MẸO THỰC TIỄN: Đo lường theo tiêu chuẩn với giá trị phế phẩm nhỏ nhất
Tiêu chuẩn ISO 1101 (2017) đã phát triển đáng kể các thông số kỹ thuật của bản vẽ đối với dung sai trên độ lệch biên dạng. Để tận dụng hết tiềm năng này, phần mềm đo lường phải cung cấp các giải pháp đơn giản cho nhiều nhiệm vụ đo lường khác nhau. Nếu số đo không chỉ phù hợp với tiêu chuẩn mà còn phù hợp với chức năng, thì giá trị phế phẩm sẽ được giảm thiểu.
NHẰM ĐẢM BẢO CHỨC NĂNG của mẫu đo, nhiều đặc tính hình học phải được tham chiếu đến các yếu tố khác. Trong một hệ quy chiếu hoàn chỉnh, mọi bậc tự do đều được xác định và “giữ nguyên” khi việc căn chỉnh hoàn tất. Trong trường hợp này, các thông số tham chiếu phải được đo mà không được căn chỉnh thêm dữ liệu thực tế với dữ liệu được chỉ định. Nếu không có hệ quy chiếu nào được đưa ra, thì có thể áp dụng sự liên kết Gaussian không giới hạn bậc tự do để đạt được sự liên kết đồng nhất với hình dạng xác định. Nếu hệ thống tham chiếu không đầy đủ, các tham chiếu được cung cấp phải được đo trước. Khi đó biên dạng đo trên phôi phải được căn chỉnh theo đường viền quy định, sử dụng các bậc tự do mở. Tuy nhiên, các phương pháp liên kết Gaussian phổ biến nhất lại tạo ra kết quả không mong đợi. Trong một số trường hợp, mẫu tốt có thể bị coi là phế phẩm. Điều này tránh được khi áp dụng phương pháp ToleranceFit được mô tả bên dưới.
CHỤP BIÊN DẠNG VỚI HỆ THỐNG ĐA CẢM BIẾN
Biên dạng phôi mẫu có thể được đo bằng các cảm biến khác nhau. Ví dụ, có thể đo nhanh chóng và dễ dàng đo “trong hình ảnh” các mặt cắt biên dạng bằng máy đo tọa độ quang học như Werth QuickInspect hoặc FlatScope. Cảm biến khoảng cách quang học, chẳng hạn như Werth Laser Probe (WLP) hoặc cảm biến tiêu cự sắc độ cho phép xác định biên dạng đường thẳng mà không bị phá hủy. WLP được tích hợp trong đường dẫn tia của Werth Zoom, cũng đã được cấp bằng sáng chế, để có thể thực hiện các phép đo đa cảm biến với độ lệch cảm biến tối thiểu. Chromatic Focus Point (CFP) đạt được độ dung sai đo kiểm thấp, ngay cả trên các bề mặt phản chiếu hoặc trong suốt, trong khi Chromatic Focus Line (CFL) cho phép đo 3D nhanh chóng, chính xác cao với hình ảnh cường độ bổ sung để định hướng và đo lường (Hình 1).
Ngoài các biên dạng đường thẳng trong phạm vi đo, tính năng quét cũng có thể được sử dụng để thu lại các biên dạng bề mặt. Dạng đường thẳng hoặc dạng bề mặt có thể được đo trong cùng một hệ tọa độ đối với các bề mặt không thể tiếp cận với cảm biến quang học mà không cần cố định lại bằng cách sử dụng cảm biến xúc giác, như hệ thống đầu dò cảm ứng thông thường có khả năng quét hoặc Đầu dò sợi quang Werth (WFP) đã được cấp bằng sáng chế. Do đường kính đầu stylus nhỏ, WFP cho phép đo các biên dạng siêu nhỏ như vòi phun trên kim phun nhiên liệu và do lực dò rất thấp, nó có thể được sử dụng trên các thành phần đàn hồi hoặc các bề mặt nhạy cảm như các bộ phận quang học.
Ví dụ, Werth Contour Probe (WCP), cũng đã được cấp bằng sáng chế, quét các biên dạng trên trục hoặc dụng cụ, và có thể thay thế một thiết bị đánh dấu đường viền bằng các phép đo độ nhám và hình dạng trong hệ tọa độ của mẫu.
Ngoài việc xác định độ lệch biên dạng, ứng dụng kết hợp của hệ thống cảm ứng đa điểm cho phép đo các đặc tính hình học khác bằng cùng một máy đo tọa độ, chẳng hạn như kích thước, độ lệch vị trí hoặc độ nhám ,. Việc lựa chọn cảm biến lý tưởng cho dung sai đo cụ thể hoặc tốc độ đo giúp tăng cường đáng kể việc đảm bảo chất lượng.
