Luận văn Nghiên cứu ứng dụng thiết bị đo cơ điện tử cho máy công cụ vạn năng nhằm nâng cao độ chính xác dịch chuyển

Theo thời gian, khoa học và kỹ thuật ngày càng phát triển, công cụ sản xuất ngày càng được cải tiến. Hiện nay rất nhiều các máy móc hiện đại (máy tự động hoặc bán tự động điều khiển theo chương trình số) đang dần dần thay thế các máy công cụ cũ. Trên các máy này s ử dụng các thiết bị đo cơ điện tử , cho độ chính xác đo cao hơn. Kết quả là có thể gia công được các chi tiết có hình dáng phức tạp và cho độ chính xác hình học rất cao . Tuy nhiên ở nước ta còn sử dụng một số lượng lớn các máy công cụ vạn năng chưa thể thay thế ngay bằng các máy công cụ hiện đại, vì giá thành một máy hiện đại còn khá cao.

pdf87 trang | Chia sẻ: lylyngoc | Ngày: 18/11/2013 | Lượt xem: 1888 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Luận văn Nghiên cứu ứng dụng thiết bị đo cơ điện tử cho máy công cụ vạn năng nhằm nâng cao độ chính xác dịch chuyển, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
hîp khã thùc hiÖn ®­îc. §Ó ®¶m b¶o c¸c lçi (do sù bè trÝ c¸c phÇn tö ®o t¹o ra) ®ñ nhá, c¸c khe hë dÉn ®éng cña ®­êng h­íng bµn m¸y ph¶i n»m trong giíi h¹n chÊp nhËn ®­îc b. Ph­¬ng ph¸p ®o gi¸n tiÕp Trong ph­¬ng ph¸p ®o nµy, thay cho c¸c biÕn ®æi vÞ trÝ tÞnh tiÕn cÇn ®o, mét chuyÓn ®éng quay t­¬ng øng sÏ ®­îc ®o ChuyÓn ®éng quay g¾n liÒn víi chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn ë ®©y lµ chuyÓn ®éng quay cña vÝt me ch¹y dao (h×nh 3.2) Mét kh¶ n¨ng kh¸c lµ chuyÓn ®æi ch¹y dao th¼ng thµnh mét chuyÓn ®éng quay nhê bé truyÒn thanh r¨ng – b¸nh r¨ng. (H×nh 3.3) C¸c lçi m¾c ph¶i do sai lÖch b­íc vÝt me, ®é ¨n khíp khi ®¶o chiÒu hay khe hë ¨n khíp gi÷a hai m¸ r¨ng trong bé truyÒn b¸nh r¨ng – thanh r¨ng bÞ ®­a trùc tiÕp vµo phÐp ®o. Lçi nµy ph¶i n»m trong giíi h¹n cho phÐp, th«ng qua viÖc chÕ t¹o c¸c bé truyÒn víi ®é chÝnh x¸c ®ñ lín, hoÆc ®­îc bï l¹i th«ng qua c¸c yÕu tè hiÖu chØnh ®· ®­îc ghi vµo bé nhí trong ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn. H×nh 3.2. §o gi¸n tiÕp Th«ng qua trôc vÝt me ch¹y dao 3 – C¶m biÕn gãc quay, 4 – VÝt me ®ai èc bi 3 H×nh 3.3. §o vÞ trÝ gi¸n tiÕp th«ng qua bé b¸nh r¨ng - thanh r¨ng 5 – C¶m biÕn gãc quay, 6 – Thanh r¨ng ®o Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 59 c. Ph­¬ng ph¸p ®o vÞ trÝ kiÓu t­¬ng tù §o¹n ®­êng hay gãc cÇn ®o ®­îc chuyÓn ®æi liªn tôc thµnh mét ®¹i l­îng vËt lý t­¬ng thÝch (®¹i l­îng t­¬ng tù = analog), vÝ dô chuyÓn ®æi thµnh ®iÖn ¸p hoÆc c­êng ®é dßng (H×nh 3.4) d. Ph­¬ng ph¸p ®o vÞ trÝ kiÓu sè §o¹n ®­êng hay gãc cÇn ®o ®­îc chia thµnh c¸c yÕu tè ®¬n vÞ cã ®é lín nh­ nhau. Qu¸ tr×nh ®o chÝnh lµ viÖc ®Õm hay céng l¹i c¸c yÕu tè ®¬n vÞ ®· ®i qua hoÆc nhê ë sù nhËn biÕt c¸c dÊu hiÖu riªng cña yÕu tè ®¬n vÞ t¹i vÞ trÝ thËt. H×nh 3.5 e. Ph­¬ng ph¸p ®o vÞ trÝ tuyÖt ®èi Trong ph­¬ng ph¸p ®o nµy, mçi mét gi¸ trÞ ®o ®Òu ®­îc so s¸nh víi ®iÓm 0 cña th­íc ®o vµ cã dÊu hiÖu riªng. Trong ph­¬ng ph¸p ®o vÞ trÝ t­¬ng tù /tuyÖt ®èi, øng víi mçi vÞ trÝ t­ong ph¹m vi ®­êng dÞch chuyÓn lµ mét thang ®iÖn ¸p ®Æc biÖt. Trong ph­¬ng ph¸p ®o vÞ trÝ sè/ tuyÖt ®èi mçi gia sè vÞ trÝ ®­îc ®¸nh dÊu riªng b»ng m· nhÞ ph©n. ¦u ®iÓm cña ph­¬ng ph¸p ®o vÞ trÝ tuyÖt ®èi lµ t¹i mçi thêi ®iÓm ®o hoÆc sau mçi lÇn mÊt ®iÖn ¸p, vÞ trÝ tuyÖt ®èi so víi ®iÓm kh«ng ®­îc nhËn biÕt ngay. Nh­ng mÆt kh¸c c¸c hÖ thèng ®o vÞ trÝ tuyÖt ®èi th­êng tèn kÐm vÒ cÊu tróc, bëi thÕ trong thiÕt kÕ míi chóng hÇu nh­ kh«ng ®­îc øng dông n÷a. § ¹i l­ în g t­ ¬n g tù V Ý d ô: ® iÖ n ¸p §¹i l­îng cÇn ®o (§­êng dÞch chuyÓn gãc quay) Sè c ¸c g ia s è (M ùc ® iÓ m ) §¹i l­îng cÇn ®o (§­êng dÞch chuyÓn gãc quay) H×nh 3.4. §o vÞ trÝ b»ng ®¹i l­îng t­¬ng tù H×nh 3.5. §o vÞ trÝ b»ng ®¹i l­îng sè Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 60 f. Ph­¬ng ph¸p ®o vÞ trÝ tuyÖt ®èi chu kú Khi ®o vÞ trÝ b»ng ®¹i l­îng t­¬ng tù trong nh÷ng ph¹m vi dÞch chuyÓn lín h¬n, ®é chÝnh x¸c cña c¸c v¹ch chia trªn thang ®o th­êng kh«ng ®¸p øng ®­îc trªn toµn bé ®­êng dÞch chuyÓn. Trong tr­êng hîp nµy, ng­êi ta chia toµn bé ph¹p vi dÞch chuyÓn thµnh nh÷ng kho¶ng t¨ng cã ®é lín b»ng nhau, Trong pham vi mét kho¶ng t¨ng, phÐp ®o ®­îc thùc hiÖn theo ph­¬ng ph¸p tuyÖt ®èi (H×nh 3.6). Gi¸ trÞ ®o t¹i vÞ trÝ ®ang ®o ®­îc tÝnh bëi: X = n.i + xabs (n = 1,2,3, …) d. Ph­¬ng ph¸p ®o vÞ trÝ kiÓu gia sè Toµn bé ph¹m vi dÞch chuyÓn ®­îc chia thµnh c¸c b­íc t¨ng (gia sè = increments) kh«ng cã dÊu hiÖu riªng, cã ®é lín nh­ nhau. VÞ trÝ thËt ®­îc ®­a ra bëi tæng c¸c b­íc t¨ng ®· ®i qua. ë ®©y, c¸c gia sè v­ît qua ph¶i ®­îc céng víi nhau hoÆc trõ ®i cho nhau tuú theo chiÒu chuyÓn ®éng. Tiªu hao vµ gi¸ thµnh cña c¸c hÖ thèng ®o vÞ trÝ kiÓu gia sè t­¬ng ®èi ph¶i ch¨ng. Nh­îc ®iÓm cña chóng lµ khi ®ãng m¹ch hÖ ®iÒu khiÓn, vÞ trÝ thËt lóc ®ã kh«ng nhËn biÕt ®­îc. Tr­íc khi ®o, vÞ trÝ ph¶i ®­îc ®­a vÒ mét ®iÓm gèc 0 cè ®Þnh. Sau khi ®­a vÒ gèc 0, hÖ thèng ®o vÞ trÝ kiÓu gia sè l¶m