Sự thay đổi và phát triển trong công nghệ của thước cặp
Hầu hết các thước cặp có thể thực hiện bốn loại phép đo gồm đo kích thước bên trong, bên ngoài, đo độ sâu và đo bước.
Khi hỏi một người thợ cơ khí rằng dụng cụ đo họ thường xuyên sử dụng nhất thì nhiều khả năng câu trả lời sẽ là thước cặp. Đây là một trong những dụng cụ đo lường được sử dụng phổ biến nhất trong ngành cơ khí từ trước tới nay.
Trong nhiều thế kỷ, thước cặp đã được sử dụng để xác định kích thước của một vật thể. Thông thường có hai hàm đo và một que đo độ sâu, được sử dụng để đo đường kính bên trong/bên ngoài, đo chiều dài và độ sâu. Thước cặp mang đến độ chính xác cao hơn nhiều so với thước dây hoặc thước thẳng nhờ vào phương pháp riêng để đọc các chỉ số với độ chia nhỏ hơn.
Lịch sử và những thay đổi theo thời gian của thước cặp
Một trong những chiếc thước cặp đầu tiên của thế giới đã được tìm thấy trong xác tàu Giglio của Hy Lạp, một xác tàu ngoài khơi bờ biển Ý, với niên đại khoảng thế kỷ thứ 6.
Người La Mã không phải là những người đầu tiên sử dụng thước cặp. Những thước cặp sớm nhất được tìm thấy ở Trung Quốc vào thời nhà Hán (khoảng 202TCN – 220SCN). Những thước cặp của Trung Quốc này được làm bằng đồng và có khắc ngày sản xuất trên mỗi chiếc.
Những thước cặp ban đầu không chỉ được sử dụng để đo kích thước các vật thể mà còn được người Châu Âu sử dụng để tính toán phương hướng. Chúng phổ biến trên hầu hết tất cả các tàu đi biển và được sử dụng để định hướng và đọc bản đồ.
Sự thay đổi vượt bậc của thước cặp bắt đầu khi nhà toán học Pierre Vernier đã phát minh ra thước cặp du xích vào những năm 1630, sử dụng thang đo Vernier để thực hiện các phép đo chính xác giữa hai vạch chia độ trên thang tuyến tính với độ phân giải cao hơn và giảm mức sai số. Những thước cặp này bao gồm một cặp hàm. Hàm bên trái được gắn vào một thanh dầm có thang chia độ cố định và hàm còn lại gắn với thanh trượt với thang đo Vernier. Để đọc thước cặp du xích, người ta phải cộng các giá trị từ thang đo cố định và thang chia độ Vernier với nhau.
Thước cặp được thương mại hóa và sản xuất hàng loạt bởi một người Mỹ, Joseph R Brown vào năm 1851. Cho đến nay, thước cặp du xích sử dụng thang đo Vernier vẫn là loại thước cặp được dùng phổ biến nhất hiện nay bởi giá thành phải chăng cũng như tính linh hoạt của chúng.
Sau đó, cùng với sự phát triển của công nghệ kỹ thuật, và với những cải tiến trên thước cặp thì những loại thước cặp đồng hồ quay số và thước cặp điện tử đã ra đời.
Thước cặp đồng hồ quay số tương tự như thước cặp du xích nhưng kết quả được hiển thị bằng đồng hồ kim đo mặt số chia độ, cho phép đọc dễ dàng hơn. Chúng sử dụng một cơ cấu thanh răng và bánh răng, trong đó thanh răng có răng được sử dụng để truyền chuyển động thẳng (từ thanh trượt) sang chuyển động quay (kim đo trên mặt đồng hồ).
Thước cặp quay số có độ chính xác tương đương với thước cặp du xích nhưng dễ đọc hơn, tuy nhiên thì nó lại có hạn chế là phạm vi đo không rộng với kích thước tối đa mà loại đồng hồ này đo được hiện là 300mm.
Hiện nay, những thước cặp điện tử được nhiều người lựa chọn bởi chúng mang đến độ chính xác cao trong các phép đo, có thể lên đến 0.005mm. Đồng thời đáp ứng nhiều dải đo, nhiều độ phân giải khác nhau, cùng với nhiều tính năng giúp cho người dùng sử dụng thước cặp được thuận tiện, hạn chế được những sai số do nguyên nhân từ phía người đo. Mặt LCD hiển thị kết quả đo cũng cho phép người dùng dễ đọc hơn 2 loại thước cặp cơ khí ở trên.
