■ ภาพรวม：

โดยทั่วไปแล้ว CMM (เครื่องวัดพิกัด) มักมีขนาดใหญ่, คงที่ และเป็นแบบสัมผัส แต่ CMM แบบออปติคัล เช่น เครื่องสแกน 3 มิติ กำลังเปลี่ยนโฉมหน้าวงการ ช่วยให้สามารถวัด 3 มิติแบบไร้สัมผัสได้อย่างรวดเร็วและมีความยืดหยุ่นมากขึ้น ในบทความนี้ เราจะอธิบายความแตกต่างของเทคโนโลยีแต่ละชนิด, อธิบายวิธีการทำงาน และสำรวจโซลูชันการตรวจสอบล่าสุด

CMM แบบออปติคอลคืออะไร?

เครื่องวัดแสง Zeiss O-Detect กำลังวิเคราะห์ส่วนประกอบทางการแพทย์ ภาพจาก Carl Zeiss AG

วิธีที่ง่ายที่สุดคือการเริ่มต้นจากนิยามของ CMM แบบดั้งเดิม โดยพื้นฐานแล้ว CMM คือเครื่องจักรที่วัดอย่างแม่นยำโดยใช้การตรวจวัดทางกายภาพ อุปกรณ์เหล่านี้สร้างขึ้นโดยใช้แกนเชิงเส้น XYZ เพื่อบันทึกตำแหน่งของลักษณะทางเรขาคณิตในพื้นที่ 3 มิติ เทคโนโลยีนี้มีความเชี่ยวชาญเป็นพิเศษในการวัด 3 มิติที่มีความแม่นยำสูงและการตรวจจับรายละเอียดพื้นผิวที่คลุมเครือ

อย่างไรก็ตาม CMM แบบดั้งเดิมมักจะมีขนาดค่อนข้างใหญ่และมีค่าใช้จ่ายในการใช้งานสูง เมื่อทำงานกับผลิตภัณฑ์ที่เปราะบาง การตรวจสอบด้วยโพรบอาจทำให้เกิดความเสียหายได้ ซึ่งจำกัดการใช้งานในบางกรณี

ในทางกลับกัน CMM แบบออปติคัลถูกสร้างขึ้นมาเพื่อการวัด 3 มิติแบบไม่สัมผัสโดยเฉพาะ CMM เหล่านี้จะบันทึกรูปทรงเรขาคณิตของวัตถุโดยใช้เทคโนโลยีต่าง ๆ เช่น กล้อง, เลเซอร์ และแสงที่มีโครงสร้าง CMM แบบออปติคัลมีหลายประเภท แต่ทั้งหมดล้วนมีการใช้งานด้านมาตรวิทยา

วิวัฒนาการของเทคโนโลยี CMM

CMM ในยุคแรก ๆ ใช้งานด้วยมือ โดยอาศัยไดอัลอินดิเคเตอร์และหัววัดแบบแข็ง จนกระทั่งในช่วงทศวรรษ 1960 ได้มีการนำเซ็นเซอร์แบบอนาล็อกและแกนขับเคลื่อนด้วยเซอร์โวมาใช้ การควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์และการวัดแบบ 3 มิติจึงเป็นไปได้ นับแต่นั้นมา ระบบอนาล็อกก็ถูกแทนที่ด้วยตัวเข้ารหัสแบบดิจิทัล ซึ่งช่วยปรับปรุงความแม่นยำและความสามารถในการทำซ้ำได้มากยิ่งขึ้น

【จุดสำคัญ】－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

CMM แบบดั้งเดิมทำงานโดยใช้การตรวจวัดทางกายภาพ CMM แบบออปติคัลหลายรุ่นมีทางเลือกแบบไร้สัมผัสและใช้งานได้หลากหลาย

ปัจจุบัน CMM สมัยใหม่รองรับการตรวจวัดแบบหลายเซ็นเซอร์ (แบบสัมผัส, แบบสแกน, แบบออปติคัล และแบบเลเซอร์) และทำงานโดยใช้ซอฟต์แวร์มาตรวิทยาที่ช่วยให้ระบบอัตโนมัติมีประสิทธิภาพมากขึ้น ความก้าวหน้าล่าสุดยังช่วยขยายขอบเขตเทคโนโลยีสำหรับวิศวกรอีกด้วย CMM แบบออปติคัลช่วยเพิ่มความเร็วและความหลากหลายในการใช้งาน นอกจากนี้ การผสานรวม AI, cloud computing และการวินิจฉัยแบบดิจิทัลทวินในวงกว้างขึ้น ยังช่วยให้เวิร์กโฟลว์อุตสาหกรรม 4.0 แบบบูรณาการเป็นไปได้

เครื่อง CMM แบบหลายเซ็นเซอร์ พร้อมหัววัดแบบสัมผัสและเครื่องสแกนเลเซอร์แบบไม่สัมผัส ภาพจาก Hexagon AB

CMM แบบออปติคอลทำงานอย่างไร?

