Đo kiểm đồ gá ô tô với hệ thống Photogrammetry

Đồ gá hàn khung xe là một hệ thống không thể thiếu trong mỗi nhà máy sản xuất, lắp ráp ô tô. Việc chế tạo, lắp đặt các chi tiết của đồ gá ảnh hưởng rất lớn tới chất lượng của khung xe thành phẩm. Chính vì điều này, các nhà máy rất chú trọng tới việc đo kiểm đồ gá nhằm đảm bảo độ chính xác và chất lượng cho các sản phẩm sau khi gia công.

Mặc dù có kích thước lớn nhưng yêu cầu về độ chính xác khi gia công và lắp đặt các chi tiết trên đồ gá là khá cao, từ 0.05 mm cho đến 0.1 mm. Điều này đòi hỏi thiết bị đo kiểm đồ gá cần có độ chính xác cao, bên cạnh đó sự tối ưu về thời gian đo và độ linh hoạt của thiết bị đo cần phải được cân nhắc kỹ càng.

Với những yêu cầu khắt khe khi đo kiểm đồ gá, 3DS đã lựa chọn sử dụng hệ thống Photogrammetry của Geodetic Systems để thực hiện dự án đo kiểm đồ gá ô tô của nhà máy THACO Bus.

Yêu cầu công việc đo kiểm đồ gá

• Nhà máy THACO Bus cần kiểm tra độ sai lệch của các chi tiết chốt, kẹp trên bộ đồ gá hàn khung xe để tiến hành căn chỉnh đúng vị trí như bản vẽ thiết kế.
• Quá trình đo kiểm đồ gá phải nhanh và cho ra kết quả trực tiếp, các nhân viện của nhà máy sẽ dựa vào các thông số sai lệch vị trí trên kết quả đo để căn chỉnh lại vị trí của từng bộ phận đồ gá.
• Độ chính xác yêu cầu
  • Phần đế: ± 0.05 mm
  • Các chi tiết trên thân: ± 0.1 mm

Thiết bị sử dụng

Trong quá trình đo kiểm đồ gá ô tô, ta sử dụng kết hợp 2 hệ thống:

• V-STARS/N (Single Camera)

• DynaMo D5 (Multi Camera)

Ngoài ra, ta sẽ sử dụng bộ KIT là các đầu chạm đi kèm hệ thống Multi Camera để lấy dữ liệu điểm trực tiếp trên từng chi tiết nhỏ của bộ đồ gá. 

Quy trình thực hiện đo kiểm đồ gá

Chuẩn bị và thiết lập tọa độ điểm tham chiếu

Chuẩn bị

• Sử dụng các điểm tham chiếu và các điểm code dán lên các vị trí trên thân đồ gá và bề mặt các chi tiết cần kiểm tra. Các điểm này sẽ giúp cho hệ thống camera nhận diện và thu thập được dữ liệu, từ đó xây dựng lên tọa độ 3 chiều chính xác với các vị trí trong không gian thực.

Thu thập và xử lý dữ liệu điểm trên đồ gá

• Sử dụng hệ thống V-STARS/N (Single Camera) để chụp lại toàn bộ dữ liệu điểm đã được định vị trên đồ gá. Dữ liệu thu được sẽ được xử lý trên phần mềm V-STARS nhằm cho ra lưới điểm 3 chiều chính xác phục vụ cho quá trình đo kiểm đồ gá.

• Dữ liệu thu được từ V-STARS/N Camera là dữ liệu hình ảnh. Phần mềm V-STARS cho phép người dùng tạo ra đám mây điểm chính xác trong không gian 3 chiều thông qua quá trình tính toán, xử lý điểm và ghép nối tọa độ các bức ảnh lại với nhau (Triangulation). Độ chính xác của dữ liệu sau xử lý có thể lên đến 5 micron so với kích thước mẫu thực tế.

Dữ liệu hình ảnh nhập vào phần mềm V-STARS

Dữ liệu điểm trong không gian 3 chiều sau khi xử lý

• Đưa tọa độ của sơ đồ điểm vừa tạo về trùng khớp với dữ liệu thiết kế bằng việc sử dụng lệnh liên kết (Alignment) để liên kết các điểm định vị trên phần đế đồ gá. Đây là bước quan trọng hàng đầu trong quá trình đo kiểm đồ gá, nếu tọa độ của 2 dữ liệu không được định vị trùng khớp sẽ dẫn tới sai lệch lớn trong quá trình đo kiểm.

Các điểm định vị thực tế trên đồ gá

Các điểm định vị trên dữ liệu thiết kế

• Hoàn thành việc đưa 2 dữ liệu này về chung gốc tọa độ, ta có thể bắt đầu tiến hành công đoạn đo đạc và kiểm tra kích thước các bộ phận của đồ gá thực tế so với thiết kế.

Đo kiểm phần đế đồ gá

• Đối với phần đế, ta sẽ dựa vào tọa độ tâm các chốt định vị thực tế để so sánh với dữ liệu thiết kế sau đó tính toán ra sai lệch theo các trục tọa độ X, Y, Z.

