REVO-2 và ATOM Encoder: Bí mật phía sau công nghệ đo 5 trục của CMM

Trong sản xuất hiện đại, yêu cầu đối với hệ thống đo kiểm không còn dừng lại ở độ chính xác đơn thuần. Doanh nghiệp ngày càng cần những giải pháp có thể đo nhanh hơn, linh hoạt hơn và ổn định hơn khi làm việc với các chi tiết phức tạp.

Tuy nhiên, nhiều hệ thống CMM truyền thống vẫn vận hành chủ yếu theo nguyên lý 3 trục X-Y-Z, trong đó đầu đo gần như cố định và phần lớn chuyển động phụ thuộc vào chính thân máy. Cách tiếp cận này phù hợp cho nhiều ứng dụng đo điểm, nhưng bắt đầu bộc lộ giới hạn khi cần scanning tốc độ cao, tiếp cận hình học phức tạp hoặc thay đổi góc đo liên tục.

Đó là lý do công nghệ REVO multi-sensor của Renishaw trở thành một cột mốc đáng chú ý trong ngành đo lường. Với REVO-2, Renishaw không chỉ nâng cấp đầu đo 5 trục mà còn tích hợp ATOM miniature encoder để cải thiện đáng kể khả năng điều khiển, độ ổn định và hiệu quả vận hành.

Bài viết này sẽ phân tích sâu hơn về REVO-2, vai trò của ATOM encoder và lý do vì sao đây được xem là một trong những bước tiến quan trọng của công nghệ đo 5 trục trên máy CMM.

1. Vì sao CMM truyền thống gặp giới hạn khi scanning tốc độ cao?

Trong cấu hình CMM truyền thống, đầu đo thường được gắn cố định và máy phải di chuyển toàn bộ cụm trục để tiếp cận từng điểm đo hoặc từng vùng bề mặt cần quét.

Cách làm này có ưu điểm là đơn giản và quen thuộc, nhưng khi yêu cầu đo tăng lên, đặc biệt với các ứng dụng cần scanning liên tục, hệ thống sẽ gặp một số hạn chế:

• Khối lượng chuyển động lớn, dẫn đến quán tính cao
• Khó thay đổi hướng tiếp cận nhanh khi hình dạng chi tiết phức tạp
• Dễ phát sinh sai số động học khi tăng tốc độ đo
• Thường phải dùng stylus dài hoặc cấu hình stylus phức tạp để tiếp cận vị trí khó

Nói cách khác, khi toàn bộ máy phải di chuyển để phục vụ quá trình scanning, tốc độ và độ ổn định sẽ luôn bị ràng buộc bởi chính quán tính cơ khí của CMM.

2. REVO-2 thay đổi cách đo trên CMM như thế nào?

Khác với tư duy đo truyền thống, REVO-2 bổ sung thêm hai trục quay tại đầu đo, thường được hiểu là:

CMM 3 trục + Head 2 trục = 5-axis measurement

Điểm khác biệt cốt lõi nằm ở chỗ: thay vì buộc toàn bộ máy phải thực hiện mọi thay đổi hướng đo, REVO-2 cho phép
phần đầu đo xử lý phần lớn chuyển động định hướng ngay tại đầu probe.

Vì đầu đo có khối lượng nhỏ hơn rất nhiều so với toàn bộ kết cấu máy CMM nên hệ thống có thể:

• Phản ứng nhanh hơn trước thay đổi hình học của chi tiết
• Giảm ảnh hưởng của quán tính cơ khí
• Duy trì tốc độ scanning cao hơn
• Giảm nguy cơ phát sinh lỗi động học có hại

Theo thông tin kỹ thuật của case study, REVO có thể đạt tốc độ scanning lên tới 500 mm/s và thu thập hàng nghìn điểm
mỗi giây. Đây là một bước tiến rất đáng kể so với các phương pháp đo truyền thống trên CMM.

Technical Insight
Trong hệ thống REVO, đầu đo nhẹ và linh hoạt hơn máy CMM nên có thể theo sát biên dạng chi tiết nhanh hơn mà không
làm tăng sai số động học như khi buộc toàn bộ máy phải tăng tốc liên tục.