viÖc theo nguyªn t¾c ®o tuyÖt ®èi. 3.2. ThiÕt bÞ ®o vÞ trÝ (dÞch chuyÓn) trªn m¸y NC C¸c hÖ thèng ®o vÞ trÝ trªn c¸c m¸y NC ghi l¹i truyÒn ®éng tuyÕn tÝnh d­íi d¹ng mét biÓu ®å h×nh häc kiÓu t­¬ng tù vµ ®­a ra tÝn hiÖu ®o d­íi d¹ng mét gi¸ trÞ §­êng ®o §­êng dÞch chuyÓn i i i i i i1 i2 i3 i4 i5 § iÖ n ¸p U U0 U1 H×nh 3.6. §o vÞ trÝ chu kú – tuyÖt ®èi 1 – TÝn hiÖu ®o chu kú, 2 – TÝn hiÖu ®o tuyÖt ®èi, 3 – Gia sè ®­êng dÞch chuyÓn xabs 3 2 1 Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 61 sè ë vÞ trÝ nµo ®ã. Bé phËn cÊu thµnh c¬ b¶n nhÊt cña m¹ch ®iÒu khiÓn vÞ trÝ vµ ®é chÝnh x¸c cña chóng sÏ gióp quyÕt ®Þnh chÊt l­îng gia c«ng cña m¸y c«ng cô. CÊu tróc cña chóng bao gåm mét sè ®o vËt liÖu vÝ dô d­íi d¹ng mét tû lÖ, mµn h×nh hiÓn thÞ vµ bé m¸y ph©n tÝch (§iÒu kiÖn sö dông trong thiÕt bÞ ®o kiÓm) C¸c ®iÒu kiÖn sau ®©y ®­îc xem nh­ lµ ®iÒu kiÖn ®Æc biÖt quan träng ®ã lµ: §é ph©n gi¶i cña ®iÖn dung, ®é chÝnh x¸c, ®é nh¹y cña ®iÖn dung tr­íc ¶nh h­ëng bªn ngoµi vµ ®é gi·n në cña ®iÖn dung. 3.2.1. C¸c d¹ng x¸c ®Þnh chØ tiªu vÞ trÝ C¸c hÖ thèng ®o vÞ trÝ thay ®æi phô thuéc vµo ®Æc tÝnh riªng cña chóng. H×nh 3.7 3.2.2. §o ®iÓm vµ c¶m biÕn d÷ liÖu Sù kh¸c biÖt gi÷a ph­¬ng ph¸p ®o trùc tiÕp vµ ph­¬ng ph¸p ®o gi¸n tiÕp phô thuéc vµo thao t¸c khi ®o vÞ trÝ nµo ®ã. ThiÕt bÞ ®o vÞ trÝ vµ ®o qu·ng ®­êng §Æc tÝnh KiÓu t­¬ng tù KiÓu sè TuyÖt ®èi NhËt kÝ d÷ liÖu C¸ch ®o Chu k×/tuyÖt ®èi Gia sè/ chu k× tuyÖt ®èi TuyÖt ®èi I/R D/T I/R D/T I/R D/T I/R Th­íc tû lÖ dïng hÖ thèng c¶m biÕn nhiÒu r·nh Bé x¸c ®Þnh gãc r«to xÕp tÇng HÖ thèng c¶m biÕn ®¬n r·nh Bé x¸c ®Þnh gãc r«to Bé m· ho¸ sè Bé m· ho¸ tuyÖt ®èi Th­íc ®o tuyÕn tÝnh Bé m· ho¸ kiÓu gia sè HÖ thèng ®o KiÓm tra d÷ liÖu ®o vÞ trÝ D/T H×nh 3.7. C¸c d¹ng do vÞ trÝ vµ thµnh phÇn ®o: D ®o trùc tiÕp, I ®o gi¸n tiÕp, R kiÓu quay, T tuyÕn tÝnh Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 62 HÖ thèng ®o ®­îc ®Þnh vÞ mét c¸ch trùc tiÕp trªn bµn dao cña m¸y trong ph­¬ng ph¸p ®o trùc tiÕp. Trong ph­¬ng ph¸p ®o gi¸n tiÕp, th× c¬ cÊu tiÕp xóc trung gian ph¶n håi l¹i sù thay ®æi vÒ vÞ trÝ hoÆc truyÒn ®éng th¼ng tíi hÖ thèng ®o, c¸i mµ th­êng ®­îc thiÕt kÕ d­íi d¹ng quay. C¬ cÊu tiÕp xóc trung gian cã thÓ lµ trôc quay víi mét kÕt cÊu ®o, gi¸ ®ì vµ hÖ thèng b¸nh r¨ng truyÒn ®éng. N¬i cÇn ®o gi¸n tiÕp th­êng thùc hiÖn trªn m¸y cã d¹ng cÊu tróc hoÆc nh÷ng tr­êng hîp ®em l¹i gi¸ trÞ kinh tÕ. Sù gia c«ng thiÕu chÝnh x¸c ë c¸c c¬ cÊu tiÕp xóc trung gian hoÆc