• Sau khi tính toán được sai lệch, các kỹ thuật viên tiến hành căn chỉnh trực tiếp trên đồ gá. Sau căn chỉnh, ta sẽ thực hiện lại việc chụp dữ liệu và kiểm tra sai lệch của các điểm định vị trên đế. Thao tác này được lặp lại cho tới khi các vị trí này đạt được độ chính xác theo yêu cầu.

Đo kiểm các chi tiết trên thân đồ gá

• Để đo kiểm các chi tiết trên thân đồ gá, ta sẽ sử dụng hệ thống DynaMo D5 (Multi Camera) kết hợp cùng bộ đầu chạm để lấy dữ liệu điểm trực tiếp của chi tiết.
• Ưu điểm của hệ thống Multi Camera là giúp chúng ta thu nhận trực tiếp các điểm chạm trên bề mặt chi tiết vào phần mềm, sử dụng hệ tọa độ đã được thiết lập chuẩn sau khi căn chỉnh phần đế. Nhờ đó, công đoạn xử lý dữ liệu sẽ nhanh và trực tiếp, không cần lặp lại nhiều lần thao tác chụp dữ liệu điểm trên đồ gá như khi sử dụng Single Camera.
• Hệ thống Multi Camera được lắp đặt hướng vùng chụp vào vùng cần kiểm tra. Sau đó kết nối với phần mềm V-STARS và sơ đồ điểm đã được thiết lập tọa độ chuẩn trước đó. Người đo sẽ sử dụng các đầu dò chạm lên bề mặt của chi tiết cần đo để lấy dữ liệu điểm. Thao tác này tương tự như thao tác chạm đo trên các máy đo CMM.

• Nhờ các điểm đã được mã hóa trên thân mỗi bộ đầu dò, camera sẽ tự động nhận diện trong vùng chụp và thu nhận lại dưới dạng điểm đơn. Từ các điểm này, tùy theo từng bề mặt chi tiết cần đo ta sẽ tạo ra các biên dạng hình học tương ứng (VD: đường tròn 3 – 5 điểm, mặt phẳng 4 – 5 điểm, …). Những dữ liệu này sẽ được sử dụng để kiểm tra đồ gá thực tế so với dữ liệu thiết kế để tính toán ra sai lệch của từng vị trí.

Đo kiểm các chốt trụ

• Đối với các chốt trụ, ta sẽ lấy điểm để tạo đường tròn hoặc trụ tròn. Sau đó kiểm tra độ lệch tâm của chi tiết thực so với bản vẽ thiết kế.

Dữ liệu điểm chạm thu nhận trực tiếp trên phần mềm V-STARS

Tọa độ tâm đường tròn vừa tạo sử dụng để so sánh với dữ liệu thiết kế

• Sau khi tính toán sai lệch, các kỹ thuật viên sẽ tiến hành điều chỉnh vị trí các chốt trụ về đúng vị trí với độ chính xác yêu cầu. Sau mỗi lần chỉnh, người đo kiểm sẽ tiến hành thực hiện lại thao tác chạm đo để kiểm tra lại vị trí chốt vừa điều chỉnh.

Đo kiểm các miếng đệm và má kẹp

• Đối với các miếng đệm và má kẹp trên thân đồ gá, ta sẽ kết hợp sử dụng hệ thống Multi Camera, phần mềm V-STARS và phần mềm Spartial Analyzer để lấy dữ liệu và tính toán kết quả trực tiếp.
• Dữ liệu thu nhận được từ hệ thống Multi Camera được ghi nhận bằng phần mềm V-STARS và nhập trực tiếp vào SA. Trên SA ta thiết lập sẵn hệ tọa độ đã tạo từ V-STARS, các dữ liệu điểm khi thu nhận được sẽ hiển thị trực tiếp trên phần mềm SA và thể hiện rõ độ sai lệch so với bản vẽ thiết kế.

• Dựa vào sai lệch này, kỹ thuật viên sẽ tiến hành căn chỉnh các chi tiết về đúng vị trí theo độ chính xác yêu cầu.

Những điểm nổi bật của giải pháp khi thực hiện dự án đo kiểm đồ gá xe ô tô

• Hệ thống camera đa dạng, linh hoạt do đó có thể hoạt động trong điều kiện không gian bị hạn chế như bên trong thân đồ gá. Đây là điểm vượt trội hơn của hệ thống Photogrammetry so với các phương pháp đo bằng laser tracker hay máy đo PCMM
• Đảm bảo độ chính xác từ vài chục tới vài micron khi đo các mẫu lớn như đồ gá xe bus
• Các đầu đo linh hoạt, dễ sử dụng và hoạt động tốt khi đo các chi tiết bị che khuất. Ngoài ra, so với đo bằng PCMM, các đầu chạm này không bị giới hạn bởi các góc độ quay của các khớp cánh tay khi đo những chi tiết nằm ở vị trí hẹp, khó thao tác.
• Quá trình đo cho ra kết quả nhanh, có thể lấy dữ liệu của nhiều chi tiết liên tục trong thời gian các chi tiết khác đang được hiệu chỉnh. Điều này giúp tối ưu được thời gian đo.
• Lưu và xuất báo cáo nhanh, trực tiếp dưới dạng PDF, Word, Excel …