3. REVO-2 có gì mới so với thế hệ REVO trước?

REVO-2 không chỉ là một bản cập nhật nhỏ, mà là một bước nâng cấp có tính hệ thống. Theo tài liệu kỹ thuật, một số cải tiến đáng chú ý gồm:

3.1. Bộ điều khiển mới UCC S5

UCC S5 Bộ điều khiển CMM cho chuyển động quét 5 trục và điều khiển đầu - chỉ dành cho REVO-2

• Hỗ trợ đa cảm biến:
  • Kích hoạt bằng cảm ứng và quét
  • Đo thị lực không tiếp xúc
  • Đo độ hoàn thiện bề mặt
• Phải được sử dụng kết hợp với bộ khuếch đại Renishaw SPA3.
• Sử dụng nguồn điện ngoài.
• Quản lý toàn bộ hoạt động của đầu đo REVO-2, tín hiệu CMM và tín hiệu đầu dò, đồng thời giao tiếp với máy tính của CMM.
• Tích hợp chức năng bù sai số nhiệt (TEC) với hỗ trợ 16 kênh bù nhiệt độ.
• Việc thiết lập và vận hành thử nghiệm nên được hoàn tất thông qua phần mềm UCCassist-2 của Renishaw.

3.2. Hỗ trợ cảm biến mới như RVP vision probe

Một trong những điểm mở rộng quan trọng của REVO-2 là khả năng hỗ trợ những sensor mới như RVP vision measurement probe. Điều này giúp CMM không còn chỉ là hệ thống đo tiếp xúc, mà trở thành một nền tảng multi-sensor measurement.

3.3. Tăng phạm vi chuyển động của trục tilt âm

REVO-2 có dải chuyển động âm lớn hơn ở trục tilt, giúp cải thiện khả năng tiếp cận những vị trí khó trên chi tiết và giảm độ phức tạp khi thiết lập stylus.

3.4. Infinite positioning

Khả năng định vị vô cấp cho phép đầu đo tiếp cận đặc tính hình học ở gần như mọi góc cần thiết. Đây là một lợi thế rất rõ khi làm việc với các chi tiết có nhiều bề mặt nghiêng, lỗ xiên hoặc vùng đo khó tiếp cận.

4. Tại sao encoder lại quan trọng trong hệ thống đo 5 trục?

Khi nói đến độ chính xác của một hệ thống đo 5 trục, nhiều người thường chỉ nghĩ đến độ chính xác của thân máy CMM hoặc độ chính xác của đầu probe. Nhưng trên thực tế, encoder góc của đầu đo đóng vai trò cực kỳ quan trọng.

Trong REVO-2, encoder phải đảm bảo đồng thời nhiều yêu cầu:

• Độ phân giải rất cao để kiểm soát vị trí quay chính xác
• Sai số chu kỳ thấp để đảm bảo tín hiệu phản hồi ổn định
• Khả năng làm việc tốt trong toàn dải nhiệt độ vận hành
• Hỗ trợ hệ thống servo đạt độ nhạy và độ ổn định cao

Chính vì vậy, Renishaw đã đưa ATOM miniature encoder vào thiết kế REVO-2 ngay từ giai đoạn concept, thay cho encoder custom của phiên bản trước.

5. ATOM miniature encoder là gì?

ATOM là dòng optical incremental encoder cỡ nhỏ của Renishaw, được phát triển cho các hệ thống chuyển động chính xác cao. Điểm nổi bật của ATOM là thiết kế nhỏ gọn nhưng vẫn đạt độ chính xác cao, tốc độ lớn và sai số chu kỳ thấp trong phân khúc miniature encoder.

Trong REVO-2, ATOM được dùng trên cả hai trục quay của đầu đo:

• Yaw axis: trục quay ngang
• Pitch axis: trục nghiêng

Mức độ phân giải này cho thấy encoder không chỉ đóng vai trò phản hồi vị trí thông thường, mà là một phần cốt lõi tạo nên năng lực metrology của toàn bộ hệ thống REVO-2.

