Đang tải... (xem toàn văn)
Quản lý chất lượng đã trở thành một bộ phận quan trọng trong quy trình sản xuất ngày nay. Việc đảm bảo sản phẩm sản xuất đúng như ý tưởng của người thiết kế và đạt được các kích thước theo yêu cầu kỹ thuật là một thách thức của cả quy trình sản xuất. Nhằm giúp các bạn hiểu hơn về vấn đề trên, mời các bạn cùng tham khảo nội dung bài viết Ứng dụng công nghệ scan 3D vào quản lý và kiểm tra chất lượng sản phẩm dưới đây.
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SCAN 3D VÀO QUẢN LÝ VÀ KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM Th.S HOÀNG ĐỨC BẰNG; KS HỒ SỸ SƠN Trường Đại học Thủy lợi Tóm tắt: Quản lý chất lượng trở thành phận quan trọng quy trình sản xuất ngày Việc đảm bảo sản phẩm sản xuất ý tưởng người thiết kế đạt kích thước theo yêu cầu kỹ thuật thách thức quy trình sản xuất Các kỹ thuật đo truyền thống nhiều công ty áp dụng để kiểm tra hình dạng kích thước sản phẩm Các kỹ thuật thuận lợi đo kích thước hình học cụ thể để đo bề mặt phức tạp, cong ba chiều phải đo nhiều thơng số thời gian chi phí Abstract: Quality control has become a key component in today’s manufacturing process The ability to provide the “As Designed” geometry to meet the designers’ intent and achieve the engineering dimensional requirement to deliver the intended fit and functionality is an ongoing challenge during the manufacturing process In an effort to verify product form, fit and function, the majority of companies are applying traditional measurement techniques These techniques have proven to be successful on prismatic types of geometries but very costly and time consuming for contoured surfaces, heavily featured geometry and product assemblies Quản lý chất lượng trở thành phận quan trọng quy trình sản xuất ngày Việc đảm bảo sản phẩm sản xuất ý tưởng người thiết kế đạt kích thước theo yêu cầu kỹ thuật thách thức quy trình sản xuất Các kỹ thuật đo truyền thống nhiều công ty áp dụng để kiểm tra hình dạng kích thước sản phẩm Các kỹ thuật thuận lợi đo kích thước hình học cụ thể để đo bề mặt phức tạp, cong ba chiều phải đo nhiều thơng số thời gian chi phí Scan 3D quang học dựa nguyên lý vân sáng tạo giải pháp ứng dụng quản lý kiểm tra chất lượng sản phẩm đạt độ xác cao hiệu giá thành Giải pháp đo nhiều kích thước khác thời gian ngắn, tự động đưa báo cáo hữu ích nhằm đảm bảo chất lượng tối ưu trình sản xuất Ngày nay, có nhiều lĩnh vực cơng nghiệp khác ứng dụng công nghệ scan 3D vào kiểm tra đảm bảo chất lượng sản phẩm Có nhiều lý để công ty chọn công nghệ scan 3D thay cho kỹ thuật kiểm tra truyền thống: o Có khả scan tồn bề mặt với mật độ điểm lớn o Dữ liệu scan so sánh trực tiếp với liệu CAD thiết kế điểm kiểm tra o Độ lệch so với liệu CAD xác định trực tiếp từ liệu scan o Các bề mặt chi tiết khó đo đạc kỹ thuật truyền thống scan dễ dàng dự đốn trước bắt đầu đo công nghệ scan 3D o Các báo cáo kiểm tra thể nhiều hình thức khác thay kiểu máy đo CMM truyền thống o Không thời gian để thiết lập toạ độ vật đo o Hệ thống scan di chuyển, lắp ráp, vận hành điều kiện thông thường mà không yêu cầu thiết bị hỗ trợ đắt tiền Máy scan 3D cung cấp liệu scan có độ xác cao, làm sở cho q trình phân tích, kiểm tra Quy trình chung áp dụng hệ thống scan 3D vào quản lý kiểm tra chất lượng sản phẩm gồm có bước: Bước 1: scan liệu bề mặt, dựng lại bề mặt