Kỹ thuật nhiều cảm biến (Đa cảm biến) trong các thiết bị đo tọa độ

1.Đầu đo tiếp xúc (Hình 1)

Hệ thống tìm dò chuyển mạch nhận trị số đo cho trục x, y và z khi tiếp xúc với chi tiết gia công. Lực đo nhỏ (<0,01 N) sẽ có lợi cho những chi tiết bằng chất dẻo. Hệ thống tìm dò để đo là một máy đo 3D (3 chiều), vì cảm biến đo hành trình bằng nguyên tắc cảm ứng đo liên tục đường đi với 3 trục khi đầu đo di chuyển. Những đoạn đường đi này được cộng với chiều dài đã đo với trục x,y và z trong máy đo tọa độ. Hệ thống tìm dò để đo có thể tìm dò liên tục vật đo với nhiều điểm. Qua đó có thể quétmặt phẳng với bất kỳ hình dạng nào. Tìm dò hoặc Scanning trong tiếng anh có nghĩa tương tự như quét. Trong kỹ thuật đo tọa độ người ta hiểu đó là tìm dò vật đo với nhiều điểm liên tiếp gần nhau qua tiếp xúc hoặc bằng phương pháp quang học. Sự điều khiển trục đo phải thật nhanh, vì ở hệ thống tìm dò để đo có thể quét 200 điểm đo trong 1 giây. Lực tìm dò vô cấp có thể chọn liên tục từ 0,95 N đến 1 N. Độ chính xác của việc kiểm tra hình dạng tăng theo
mật độ của các điểm khi quét.
2. Đầu đo quang với máy thu hình CCD
(Hình 2)

Đầu đo quang gồm một máy thu hình CCD có độ phân giải cao với các phần tử nhạy sáng được sắp xếp từng hàng và từng cột (cảm biến ma trận). Hình được thu bằng phương pháp quang học được giữ lại trong bộ chứa hình là các điểm hình đã được số hóa. Điều đó có nghĩa là mỗi một điểm hình được phân bố một giá trị đậm nhạt hay còn gọi là giá trị xám (sáng hoặc tối). Vì vậy khi xử lý hình người ta nhận ra biên dạng của chi tiết gia công qua sự chuyển tiếp sáng tối giống như thấy được các đường gờ, lỗ khoan, đường rãnh hoặc tấm đỡ mạch tổng hợp (iCs) (Hình 3). Đường kính và khoảng cách giữa các lỗ khoan được đo tốt nhất với ánh sáng xuyên qua, còn cho đường
rãnh thì tốt hơn với ánh sáng nghiêng. Với cùng một thời gian, cảm biến quang tìm dò đo được nhiều điểm gấp 20 lần so với đầu dò tiếp xúc. “Cảm biến cạnh“ bằng phương pháp quang học cũng được sử dụng trong máy chiếu prôfin và kính hiển vi đo. Thiết bị tìm dò chuyển mạch Đầu tìm dò Chi tiết gia công Đầu đo quang Lỗ thông với ánh sáng xuyên qua Lỗ kín (lỗ không thông, lỗ có đáy) và sai biệt độ cao với ánh sáng phản xạ Máy ảnh CCD Máy ảnh CCD Ánh sáng tới.

3.Cảm biến tự chỉnh nét bằng tia laser
(Hình 1)

Cảm biến tự chỉnh nét hội tụ tự động những tia laser vào một điểm ở trên bề mặt. Thấu kính hội tụ được điều chỉnh sao cho đường kính của điểm sáng trên vật đo đạt trị số nhỏ nhất. Thí dụ như để đo độ phẳng của tấm đỡ cho các mạch tích hợp thì sự sai lệch của độ phẳng tương ứng với sự di chuyển của các thấu kính hội tụ khi tự điều chỉnh rõ (Hình 2, trang 34).N Với cảm biến tự chỉnh nét ta có thể đo độ phẳng của các mặt phẳng nhẵn bóng (phản chiếu) hoặc hơi cong của thủy tinh, gốm hoặc kim loại. Trong khi quét có thể tìm dò 500 điểm trong 1 giây.
4. Cảm biến đo khoảng cách với tia laser
(Hình 2)

Phương pháp đo tương ứng với những thiết bị đo khoảng cách (Hình 1, trang 33). Tia laser chiếu thẳng góc vào bề mặt của hình dạng mẫu. Trong tất cả tia sáng phản chiếu phân tán trên bề mặt, chỉ có các tia phản chiếu ở một góc nhỏ hơn 200 gặp cảm biến hàng CCD. Ở đó hiện ra một điểm sáng mà vị trí của nó lệ thuộc vào khoảng cách đo. Cảm biến đo khoảng cách với tia laser thích hợp cho những vật liệu có tính phản chiếu phân tán như chất xốp cứng, chất dẻo hoặc chất vải. Do đó nó đươc sử dụng để đo mẫu khuôn đúc, chi tiết bằng chất dẻo hoặc các prôfin bằng cao su (Hình 3). Để giữ được giới hạn lỗi dưới 15 µm, cảm biến đo khoảng cách được tự động điều chỉnh sao cho nó luôn luôn ở đúng vị trí đo so với bề mặt của chi tiết gia công. Cảm biến đo khoảng cách với một lăng trụ quay tròn trong đường đi của tia sáng có thể tìm dò cùng một lúc đến 10 đường đo song song với khoảng cách 1... 10 mm cho mỗi đường (Hình 2). Qua đó thiết bị đạt đến 400 điểm đo mỗi giây.