thay ®æi vÒ kÝch cì lµ do ¶nh h­ëng liªn tôc cña nhiÖt ®é vµ nã sÏ lµm ¶nh h­ëng tíi kÕt qu¶ khi ®o. §iÒu nµy gi¶i thÝch t¹i sao mµ ph­¬ng ph¸p ®o trùc tiÕp l¹i cho ®é chÝnh x¸c cao h¬n so víi ph­¬ng ph¸p ®o gi¸n tiÕp. C¸ch l¾p ®Æt trong hÖ thèng ®o truyÒn ®éng th¼ng hoÆc ®o vÞ trÝ vµ c¸c yÕu tè ¶nh h­ëng g©y lçi ®­îc chØ ra trªn h×nh 3.8 Ghi dữ liệu trực tiếp Ghi dữ liệu gián tiếp Các thao tác của hệ thống đo lường trong đo trực tiếp tuyến tính được gắn trực tiếp với dịch chuyển dọc của bàn dao của máy Bộ điều khiển và phép biến đổi riêng biệt Bộ điều khiển và phép biến đổi đồng nhất Biến đổi từ chuyển động dọc thành chuyển động quay thông qua bộ truyền thanh răng và bánh răng Đọc dịch chuyển thẳng thông qua chuyển động quay của trục vít dẫn Yếu tố ảnh hưởng tới sai số: - Nhiệt độ - Sai số bước - Sai số khoảng cách và góc - Sai số tại chỗ giao nhau Yếu tố ảnh hưởng tới sai số: - Sai số bước của thanh răng và bánh răng - Độ lệch tâm của bánh răng - Lỗi trong các bộ biến đổi Yếu tố ảnh hưởng tới sai số: - Biến dạng đàn hồi của trục dẫn - Sai số góc - Khe hở vít me- đai ốc Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 63 - Các điểm trên thước tỷ lệ được sử dụng - Nhiệt độ - Lỗi của dụng cụ đo - Thay đổi tải trọng đột ngột trên thanh răng - Kẹt vít me dẫn - Sai số khi nhận tín hiệu - Nhiệt độ C¸c yÕu tè ¶nh h­ëng g©y ra lçi vÒ c¬ b¶n lµ rÊt nhá, tèt h¬n lµ dông cô ®o ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn cña hÖ sè Abbe (sau Abbe 1890). Theo ®iÒu kiÖn nµy, th× sau khi so s¸nh vµ lÊy vÝ dô tiªu biÓu lµ trong truyÒn ®éng th¼ng th× nªn l¾p r¸p víi thiÕt bÞ ®o trùc tiÕp. Sai sè gãc nghiªng chØ lµ sai sè thø hai cña kÕt qu¶ ®o. 3.2.3. Dông cô ®o vÞ trÝ kiÓu sè Trong qu¸ tr×nh ghi d÷ liÖu sè, kÝch th­íc ®­îc ®o theo c¸ch thøc ®Þnh l­îng. Mét sù kh¸c biÖt nªn ®­îc t¹o ra gi÷a hai yÕu tè chøc n¨ng c¬ b¶n cô thÓ ®ã lµ tÝnh kinh tÕ vµ hÖ thèng ®o ph¶i ch¾c ch¾n. C¸c yÕu tè chøc n¨ng c¬ b¶n trong hÖ thèng ®o gia sè ®­îc nãi ®Õn sau ®©y. Gi÷a c¸c bé ph¸t xung quang ®iÖn cã mét vµi sù kh¸c biÖt, nã thÓ hiÖn ë tªn gäi nh­ lµ ®iÒu khiÓn theo nguyªn t¾c cho ¸nh s¸ng truyÒn qua, ®iÒu khiÓn theo C¸c hÖ thèng ®o gia sè / kiÓu sè HÖ thèng ®o gia sè / kiÓu sè nµy ®­îc dùa trªn sù chia nhá thµnh tõng phÇn cã kÝch cì ngang nhau vµ thµnh c¸c yÕu tè c¬ b¶n cña kÝch th­íc gia t¨ng. §Ó ®o mét c¹nh (cña mét gãc) ®­îc thùc hiÖn b»ng c¸ch thªm vµo mét sè gia trong l­íi ph¶n x¹ b­íc hoÆc ®Üa gia