Các thiết bị đo laser (laser trackers) di động, thuận tiện và dễ sử dụng đã trở thành lựa chọn hàng đầu cho giải pháp đo lường ở quy mô khảo sát rộng lớn.
Hiện nay, các hệ thống máy đo tọa độ bằng công nghệ bắt tín hiệu laser (laser trackers) là một trong những đề tài được nhắc đến nhiều nhất giữa hàng loạt những thiết bị đo lường phong phú, đa dạng. Điều đó cũng hoàn toàn dễ hiểu, bởi những hệ thống cảm biển laser hiện đại này hoàn toàn nhỏ gọn, di động, sai số đo có tính lặp lại cao và vô cùng chính xác ở phạm vị đo lớn. Những thiết bị tốt nhất hiện nay có thể hoạt động ở khoảng cách đo vượt trên 100m. Bên cạnh khả năng thu thập những dữ liệu đo lường trên diện rộng một cách nhanh chóng và sát thực, thực tế rõ ràng cho thấy các máy đo đa năng này ngày càng được sử dụng rộng rãi trong ngành gia công kim loại và nhiều lĩnh vực khác.
Từ “Voi Trắng” đến công cụ đo lường thiết yếu
Máy đo laser đầu tiên được giới thiệu vào thị trường cách đây 25 năm, và mặc dù những phản ứng ban đầu về công nghệ này rất khiêm tốn, nhưng nó đã nhanh chóng phát triển thành công cụ đo lường không thể thiếu và phổ biến trên toàn thế giới. Trước đây, những máy đo này được xem như những thiết bị đắt tiền và hiếm hoi như hình ảnh loài Voi Trắng trong thiên nhiên, lại thiếu những ứng dụng đa dạng trong thực tế, nhưng cho đến nay, tính đa năng của máy đo laser đã trở thành yếu tố mấu chốt trong kế hoạch đầu tư và phát triển của rất nhiều doanh nghiệp.
Các máy đo laser được định nghĩa là một loại máy đo tọa độ di động (Portable Coordinate Measuring Machine – PCMM) sử dụng hiệu quả các chùm laser để đo trong không gian tọa độ cầu. Thiết bị hoạt động bằng cách phát xạ các chùm laser về phía mục tiêu – chính là những mục tiêu phản xạ (Reflector) – được đặt tại các điểm cần xác định tọa độ, và những mục tiêu này sẽ phản xạ lại chùm laser về bộ cảm biến chính. Khi mục tiêu phản xạ ở trong phạm vi tầm nhìn của máy định vị, hệ thống sẽ đo hai góc và khoảng cách cần thiết để tính toán vị trí chính xác trong hệ trục tọa độ 3 chiều.
Khoảng đo của các máy đo tọa độ laser của Hexagon Metrology đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của công nghệ này từ lúc những sản phẩm đầu tiên được ra đời, và những công nghệ mới được giới thiệu liên tục bởi công ty đã trở thành nhân tố định hướng phát triển và cải tiến của toàn ngành công nghiệp. Những sự phát triển này bao gồm ứng dụng của công nghệ giao thoa ánh sáng tuyệt đối cho phép cung cấp sự linh động ở tốc độ cao của máy, và hệ thống quang học linh hoạt Powerlock cho phép tái lập một cách tự động chùm tín hiệu bị gián đoạn.
Gần đây hơn, Hexagon đã đi tiên phong trong công nghệ chế tạo hệ thống máy đo laser theo sáu bậc tự do (6DoF) như ứng dụng trong máy Laser Absolute Tracker AT960, ra mắt vào cuối năm 2014. Trong khi những thiết bị định vị 3 chiều bằng laser khác chỉ có khả năng đo và xác định tọa độ của các Reflector truyền thống, thì công nghệ 6DoF cho phép người dùng kích hoạt các khả năng đo và Scan bằng các cảm biến cầm tay, cũng như cung cấp các giải pháp kiểm soat độ phân giải của máy.
Các tuỳ chọn cảm biến kim đo tiếp xúc (probing) đem đến cho người sử dụng các phương pháp kiểm tra những thông số và yếu tố hình học phức tạp có tầm nhìn khuất vốn vượt ngoài tính năng cơ bản của các mục tiêu phản xạ Reflector thông thường. Tính năng quét không tiếp xúc (scanning) cũng là giải pháp thu thập dữ liệu đám mây điểm (point cloud data) chính xác hơn nhiều so với các thao tác thủ công sử dụng Reflector di chuyển một cách thủ công trên bề mặt chi tiết cần đo – lại tránh được các chà sát gây cào xước đến bề mặt chi tiết cũng như độ bền của Reflector, vốn thường xuyên xảy ra trong quá trình vận hành trong thực tế. Các giải pháp điều khiển thiết bị đo laser cũng được ứng dụng rộng rãi trong chức năng định hướng rô-bốt của dây chuyển sản xuất, và công nghệ này đã nhanh chóng trở nên vô cùng quan trọng trong quy trình lắp ráp của hàng không và các ngành sản xuất công nghiệp kết cấu lớn.
