THỰC HÀNH DỰNG HỆ TRỤC TỌA ĐỘ CMM

Trong bài viết về các yếu tố xác định hệ trục tọa độ khi đo kích thước. Hệ trục tọa độ đề cập ở đây là hệ trục tọa độ OXYZ. Và cần 3 yếu tố để xác định đó là

  • Mặt phẳng tham chiếu
  • Trục tham chiếu (thuộc mặt phẳng tham chiếu)
  • Gốc tham chiếu (của trục tham chiếu)

Các máy đo CMM luôn có hệ trục tọa độ được thiết lập sẵn của máy. Cũng tương tự như thước kẻ, thước kẹp, micrometer có gốc 0 trên thân thước. Với máy đo tọa độ CMM cũng vậy, có hệ trục tọa độ gốc của máy. Trước khi đi vào hướng dẫn cách dựng hệ trục tọa độ, chúng ta cần tìm hiểu hệ trục tọa độ của máy và của vật

PHÂN BIỆT MCS VÀ PCS

Hệ trục tọa độ của máy được gọi là MCS (Machine Coordinate System).

Vị trí gốc MCS được gọi là Home Position. Vector chỉ phương của các trục OX, OY, OZ sẽ song song với các trục chuyển động của máy.

Hệ trục tọa độ của vật gọi là PCS (Part Coordinate System). Đây là hệ trục được thiết lập để xác định chuẩn tham chiếu các kích thước đo kiểm của sản phẩm được chỉ định trong bản vẽ thiết kế.

PCS luôn được thiết lập dựa trên khung tham chiếu đơn giản với các vị trí được chỉ định trên bản vẽ và có thể xác định rõ ràng trên vật.

Trong ví dụ trên, PCS được xác định qua 3 yếu tố như đã đề cập ở đầu bài viết

  1. Mặt phẳng tham chiếu (mặt A)
  2. Trục tham chiếu trên mặt A (là trục tạo bởi đường thẳng qua tâm trụ C1 chiếu trên mặt A và tâm trụ C2 chiếu trên mặt A)
  3. Gốc của trục tham chiếu (Tâm trụ C3 chiếu trên mặt A)

Bản vẽ thiết kế luôn chỉ rõ chuẩn tham chiếu để có thể xác định được hệ tọa độ của vật. Yêu cầu mấu chốt là làm thể nào để xác định được hệ trục tọa độ của vật qua máy CMM.

Thực tế việc xây dựng (xác định) hệ trục tọa độ của vật trên CMM chính là việc di chuyển hệ trục MCS sang hệ trục PCS bằng các phép dựng hình cơ bản (tịnh tiến và xoay).

DỰNG HỆ TRỤC TỌA ĐỘ PCS TỪ HỆ TRỤC MCS CỦA MÁY

Có rất nhiều cách để chuyển hệ trục MCS sang hệ trục PCS. Hệ trục MCS là hệ trục đã được máy đo định nghĩa sẵn. Khi đặt vật lên đo (trong phạm vi không gian làm việc của máy), để dựng được hệ trục PCS cần xác định tọa độ các yếu tố cấu thành hệ trục PCS này (Mặt, trục, gốc)

Trong ví dụ này, bằng cách sử dung cách phép dựng hình cơ bản (tịnh tiến và xoay). Chúng ta sẽ chuyển hệ trục MCS sang hệ trục PCS. Có rất nhiều cách khác nhau để có thể thực hiện được việc này. Sau đây là một trong các cách để dựng hệ trục PCS từ hệ trục MCS.

 

CMM DỰNG TRỤC PCS

Cũng tương tự phương pháp xây dựng hệ trục bằng phương pháp hình học. Sự khác biệt ở đây là máy CMM có sẵn các công cụ tính toán và dựng hình, chỉ cần hiểu và sử dụng đúng các lệnh dựng trục là chúng ta có thể xây dựng được hệ trục PCS.

Quay trở lại ví dụ ở đầu bài viết, chúng ta sẽ phân tích các bước cần thực hiện để máy CMM dựng hệ trục PCS dựa trên hệ trục MCS có sẵn.

Như đã giải thích ở đầu bài viết. Hệ trục MCS là hệ trục của máy. Căn cứ vào bản vẽ, chúng ta cần xác định các yếu tố cấu thành hệ trục PCS và xác định tọa độ của các yếu tố này sau đó sử dụng các lệnh dựng trục tọa độ trong máy CMM để định nghĩa hệ trục PCS

Trong hình minh họa ở trên, căn cứ bản vẽ chúng ta xác định 3 yếu tố cấu thành hệ trục PCS ở đây là