sè (b­íc), nã ®­îc dß b»ng m¸y scan qua mèi liªn hÖ trùc tiÕp. §Ó ph©n biÖt gi÷a hai b­íc kÕ cËn th× c¸c b­íc riªng lÎ ®­îc quy ®Þnh c¸c ®Æc tÝnh vËt lý kh¸c nhau. M¸y scan sÏ cung cÊp mét c¸i gäi lµ xung ®Õm tõ chuyÓn ®éng t­¬ng ®èi trong giíi h¹n cña b­íc, xung ®Õm nµy sÏ ®­îc céng l¹i b»ng mét bé ®Õm. PhÇn lín c¸c hÖ thèng ®o b­íc ®Òu sö dông bé ph¸t xung quang ®iÖn. Trong bé ph¸t xung céng víi c¸c sensor (c¶m øng) tõ còng ®­îc sö dông (VÝ dô: b¸nh r¨ng vµ bé ph¸t xung tõ) vµ sö dông n¬i mµ kh«ng ®ßi hái yªu cÇu cao vÒ ®é chÝnh x¸c. H×nh 3.8. Nh©n tè ¶nh h­ëng trong c¶m biÕn d÷ liÖu ®o trùc tiÕp vµ ®o gi¸n tiÕp Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 64 nguyªn t¾c chiÕu s¸ng, ®iÒu khiÓn theo nguyªn t¾c ph¶n x¹ vïng hoÆc ph¶n x¹ d¹ng trïm h×nh n¨ng trô. C¸c bé vËn hµnh chÝnh cña hÖ thèng ®o nµy bao gåm: Th­íc tû lÖ gia sè, l­íi nhiÔu x¹, chi tiÕt chiÕu s¸ng, c¬ cÊu ®Õm, bé ®iÒu khiÓn bé gi¶i tÇn. Th­íc tû lÖ gia sè ®­îc chÕ t¹o theo bé tiªu chuÈn. Nã phô thuéc vµo viÖc thiÕt kÕ, nh­ tû lÖ ¸nh s¸ng lät qua vµ kh«ng lät qua, sù giao thoa gi÷a vïng ph¶n x¹ vµ kh«ng ph¶n x¹. B­íc cña m¾t l­íi lµ kh«ng ®æi cã thÓ lµ cùc kú nhá (d­íi 1 µm). L­íi nhiÔu x¹ lµ mét phÇn cña bé ph©n tÝch (bé quÐt quang) vµ x¸c ®Þnh d¹ng dÊu hiÖu ®­îc ®¸nh gi¸. Cã ba kiÓu l­íi nhiÔu x¹ (H×nh 3.9). Trªn h×nh ®Çu tiªn, b­íc cña m¾t l­íi t­¬ng ®­¬ng víi b­íc cña th­íc tû lÖ vµ ®­îc ®Æt song song víi th­íc tû lÖ. Khi lµm viÖc th× miÒn l­íi ban ®Çu sÏ thay ®æi lu©n phiªn gi÷a vïng tèi vµ vïng s¸ng. Trªn h×nh thø hai th× miÒn ®­îc ®Æt ë vÞ trÝ so le nhau mét gãc. Khi ®ã v©n Moire ®­îc ph¸t sinh. Trªn h×nh thø ba th× b­íc m¾t l­íi kh«ng gièng nhau. C¸c d¶i s¸ng vµ tèi suÊt hiÖn vµ ch¹y däc theo th­íc tû lÖ ®Þnh h­íng. Nh­ vËy môc ®Ých cuèi cïng ®¹t ®­îc tõ tÊt c¶ c«ng dông cña chóng lµ ph©n lo¹i cÊu tróc d¶i s¸ng tèi cña th­íc tû lÖ råi dÞch chuyÓn chóng tíi miÒn réng cña d¶i s¸ng tèi. §iÒu nµy lµ rÊt cÇn thiÕt cho c¸c bé phËn nh¹y ¸nh ¸ng cña bé quÐt quang. H×nh 3.9. C¸c d¹ng l­íi nhiÔu x¹ trong hÖ thèng ®o gia sè a. KÕt cÊu l­íi, b. TÝn hiÖu ra, 1 – Th­íc , 2 – L­íi, 3 – V©n s¸ng/tèi, 4 – V©n MoirÐ, 5 – V©n Verier Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 65 ¸c hÖ thèng nhiÔu x¹ quang häc cho ¸nh s¸ng truyÒn qua . C¸ch th­c ®¸nh gi¸ ®­îc gi¶i thÝch trong phÇn chi tiÕt nµy vµ ®­îc øng dông cho tÊt c¶ c¸c hÖ thèng cho ¸nh s¸ng truyÒn qua. ¸nh s¸ng truyÒn tõ nguån ph¸t s¸ng qua mét bé phËn quang