thành dám mây điểm lưới tam giác Trong bước này, đặc trưng bề mặt góc, cạnh, lỗ thể qua đám mây điểm lưới tam giác Bước 2: nhập liệu CAD thiết kế ghép chồng lên liệu scan Tại bước này, người kiểm tra sử dụng phương pháp ghép chồng liệu khác (RPS, Best-fit, 3-2-1) Bước 3: so sánh liệu scan (chi tiết chế tạo) liệu CAD (chi tiết thiết kế) Độ lệch hệ liệu thể dạng màu cho phép quan sát tổng thể độ xác chi tiết chế tạo so với thiết kế Người kiểm tra so sánh thêm kích thước cần kiểm tra, độ lệch cụ thể điểm Phần mềm cho phép kiểm tra kích thước độ dài, kích thước góc, tính chất hình học, độ day chi tiết, dung sai sai số hình học Tất thơng tin thực bước xuất báo cáo kiểm tra Hình ba bước kiểm tra chất lượng sản phẩm công nghệ scan 3D Giải pháp kiểm tra chất lượng sản phẩm công nghệ scan 3D không đưa kết luận sản phẩm đạt hay khơng đạt mà đưa nhiều thơng tin phân tích khác sản phẩm giúp điều chỉnh trình sản xuất Phạm vi ứng dụng Máy scan 3D quang học thiết bị di động có khả scan nhiều bề mặt khác Người sử dụng dễ dàng thay đổi thể tích đo để tăng độ phân giải liệu scan tăng khả đo hệ thống Nhờ tính linh hoạt này, máy scan sản phẩm nhỏ chi tiết khuôn mẫu hay sản phẩm lớn tổng thể máy bay Một dòng máy scan 3D quang học sử dụng phổ biến máy ATOS hãng GOM (Đức) Các sản phẩm nhỏ Khi đo sản phẩm nhỏ sản phẩm có nhiều chi tiết phức tạp thường sử dụng máy ATOS SO Với thiết bị này, liệu scan có độ phân giải cao cho phép đo xác kể chi tiết nhỏ Hình minh hoạ hệ thống ATOS SO kiểm tra kích thước vỏ điện thoại Hình Ứng dụng hệ thống ATOS SO vào kiểm tra chi tiết nhỏ Các sản phẩm lớn Khi đo sản phẩm lớn, ATOS đặt giá đỡ di động gắn tay rô bốt để dễ dàng di chuyển tồn khơng gian đo Hình minh hoạ hệ thống ATOS kiểm tra cánh tua bin gió có chiều dài lên đến 20m Hình Ứng dụng hệ thống ATOS vào kiểm tra chi tiết lớn Cũng thiết bị đo khác, độ xác thiết bị đo yêu tố quan trọng Bảng trình bày độ xác khoảng cách điểm đo máy scan quang học cho ứng dụng khác Bảng Độ xác khoảng cách điểm đo máy scan quang học Sản phẩm Độ xác Khoảng cách điểm scan Sản phẩm nhỏ ± 0,01mm 0,05mm Tấm kim loại ( 0,5m) ± 0,03mm 0,1mm Khung vỏ ô tô ± 0,15mm 0,05mm Sản phẩm lớn ( 20m) ± 0,6mm 0,05mm Nguyên lý scan Máy scan 3D ATOS dựa nguyên lý đạc tam giác minh hoạ hình Projector phát vân sáng trắng đen chiếu lên sản phẩm cần scan Hai camera gắn đầu scan thu vân sáng phản xạ Phần mềm nhận liệu tính tốn dựa công thức quang học để dựng lại bề mặt 3D sản phẩm Các camera đại GOM scan triệu điểm lần chụp vài giây Hình Nguyên lý scan 3D quang học Để số hố toàn bề mặt sản phẩm cần scan vài lần riêng biệt góc độ khác Hệ thống ATOS tự động ghép nối phần scan riêng biệt dựa vào điểm tham chiếu gắn sản phẩm xung quanh sản phẩm dựng lại bề mặt sản phẩm dạng lưới tam giác Hình minh hoạ dạng liệu khác sản phẩm scan Hình Các dạng liệu scan 3D Ghép chồng liệu Sau kết thúc trình scan, phần mềm ghép chồng liệu CAD liệu scan lên Thông thường liệu CAD làm chuẩn để ghép chồng liệu scan lên theo phương pháp khác nhau: Phương pháp 3-2-1 Để ghép chồng liệu theo phương pháp 3-2-1 cần định nghĩa toạ độ ( toạ độ định nghĩa mặt phẳng Z, toạ độ định nghĩa trục Y toạ độ định nghĩa trục X) Người sử dụng cần nhập toạ độ liệu CAD vùng tìm kiếm toạ độ tương ứng liệu scan Sau phần mềm tìm kiểm ghép chồng liệu scan lên liệu CAD Hình minh