  1. Mặt phẳng tham chiếu là mặt A. Để máy xác định được mặt phẳng này, cần có tọa độ của ít nhất 3 điểm trên mặt phẳng A. Sau đó gán mặt phẳng này làm mặt phẳng tham chiếu
    • Bước 1: Xác định tọa độ của ít nhất 3 điểm trên mặt phẳng A để định nghĩa mặt phẳng. (Nên chọn các điểm bao được toàn bộ phạm vi cần đo). Tọa độ này được xác định trên hệ trục MCS – Tạm gọi là hệ trục 1.
    • Bước 2: Gán mặt phẳng A vừa định nghĩa trong hệ trục 1 là mặt phẳng tham chiếu. Định nghĩa là mặt tham chiếu XOY, gốc Z nằm trên mặt phẳng. → Khi đó máy CMM tự xây dựng hệ trục 2 từ hệ trục MCS để thỏa mãn yêu cầu đưa ra
      • Mặt XOY của hệ trục 2 là mặt A (tất cả các điểm trên mặt A có tọa độ Z =0 trong hệ trục 2)
      • Chúng ta chưa cần quan tâm vội đến phương của các trục X, Y và gốc tọa độ, vì chúng sẽ được xử lý ở các bước sau.
  2. Trục tham chiếu (nằm trên mặt phẳng tham chiếu đã xác định ở trên). Trục tham chiếu thực chất là một đường thẳng (line). Để máy định nghĩa được line, cần có xác định tọa độ của ít nhất 2 điểm (Đây là tọa độ trong hệ trục 2). Trong ví dụ này, cần xác định tọa độ của tâm trụ C1 và C2. Sau đó gán line này làm trục tham chiếu.
    • Bước 1: Xác định tọa độ hình chiếu của tâm trụ C1 và trụ C2 lên mặt A (mặt XOY trong hệ trục 2).
    • Bước 2: Nối 2 điểm này thành 1 line. (line này nằm trên mặt phẳng A vì nó được tạo thành bằng cách nối 2 điểm trên mặt phẳng A)
    • Bước 3: Gán line vừa tạo làm trục X (Tất cả các điểm nằm trên line này có tọa độ Y=0 và Z=0)
      • Sau bước này, máy CMM đã tự xây dựng hệ trục 3 (có mặt XOY là mặt A, trục OX là line nối tâm 2 trụ C1 và C2 chiếu trên mặt A)
  3. Gốc của trục tham chiếu đã xác định ở trên. Trong ví dụ này, gốc tham chiếu là tâm của trụ C3.
    • Bước 1: Xác định tọa độ hình chiếu của tâm trụ C3 lên mặt A (mặt XOY trong hệ trục 3)
    • Bước 2: Gán điểm vừa xác định có tọa độ X=0.
      • Sau bước này, máy CMM tự xây dung hệ trục 4 thỏa mãn tiêu chí
        • XOY là mặt A
        • Trục OX đi qua tâm trụ C1 và C2 chiếu trên mặt A
        • Tọa độ theo phương X của tâm trụ C3 chiếu trên A có giá trị = 0 → Trục Y đi qua điểm này.

Hệ trục 4 chính là hệ trục PCS mà chúng ta cần xác định

LỜI KẾT

Máy đo CMM luôn định nghĩa sẵn hệ trục MCS. Trong khi đó, kích thước của sản phẩm thể hiện trong bản vẽ là kích thước được tham chiếu trong hệ trục tọa độ của vật (PCS). Cần dựng hệ trục PCS trên máy CMM từ hệ trục MCS để có thể đo được các kích thước này.

Đây chính là lý do tôi luôn luôn phàn nàn khi có một số kỹ thuật viên mang cho tôi một chi tiết cơ khí và đánh dấu một số điểm trên chi tiết đó để nhờ đo kích thước nhưng không bao giờ gửi kèm bản vẽ hoặc không chỉ định mặt chuẩn để làm căn cứ xây dựng hệ trục PCS.

Để xây dựng được chính xác hệ trục PCS, cần xác định đúng và đủ tọa độ của các điểm trên vật đo cấu thành 3 yếu để định nghĩa hệ trục.

Cần tuân thủ đúng theo trình tự các bước xây dựng hệ trục, đặc biệt là khi sử dụng phương pháp thủ công bằng các bước đơn lẻ. (không sử dụng các tổ hợp lệnh sẵn có của máy)

  1. Mặt phẳng tham chiếu – Gán luôn mặt phẳng tham chiếu để các bước đo sau sẽ lấy tọa độ dựa theo hệ trục có mặt tham chiếu này
  2. Trục tham chiếu (nằm trên mặt phẳng tham chiếu).
  3. Gốc của trục tham chiếu

Trong quá trình đo thực tế, sẽ phát sinh rất nhiều vấn đề nếu chung ta không hiểu rõ về hệ trục tọa độ và bản chất của các phép dựng hình. Nếu không thực hiện đúng – rất có thể hệ trục dựng nên không phải là hệ trục PCS. Trường hợp có sai khác lớn (kết quả đo khác biệt hoàn toàn so với bản vẽ) thì có thể chúng ta sẽ kiểm tra lại khi thấy bất thường. Nhưng trong trường hợp sai khác nhỏ thì chúng ta sẽ kết luận sai hoặc đưa ra phương án khắc phục sai.

Bài viết tiếp theo sẽ đề cập tới các bước dựng trục thực tế trên máy CMM Mitutoyo và Nikon cho ví dụ trên.

Nội dung bài viết sẽ đi luôn vào trình bày các bước thực hiện nên sẽ phù hợp với những bạn đã biết sơ bộ về giao diện máy CMM.

Bạn có thể tìm các bài viết giới thiệu về giao diện máy CMM Mitutoyo và Nikon trong mục tìm kiếm.

Với các dòng máy CMM khác, bản chất dựng hệ trục hoàn toàn giống nhau, chỉ khác biệt về giao diện và câu lệnh. Và bạn có thể làm quen rất nhanh với các loại máy CMM khác khi đã hiểu bản chất về cách dựng hệ trục PCS.

Trước đây tôi mất 1 tháng để có thể lập chương trình đo tự động (learn mode, String coding, Loop, Report…) bằng máy CMM Mitutoyo nhưng chỉ mất 1 ngày để tìm hiểu và làm chương trình đo cho máy Nikon sử dung phần mềm Camio 8.3

Hi vọng sau bài viết này, mọi người sẽ tránh được các sai lầm khi dựng trục.

 

 

3 bình luận về “THỰC HÀNH DỰNG HỆ TRỤC TỌA ĐỘ CMM”

Trả lời admin Hủy