häc n¬i mµ t¹o ra chïm ¸nh s¸ng song song xuyªn qua m¾t l­íi vµ tÊm l­íi trªn thiÕt bÞ quang ®iÖn (h×nh 3.10). C¸c thiÕt bÞ quang ®iÖn t¹o ra c¸c tÝn hiÖu h×nh sin biÕn ®æi ®Òu ë mäi sù chuyÓn ®éng cña th­íc tû lÖ ®­îc ®Æt trong sù r»ng buéc víi thiÕt bÞ quÐt quang. C¸c tÝn hiÖu nµy ®­îc thay ®æi mét gãc 900 (b»ng 1 b­íc chu kú hoÆc mét m¾t l­íi kh«ng ®æi) theo mèi quan hÖ víi tÝn hiÖu kh¸c. Nhê c¸ch nµy mµ cã thÓ nhËn d¹ng ®­îc tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn. Sau khi khuyÕch H×nh 3.10. Nguyªn lý ho¹t ®éng cña qu¸ tr×nh nhiÔu x¹ cho ¸nh s¸ng truyÒn qua. 1- Nguyån s¸ng, 2 – ThÊu kÝnh héi tô, 3 – Th­íc ®o, 4 – M· chuÈn, 5 – TÕ bµo quang ®iÖn, 6 – L­íi kÝch, 7 – Dièt quang ®iÖn b»ng silic Chu kú chia 900 TÝn hiÖu ra Ua1 Ua0 Ua2 TÝn hiÖu chuÈn §é lÖch pha Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 66 ®¹i lÇn ®Çu, hai tÝn hiÖu ®o t­¬ng tù (gi÷a 1:4 vµ 1:64) cã thÓ ®­îc chia nhá qua bé ph©n ®iÖn ¸p m¾c nèi tiÕp. Hai d·y xung vu«ng gãc sÏ lµm thay ®æi dßng ®iÖn mét gãc 900 mµ ®­îc t¹o ra tõ c¸c tÝn hiÖu t­¬ng tù trong mét bé c¶m biÕn. ViÖc nhËn r¹ng tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn vµ tÝnh to¸n xung ®­îc thùc hiÖn trong m¹ch cña m¸y tÝnh theo logic nµo theo nh÷ng môc ®Ých gia c«ng hoÆc hiÖn thÞ nhÊt ®Þnh. Mçi cÊp ®é m¸y tÝnh sÏ ®­a ra gi¸ trÞ ®o cho phÇn dÞch chuyÓn so víi ®iÓm tham chiÕu khi sù dÞch chuyÓn so víi ®iÓm tham chiÕu hoµn tÊt. Tèc ®é dÞch chuyÓn lín nhÊt ®­îc giíi h¹n bëi tÇn sè ®Õm lín nhÊt. Thªm vµo ®ã th× hÖ thèng ®o gia sè m« t¶ cho chuyÓn ®éng tuyÕn tÝnh, còng cã lo¹i hÖ thèng ®o m« t¶ cho chuyÓn ®éng quay lo¹i nµy ®iÒu khiÓn theo nguyªn lý t­¬ng tù. C¸c bé ®Õm vßng quay theo tiªu chuÈn cã lo¹i lµm viÖc gi÷a 1000 ®Õn 3000 lines trªn mét vßng quay vµ cã thÓ cho ®é chÝnh x¸c khi sö dông tíi 3600 lines øng víi gãc quay lµ 0.5”. Trong c¸c hÖ thèng ®o vÞ trÝ kiÓu gia sè, khi mÊt ®iÖn ¸p nguån, c¸c gi¸ trÞ ®o vÞ trÝ bµn m¸y còng mÊt theo. §Ó t¸i hiÖn ®­îc sè ®o nµy, th­íc ®o cã thÓ trang bÞ thªm mét hay nhiÒu mèc ®o chuÈn. C¸c tÝn hiÖu ®Çu ra cña hÖ thèng ®o chiÒu dµi theo ph­¬ng ph¸p quang ®iÖn ®­îc khuyÕch ®¹i trong mét bé t¹o xung ®iÖn tö vµ t¹o thµnh d¹ng xung ch÷ nhËt. Ua0 Ua1 Ua2 Ua0 Ua1 Ua2 Kh«ng chia nhá Chia nhádÇn H×nh 3.11. Xung ®Çu ra cña hÖ thèng ®o ®­êng dµi b»ng quang ®iÖn B­íc ®o ≅ 1/20 b­íc chia B­íc ®o Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 67 Tïy theo chu kú chia vµ ®é chia ®ßi hái c¸c tÝn