ขั้นตอนการทำงานของคุณจะแตกต่างกันเล็กน้อยขึ้นอยู่กับประเภทของ CMM CMM แบบออปติคัลที่ใช้ในห้องปฏิบัติการส่วนใหญ่กำหนดให้ผู้ใช้วางชิ้นส่วนบนแพลตฟอร์ม เทคโนโลยีการจับภาพ เช่น แสงสีขาว, กล้อง CCD/CMOS ความละเอียดสูง และเซ็นเซอร์วัดระยะเลเซอร์แบบสามเหลี่ยม จะถูกนำมาใช้เพื่อตรวจจับพื้นผิวของวัตถุโดยไม่ต้องสัมผัสโดยตรง อุปกรณ์พกพาอื่น ๆ ก็ไม่มีการสัมผัสเช่นเดียวกัน แต่ผู้ใช้สามารถควบคุมการทำงานด้วยตนเองได้เพื่อความยืดหยุ่นที่มากขึ้น

เมื่อจับภาพได้แล้ว ก็สามารถวิเคราะห์ข้อมูลได้โดยการเปรียบเทียบโมเดล CAD หรือเพียงวัดระยะทางและมุมระหว่างฟีเจอร์ต่าง ๆ เพื่อให้แน่ใจว่าผลลัพธ์มีความแม่นยำและอยู่ในขอบเขตความคลาดเคลื่อน

กำลังตรวจสอบห้องข้อเหวี่ยงที่สแกนแบบ 3 มิติด้วยเครื่อง ZEISS Inspect Optical 3D

โดยทั่วไปแล้ว CMM แบบออปติคัลเป็นเครื่องจักรขนาดใหญ่และอยู่นิ่ง แต่ผู้ใช้หลายรายเริ่มหันมาใช้ CMM อีกประเภทหนึ่ง นั่นคือ เครื่องสแกน 3 มิติ ซึ่งโดดเด่นด้วยความสามารถในการควบคุมและความเร็วที่เพิ่มขึ้น แต่เราจะพูดถึงการเปรียบเทียบเทคโนโลยีกันในเร็ว ๆ นี้ สำหรับตอนนี้ ควรสังเกตว่า CMM แบบออปติคัลสามารถทำงานในรูปแบบต่าง ๆ ได้หลากหลาย โดยบางรุ่นให้ความสำคัญกับความแม่นยำสูงสุด ในขณะที่บางรุ่นออกแบบมาเพื่อความคล่องตัวในการใช้งานที่หลากหลาย

CMM แบบออปติคอลอาศัยเทคโนโลยีหนึ่งอย่าง (หรือมากกว่า):

เซ็นเซอร์ภาพ/กล้อง: ในการตั้งค่าเหล่านี้ กล้องจะจับภาพส่วนที่ส่องสว่างด้วยแสงที่ควบคุมไว้ จากนั้นอัลกอริทึมการประมวลผลภาพจะตรวจจับลักษณะต่าง ๆ เช่น ขอบ, รู และรูปแบบ ข้อเสียหลักคือการวัดแบบ 2 มิติเท่านั้น เว้นแต่จะใช้ร่วมกับการโฟกัสแบบ Z (การแปรผันของโฟกัส)

เซ็นเซอร์ภาพ HP C ขณะใช้งานจริง ภาพจาก Hexagon AB

Time-of-flight/phase-shift: เครื่องจักรที่สร้างขึ้นโดยใช้เทคโนโลยีเหล่านี้ก็อาศัยเลเซอร์เช่นกัน อย่างไรก็ตาม พวกมันคำนวณระยะทางที่แตกต่างกันออกไป ไม่ว่าจะเป็นการวัดระยะเวลาที่เลเซอร์ใช้ในการสะท้อนกลับ หรือการวัดความแตกต่างของเฟสของเลเซอร์ พวกมันมักจะทำงานได้ดีกว่าเมื่อมองจากระยะไกลและมีความแม่นยำน้อยกว่าในระยะใกล้ โดยรวมแล้ว พวกมันช่วยให้สามารถวัดได้โดยตรงโดยไม่ต้องสัมผัส

White/chromatic light: วิธีการนี้เกี่ยวข้องกับความคลาดเคลื่อนสี ซึ่งเป็นการที่แสงที่มีความยาวคลื่นต่างกันถูกยิงไปยังวัตถุจากระยะทางที่แตกต่างกัน แสงขาวถูกปล่อยออกมาผ่านเลนส์สี โดยที่ความยาวคลื่นแต่ละช่วงที่โฟกัสจะถูกตรวจจับโดยสเปกโตรมิเตอร์ การใช้เทคโนโลยีนี้ทำให้สามารถคำนวณความสูงได้อย่างแม่นยำและให้ความละเอียดตามแนวแกนสูง

