Nguyên lý hoạt động và các yếu tố kỹ thuật giảm sai số

Để đạt được kết quả đo có sai số thấp, Laser Tracker API tích hợp nhiều công nghệ và nguyên lý kỹ thuật phức tạp:

1. Đo lường bằng giao thoa kế (Interferometer):

   • Đây là công nghệ cốt lõi giúp xác định khoảng cách chính xác từ máy đến SMR. Máy Laser Tracker phát ra một chùm tia laser ổn định, sau đó tách thành hai tia: một tia tham chiếu và một tia đo.

   • Khi tia đo đến SMR và phản xạ trở lại, nó sẽ giao thoa với tia tham chiếu. Sự thay đổi pha của sóng giao thoa được phân tích để tính toán khoảng cách với độ chính xác micron.

   • Giảm sai số: Công nghệ này loại bỏ sai số tích lũy do độ dài và đảm bảo độ chính xác cao trên các khoảng cách lớn, điều mà các thiết bị đo lường bằng cơ học không thể làm được.

2. Đo lường góc chính xác (Angular Measurement):

   • Máy sử dụng hai cảm biến góc chính xác cao (một cho góc phương vị ngang và một cho góc phương vị dọc) để xác định phương hướng của SMR. Các cảm biến này được tích hợp trong bộ phận đầu máy có khả năng xoay.

   • Giảm sai số: Việc sử dụng các encoder quang học có độ phân giải cao giúp giảm thiểu sai số do sự rung lắc, biến dạng nhiệt hoặc sai lệch cơ học. API Laser Tracker thường được trang bị các hệ thống bù trừ tự động để duy trì độ chính xác của các cảm biến này.

3. Tối ưu hóa nguồn laser và cảm biến:

   • Nguồn laser ổn định: Độ chính xác của phép đo phụ thuộc rất lớn vào sự ổn định của bước sóng laser. API sử dụng các loại laser ổn định cao, thường là laser HeNe, để đảm bảo kết quả đo không bị ảnh hưởng bởi dao động nhiệt độ hoặc áp suất.

   • Bộ bù trừ môi trường (Environmental Compensation): Môi trường có thể ảnh hưởng đến tốc độ của ánh sáng laser, dẫn đến sai số. Máy Laser Tracker API được trang bị các cảm biến nhiệt độ, áp suất, và độ ẩm để tự động bù trừ các yếu tố này. Điều này đảm bảo phép đo vẫn chính xác ngay cả trong điều kiện môi trường thay đổi.

4. Tự động hóa và phần mềm phân tích:

   • Công nghệ ADM (Absolute Distance Measurement): Ngoài giao thoa kế, một số máy của API còn sử dụng công nghệ ADM, cho phép xác định khoảng cách tuyệt đối ngay lập tức mà không cần di chuyển SMR từ điểm gốc. Điều này giúp giảm sai số do lỗi người vận hành và tăng tốc độ đo.

   • Tích hợp phần mềm: Các phần mềm chuyên dụng như MEC (Measurement Error Compensation) và các thuật toán nội suy tiên tiến giúp xử lý dữ liệu thô, loại bỏ nhiễu và bù trừ các sai số nhỏ còn sót lại của hệ thống. Phần mềm còn hỗ trợ định vị lại hệ tọa độ (phần mềm căn chỉnh), giúp việc thiết lập phép đo trở nên dễ dàng và chính xác hơn.

Lợi ích: Việc sử dụng Laser Tracker API không chỉ giúp giảm thiểu sai số đến mức tối đa (thường dưới 15 µm trên một khoảng cách 10 m) mà còn tiết kiệm thời gian, tăng năng suất và đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng. Nó là công cụ không thể thiếu để duy trì sự kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt trong môi trường sản xuất hiện đại.

• SHARE:
;