hoạ phương pháp ghép chồng 3-2-1 Hình Phương pháp ghép chồng 3-2-1 Phương pháp RPS Phương pháp RPS (Reference Point System) phương pháp ghép chồng dựa đặc điểm hình học (lỗ tròn, mặt cầu, mặt nón …) sản phẩm Hình minh hoạ phương pháp ghép chồng RPS Điểm tham chiếu RPS1 định nghĩa toạ độ Tiếp đến điểm RPS2 xác định hướng trục Y điểm RPS3, RPS4 RPS5 xác định hướng trục Z Phương pháp RPS thường sử dụng nhiều công nghiệp tơ Hình Phương pháp ghép chồng RPS Phương pháp Best-Fit Phương pháp Best-Fit phương pháp ghép chồng liệu cách chọn phần toàn liệu scan sản phẩm Phần mềm tự động tính tốn để độ lệch liệu scan chọn liệu CAD tương ứng nhỏ Hình minh hoạ phương pháp ghép chồng Best-Fit Hình Phương pháp ghép chồng Best-Fit Đánh giá chất lượng sản phẩm Đánh giá độ lệch trung bình Sau scan ghép chồng liệu trình kiểm tra bắt đầu tiến hành Thông thường bước kiểm tra đánh giá độ lệch trung bình bề mặt sản phẩm Dựa vào hệ trục toạ độ chung hai liệu CAD scan, phần mềm tự động tính tốn độ lệch theo trục toạ độ độ lệch trung bình tất điểm scan bề mặt sản phẩm Kết biểu diễn dạng biểu màu cho phép đánh giá tổng thể sai lệch bề mặt sản phẩm Biểu màu dải màu liên tục khối màu thể vùng sai số khác sản phẩm Ngồi phần mềm có tính xác định độ lệch xác điểm toàn bề mặt biểu diễn dạng giá trị số Hình minh hoạ biểu diễn sai số bề mặt dạng dải màu liên tục khối màu Hình Biểu diễn sai số bề mặt dạng dải màu liên tục khối màu Đánh giá mặt cắt Khả khác phần mềm tính tốn độ lệch theo mặt cắt Hình 10 minh hoạ kiểm tra sai lệch mặt cắt 2D chi tiết nắp xi lanh Hình 10 Kiểm tra sai lệch mặt cắt 2D Đánh giá yếu tố hình học Để đánh giá yếu tố hình học, chọn yếu tố cần đánh đường tròn, hình trụ, hình nón … liệu CAD Phần mềm tự động xây dựng yếu tố hình học tương ứng liệu scan đánh giá độ lệch Hình 11 minh hoạ kiểm tra yếu tố hình học phần mềm Hình 11 Kiểm tra yếu tố hình học Đánh giá góc khoảng cách Với phần mềm ATOS, kích thước góc độ dài đo trực tiếp từ liệu scan so sánh với liệu CAD để tính tốn sai số Hình 12 minh hoạ kết đo góc độ dài chi tiết nắp vòi tắm hoa sen Hình 12 Đo góc độ dài Đo dung sai sai số hình học Phần mềm ATOS có khả kiểm tra dung sai sai số hình học Hình 13 minh hoạ khả kiểm tra dung sai phần mềm Hình 13 Kiểm tra dung sai Kết luận Từ cách 10 năm, công nghiệp ô tô động lực để GOM nghiệp cứu ứng dụng công nghệ scan 3D quang học vào kiểm tra chất lượng chế tạo chi tiết dập Dựa tảng kinh nghiệm đó, hãng tiếp tục nghiên cứu ứng dụng sang nhiều lĩnh vực khác như: khuôn mẫu, hàng không tua bin, đồ tiêu dùng, tạo mẫu nhanh, thiết kế ngược …Đến nay, hệ thống ATOS thực trở thành hệ thống số hố có chất lượng liệu scan cao, tốc độ scan nhanh, có khả di động, linh hoạt ứng dụng nhiều lĩnh vực khác ... thực bước xuất báo cáo kiểm tra Hình ba bước kiểm tra chất lượng sản phẩm công nghệ scan 3D Giải pháp kiểm tra chất lượng sản phẩm công nghệ scan 3D không đưa kết luận sản phẩm đạt hay khơng đạt... Máy scan 3D cung cấp liệu scan có độ xác cao, làm sở cho q trình phân tích, kiểm tra Quy trình chung áp dụng hệ thống scan 3D vào quản lý kiểm tra chất lượng sản phẩm gồm có bước: Bước 1: scan. .. hoạ khả kiểm tra dung sai phần mềm Hình 13 Kiểm tra dung sai Kết luận Từ cách 10 năm, công nghiệp ô tô động lực để GOM nghiệp cứu ứng dụng công nghệ scan 3D quang học vào kiểm tra chất lượng chế