Laser triangulation: โดยพื้นฐานแล้ว วิธีการนี้เกี่ยวข้องกับการสร้างสามเหลี่ยมระหว่างแหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์, พื้นผิวของชิ้นงาน และตัวตรวจจับ เมื่อเลเซอร์สะท้อนกลับจากวัตถุ จะใช้การหาสามเหลี่ยมเพื่อคำนวณระยะห่างระหว่างตัวปล่อยแสงและพื้นผิว วิธีนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการบันทึกภาพโปรไฟล์สามมิติและวัตถุที่มีพื้นผิวขรุขระ

ภาพตัวถังรถกำลังถูกตรวจสอบด้วยเซ็นเซอร์เลเซอร์แบบสามเหลี่ยม ภาพจาก Carl Zeiss AG

Structured light: การฉายรูปแบบต่าง ๆ เช่น ลายเส้นและตารางลงบนชิ้นส่วน และการวัดการเสียรูปของรูปแบบเหล่านี้อันเนื่องมาจากรูปทรงเรขาคณิตของพื้นผิว เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการแปลงเป็นดิจิทัลและการวิเคราะห์พื้นที่ขนาดใหญ่ รวมถึงการบันทึกรูปทรงอินทรีย์ เทคโนโลยีนี้มักใช้กับการสแกน 3 มิติ แต่ก็สามารถนำไปใช้ในที่อื่น ๆ ได้เช่นกัน

Confocal sensors: ท้ายที่สุด เครื่องจักรบางเครื่องก็ใช้เลนส์คอนโฟคอล ซึ่งจะโฟกัสแสงไปยังจุดเล็ก ๆ และวัดความเข้มของลำแสงที่สะท้อนออกมาเพื่อระบุระนาบโฟกัสที่เฉพาะเจาะจง ในทางปฏิบัติ วิธีนี้หมายถึงการจับภาพการสะท้อนที่คมชัดที่สุดเท่านั้น ทำให้มีความละเอียดในระดับนาโนเมตร

CMM แบบออปติคัลประเภทต่าง ๆ

Tactile CMMs – เหมาะสำหรับกรณีการตรวจสอบที่มีความคลาดเคลื่อนต่ำ เครื่องจักรเหล่านี้อาศัยการวัดด้วยหัววัดทางกายภาพ หมวดหมู่นี้ประกอบด้วย CMM แบบสะพาน, แบบคานยื่น และแบบแกนทรี

Hybrid optical CMMs – มักแตกต่างกันไปตามเทคโนโลยีการมองเห็น เช่น ระบบวัดวิดีโอ CMM แบบ confocal microscopy และ interferometers แบบแสงขาว สิ่งสำคัญที่ควรทราบคือ CMM แบบออปติคัลไฮบริดผสมผสานวิธีการแบบสัมผัสและแบบใช้การมองเห็นเข้าด้วยกัน แม้ว่าจะอยู่ในเครื่องจักรแบบคงที่ก็ตาม

วิศวกรจาก University of Wisconsin กำลังใช้ Zygo New View 9000 ซึ่งเป็น interferometer แบบแสงขาวและแบบ phase-shift ภาพจาก Wisconsin Centers for Nanoscale Technology

3D scanners – ในทางเทคนิคแล้ว เครื่องสแกน 3 มิติก็เหมือนกับเครื่อง CMM แบบออปติคัลเช่นกัน โดยส่วนใหญ่แล้วเครื่องสแกน 3 มิติจะใช้เลเซอร์หรือการบันทึกข้อมูลแบบมีโครงสร้างแสง ระบบสามารถติดตั้งบนขาตั้งกล้องหรือแขนหุ่นยนต์ หรือควบคุมโดยวิศวกรและควบคุมการเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ วัตถุเป้าหมาย

เครื่องสแกน 3 มิติ Artec เป็น CMM แบบออปติคัล

Artec Micro II

ปัจจุบันเครื่องสแกน 3 มิติ Artec โดดเด่นด้วยความสามารถในการวัด 3 มิติที่มีความแม่นยำสูง จนสามารถถือเป็นเครื่องสแกน CMM แบบออปติคัลได้ Artec Micro II สามารถบันทึกข้อมูลขนาดเล็กที่พอดีกับมือคุณ ด้วยความแม่นยำสูงสุด 5 ไมครอน และความสามารถในการทำซ้ำได้ 2 ไมครอน ยิ่งไปกว่านั้น ด้วยการผสานรวมกับ Autopilot ใน Artec Studio ข้อมูลที่บันทึกด้วยอุปกรณ์จะถูกประมวลผลโดยอัตโนมัติ