6. Dual-readhead: bí quyết giảm sai số lệch tâm

Một chi tiết rất đáng chú ý trong thiết kế REVO-2 là việc mỗi trục sử dụng dual-readhead setup, tức là hai readhead cùng đọc trên một disc scale.

Mục tiêu chính của cấu hình này là giảm hoặc loại bỏ rotational eccentricity error, tức sai số phát sinh do disc không quay hoàn toàn đồng tâm.

Lợi ích của cấu hình dual-readhead gồm:

• Giảm ảnh hưởng của sai số lệch tâm
• Cải thiện độ chính xác góc
• Tăng tính ổn định của tín hiệu phản hồi
• Nâng cao chất lượng scanning bề mặt

Đây là một ví dụ điển hình cho cách Renishaw tối ưu không chỉ ở cấp độ đầu đo, mà còn ở từng chi tiết thành phần bên trong hệ thống.

7. ATOM encoder giúp REVO-2 scanning ổn định hơn ra sao?

Trong một hệ thống đo 5 trục, encoder không chỉ dùng để “đọc vị trí”, mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng điều khiển servo.

Theo case study, ATOM mang lại:

• Độ chính xác cao
• Tốc độ đáp ứng tốt
• Khả năng hỗ trợ servo-loop gain ở mức cao
• Khả năng giữ vị trí tốt hơn
• Scanning bề mặt chính xác hơn

Điều này đặc biệt quan trọng khi đo:

• Bề mặt cong
• Biên dạng phức tạp
• Chi tiết freeform
• Các vùng hình học thay đổi nhanh theo không gian

Nói ngắn gọn, ATOM chính là một trong những nền tảng giúp REVO-2 vừa đo nhanh, vừa duy trì được độ ổn định trong quá trình scanning liên tục.

8. Từ encoder custom sang ATOM: vì sao đây là thay đổi lớn?

Ở thế hệ REVO trước, hệ thống sử dụng một encoder custom với phase scale 12 µm, được phát triển từ thời điểm thị trường chưa có nhiều miniature encoder độ chính xác cao.

Tuy nhiên, giải pháp custom thường kéo theo một số bất lợi:

• Khó tiêu chuẩn hóa trong sản xuất
• Quy trình lắp đặt phức tạp hơn
• Hiệu chuẩn tốn nhiều thời gian
• Đòi hỏi kỹ thuật viên tay nghề cao

Khi chuyển sang ATOM, REVO-2 có được lợi thế của một nền tảng encoder hiện đại, được sản xuất với quy trình tự động hóa cao, chất lượng ổn định hơn và phù hợp hơn cho sản xuất hàng loạt.

9. REVO-2 tiết kiệm thời gian lắp đặt và calibration như thế nào?

Không chỉ cải thiện hiệu năng đo, ATOM còn giúp tối ưu quy trình chế tạo và lắp ráp REVO-2.

Trước đây, việc căn chỉnh encoder có thể mất tới khoảng một giờ hoặc hơn, bao gồm các bước theo dõi tín hiệu reference bằng oscilloscope, chỉnh pha thủ công và cố định readhead.

Với ATOM, quá trình này được đơn giản hóa nhờ:

• Thiết kế cơ khí đơn giản hơn
• Phương pháp căn chỉnh quang học bằng microscope và camera
• Khả năng hỗ trợ calibration bằng LED
• Auto-phasing reference marks
• Hỗ trợ chẩn đoán bằng bộ kit hoặc điện tử tích hợp của REVO-2

Theo case study, thời gian lắp đặt và căn chỉnh readhead/scale có thể rút xuống chỉ còn vài phút. Đây là một cải tiến rất lớn không chỉ về mặt kỹ thuật mà còn về chi phí sản xuất và khả năng lặp lại giữa các sản phẩm.