hiÖu ®­îc néi suy t­¬ng tù vµ chia nhá thªm ®Õn 5 lÇn hoÆc 25 lÇn (h×nh 3.11) 1. Cung cÊp thªm cho r·nh ghi mét m· kho¸ C¸c hÖ thèng ®o tuyÖt ®èi kiÓu sè Trong c¸c hÖ thèng ®o tuyÖt ®èi kiÓu sè, mçi mét hÖ thèng nµy ®· ®o tr­íc gi¸ trÞ gèc trªn mét mèc cè ®Þnh vµ ®­îc g¸n cho mçi phÇn ®­êng dÞch chuyÓn. C¸c d÷ liÖu nµy ®­îc t¹o ra tõ mét ®iÓm chuÈn dùa trªn mét tõ m· hãa nhËn biÕt duy nhÊt. §iÓm chuÈn ®­îc thiÕt lËp s½n. §é lÖch víi ®iÓm chuÈn cã thÓ ®­îc tÝnh theo c¸ch trùc tiÕp hoÆc cã thÓ bæ xung b»ng c¸ch céng vµo vÞ trÝ ®· ®o mét gi¸ trÞ. Mét bé m· hãa tuyÕn tÝnh (linear encoder) xö lý gièng nh­ ®o vËt liÖu trong c¸c hÖ thèng ®o vÞ trÝ tuyÕn tÝnh vµ mét bé m· hãa quay (rotary encoder) ®­îc sö dông trong c¸c hÖ thèng ®o kiÓu quay. C¸c kh¶ n¨ng vËt lý cña qu¸ tr×nh ®o lµ c¸c sè m· hãa vµ h×nh thøc quÐt quang kiÓu t­¬ng tù, øng víi chóng dïng ®Ó t¹o ra sè gia trong hÖ thèng ®o gia sè. ThiÕt bÞ quÐt quang ®­îc sö dông nhiÒu nhÊt trong tr­êng hîp nµy. Tuy nhiªn, cã nh÷ng vÊn ®Ò ®Æt ra kh«ng ®­îc râ rµng trong qu¸ tr×nh quÐt ¶nh lµ sè gia trong hÖ thèng nµy. §ã lµ do x¶y ra sù thay ®æi tr¹ng th¸i mét sè trong r·nh ghi trªn d÷ liÖu chuyÓn tiÕp tõ mét ®¹i l­îng ®· ®o sang mét tr¹ng th¸i kh¸c. §Ó ng¨n viÖc trªn x¶y ra ta cã ba c¸ch sau: 2. Sö dông qua m· kho¸ n÷a 3. Sö dông ph­¬ng ph¸p quÐt quang kÐp hoÆc quÐt ch÷ V §èi víi c¸ch 1: Ta thªm vµo c¸c r·nh c¸c tÝn hiÖu xung ®Ó ®¶m b¶o r»ng viÖc ®äc gi¸ trÞ ®o chØ ®­îc kÝch ho¹t khi x¸c suÊt truyÒn ®· ®­îc x¸c ®Þnh râ rµng trong tÊt c¶ c¸c r·nh. §èi víi c¸ch 2: M· x¸m lµ mét cÊp m· kho¸ tèt nhÊt. Nã cã ­u ®iÓm lµ chØ cã mét tÝn hiÖu thay ®æi ®­îc ®­a ra khi chuyÓn tiÕp tõ vÞ trÝ nµy ®Õn vÞ trÝ kÕ tiÕp trªn th­íc tû lÖ. §èi víi c¸ch 3: Ph­¬ng ph¸p quÐt quang kÐp ®­îc sö dông phï hîp trong viªc lËp m· nhÞ ph©n trªn th­íc tû lÖ, dÉn ®Õn viÖc ph¶n håi l¹i c¸c sai sè b­íc trªn th­íc tû lÖ vµ bé quÐt khi lµm viÖc kh«ng hiÖu qu¶. Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 68 Hai bé quÐt mçi bé ®­îc g¾n trong mét r·nh m· ho¸, mçi mét phÇn b¾t nguån tõ phÇn chia rÊt nhá, mét trong sè chóng ®­îc sö dông lµm r·nh ghi gèc. ­u ®iÓm cña hÖ thèng ®«i nµy ®· gi¶i thÝch cho môc ®Ých sö dông cña nã, trªn mét r·nh ghi nµo ®ã ph¸t ra tÝnh hiÖu ®¬n L th× d¶i mèc ph¶i sÏ lu«n ®­îc giíi h¹n trong r·nh kÕ tiÕp. N¬i ®iÓm gèc 0 ®­îc ph¸t sinh trong r·nh ghi, th× d¶i mèc tr¸i l¹i lu«n ®­îc giíi h¹n trong r·nh ghi kÕ tiÕp. Hai bé quÐt lu«n ®­îc ®Æt trong r·nh