ภายในซอฟต์แวร์บันทึกและประมวลผลข้อมูล 3 มิติ ตอนนี้คุณสามารถเริ่มการสแกนและสร้างแบบจำลอง 3 มิติได้ด้วยการคลิกปุ่มเพียงปุ่มเดียว เมื่อเปิดใช้งานแล้ว Micro II จะหมุนวัตถุตามแกนต่าง ๆ และบันทึกข้อมูลไปพร้อม ๆ กัน จากนั้นข้อมูลเมชจะถูกนำไปวางไว้ในโฟลเดอร์ที่กำหนด ซึ่งสามารถถ่ายโอนข้อมูลโดยอัตโนมัติเพื่อนำไปวิเคราะห์ในขั้นตอนการตรวจสอบแบบครบวงจร

Artec Metrology Kit

ผู้ที่กำลังมองหาโซลูชันมาตรวิทยาเฉพาะทางควรลองดู Metrology Kit ระบบวัดพิกัดออปติคัล 3 มิติเต็มรูปแบบนี้ให้ความแม่นยำระดับ 2 ไมครอนอันน่าทึ่งสำหรับวิศวกรรมย้อนกลับ, การตรวจสอบ และการวัด 3 มิติ ด้วยความแม่นยำระดับสูงสุด

การใช้งานครอบคลุมการวิเคราะห์การเสียรูปในชิ้นส่วนขนาดใหญ่ เช่น ใบพัดกังหัน, การควบคุมคุณภาพยานยนต์ และการวิจัยและพัฒนาในระดับขนาดใหญ่ ชุด Metrology Kit ทำงานด้วยมาตรฐาน 6 องศาอิสระและได้รับการรับรอง DAkkS จึงเป็นโซลูชันที่เชื่อถือได้สูงสำหรับการจัดการกรณีการใช้งานที่มีความสำคัญสูงสุดด้านความแม่นยำ

Artec Point

ต่อด้วยเครื่อง CMM แบบพกพา Artec Point ซึ่งเป็นเครื่องสแกนเลเซอร์เครื่องแรกของ Artec มอบความเสถียรในการติดตามสูง ขณะเดียวกันก็มีความคล่องตัวและแม่นยำเพียงพอที่จะได้รับการพิจารณาอย่างจริงจังในฐานะเครื่องมือวัด ผ่านการทดสอบตามมาตรฐาน VDI/VDE ภายใต้ห้องปฏิบัติการที่ได้รับการรับรองมาตรฐาน ISO อุปกรณ์นี้จึงตรงตามคุณสมบัติที่จำเป็นทั้งหมดที่คุณคาดหวังจากโซลูชันการเก็บข้อมูลทางอุตสาหกรรม

Artec Point สามารถวัดวัตถุที่มีรูปร่างและขนาดแตกต่างกันได้อย่างแม่นยำและความละเอียดสูงถึง 20 ไมครอน มาพร้อมกล้องความละเอียดสูง (HD) และการออกแบบแบบ “angled” ที่เป็นนวัตกรรมใหม่ ช่วยให้สามารถตรวจจับรูปทรงเรขาคณิตที่บันทึกได้ยาก และมองทะลุพื้นที่ต่าง ๆ เช่น หลุมลึก ด้วยโหมดการสแกนสามโหมดสำหรับพื้นผิวประเภทต่าง ๆ ผู้ใช้สามารถสลับระหว่างการสแกนแบบตารางสำหรับวัตถุขนาดใหญ่ การสแกนแบบเลเซอร์ขนานสำหรับพื้นผิวที่ซับซ้อน หรือการสแกนแบบเลเซอร์เดี่ยวสำหรับการเจาะเข้าไปในรูและช่องว่างต่าง ๆ

ชิ้นส่วนยานยนต์ที่ถูกสแกน 3 มิติด้วย Artec Point

ต่างจากเครื่องสแกน 3 มิติ Artec รุ่นอื่น ๆ Artec Point จำเป็นต้องใช้เป้าหมาย อย่างไรก็ตาม ผู้ผลิตในอุตสาหกรรมที่กำลังมองหาเครื่องสแกนแบบพกพาระดับมาตรวิทยา ต่างเล็งเห็นคุณค่าของโซลูชันที่มีความแม่นยำสูงและพกพาสะดวก ซึ่ง Point ก็ตอบโจทย์ได้หลายข้อในเรื่องนี้