Phương pháp ToleranceFit cho phép linh hoạt nhiều loại dung sai
Khi khớp đường viền đã đo vào đường viền đã xác định bằng phương pháp Gaussian, độ lệch bình phương trung bình cơ bản giữa các điểm thu được và biên dạng xác định được giảm thiểu. Các dung sai khác nhau của các vùng khác nhau của vật thể không được cân nhắc. Điều này có nghĩa là phương pháp khớp Gauss đôi khi có thể vượt quá dung sai theo những cách không phản ánh thực tế, bởi vì dung sai có thể được đáp ứng bằng cách dịch chuyển hệ tọa độ.
Phương pháp ToleranceFit điều chỉnh các điểm thu được vào phạm vi dung sai thay vì vào đường viền được chỉ định. Nếu không thể đáp ứng dung sai, thì các đường viền thực tế sẽ được dịch chuyển để lượng vượt quá dung sai càng nhỏ càng tốt.
Phương pháp này tương đương với việc đánh giá liên kết tất cả các kích thước được khảo sát bằng cách sử dụng nguyên lý tối ưu dữ liệu. Nó nên được sử dụng thường xuyên nhất có thể, vì chỉ những mẫu thực sự không đáp ứng mới bị loại bỏ. ToleranceFit là phương pháp khớp cho phép kiểm tra chính xác về mặt chức năng bằng cách sử dụng nguyên tối ưu dữ liệu. Các mối liên kết được áp dụng theo cách mà ai cũng có thể hiểu được. Do đó, phế phẩm được giảm bớt hoặc có thể mở rộng dung sai sản xuất. Trong cả hai trường hợp, chi phí sản xuất đều giảm.
Việc phân tích sự tương thích với các tiêu chuẩn cũng có thể được thực hiện đối với các yêu cầu chức năng khác nhau đối với các đường và bề mặt theo ISO 1101 (2017). Ví dụ: tất cả các phần biên dạng có nhãn CZ (vùng kết hợp) và nằm trong cùng một hệ quy chiếu được căn chỉnh với nhau. Đối với đặc điểm kỹ thuật bản vẽ “chung”, tất cả các phần biên dạng được điều chỉnh riêng lẻ và đều được áp dụng một thông số kỹ thuật dung sai cho tất cả. Nếu CZ cũng được yêu cầu, thì độ lệch biên dạng được xuất cho từng phân đoạn riêng lẻ. Ngược lại, đối với UF (tính năng thống nhất), chỉ thu được một kết quả cho toàn bộ biên dạng.
Vùng dung sai thay đổi liên tục là vùng hình phễu giữa điểm bắt đầu và điểm kết thúc cố định xác định. Đối với UZ (vùng dung sai bố trí không đều), chỉ ra một độ lệch từ tâm dung sai đến biên dạng xác định. Tất cả các mục vẽ này có thể được kết hợp với nhau.
Tương thích với các tiêu chuẩn và chức năng chính xác
Biên dạng đường thẳng có thể được thu lại bằng cách sử dụng cảm biến xử lý hình ảnh, cảm biến khoảng cách quang học hoặc cảm biến xúc giác. Với cảm biến điểm có khả năng quét hoặc cảm biến đường thẳng, chẳng hạn như CFL, dạng biên dạng bề mặt cũng có thể được xác định. ToleranceFit cho phép phân tích chính xác về mặt chức năng phù hợp với tiêu chuẩn ISO 1011 cho tất cả các yêu cầu chức năng có tên ở trên.
Để xác định độ lệch biên dạng, chỉ cần một số mục cần nhập liệu. Ngay cả trong những trường hợp khó, chẳng hạn như độ lệch lớn ở một bên của biên dạng, phương pháp ToleranceFit được tích hợp trong phần mềm WinWerth sẽ chuyển biên dạng thực tế đã chụp vào vùng dung sai, áp dụng nguyên tắc của một thiết bị đo ảo. Phương pháp này cho phép đánh giá rõ ràng về chức năng. Đó là một cách để sử dụng đảm bảo chất lượng tiết kiệm để giảm phế phẩm hoặc để mở rộng dung sai sản xuất và tránh chi phí dư thừa.
Hình 1. Hệ thống cảm biến đa điểm trên máy đo tọa độ: Cảm biến Dòng Tiêu cự Sắc độ (trái) và cảm biến xử lý hình ảnh có tích hợp cảm biến khoảng cách laser (© Werth)
Hình 2. Bên trái: bản vẽ với dung sai biên dạng đường thẳng; trung tâm: chụp tự động toàn bộ mẫu ở độ phân giải cao với tính năng quét raster; phải: điều chỉnh vào các vùng dung sai bằng ToleranceFit (© Werth)