Về cơ bản thì các thước cặp có thể thực hiện bốn loại phép đo giống nhau gồm đo trong, đo ngoài, đo độ sâu và đo bước. Tuy nhiên, do sự phát triển của công nghệ, sự phức tạp của những chi tiết gia công cũng tăng lên, từ đó có những loại thước kẹp mới với những thiết kế có đặc trưng riêng để đáp ứng cho những yêu cầu đo cụ thể trên những dạng chi tiết cụ thể, chẳng hạn thước cặp lưỡi đo mỏng, thước cặp đầu chữ V, thước cặp đo cổ trục, thước cặp đo độ dày ống, thước cặp đầu nhọn,…
Những tiến bộ trong công nghệ thước cặp
Do thước cặp vẫn luôn là dụng cụ đo lường được lựa chọn sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, nên những cải tiến trong cả hai loại thước cặp cơ khí và thước cặp kỹ thuật số vẫn luôn được diễn ra, để đáp ứng cao hơn những yêu cầu về đo lường cũng như đảm bảo tốt hơn độ chính xác của mỗi phép đo.
Trước hết, sự chính xác trong gia công các chi tiết và sự phát triển các vật liệu giúp cho các chi tiết cấu thành nên thước cặp có chính xác cao hơn, ít ảnh hưởng bởi nhiệt độ và sự ăn mòn hơn. Kết cấu thước bền hơn, chịu mài mòn, va đập và chịu nhiệt tốt hơn, tất cả hỗ trợ cho việc tăng cường độ chính xác trong đo lường của thước cặp.
Hơn hết, sự ra đời và phát triển của công nghệ điện tử bán dẫn đã giúp cải tiến thước cặp một cách nhanh chóng. Thước cặp điện tử đầu tiên được giới thiệu vào năm 1977 trong cuộc cách mạng công nghiệp lần ba khi cả những công ty Nhật Bản và Mỹ mở rộng hoạt động sản xuất của họ trên quy mô toàn cầu. Sự ra đời của màn hình kỹ thuật số đã giúp giảm đáng kể sai số của con người trong việc đọc kết quả đo.
Thước cặp điện tử mang đến những tính năng mà các loại thước cặp cơ khí không làm được như dễ dàng chuyển đổi giữa hệ đo inch và mét, chuyển đổi độ phân giải, set 0 tự động, set gốc tại điểm bất kỳ, thực hiện các phép đo phân số, tính năng giữ đọc kết quả đo, tính năng khóa thước, xuất dữ liệu để lưu trữ, báo sai số cùng nhiều tính năng khác giúp cho thước cặp điện tử mang đến nhiều lợi ích hơn cho người dùng.
Những thước cặp điện tử ngày nay cũng được cải tiến, nâng cấp để chống nước, chống bụi, dầu làm mát tốt hơn, cũng như thời lượng pin cũng dài hơn, bền hơn, độ chính xác cao hơn nữa. Đồng thời nhiều thước cặp còn được trang bị tính năng truyền dữ liệu không dây để có thể truyền trực tiếp kết quả đo đến phần mềm thống kê trên máy tính, giúp giảm thiểu sai sót của con người trong việc đọc và ghi các chỉ số, cũng như tiết kiệm thời gian đo lường. Một số hãng còn phát triển cả tính năng đọc kết quả đo qua âm thanh để tránh sai sót trong trường hợp người dùng khó đọc kết quả đo do thị lực hoặc do ảnh hưởng của môi trường.
Quá trình đo lường với thước cặp không chỉ là một phép đo duy nhất, mà là một chuỗi các phép đo khác nhau. Do đó, những dòng thước cặp điện tử cao cấp hiện nay còn có khả năng ghi lại một loạt các phép đo và chia sẻ dữ liệu đó với máy tính để phân tích hoặc lưu trữ lại. Điều này giúp tăng độ tin cậy của thông số các phép đo được ghi lại.
Sự ra đời của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư hay còn gọi là công nghiệp 4.0, một số người đã đưa ra ý tưởng về thước cặp 4.0, có thể bù các lỗi đo lường, như lỗi do sự giãn nở của các bộ phận được đo bởi sự gia tăng nhiệt độ, lập biểu đồ hiệu chuẩn nhiều lần và thậm chí là tự hiệu chuẩn. Điều này sẽ giúp giảm đáng kể chi phí kiểm tra và hiệu chuẩn, đảm bảo thước cặp luôn chính xác trong thời gian dài hơn, đồng thời tự phát hiện lỗi để phục vụ cho quá trình bảo trì, sửa chữa.
Những tiến bộ không ngừng trong công nghệ sẽ còn giúp tăng độ chính xác và giảm sai số đo lường của thước kẹp hơn nữa theo thời gian. Từ thước cặp cơ khí cho đến thước cặp điện tử, chúng sẽ còn được phát triển, cải tiến và còn được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp cơ khí.
Xem thêm bài viết: Tìm hiểu thước kẹp, cấu tạo và cách đọc thước kẹp
