Ứng dụng cảm biến quang giúp ngành sản xuất ô tô đảm bảo chất lượng đầu ra

Theo thông tin từ Bộ Công Thương, cảm biến quang (Tiếng Anh gọi là Photoelectric Sensor) là một thiết bị được cấu thành bởi các linh kiện quang điện. Khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào bề mặt của cảm biến quang, chúng sẽ thay đổi tính chất. Tín hiệu quang được biến đổi thành tín hiệu điện nhờ hiện tượng phát xạ điện tử ở cực catot (Cathode) khi có một lượng ánh sáng chiếu vào. Từ đó cảm biến sẽ đưa ra đầu ra để tác động theo yêu cầu công nghệ. 

Nhờ vào ưu thế vượt trội này mà cảm biến quang đóng vai trò rất quan trọng trong lĩnh vực công nghiệp tự động hóa để phát hiện từ xa vật thể, đo lường khoảng cách hoặc tốc độ di chuyển của đối tượng,...

Đặc biệt tại một số vị trị trong dây truyền, cảm biến quang là một lựa chọn không thể thay thế. Nếu không có cảm biến quang thì khó mà có được tự động hóa, giống như làm việc mà không nhìn được.

Một trong những ngành áp dụng cảm biến quang có hiệu quả chính là ngành sản xuất ô tô. Việc đo lường chính xác trên phạm vi micro mét là một trong những yêu cầu căn bản của ngành công nghiệp này. Để thực hiện được điều này, nhiều doanh nghiệp đã tìm tới công nghệ quét hình ứng dụng cảm biến quang học.

Thực tế, ngành công nghiệp ô tô đòi hỏi những công nghệ tiên tiến. Hệ thống các trung tâm gia công phối hợp, hệ thống vận chuyển và robot công nghiệp cho phép sản xuất quy mô lớn được tối ưu hóa chi phí và đồng thời đáp ứng các yêu cầu thiết bị riêng lẻ. Mỗi quy trình nằm trong sự phức tạp của sản xuất ô tô - xưởng dập, xưởng lắp ráp, xưởng sơn, xưởng động cơ và xưởng hoán thiện - phải hoạt động đảm bảo đáng tin cậy và có tính sẵn sàng rất cao từ tất cả các máy móc và thiết bị.

Đối với ngành sản xuất ô tô, cảm biến quang có nhiều vai trò khác nhau. Các cảm biến đã không ngừng hỗ trợ sản xuất ô tô với công nghệ tiên tiến và tiêu chuẩn chất lượng cao. Cảm biến nhiệt độ, áp suất, mức độ và lưu lượng đáng tin cậy giám sát hầu như mọi quá trình sản xuất như: Kiểm tra các linh kiện nhỏ đã được lắp ráp đầy đủ và đúng vị trí hay chưa; Phát hiện các mục tiêu có lỗ rỗng và các dấu hiệu không nhìn thấy được trên vỏ xe; Kiểm tra đường đi của linh kiện lắp ráp trên băng tải; Nhận biết vị trí của khối động cơ để ghép vào thân xe trên băng tải; Đảm bảo kiểm soát an toàn khi mở và đóng cửa xe; Kiểm tra chất lượng sơn thông qua màu sắc, độ tương phản và độ phát quang; Xác định vị trí của xe trong dây chuyền lắp ráp cuối cùng.

Ngoài ra, lưới ánh sáng vuông và ánh sáng ngang an toàn, cảm biến cảm ứng an toàn đảm bảo bảo vệ máy móc và người vận hành. Phát hiện chính xác các bộ phận máy bằng cảm biến điện cảm, điện dung, quang điện và xi lanh. Hệ thống giám sát rung động cho các công việc bảo trì dựa trên điều kiện của nhà máy. Đầu đọc mã và hệ thống camera theo dõi vật liệu và giám sát chất lượng.

Ví dụ cụ thể, ở một số loại xe ô tô mui trần, tấm kim loại làm mái vòm cho những xe này thường rất mỏng để đảm bảo tính linh hoạt cho quá trình đóng mở. Mặc dù vậy, mái che vẫn cần đảm bảo các tiêu chuẩn về khả năng chống chọi với thời tiết, kín gió và điều hòa nhiệt độ. Để đạt được điều này, các nhà thiết kế thường sử dụng công nghệ quang cảm biến để xác định độ mỏng tiêu chuẩn, độ trũng và độ đàn hồi của miếng kim loại sau khi gia công. Nhờ đó mà các chức năng của mái che mới được đảm bảo.

Ngoài ra, việc tích hợp hoạt động của robot với thiết bị quang cảm biến cũng là một phương pháp hiệu quả giúp các nhà sản xuất giải phóng nguồn nhân lực cho quá trình gia công, đồng thời hạn chế tối đa việc tạo ra các sản phẩm lỗi.

Hệ thống Robot – Quang cảm biến hoạt động như một công nhân độc lập, có khả năng nhận diện đối tượng thông qua “con mắt” cảm biến và thao tác, gia công bằng cánh tay robot. Dữ liệu từ cảm biến sẽ được cập nhật liên tục trong thời gian thực. Qua đó, hệ thống sẽ tự đánh giá xem đối tượng có đạt tiêu chuẩn hay không.

Mới đây, nhà sản xuất thiết bị cảm biến quang, Wenglor Sensoric, đã làm việc với ISW để cung cấp một giải pháp hoàn chỉnh cho việc thiết kế mái che ô tô, bao gồm robot tự động, cảm biến 3 chiều, phần mềm quản lý và hệ thống điều khiển. Thông qua giải pháp này, ISW đã phát hiện được các vị trí không kín giữa các khớp nối cửa xe, từ đó giảm đáng kể tỉ lệ khiếu nại từ khách hàng.

Thiết bị này có khả năng quét hình đối tượng và xây dựng lại mô hình của chúng trong không gian 3 chiều. Mọi dữ liệu được số hóa để lưu trữ ngay trong thời điểm quét hình, nhờ đó người vận hành có thể liên tục kiểm tra trạng thái của đối tượng trong thời gian thực.

Theo đánh giá của các nhà sản xuất, cảm biến 3D Wenglor ShapeDriveMLAS được biết đến như một thiết bị đo lường có độ chính xác cao với những phép đo nhỏ. Các phiên bản cùng dòng của ShapeDriveMLAS cung cấp các lựa chọn linh hoạt về độ phân giải của camera (5-12 megapixel) để phù hợp với nhu cầu của từng nhà sản xuất.

Với tốc độ truyền dữ liệu lên tới 7 Gbit/giây, các sự cố hoặc sai lỗi sẽ được thông báo kịp thời để hạn chế tối đa thiệt hại cho nhà sản xuất. Nhìn chung, công nghệ quang cảm biến hiện đang mở ra ngày càng nhiều tiềm năng cải thiện chất lượng cho các nhà sản xuất xe hơi nói riêng và sản xuất công nghiệp nói chung.

An Dương