Đầu dò cơ học [ chỉnh sửa ]
Trong những ngày đầu của phép đo tọa độ (CMM), đại diện chính hãng emic các đầu dò cơ học được lắp vào một giá đỡ đặc biệt ở đầu bút lông. Một đầu dò rất phổ biến được chế tạo bằng cách hàn một quả bóng cứng vào đầu trục. Đây là lý tưởng để đo toàn bộ phạm vi bề mặt phẳng, hình trụ hoặc hình cầu. Các đầu dò khác được mài thành các hình dạng cụ thể, ví dụ như góc phần tư, để cho phép đo các tính năng đặc biệt. Các đầu dò này được giữ cố định trên phôi với vị trí trong không gian được đọc từ đầu đọc kỹ thuật số 3 trục (DRO) hoặc, trong các hệ thống tiên tiến hơn, được đăng nhập vào máy tính bằng công tắc đạp chân hoặc thiết bị tương tự.[ cần dẫn nguồn ]
Một bước phát triển tiếp theo là việc bổ sung các động cơ để điều khiển từng trục. Người vận hành không còn phải chạm tay vào máy nữa mà có thể điều khiển từng trục bằng hộp cầm tay có cần điều khiển giống như cách điều khiển ô tô điều khiển từ xa hiện đại. Độ chính xác và độ chính xác của phép đo được cải thiện đáng kể với việc phát minh ra đầu dò kích hoạt cảm ứng điện tử. Người tiên phong của thiết bị thăm dò mới này là David McMurtry , người sau đó đã thành lập cái mà ngày nay là Renishaw plc . [2]Mặc dù vẫn là một thiết bị tiếp xúc, đầu dò có bút cảm ứng bằng một quả cầu thép (sau này là quả cầu hồng ngọc). Khi đầu dò chạm vào bề mặt của thành phần, bút stylus bị lệch và đồng thời gửi thông tin tọa độ X, Y, Z đến máy tính. Các lỗi đo lường do từng người vận hành gây ra đã trở nên ít hơn và giai đoạn được thiết lập để giới thiệu các hoạt động CNC và sự ra đời của CMM.
Đầu dò tự động được cơ giới hóa với đầu dò kích hoạt cảm ứng điện tử
Đầu dò quang học là hệ thống ống kính-CCD, được di chuyển giống như cơ học và nhắm vào điểm quan tâm, thay vì chạm vào vật liệu. Hình ảnh bề mặt được chụp sẽ được bao quanh trong các đường viền của cửa sổ đo, cho đến khi dư lượng đủ để tương phản giữa các vùng đen và trắng. Đường cong phân chia có thể được tính đến một điểm, đó là điểm đo mong muốn trong không gian. Thông tin nằm ngang trên CCD là 2D (XY) và vị trí thẳng đứng là vị trí của hệ thống thăm dò hoàn chỉnh trên ổ Z chân đế (hoặc thành phần thiết bị khác).
Hệ thống đầu dò quét [ chỉnh sửa ]
Có những kiểu máy mới hơn có đầu dò kéo dọc theo bề mặt của bộ phận lấy điểm theo các khoảng thời gian xác định, được gọi là đầu dò quét. Phương pháp kiểm tra CMM này thường chính xác hơn phương pháp thăm dò cảm ứng thông thường và cũng nhanh hơn nhiều lần.
Thế hệ quét tiếp theo, được gọi là quét không tiếp xúc, bao gồm quét tam giác điểm đơn bằng laze tốc độ cao, [3] quét đường laze, [4] và quét ánh sáng trắng, [5] đang phát triển rất nhanh. Phương pháp này sử dụng chùm tia laze hoặc ánh sáng trắng được chiếu lên bề mặt của bộ phận. Sau đó, hàng nghìn điểm có thể được lấy và sử dụng không chỉ để kiểm tra kích thước và vị trí mà còn để tạo hình ảnh 3D của bộ phận. Sau đó, "dữ liệu đám mây điểm" này có thể được chuyển sang phần mềm CAD để tạo mô hình 3D hoạt động của bộ phận. Những máy quét quang học này thường được sử dụng trên các bộ phận mềm hoặc mỏng hoặc để hỗ trợ kỹ thuật đảo ngược .
đầu dò vi đo
Các hệ thống thăm dò contura zeiss cho các ứng dụng đo lường vi mô là một lĩnh vực mới nổi khác. [6] [7] Có một số máy đo tọa độ (CMM) thương mại có đầu dò siêu nhỏ được tích hợp vào hệ thống, một số hệ thống đặc biệt tại các phòng thí nghiệm của chính phủ và bất kỳ nền tảng đo lường nào do trường đại học xây dựng cho phép đo vi mô. Mặc dù những máy này tốt và trong nhiều trường hợp là nền tảng đo lường xuất sắc với thang đo nano, hạn chế chính của chúng là đầu dò micro/nano đáng tin cậy, mạnh mẽ và có khả năng. [ cần dẫn nguồn ] Những thách thức đối với công nghệ thăm dò vi mô bao gồm nhu cầu về đầu dò tỷ lệ khung hình cao cho khả năng tiếp cận các đặc điểm sâu, hẹp với lực tiếp xúc thấp để không làm hỏng bề mặt và độ chính xác cao (cấp độ nanomet). [ cần dẫn nguồn ] Ngoài ra, các đầu dò kích thước siêu nhỏ dễ bị ảnh hưởng bởi các điều kiện môi trường như độ ẩm và các tương tác bề mặt như lực ma sát (gây ra bởi lực bám dính , mặt khum và/hoặc lực Van der Waals trong số những lực khác). [ cần dẫn nguồn ]
Các công nghệ để đạt được khả năng thăm dò ở quy mô vi mô bao gồm phiên bản thu nhỏ của đầu dò CMM cổ điển, đầu dò quang học và đầu dò sóng đứng [8] trong số những công nghệ khác. Tuy nhiên, các công nghệ quang học hiện tại không thể được thu nhỏ đủ để đo tính năng sâu, hẹp và độ phân giải quang học bị giới hạn bởi bước sóng ánh sáng. Hình ảnh tia X cung cấp hình ảnh về tính năng nhưng không có thông tin đo lường có thể theo dõi được.
nguyên tắc vật lý
Có thể sử dụng đầu dò quang học và/hoặc đầu dò laze (nếu có thể kết hợp), thay đổi CMM thành kính hiển vi đo lường hoặc máy đo đa cảm biến. Các hệ thống chiếu rìa, hệ thống tam giác kinh vĩ hoặc hệ thống đo xa và tam giác laser không được gọi là máy đo, nhưng kết quả đo là như nhau: một điểm không gian. Đầu dò laze được sử dụng để phát hiện khoảng cách giữa bề mặt và điểm tham chiếu ở phần cuối của chuỗi động học (nghĩa là: phần cuối của thành phần truyền động Z). Điều này có thể sử dụng chức năng giao thoa kế, thay đổi tiêu cự , độ lệch ánh sáng hoặc nguyên tắc tạo bóng chùm.