Artec Leo

เมื่อพูดถึงการวัด 3 มิติแบบไร้ขีดจำกัด ไม่มีสิ่งใดในตลาดเทียบเคียง Artec Leo ได้ หาก Point มีความสามารถรอบด้าน Leo ก็มอบอิสระในการบันทึกภาพที่แทบจะไร้ขีดจำกัด CMM แบบพกพาแบบ all-in-one รุ่นนี้ทำงานแบบไร้สายอย่างสมบูรณ์ สามารถบันทึกภาพได้สูงถึง 35 ล้านจุดต่อวินาที และมาพร้อมหน้าจอในตัวที่ช่วยให้ผู้ใช้มั่นใจได้ว่าจะบันทึกภาพได้ครบถ้วน ความแม่นยำเพียง 0.1 มม. อาจทำให้ผู้ที่ทำงานภายใต้สภาวะการใช้งานที่หนักหน่วงรู้สึกไม่มั่นใจ แต่ก็ยังคงแม่นยำเพียงพอสำหรับผู้ใช้งานส่วนใหญ่

ยกตัวอย่างเช่น ในแอปพลิเคชันต่าง ๆ เช่น การซ่อมท่อส่งน้ำมันและก๊าซ Leo ช่วยให้ผู้ใช้สแกนพื้นที่ร้อนที่เข้าถึงยากได้อย่างราบรื่นด้วยความแม่นยำที่เพียงพอสำหรับการปรับแต่งแคลมป์ซ่อมแซม ในกรณีที่ต้องการการเข้าถึงที่มากขึ้น Ray II ยังสามารถใช้เพื่อจับภาพสิ่งอำนวยความสะดวกหรือโครงสร้างพื้นฐาน โดย Leo จะสามารถตรวจจับเครื่องจักรและรายละเอียดปลีกย่อยภายใน ซึ่งเป็นจุดที่สำคัญจริง ๆ

ท่อส่งน้ำมันที่โรงกลั่นถูกบันทึกภาพโดย Artec Leo ภาพโดย Team, Inc.

【จุดสำคัญ】－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

Artec Leo จึงเป็น CMM แบบพกพาที่มีเอกลักษณ์เฉพาะ ด้วยฟังก์ชันไร้สายที่ครบครัน, จอแสดงผลในตัว และการทำงานแบบไร้เป้าหมาย

Artec Ray II

LiDAR มักถูกมองว่าเป็นโซลูชันด้านมาตรวิทยา แต่เครื่องสแกนอย่าง Artec Ray II ช่วยให้สามารถตรวจสอบได้ในขอบเขตที่กว้างกว่า CMM แบบดั้งเดิมหลายรุ่นมีข้อจำกัดด้านขนาดของวัตถุ แต่ Ray II สามารถพกพาไปยังสถานที่จริงและตั้งค่าเพื่อสแกนอาคารและโครงสร้างพื้นฐานทั้งหมดได้จากระยะ 130 เมตรด้วยความแม่นยำสูง จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการตรวจสอบสะพานหรือการสร้างคู่แฝดดิจิทัลในโรงงาน

ด้วยการเข้าถึงที่กว้างขวาง Ray II ยังสามารถเข้าถึงแอปพลิเคชันอื่น ๆ นอกเหนือจาก CMM ทั่วไป ไม่ว่าจะเป็นการบันทึกสถานที่เกิดเหตุอาชญากรรมทางนิติวิทยาศาสตร์, รางรถไฟที่ยาว หรือแหล่งมรดกทั้งหมด

【จุดสำคัญ】－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

เครื่องสแกน 3 มิติมีหลากหลายรูปทรงและขนาด คุณจึงเลือกโซลูชันการวัดที่ตรงตามความต้องการในอุตสาหกรรมของคุณได้

คุณสมบัติหลัก

ความแม่นยำและความเที่ยงตรง: CMM แบบออปติคัลอาจไม่สามารถวัดระดับความแม่นยำสูงสุดได้เทียบเท่ากับเครื่องมือวัดแบบสัมผัส แต่สามารถบันทึกภาพด้วยความแม่นยำระดับต่ำกว่ามิลลิเมตร (บางครั้งอาจถึงระดับไม่กี่ไมครอน) ซึ่งเพียงพอสำหรับการใช้งานวัด 3 มิติส่วนใหญ่

ในทางมาตรวิทยา ความแม่นยำสูงหมายถึงความสามารถในการวัดที่มีความสามารถในการทำซ้ำได้สูง ซึ่งทำให้ความแม่นยำเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อการบรรลุผลลัพธ์ที่เชื่อถือได้ในอุตสาหกรรมการผลิต ซึ่งความคลาดเคลื่อนอาจนำไปสู่ความล้มเหลวของผลิตภัณฑ์ เครื่องวัดพิกัดเชิงแสง (CMM) เช่น Micro II มอบความสามารถในการทำซ้ำได้อย่างยอดเยี่ยม ทำให้ผู้ใช้มั่นใจได้ว่าสามารถวัดได้ในขณะที่ปฏิบัติตามข้อกำหนดและมาตรฐานที่เข้มงวด

