Xem lại lịch sử và sự phát triển của bộ điều khiển máy đo tọa độ

Điều khiển số máy tính (CNC) là một phương pháp để tự động hóa việc điều khiển máy công cụ bằng cách sử dụng phần cứng, phần mềm và máy vi tính chuyên dụng. Nó thường được sử dụng trong sản xuất để gia công các bộ phận và đo lường chúng, thông qua việc thực hiện một chương trình bộ phận chứa các hướng dẫn và tham số mà máy công cụ hoặc đầu dò sẽ tuân theo, chẳng hạn như tốc độ nạp, tốc độ và vị trí của trục.

Một hệ thống mã hóa trên mỗi trục cung cấp phản hồi cho bộ điều khiển liên quan đến vị trí trong khi ổ đĩa động cơ nhận lệnh từ bộ điều khiển để hướng dẫn các chuyển động với độ chính xác cao và tọa độ mong muốn. Nói một cách đơn giản, chúng tôi nói rằng các trục của máy được ‘điều khiển’. Bộ điều khiển ghi lại tọa độ của một điểm từ hệ thống thăm dò trong thời gian thực, với dữ liệu di chuyển đến và từ máy.

Trong khi máy móc đầu tiên sử dụng công nghệ CNC gia nhập thị trường vào đầu những năm 1950 cùng với máy phay, máy tiện và các máy sản xuất khác, thì các CMM 3 trục cố định xuất hiện trong ngành khoảng 10 năm sau đó vẫn được sử dụng làm hệ thống thủ công với đầu dò cứng, không phần mềm và với sự lan truyền hạn chế trong ngành.

Đó là vào năm 1973, CMM tự động đầu tiên   do DEA giới thiệu đã phá vỡ thị trường. Nhờ có một bộ điều khiển phức tạp và đắt tiền được liên kết với các máy tính công nghiệp, CMM giờ đây có thể tự động chạy các hoạt động đo lường bằng cách lập trình và truyền mã hướng dẫn tới máy tính thông qua băng giấy. Đồng thời, đầu dò cứng từ những ngày đầu của CMM đã được thay thế bằng đầu dò kích hoạt cảm ứng cơ điện, vì việc sử dụng CMM cơ giới hóa không tương thích với đầu dò cứng. Sự phát triển này cho phép bộ điều khiển di chuyển các trục đến vị trí cần thiết và cố định tọa độ khi mở tiếp điểm kích hoạt cảm ứng. Điều này cho phép tiếp cận rất chính xác và rút lại các quỹ đạo đến và từ bộ phận, tránh rủi ro làm hỏng bộ phận và đảm bảo độ tin cậy đo lường đáng tin cậy chưa từng có.

Vào cuối những năm 1980, bộ điều khiển CMM trở nên phổ biến hơn và bắt đầu phát triển theo một khái niệm mới. Các hệ thống điều khiển cồng kềnh và các máy tính công nghiệp lớn với khả năng logic kém và khả năng lưu trữ dữ liệu hạn chế đã chuyển sang các thiết kế tiện dụng, nhỏ gọn hơn. Bộ điều khiển được phát triển trên bảng điện tử tùy chỉnh, bộ vi xử lý và phần mềm hiện đang chạy trên máy tính để bàn với giao diện thân thiện với người dùng dựa trên các biểu tượng đồ họa.

Đến lượt mình, sự phát triển nhanh chóng của máy tính cá nhân, bộ vi xử lý, đĩa cứng và hệ thống phần mềm điều hành đã thúc đẩy sự phát triển của bộ điều khiển đến mức nó truyền dữ liệu khổng lồ giữa máy và phần mềm đo thông qua các kết nối nhanh. Các chuyển động và thuật toán điều khiển trục được nhúng vào bộ điều khiển thông qua phần sụn (phần mềm cấp thấp gửi hướng dẫn đến hệ thống logic của bộ điều khiển và truyền động) trong khi phần mềm đo lường cung cấp giao diện thông qua đó người dùng vận hành CMM.

25 năm qua của quá trình phát triển này đã chuyển trọng tâm từ các bộ điều khiển nguyên thủy này sang phần mềm đo lường tiên tiến và thông minh với giao diện thông minh cho phép người dùng nhập và quản lý các tệp CAD phức tạp, tạo và thực thi các chương trình bộ phận cũng như tạo báo cáo đo lường nâng cao, với hiệu quả mà là điều không thể tưởng tượng được nhiều năm trước. Với những cải tiến đáng kinh ngạc trong thuật toán điều khiển, bộ điều khiển có tác động đáng kể đến độ chính xác, độ tin cậy và tính nhất quán của chương trình đo lường.

Ngày nay, các bộ điều khiển đang giảm mạnh cả về chi phí và kích thước, trong khi các nhà phát triển tiếp tục mở rộng khả năng, tính năng và khả năng xử lý dữ liệu của họ. Kết hợp với các cảm biến công nghệ tiên tiến mới – chẳng hạn như laser tần số cao, máy quét không tiếp xúc và đầu dò quét liên tục ¬– chúng có thể cung cấp khối lượng dữ liệu khổng lồ trong vài giây.

Nhờ trang bị thêm, những tiến bộ này có thể được mở rộng cho một tỷ lệ lớn các bộ điều khiển được cài đặt trong 25 năm qua, cho phép người dùng bảo vệ các khoản đầu tư vốn của họ và cập nhật máy móc theo tiêu chuẩn công nghệ và độ tin cậy mới nhất.

Mặc dù đã có sự thay đổi to lớn trong suốt lịch sử của công nghệ CNC, nhưng có một số nền tảng vẫn không thay đổi. Các máy sản xuất điều khiển chuyển động tự động, từ những khái niệm cơ bản của những ngày đầu cho đến các hệ thống tiên tiến ngày nay, vẫn yêu cầu ba thành phần chính: chức năng điều khiển, hệ thống truyền động và chuyển động, và hệ thống phản hồi.

Tuy nhiên, quá trình phát triển của bộ điều khiển không kết thúc ở đây; các thành phần máy vi tính và bộ xử lý của hệ thống có thể bị lỗi thời nhanh hơn trước, do đó cần phải đổi mới liên tục phần cứng. Và những yêu cầu do Công nghiệp 4.0 và Internet vạn vật (IoT) đặt ra chắc chắn sẽ thúc đẩy những đổi mới lớn hơn nữa, thêm một chương thú vị khác vào lịch sử phát triển của CNC.

Để biết thêm thông tin: www.hexagonmi.com