Trong những năm gần đây, khi các phương pháp cảm biến cho công nghệ đo toạ độ 3D liên tục được phát triển, thì trọng tâm phát triển hiện nay đang dần đổi sang việc tích hợp tối ưu vào máy đo tọa độ và kết hợp các công nghệ cảm biến khác nhau.

 

Máy đo tọa độ đa cảm biến và chụp cắt lớp là tiêu chuẩn trong đảm bảo chất lượng hiện nay. Kết quả đo lường của các cảm biến có thể sử dụng cho nhiều nhiệm vụ khác nhau. Đầu tiên là về thử nghiệm và ghi lại chức năng của phôi được sản xuất. Tiếp đó là dùng để kiểm soát quy trình. Với mục đích này, dữ liệu đo lường được đánh giá thống kê. Giới hạn can thiệp cho các đặc tính hình học khác nhau cũng có thể được xác định trong phần mềm đo lường, ví dụ như dải dung sai được sử dụng lên tới 50%. Sau đó, các đặc tính hình học vượt quá giới hạn hành động sẽ được xuất ra trong nhật ký phép đo. Dựa trên thông tin này, người dùng quyết định khi nào và ở dạng nào thì quy trình cần được sửa chữa.

 

Với sự trợ giúp của hệ thống đa cảm biến của Werth, các cảm biến khác nhau có thể được hoán đổi trước đường đi của chùm tia xử lý hình ảnh – trong trường hợp này là đầu dò quét.

 

Do nhu cầu ngày càng tăng đối với chất lượng sản phẩm, các nguyên tắc cảm biến khác nhau đã được phát triển để đảm bảo chất lượng cao nhất. Với cảm biến xử lý hình ảnh không tiếp xúc, phôi thường được phóng to và hình ảnh được chia thành các phần tử hình học và đường viền tương ứng bằng cách phát hiện cạnh tự động. Các thuật toán khác nhau có sẵn để xác định cục bộ các chuyển tiếp cạnh và tính toán tiếp theo của các yếu tố và kích thước hình học. Ngoài các đầu dò xúc giác-điện thông thường, phôi cũng có thể được chạm bằng các đầu dò siêu nhỏ như Đầu dò sợi quang đã được cấp bằng sáng chế và các điểm tiếp xúc có thể được ghi lại dưới dạng các điểm đo, từ đó các đặc điểm hình học có thể được tính toán và liên kết với các đặc tính hình học.

 

Với cảm biến khoảng cách laze và cảm biến hội tụ màu, các điểm đo trên bề mặt phôi được xác định mà không cần tiếp xúc. Đồng thời, với các cảm biến điểm và đường, các đường viền và bề mặt có thể được ghi lại đặc biệt nhanh chóng ở chế độ quét. Cảm biến khoảng cách laze dựa trên nguyên lý Foucault sử dụng mối quan hệ giữa khoảng cách đến bề mặt phôi và vị trí của ánh sáng laze phản xạ trên một điốt quang vi sai. Với cảm biến hội tụ màu, quang phổ của ánh sáng phản xạ nhận được phụ thuộc vào khoảng cách đến bề mặt phôi.

 

Cảm biến đồng tâm đánh giá độ sáng

Phép đo khoảng cách dựa trên khu vực với cảm biến thay đổi tiêu cự 3D-Patch và cảm biến đồng tiêu cho phép ghi lại  bề mặt trong các vùng có mật độ điểm cao. Với cả hai nguyên tắc cảm biến, khoảng cách đến bề mặt phôi là khác nhau. Cảm biến thay đổi tiêu cự đánh giá độ tương phản của hình ảnh được ghi ở các vị trí khác nhau và cảm biến đồng tiêu đánh giá độ sáng.

 

Trong chụp cắt lớp với tia X, phôi được đặt trên một bàn xoay giữa ống tia X và máy dò, và ảnh chụp X quang được chụp từ các hướng khác nhau, từ đó thể tích được tái tạo. Điều này có nghĩa là hình học bên trong cũng có thể được đo. Công nghệ đa cảm biến cũng mang lại nhiều lợi ích khi kết hợp với cảm biến chụp cắt lớp vi tính. Ví dụ: có thể đo các tham chiếu ở các khu vực phôi gia công không hợp tác bằng cảm biến xúc giác và chỉ các khu vực quan tâm mới có thể được chụp cắt lớp ở độ phân giải cao để giảm thời gian đo và khối lượng dữ liệu.

 

Các cảm biến khác đã được phát triển cho các ứng dụng đặc biệt. Có thể thực hiện các phép đo độ nhám xúc giác-quang học tuân thủ tiêu chuẩn với các cảm biến đường viền. Cảm biến điểm giao thoa kế sử dụng chênh lệch thời gian di chuyển giữa chùm ánh sáng phản xạ từ bề mặt phôi và chùm tia tham chiếu để đo khoảng cách quang học với đầu dò mỏng ở những khu vực khó tiếp cận.