เครื่องสแกน 3 มิติ Micro II ขนาดกะทัดรัดและมีความแม่นยำ 0.005 มม. ถือเป็นทางเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับ CMM แบบออปติคัลแบบดั้งเดิมเมื่อคุณต้องตรวจสอบชิ้นส่วนขนาดเล็ก

ความเร็วในการบันทึก: เมื่อเทียบกับการวัดด้วยโพรบ CMM แบบออปติคัลมักจะเร็วกว่ามาก ยกตัวอย่างเช่น Artec Leo ที่ใช้โครงสร้างและใช้พลังงานแสง สามารถบันทึกวัตถุขนาดเล็กได้ภายในไม่กี่นาที แน่นอนว่าขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีที่คุณเลือกใช้ แต่โดยทั่วไปแล้ว CMM แบบไม่สัมผัส (ไม่ว่าจะเป็นแบบเลเซอร์หรือแบบออปติคัล) จะให้ผลลัพธ์ได้เร็วกว่าการเก็บข้อมูลแบบสัมผัสแบบดั้งเดิม

ความคล่องตัว: โดยทั่วไปแล้ว CMM จะถูกยึดติดแน่นกับที่เพื่อป้องกันการสั่นสะเทือนจากภายนอกที่รบกวนการวัด ทำให้สามารถเก็บข้อมูลได้เฉพาะในสถานที่จริงเท่านั้น ในทางตรงกันข้าม CMM แบบพกพาสามารถติดตั้งเข้ากับแขนหุ่นยนต์หรือติดตั้งแยกอิสระได้ ในทางทฤษฎีแล้ว การใช้งานแบบแยกอิสระจะปลดล็อกความเป็นไปได้ที่ไร้ขีดจำกัด – ผู้ผลิตสามารถวิเคราะห์คุณภาพผลิตภัณฑ์ได้ทุกที่ทุกเวลาที่ต้องการ

การประมวลผลข้อมูล: CMM ที่ติดตั้งบนโพรบจะเปลี่ยนจุดที่จับได้ให้กลายเป็นระบบพิกัด ซึ่งสามารถนำมาใช้สร้างคุณลักษณะใหม่ได้ ในทางกลับกัน CMM แบบออปติคัล เช่น เครื่องสแกน 3 มิติ จะเปลี่ยนกลุ่มจุดให้กลายเป็นตาข่าย ซอฟต์แวร์ CMM เฉพาะทางมักจะเหมาะกับ GD&T มากกว่า แต่โปรแกรมอย่าง Geomagic Control X และ Zeiss Inspect Optical 3D กำลังช่วยให้การสแกน 3 มิติเร็วขึ้น

การรวม: CMM แบบพกพาแบบออปติคัลมีข้อจำกัดน้อยกว่า CMM แบบดั้งเดิม โดยรองรับการรวมฮาร์ดแวร์กับแขนหุ่นยนต์และใช้ซอฟต์แวร์วิเคราะห์ของบริษัทอื่นได้

【จุดสำคัญ】－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

ข้อมูลการสแกน 3 มิติที่จับภาพได้สามารถวิเคราะห์ได้ในซอฟต์แวร์ยอดนิยม เช่น Geomagic Control X, Zeiss Inspect Optical 3D และ PolyWorks

แอปพลิเคชัน

การผลิตและการควบคุมคุณภาพ

เครื่องวัดพิกัดเชิงแสง (CMM) สามารถผสานรวมเข้ากับเวิร์กโฟลว์การผลิตได้โดยตรงสำหรับการวัดชิ้นส่วนเป็นชุด หรือใช้แบบ at-line สำหรับการตรวจสอบระหว่างการผลิต เทคโนโลยีนี้ยังเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการรับรองว่าชิ้นส่วนที่จัดหาจากแหล่งอื่นเป็นไปตามมาตรฐานที่ต้องการ Ausco Products เป็นตัวอย่างที่ยอดเยี่ยม: ผู้ผลิตเบรกออฟโรดรายนี้ตรวจสอบชิ้นงานหล่อที่จ้างจากภายนอกโดยใช้การสแกน 3 มิติ Artec นอกจากการทดสอบความคลาดเคลื่อนแล้ว เทคโนโลยีนี้ยังช่วยให้บริษัทสามารถตรวจสอบได้ว่าเบรกจะพอดีกับพื้นที่แคบ ๆ เช่น ซุ้มล้อหรือไม่ ซึ่งจะช่วยเร่งกระบวนการปรับแต่งผลิตภัณฑ์ให้เร็วขึ้น

ภาพหล่อลูกสูบกำลังถูกตรวจสอบด้วยการทำแผนที่ระยะทางใน Artec Studio ภาพโดย Ausco Products Inc.

