Từ kích thước đến bề mặt: Road Ahead ứng dụng Alicona kiểm tra hình học vi mô của các linh kiện robot

Từ ổ trục, bánh răng, hộp giảm tốc, vít me đến mô-đun servo, đầu nối, cảm biến và bàn tay robot linh hoạt, tại sao các chi tiết đã đạt yêu cầu về kích thước nhưng sau khi lắp ráp vào thiết bị vẫn xuất hiện tiếng ồn, hao mòn, bất thường trong lắp ráp hoặc dao động hiệu suất? Câu trả lời thường nằm ngoài phạm vi kiểm tra kích thước truyền thống.

I. Kích thước đạt yêu cầu không có nghĩa là chi tiết đã được “đo kiểm toàn diện”

Khi robot ngày càng phát triển theo hướng có độ chính xác cao hơn, mật độ công suất lớn hơn và độ tin cậy cao hơn, hoạt động kiểm soát chất lượng không còn chỉ tập trung vào đường kính, chiều dài và dung sai vị trí.

Ngày càng có nhiều vấn đề bắt nguồn từ hình học vi mô và trạng thái bề mặt, chẳng hạn như:

• Biên dạng cục bộ — Hình dạng thực tế của rãnh lăn, rãnh, ren và mặt răng có đồng nhất hay không?

• Hình thái ba chiều — Độ lồi lõm cục bộ trên bề mặt tiếp xúc, mặt răng và các bề mặt chức năng có bất thường hay không?

• Trạng thái cạnh — Có tồn tại ba via, sứt mẻ cạnh, sai lệch vát mép hoặc bán kính bo góc hay không?

• Độ nhám bề mặt — Có ảnh hưởng đến ma sát, hao mòn, độ kín hoặc khả năng truyền nhiệt hay không?

• Mối quan hệ vị trí giữa nhiều đặc trưng — Từng bề mặt chức năng riêng lẻ đều đạt yêu cầu, nhưng khi kết hợp lại có còn đáp ứng các yêu cầu về lắp ráp và chuyển động hay không?

Đây cũng là sự thay đổi đang diễn ra trong hoạt động kiểm soát chất lượng chính xác của robot: từ việc xác định “kích thước có đạt yêu cầu hay không” sang tìm hiểu “tại sao chi tiết lại có đặc tính hoạt động như vậy”.

II. Đo lường chính xác trong ngành robot không chỉ giới hạn ở bánh răng và ổ trục

Ở các cấp độ cấu thành khác nhau bên trong robot đều có những yêu cầu đo lường liên quan đến hình học và chất lượng bề mặt.

Cấp độ truyền động cơ khí: Ổ trục / bánh răng / hộp giảm tốc / vít me

Cấp độ dẫn động và chấp hành: Vỏ mô-đun servo / bề mặt tiếp xúc tản nhiệt / kết cấu liên kết

Cấp độ kết nối điện tử: PCB / lỗ xuyên vi mô (microvia) / đầu nối / chân tiếp xúc

Cấp độ cảm biến: Vi cấu trúc của cảm biến / kết cấu đóng gói / khu vực kết nối

Cấp độ cơ cấu chấp hành cuối: Chi tiết truyền động siêu nhỏ của bàn tay robot linh hoạt / trục siêu nhỏ / lỗ siêu nhỏ / các chi tiết siêu nhỏ có kết cấu phức tạp

III. Từ truyền động cơ khí mở rộng sang dẫn động, kết nối và cảm biến

Không gian bên trong bàn tay robot linh hoạt rất hạn chế nhưng lại tích hợp nhiều cơ cấu truyền động và kết nối siêu nhỏ. Trên một chi tiết chỉ có kích thước vài milimét, có thể cần đồng thời đánh giá: kích thước + vị trí + hình dạng + thành bên + bán kính bo góc + trạng thái bề mặt + khuyết tật cục bộ.

Những chi tiết có kích thước nhỏ, nhiều đặc trưng và độ phức tạp cao như vậy cũng là một trong những hướng ứng dụng đáng chú ý của công nghệ đo lường 3D không tiếp xúc có độ phân giải cao.

Road Ahead ứng dụng công nghệ đo lường 3D quang học Alicona, hỗ trợ kiểm soát chất lượng các linh kiện cốt lõi của robot thông qua đánh giá tổng hợp về kích thước, vị trí, hình dạng, hình thái ba chiều và độ nhám bề mặt.

Từ kích thước đến bề mặt, giúp quan sát rõ các đặc trưng hình học vi mô quan trọng của linh kiện cốt lõi robot, qua đó nâng cao chất lượng linh kiện và hỗ trợ tối ưu hóa hiệu suất tổng thể của robot từ góc độ hình học vi mô.

Dẫn động mật độ công suất cao, linh kiện công suất GaN/SiC, cảm biến thông minh và bàn tay robot linh hoạt đều là những hướng phát triển quan trọng. Tuy nhiên, đối với các linh kiện công suất GaN, SiC và những linh kiện tương tự, cần làm rõ rằng: Bruker Alicona không thực hiện kiểm tra đặc tính điện, phân tích thành phần vật liệu hoặc kiểm tra cấu trúc tinh thể.

Trong quá trình sản xuất linh kiện và đóng gói, những đặc điểm có thể quan sát và tiếp cận được như hình thái ba chiều của bề mặt đóng gói, chiều cao bậc, độ nhám bề mặt, lỗ vi mô, chân linh kiện và kết cấu kết nối, vi cấu trúc gia công bằng laser cũng như các khuyết tật cục bộ trong quá trình sản xuất đều có thể trở thành đối tượng ứng dụng tiềm năng của công nghệ đo lường 3D quang học.

Vì vậy, xét trên toàn bộ chuỗi công nghiệp robot, ứng dụng của công nghệ đo lường chính xác không còn giới hạn ở các chi tiết truyền động cơ khí truyền thống mà đang tiếp tục mở rộng sang các lĩnh vực: dẫn động và chấp hành, kết nối điện tử, kết cấu cảm biến và các chi tiết siêu nhỏ có độ phức tạp cao.

IV. Nên đo kiểm các linh kiện robot như thế nào?

Xuất phát từ các ứng dụng thực tế của linh kiện robot, hãy cùng xem xét lại một vấn đề: khi chi tiết ngày càng nhỏ, kết cấu ngày càng phức tạp và chức năng ngày càng được tích hợp cao, chỉ đo một vài kích thước liệu đã đủ hay chưa?

Từ ổ trục, bánh răng, hộp giảm tốc và vít me đến mô-đun servo, đầu nối, cảm biến và bàn tay robot linh hoạt, hoạt động đánh giá chất lượng ngày càng nhiều linh kiện robot đang chuyển từ “đo một vài kích thước” sang “tìm hiểu mối quan hệ giữa kích thước, hình học và bề mặt”.

Với nền tảng công nghệ đo lường 3D quang học Alicona, Road Ahead không ngừng tập trung vào nhu cầu kiểm soát chất lượng của ngành công nghiệp robot trong các lĩnh vực truyền động chính xác, dẫn động và chấp hành, kết nối điện tử, mô-đun cảm biến và các linh kiện siêu nhỏ có kết cấu phức tạp, hỗ trợ kỹ sư khai thác chuyên sâu thông tin chi tiết của chi tiết cần đo.