Đầu dò sợi quang cho phép đo vi hình học nhạy cảm với các quả cầu đầu dò có kích thước lên tới 20 μm.

 

Với công nghệ đa cảm biến, hầu như tất cả các đặc tính hình học của phôi có thể được đo chỉ bằng một máy đo tọa độ. Với mục đích này, kết quả đo của các cảm biến khác nhau được liên kết trong cùng một hệ tọa độ. Bằng cách kết hợp các cảm biến khác nhau, thời gian thiết lập được giảm thiểu và có thể thực hiện các phép đo tổng quan với khả năng xác định vị trí nhanh và các phép đo có độ chính xác cao trên cùng một thiết bị. Với sự kết hợp tối ưu của các cảm biến, thời gian đo có thể được rút ngắn, vì cảm biến nhanh nhất luôn được sử dụng nếu nó phù hợp. Các cảm biến có độ chính xác cao như đầu dò sợi quang cũng có thể được sử dụng để hiệu chỉnh các sai lệch đo lường có hệ thống của các cảm biến thay thế.

 

Có thể dễ dàng trang bị thêm các cảm biến bổ sung

Nhờ thiết kế mô-đun, người dùng có thể trang bị thêm các cảm biến bổ sung mà không gặp bất kỳ khó khăn nào, thậm chí sau nhiều năm. Do tất cả các cảm biến được vận hành trong cùng một phần mềm đo lường nên người dùng chỉ cần tham gia các khóa đào tạo nâng cao ngắn hạn.

 

Ban đầu, các cảm biến được gắn cạnh hoặc phía sau nhau trên cùng một trục cảm biến. Trong những năm gần đây, việc tích hợp cảm biến trên máy đo tọa độ đã được cải tiến. Với hệ thống đa cảm biến của Werth, các cảm biến và phụ kiện khác nhau có thể được thay đổi mà không cần bù trước đường đi của chùm tia xử lý hình ảnh, do đó phạm vi đo hoàn chỉnh có sẵn cho tất cả các cảm biến. Các thiết bị có một số trục cảm biến độc lập mang lại sự linh hoạt cao nhất và giảm nguy cơ va chạm. Điều này có nghĩa là chỉ đầu cảm biến đang hoạt động sẽ nằm trong phạm vi đo. Điều này cho phép tối ưu quá trình đo mà không bị hạn chế bởi các cảm biến khác.

 

Một số cảm biến được xây dựng dựa trên và kết hợp các nguyên tắc cảm biến khác. Với đầu dò sợi quang, vị trí của khối cầu đầu dò, có kích thước bằng vài phần mười micromet, được ghi lại bằng cảm biến xử lý hình ảnh. Contour Probe dựa trên một cảm biến khoảng cách laze ghi lại độ lệch dọc của một cây quét. Trong cả hai trường hợp, đầu dò có thể được tự động hoán đổi trước đường đi của chùm tia xử lý hình ảnh và được đặt trong trạm đỗ xe. Khi đầu dò đã được đặt xuống, các phép đo có thể được thực hiện bằng cảm biến xử lý hình ảnh hoặc cảm biến khoảng cách laze. Vì khoảng cách giữa các cảm biến là nhỏ nhất nên các lỗi đo gây ra bởi các dao động phụ thuộc vào nhiệt độ trong độ lệch của cảm biến cũng được giảm thiểu.

 

Sự kết hợp giữa zoom quang học và cảm biến hội tụ màu

Tính năng Thu phóng tiêu điểm màu đa cảm biến cho phép đo lường độ chính xác cao trong mặt phẳng bằng cảm biến xử lý hình ảnh (trái) và quét đường bao bằng cảm biến khoảng cách màu (xanh lam, ở giữa) với đối tượng 3D/so sánh thực tế (phải).

 

Các ví dụ khác cho việc liên kết các cảm biến là đầu dò laze được tích hợp trong Zoom và zoom lấy nét màu là sự kết hợp giữa zoom quang học và cảm biến lấy nét màu. Trong cả hai trường hợp, cảm biến xử lý hình ảnh được kết hợp với cảm biến khoảng cách bằng bộ tách chùm tia. Bằng cách này, cả phép đo độ chính xác cao trong mặt phẳng và phép đo khoảng cách nhanh đều có thể thực hiện được để ghi lại phôi gia công ở dạng ba chiều. Để so sánh mục tiêu/thực tế, hình ảnh từ cảm biến xử lý hình ảnh có thể được phủ lên mô hình CAD hoặc các đường viền đo được có thể được khớp với mô hình 3D.

 

Vì không có khoảng cách giữa các cảm biến làm giảm phạm vi đo chung, nên trong một số trường hợp, ngay cả một thiết bị cơ bản nhỏ hơn cũng đủ để giải quyết các nhiệm vụ đo. Đa cảm biến cho phép thay đổi cảm biến nhanh chóng mà không cần chuyển động cơ học và vận hành đơn giản bằng cách hiển thị vị trí đo của cảm biến khoảng cách trên bề mặt phôi.