โดยรวมแล้ว CMM แบบออปติคอลมีการใช้งานในเวิร์กโฟลว์การผลิต ตั้งแต่การตรวจสอบชิ้นงานแรกไปจนถึงการวิเคราะห์ระหว่างกระบวนการ, การควบคุมคุณภาพ และการวิศวกรรมย้อนกลับสำหรับการออกแบบซ้ำ

การบินและอวกาศ

ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ เครื่องวัดพิกัดเชิงแสง (CMM) มีความสำคัญอย่างยิ่งยวดต่อความแม่นยำ, ความปลอดภัย และการปฏิบัติตามมาตรฐานที่เข้มงวด ซึ่งอาจใช้ในกระบวนการผลิต เช่น การวัดระหว่างการผลิตเครื่องยนต์เทอร์ไบน์, การประกอบตัวเครื่องบิน หรือการบำรุงรักษา, ซ่อมแซม และยกเครื่องอากาศยาน อย่างไรก็ตาม แม้อุตสาหกรรมนี้จะมีข้อกำหนดด้านความแม่นยำที่เข้มงวด แต่ความต้องการความแม่นยำก็ไม่ได้สูงอย่างที่คุณคิด

การบันทึกข้อมูลที่มีความแม่นยำระดับต่ำกว่ามิลลิเมตรมักเพียงพอสำหรับการตรวจสอบชิ้นส่วนอากาศยาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากชิ้นส่วนเหล่านั้นไม่ได้มีความสำคัญต่อการบิน 3DMakerWorld ซึ่งเป็นพันธมิตรที่ได้รับการรับรองระดับ Gold ของ Artec ได้สาธิตสิ่งนี้โดยการวิศวกรรมย้อนกลับเครื่องบินขนาดเล็ก Sadler Vampire กับ Artec Leo ซึ่งในการทำเช่นนี้ พวกเขาได้ช่วยลูกค้าสร้างเครื่องบินอันทรงคุณค่าของพวกเขาให้พร้อมสำหรับอนาคตด้วยการสร้างคลังข้อมูลอะไหล่ดิจิทัล

ยานยนต์

เช่นเดียวกับในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ การประยุกต์ใช้ CMM แบบออปติคัลในยานยนต์มีความหลากหลายอย่างมาก ผู้ผลิตอุปกรณ์ดั้งเดิมบางรายอาจตรวจสอบโครงสร้างที่เชื่อมก่อนทำการพ่นสี ผู้ผลิตรายอื่นอาจใช้เทคโนโลยีนี้เพื่อวัดการตกแต่งภายใน และผู้ผลิตรายอื่นอาจตรวจสอบชิ้นส่วนระบบส่งกำลังหรือระบบช่วงล่างว่าเป็นไปตามมาตรฐานหรือไม่

กรณีการใช้งานเหล่านี้ไม่จำเป็นต้องจำกัดอยู่แค่การผลิตยานยนต์เท่านั้น ยังสามารถขยายไปสู่การดัดแปลงได้อย่างง่ายดาย ไม่ว่าจะเป็นการเพิ่มสปอยเลอร์, สกู๊ป หรือการอัพเกรดเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ ในสหรัฐอเมริกา BD Engineering ได้นำหลักการนี้ไปสู่อีกระดับด้วยการสร้างสรรค์ชุดแต่งดริฟท์ Toyota Supra แบบกำหนดเอง โดยใช้การปรับแต่งอันน่าทึ่งและ Artec Leo

BD Engineering ได้ทำวิศวกรรมย้อนกลับของ Toyota Supra และวางแผนการดัดแปลง ภาพโดย BD Engineering

การผลิตอุปกรณ์ทางการแพทย์

ในการผลิตอุปกรณ์ทางการแพทย์ มักใช้เครื่องวัดความเรียบผิว (CMM) แบบออปติคัลเพื่อวัดความหยาบผิวและการรวมตัวของกระดูก (osseointegration) ของข้อเข่า, สะโพก และกระดูกสันหลัง นอกจากนี้ เครื่องมือผ่าตัดทั่วไป เช่น มีดผ่าตัด, คีมคีบ และสายสวน ก็ได้รับการตรวจสอบคุณภาพเช่นกัน

ปัญหาการขาดแคลนอุปกรณ์ทางการแพทย์คุณภาพสูงกลายเป็นปัญหาสำคัญในช่วงแรกของการระบาดของโควิด-19 เพื่อแก้ไขปัญหานี้ เทคโนโลยี 3 มิติจึงถูกนำไปใช้ทั่วโลก ทั้งในฐานะเครื่องวัดความอิ่มตัวของออกซิเจนแบบพกพา (CMM) แบบออนดีมานด์ และเครื่องมือการผลิตแบบเร่งด่วน ที่ Assistance Publique – Hôpitaux de Paris Artec Space Spider ถูกนำมาใช้ตรวจสอบอุปกรณ์การแพทย์ฉุกเฉิน รวมถึงท่อและหน้ากากอนามัย ซึ่งช่วยให้แพทย์ปลอดภัยในช่วงเวลาที่ยากลำบาก