Technical Insight
Trong thiết bị metrology cao cấp, cải tiến thực sự không chỉ nằm ở độ chính xác đo, mà còn ở khả năng rút ngắn thời gian lắp ráp, hiệu chuẩn và giảm biến động giữa các máy xuất xưởng.

10. So sánh CMM truyền thống và REVO 5-axis

11. Ý nghĩa của REVO-2 đối với xu hướng phát triển CMM hiện đại

REVO-2 cho thấy một xu hướng rất rõ của ngành đo lường công nghiệp: CMM đang dịch chuyển từ mô hình đo điểm truyền thống sang mô hình scanning tốc độ cao, thông minh và đa cảm biến hơn.

Những yếu tố tạo nên xu hướng này gồm:

• Đầu đo 5 trục linh hoạt hơn
• Encoder cỡ nhỏ nhưng độ chính xác rất cao
• Khả năng tích hợp nhiều loại sensor trên cùng một nền tảng
• Hệ điều khiển đủ mạnh để xử lý dữ liệu và chuyển động theo thời gian thực

Điều đó có nghĩa là trong tương lai, giá trị của một máy CMM sẽ không chỉ nằm ở độ chính xác thân máy, mà còn nằm ở khả năng phối hợp giữa đầu đo, bộ điều khiển, encoder và phần mềm để tạo ra một hệ thống đo thực sự hiệu quả cho sản xuất.

12. Kết luận

REVO-2 không đơn thuần là một đầu đo mới cho CMM. Đây là đại diện cho một cách tiếp cận mới trong metrology: thay vì buộc toàn bộ máy phải đảm nhận mọi chuyển động đo, hệ thống chuyển phần lớn sự linh hoạt sang đầu đo 5 trục có khối lượng nhỏ hơn, phản ứng nhanh hơn và chính xác hơn.

Trong cấu trúc đó, ATOM miniature encoder đóng vai trò nền tảng. Nó giúp REVO-2 đạt được khả năng định vị góc chính xác, scanning ổn định, servo response tốt hơn và đồng thời rút ngắn đáng kể thời gian lắp đặt, hiệu chuẩn trong sản xuất.

Nhìn ở góc độ kỹ thuật, REVO-2 cho thấy công nghệ đo 5 trục không chỉ là câu chuyện “đo nhanh hơn”, mà là sự kết hợp giữa cơ khí, encoder, điều khiển và tư duy thiết kế hệ thống. Đó cũng chính là lý do REVO-2 được xem là một trong những giải pháp tiêu biểu đang thay đổi cách máy CMM làm việc trong môi trường sản xuất hiện đại.

Câu hỏi thường gặp về REVO-2

REVO-2 là gì?

REVO-2 là đầu đo đa cảm biến 5 trục của Renishaw, dùng trên máy CMM để tăng tốc độ scanning, cải thiện khả năng tiếp cận và nâng cao hiệu quả đo.

REVO-2 khác gì CMM truyền thống?

Khác biệt lớn nhất là REVO-2 cho phép đầu đo thực hiện chuyển động định hướng theo 2 trục bổ sung, thay vì phụ thuộc hoàn toàn vào chuyển động của thân máy CMM.

ATOM encoder có vai trò gì trong REVO-2?

ATOM encoder giúp kiểm soát chính xác vị trí góc của đầu đo, hỗ trợ hệ thống servo hoạt động ổn định hơn và góp phần nâng cao chất lượng scanning.

Vì sao REVO-2 phù hợp cho scanning tốc độ cao?

Vì đầu đo có khối lượng nhỏ và linh hoạt hơn so với toàn bộ máy CMM, nên hệ thống có thể phản ứng nhanh hơn với thay đổi hình học và giảm lỗi động học khi scanning.

 Đọc tiếp

• Xem thêm các bài viết khác về Máy đo 3D CMM

Liên hệ tư vấn

Nếu doanh nghiệp của bạn đang tìm hiểu giải pháp máy đo 3D CMM có khả năng scanning nhanh và đo các chi tiết hình học phức tạp, đội ngũ MTECHNOLOGY có thể hỗ trợ tư vấn cấu hình phù hợp theo ứng dụng thực tế. :