Công nghệ 3D là một trong những điều kỳ diệu của công nghệ hiện đại ngày nay. Ý tưởng đơn giản chỉ là nhìn vào một “khẩu súng lục” và thu được tất cả các phép đo hình học của nó – đây là điều tưởng chừng như chỉ có trong phim khoa học viễn tưởng Star Trek-ian.
Tuy nhiên, về bản chất, việc thu thập dữ liệu đo lường 3D là: điều khển ánh sáng hoặc bức xạ tại một vật thể và thu thập tất cả các phép đo cần thiết để tái tạo hoặc thiết kế lại vật thể đó. Đây là một công nghệ tuyệt vời giúp đánh giá lại chất lượng trong sản xuất và trở thành một công cụ thiết yếu để đạt được và duy trì một lợi thế cạnh tranh trong ngành công nghiệp. Việc thu thập kích thước 3D chi tiết của một đối tượng cho phép tái tạo và thiết kế lại nhanh chóng. Cùng một dữ liệu cũng có thể được sử dụng để thực hiện kiểm tra chất lượng và phân tích kiểm tra cho một quyết định nhanh: đạt/không đạt trong sản xuất. Thế kỷ 21 – thế kỷ của công nghệ hiện đại sẽ cho thấy đo lường 3D là một công nghệ sản xuất thiết yếu.
Nhu cầu đo lường 3D của bạn tỉ lệ thuận với sự phức tạp của hình dạng đối tượng. Khi hình dạng của một phần đơn giản, thì có thể sử dụng các dụng cụ đo và các dụng cụ cầm tay khác để đo kích thước của nó. Tuy nhiên, hình dạng của một phần sẽ trở nên phức tạp hơn, tuy nhiên, các phương pháp quét không tiếp xúc trở thành phương pháp đo lường vượt trội hơn do khả năng chụp các phép đo các tính năng phức tạp và kích thước với độ chính xác từ 0.0002 inches/0.005 mm – vượt xa các kỹ thuật đo lường thủ công.
Có ba giai đoạn chính của phép đo 3D: thu thập dữ liệu, xử lý dữ liệu, và, cuối cùng, sử dụng dữ liệu để tạo ra một mô hình.
Thu thập dữ liệu
Khi quét một vật thể, máy quét tạo ra một “đám mây điểm” các vật thể hình học từ bề mặt của đối tượng bằng tọa độ XYZ và IJK. Dữ liệu này định nghĩa các bề mặt, đường viền và kích thước bề mặt của đối tượng. Đám mây điểm sau đó có thể được chuyển sang định dạng thân thiện với CAD để tạo ra một bản sao 3D của đối tượng đo, kỹ thuật đảo ngược, kiểm tra, tạo mẫu nhanh hoặc sản xuất hàng loạt.
Có một số loại máy quét khác nhau có sẵn cho đo lường 3D – loại mà bạn sẽ sử dụng sẽ phụ thuộc vào đối tượng bạn đang đo và loại dữ liệu đo lường bạn muốn có.
- Máy quét quang phổ CMM: Một máy đo tọa độ (CMM) sử dụng một laser hoặc dựa trên cảm biến tam giác dựa trên ánh sáng trên CMM để chụp tọa độ 3D của đối tượng. Hệ thống này là lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cực kỳ cao như lưỡi tuabin, khuôn phun, thiết bị kiểm tra, và các bậc thầy thag. Hệ thống này cung cấp độ phân giải cao hơn và độ chính xác cao hơn hầu hết các hệ thống không tiếp xúc.
- Portable CMM/Máy quét cầm tay: Đây là một lựa chọn tốt cho hầu hết các loại đo lường 3D vì tính di động, tốc độ, dễ sử dụng và tính linh hoạt tổng thể. Họ có thể chụp các phép đo 3D từ các vật thể ở mọi kích cỡ và hình dạng – từ cánh quạt thuyền đến ô tô cỡ lớn – và trong hầu hết các môi trường, tại chỗ và ngoại vi.
- Máy quét ánh sáng cấu trúc: Những máy quét này là sự lựa chọn tuyệt vời để đo các chi tiết phức tạp, chi tiết. Máy sử dụng ánh sáng màu xanh hoặc trắng để tạo ra một loạt các mẫu tham chiếu trên một đối tượng. Nhược điểm duy nhất là dán nhãn có thể cần phải được loại bỏ sau khi quét, có thể tốn nhiều thời gian. (Điều này cũng áp dụng cho máy quét cầm tay không gắn trên cánh tay.)
Xử lý dữ liệu
Sau khi quá trình thu thập dữ liệu hoàn tất, đám mây điểm của bạn sẽ bao gồm hàng triệu tọa độ XYZ và IJK. Trước khi tất cả các dữ liệu đo lường này có thể được sử dụng cho kỹ thuật đảo ngược, kiểm tra, v.v…, nó cần phải được chuyển đổi thành một hình thức tương thích với phần mềm CAD của bạn. Điều này được thực hiện bằng cách chuyển đổi nó thành một tập tin đa giác STL tam giác, một quá trình thường bao gồm một vài giai đoạn. Dữ liệu đo cũng sẽ được căn chỉnh tới một hệ tọa độ được xác định trước khi nó sẵn sàng cho giai đoạn tiếp theo. Mô hình đa giác STL kết quả sẽ được sử dụng làm khuôn mẫu để xử lý. Phần mềm thương mại chuyên xử lý các tệp STL lớn sẽ xử lý dữ liệu cho một định dạng mô hình CAD đã hoàn thành.
Lập mô hình dữ liệu
Một mô hình rắn sẽ được tạo ra từ dữ liệu STL bằng cách sử dụng các công cụ chuẩn như ép đùn, lều, quét và xoay.
Một mô hình tham số đầy đủ có thể được thay đổi tại bất kỳ điểm nào trong cấu trúc của nó, với sự thay đổi gợn sóng thông qua thiết kế để tự động sửa đổi bất kỳ mô hình phụ thuộc lẫn nhau. Sau khi chuyển sang CAD bản địa, nó sẽ có các thuộc tính của mô hình màn hình trống trong phần mềm như SolidWorks, Inventor, NX, CATIA hoặc PRO E/Creo. Một thiết kế CAD trung lập được xây dựng chính xác như một mô hình tham số đầy đủ mà không có chuyển đổi cuối cùng sang CAD bản địa và được sản xuất như CAD trung lập IGES, STEP, hoặc ParaSolid. Mô hình này là một sự chắp nối ngẫu nhiên các bề mặt phù hợp nhất với mô hình STL và xuất ra như IGES, STEP, hoặc ParaSolid.
Đo lường 3D cung cấp cơ hội cho sự xuất sắc mà không có sẵn cho các thế hệ trước của ngành công nghiệp. Khả năng quét và tạo ra một bản sao 3D chính xác của một vật thể, hoàn chỉnh với tất cả các bề mặt phức tạp của nó xoắn và biến, vẫn có thể có vẻ tương lai. Nhưng công nghệ ở đây và sẵn sàng để được sử dụng bởi tất cả các nhà sản xuất mong muốn đẩy tiêu chuẩn chất lượng của họ vượt trên mọi sức tưởng tượng của thời đại.
Văn phòng NSCL biên dịch
Nguồn: qualitymag.com