【จุดสำคัญ】－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

CMM แบบออปติคัลไม่ได้มีไว้เพียงเพื่อการตรวจสอบเท่านั้น แต่ยังช่วยเพิ่มโอกาสในการแปลงสินค้าคงคลังเป็นดิจิทัลและการปรับแต่งอีกด้วย

การวิจัยและพัฒนา

โดยทั่วไปแล้ว CMM แบบออปติคัลจะถูกใช้ในการวิจัยและพัฒนาผลิตภัณฑ์เพื่อตรวจสอบความถูกต้องของมิติของการออกแบบในระยะเริ่มต้น การสแกน 3 มิติและเปรียบเทียบต้นแบบกับข้อมูล CAD ทำได้ง่ายและรวดเร็ว อีกทั้งยังไม่ต้องสัมผัส จึงเป็นรูปแบบหนึ่งของการทดสอบแบบไม่ทำลาย ประเด็นอื่น ๆ ที่ควรพิจารณา ได้แก่ การตรวจสอบความถูกต้องของการออกแบบ, การกำหนดความคลาดเคลื่อน และการสร้างภาพเสมือนจริง ซึ่งเกิดขึ้นตั้งแต่ช่วงต้นของกระบวนการ

นอกจากการตรวจสอบผลิตภัณฑ์แล้ว แบรนด์รองเท้าชื่อดังอย่าง ASICS ยังใช้การสแกน 3 มิติ Artec และการถ่ายภาพด้วยโฟโตแกรมเมทรีเพื่อสร้างสื่อการตลาดที่สมจริงและน่าสนใจ แบบจำลองรองเท้าวิ่งที่บันทึกได้อย่างแม่นยำไม่เพียงแต่ช่วยให้ผู้ผลิตสามารถควบคุมคุณภาพได้อย่างเหนือชั้นเท่านั้น แต่ยังช่วยสื่อสารข้อความเบื้องหลังผลิตภัณฑ์และดึงดูดลูกค้าได้อีกด้วย

แบบจำลอง 3 มิติที่สมจริงสุด ๆ ของรองเท้าวิ่ง สร้างขึ้นด้วยเครื่องมือสแกน 3 มิติและโฟโตแกรมเมทรีของ Artec ภาพจาก ASICS Corporation

การเริ่มต้นใช้งาน CMM แบบออปติคัล

แล้วคุณควรพิจารณาอะไรบ้างในการวัดด้วย CMM แบบออปติคัล? ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว ระบบส่วนใหญ่ทำงานโดยใช้เทคโนโลยีการจับภาพด้วยแสง ซึ่งอาจเป็นแสงที่มีโครงสร้าง, เลเซอร์ หรือชุดเซ็นเซอร์กล้อง นอกจากนี้ยังต้องใช้หน่วยควบคุมหรือซอฟต์แวร์เฉพาะทางสำหรับการประมวลผลข้อมูล และ (อาจรวมถึง) เครื่องมือสอบเทียบ เช่น เป้าอ้างอิง

เมื่อต้องเลือก CMM แบบออปติคัลที่เหมาะสมกับการใช้งานเฉพาะของคุณ มีหลายสิ่งที่ต้องพิจารณา ยกตัวอย่างเช่น ขนาดของวัตถุอาจมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่ง หากชิ้นงานของคุณมีขนาดใหญ่ CMM แบบคงที่จะไม่สามารถจับชิ้นงานได้เพียงพอหรือวัดความเร็วได้อย่างแม่นยำ ความแม่นยำและความละเอียดก็เป็นสิ่งสำคัญที่ต้องพิจารณาตั้งแต่เริ่มต้น

หากคุณกำลังทำงานโดยคำนึงถึงความคลาดเคลื่อนต่ำกว่ามิลลิเมตร คุณจะต้องมีระบบที่สามารถตอบสนองความต้องการเหล่านั้นได้ ในบางกรณี แม้แต่ที่ทำงานของคุณก็อาจมีบทบาทสำคัญ (หากคุณทำงานในสถานที่ที่มีเสียงดังหรือมีแนวโน้มเกิดการสั่นสะเทือน) สุดท้าย เรขาคณิตคือปัจจัยสำคัญที่ควรเป็นหัวใจสำคัญในการตัดสินใจของคุณ เทคโนโลยีบางอย่างสามารถจับภาพรูปทรงอิสระและรูได้ดีกว่าเทคโนโลยีอื่นๆ!