Tiềm năng ứng dụng
Có lẽ bởi tính năng điều khiển ưu việt như thế của loại thiết bị này, thoạt nhìn, có thể nhiều người dễ liên tưởng rằng công nghệ định vị laser ứng dụng nhiều trong công nghiệp lắp ráp, tiếp đến là trong quy trình chế tạo hơn là trong đo lường cơ khí chế tạo. Tuy nhiên, những ứng dụng ít phức tạp hơn của chúng lại đem lại rất nhiều giá trị đáng nói, ví dụ như các khâu kiểm tra bằng định vị laser trong gia công chi tiết. Thậm chí tất cả các chi tiết lớn như khung máy bay hay khoang tàu biển, hoặc kết cấu turbine siêu trường trong công nghiệp năng lượng, cũng đều phải bảo đảm dữ liệu CAD tuân thủ dung sai chặt chẽ để tránh các vấn đề về lắp ráp trong dây chuyền.
Đối với các ứng dụng đo đơn điểm ở không gian rộng, khi mà khoảng cách là thách thức lớn nhất và tầm nhìn thị tuyến không phải vấn để đáng đề cập tới, thì giải pháp đo bằng các Reflector lại thường là cách thức hiệu quả và chính xác hàng đầu. Đối với nhiều xưởng gia công kim loại, máy đo toạ độ ba chiều laser có thể đáp ứng rất nhiều yêu cầu đo lường cơ bản mà không cần đến chi phí phát sinh đầu tư cho hệ thống 6DoF.
Tuy nhiên, trong các công đoạn sản xuất phức tạp hơn, khi các chi tiết lớn bao gồm những dạng hình học bị che khuất, các hốc sâu hay cấu trúc phức tạp ngăn cản tầm nhìn từ cảm biến laser đến Reflector của máy, đa số các thiết bị đo 3D khác sẽ gặp trở ngại do giới hạn về mặt công nghệ. Trong một số trường hợp hạn hữu, cũng vẫn sẽ có cách sử dụng các Reflector để đo những điểm như vậy, nhưng sẽ cần sử dụng nhiều mẹo và thiết lập các giải pháp chuyên biệt cho từng khách hàng, từng tình huống.
Độc đáo và duy nhất trên thị trường, Hexagon Metrology cung cấp giải pháp kim đo tiếp xúc cho máy đo laser loại cơ bản Leica Absolute Tracker AT402. Leica B-Probe là một loại cảm biến kim đo cầm tay có thể thao tác đơn giản như một Reflector, nhưng nó được thiết kế đặc biệt dành để giải quyết các bài toán đo lường các điểm khuất ở khoảng cách lên tới 20m. Các mức độ chính xác phù hợp với nhu cầu của rất nhiều khách hàng trong thị trường gia công kim loại Châu Á Thái Bình Dương (APAC) do chúng cho phép hỗ trợ doanh nghiệp ở nhiều lĩnh vực khác nhau trong công nghiệp chê tạo và lãp ráp của khu vực.
Song hành chuẩn xác với nhu cầu của doanh nghiệp
Theo kết quả nghiên cứu gần đây, thị trường dịch vụ đo lường toàn cầu vào năm 2020 được kỳ vọng sẽ đạt đến khoảng 825 triệu US$, được định hướng bởi nhu cầu về các chi tiết chính xác cao trong các ngành công nghiệp chủ chốt như ô-tô, điện tử và năng lượng. Châu Á Thái Bình Dương được kỳ vọng là khu vực dẫn đầu thị trường này trong vài năm tới dựa trên sự đóng góp đến 30% doanh thu toàn cầu năm 2013.
Với nhu cầu ngày càng tăng về các thiết bị số hóa quang học và máy quét trong khu vực. APAC đang nổi lên với vai trò là đầu tàu định hướng cho thị trường. Nhiều quốc gia chính trong APAC đang trải qua sự tăng trưởng về kinh tế và cơ sở hạ tầng, có những dấu hiệu cho thấy công nghệ đang dịch chuyển theo đúng hướng để hỗ trợ một cách hiệu quả cho các doanh nghiệp sản xuất, chế tạo cơ khí.
Dưới ánh sáng của những viễn cảnh này, cũng như nhu cầu đang dần thay đổi của ngành công nghiệp trong khu vực, các nhà nghiên cứu và phát triển thiết bị đo lường sẽ phải tiếp tục tạo ra những công nghệ mới, tiến bộ hơn, kinh tế và dễ dàng tiếp cận hơn. Đánh giá trên các xu thế hiện nay, tính đa dụng và hiệu suất đầu tư của máy định vị 3 chiều laser đưa loại công cụ đo lường này trở thành lựa chọn hàng đầu của các khách hàng trong nghành công nghiệp gia công cơ khí.
Như Chủ tịch Norbert Hanke của Hexagon Metrology đã tóm tắt: “Sự tiến bộ cho tương lai là rất quan trọng. Cung cấp cho thị trường những dòng sản phẩm đa dạng và trao cho khách hàng cơ hội lựa chọn thiết bị phù hợp nhất với từng nhu cầu riêng biệt của họ – chính là sự thay đổi thông minh.”
(Nguồn: Cẩm nang gia công kim loại Việt Nam)