ghi kÕ sau vµ ®­îc thay ®æi bÒ réng b»ng mét nöa bÒ réng b­íc trªn r·nh ghi tr­íc ®ã (h×nh 3.13). §iÒu nµy t¹o ra mét miÒn dung sai ®ñ lín cho phÐp chuyÓn tiÕp tõ gi¸ trÞ nµy tíi mét gi¸ trÞ kh¸c trªn c¸c r·nh ghi. Bé quÐt sö dông trong mçi tr­êng hîp ®­îc lùa chän tõ c¸c r·nh ghi tr­íc ®ã. H×nh 3.13. Th­íc m· nhÞ ph©n víi nguyªn t¾c ®äc h×nh ch÷ V H×nh 3.12. Th­íc ®o m· nhi ph©n cho bé m· hãa tuyÖt ®èi Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 69 Bé quÐt ch÷ V (V-scanner) ®­îc sö dông h÷u Ých h¬n so víi m· hãa Gray. Ch­a h¼n miÒn dung sai cña r·nh ghi lín h¬n mµ ®­a ra ®­îc gi¸ trÞ cao h¬n. ¦u ®iÓm nµy kh¸ quan träng khi dïng trong c¸c hÖ thèng ®o kiÓu quay víi c¸c bé m· hãa (encoder) quay dÞch chuyÓn theo d·y cã dé chÝnh x¸c phô thuéc vµo ®é chÝnh x¸c cña bé dÉn ®éng trung gian Do tèn kÐm nhiÒu trong viÖc chÕ t¹o, ph­¬ng ph¸p ®o vÞ trÝ tuyÖt ®èi kiÓu sè chØ cßn ®­îc øng dông trong mét ph¹m vi hÑp. 3.2.4. Dông cô ®o kiÓu t­¬ng tù Dông cô ®o theo kiÓu ghi d÷ liÖu t­¬ng tù ®­îc ®Æc tr­ng trong gi¸ trÞ tÝn hiÖu ®o cã thÓ ®­îc g¸n cho mçi gi¸ trÞ ®o cña khèi d÷ liÖu mét c¸ch liªn tôc. Trong tr­êng hîp ®¬n gi¶n nhÊt lµ sù thay ®æi ®iÖn trë ®­îc sö dông phô thuéc vµo chiÒu dµi cña d©y dÉn ®iÖn sÏ g©y ra mét tÝn hiÖu ®o ®iÖn. Mét trong nh÷ng øng dông cña ph­¬ng ph¸p nµy lµ bé triÕt ¸p ®­îc lµm viÖc nh­ c¸c bé chia ®iÖp ¸p. C¸c thiÕt bÞ ®o sö dông kiÓu nµy (tuyÕn tÝnh hoÆc quay) chØ ®­îc sö dông trong nh÷ng tr­êng hîp ®Æc biÖt, vÝ dô nh­ ®Æt thiÕt bÞ nµy vµo miÒn kh«ng nh½n tøc miÒn kh«ng ®­îc mµi nh½n th× kh¶ n¨ng chÝnh x¸c cña chóng bÞ h¹n chÕ. Víi thiÕt bÞ ®o kiÓu tuyÕn tÝnh th­êng lµ kh«ng lín h¬n 1%. C¸c thiÕt bÞ ®o kiÓu c¶m øng ngµy cµng sö dông phæ biÕn khi ®o vÞ trÝ theo kiÓu phi tuyÕn vµ truyÒn ®éng tuyÕn tÝnh, vÝ dô dïng trong c¸c bé gi¶i gãc roto (bé biÕn ®æi gãc) vµ th­íc tû lÖ c¶m biÕn. Bé gi¶i gãc r«to (Synchro resolver): Gåm c¸c hÖ thèng ®o kiÓu quay khi nµy, ®o gãc sö dông nguyªn t¾c ®o c¶m øng ®Ó ®o vÞ trÝ theo kiÓu tuyÖt ®èi chu kú, kh«ng trùc tiÕp. Chóng th­êng lµ c¸c bé chuyÓn ®æi víi mét roto (kiÓu c¸nh qu¹t) vµ stato (kiÓu khung). H×nh 3.14 S¬ ®å trªn h×nh 3.14a chØ ra cã mét pha ®¬n ®­îc t¹o ra tõ mét cuén stator vµ roto. S¬ ®å nµy kh«ng cã ý nghÜa thùc tiÔn cho n¾m mÆc dï ®iÖn ¸p ®Çu vµo vµ ®Çu ra ®­îc truyÒn t¶i ®Çy ®ñ. Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 70 Khi ®iÖn ¸p xoay chiÒu ®Æt vµo cuén d©y stator lµ u1 =U1sinωt th× ®­êng søc tõ sinh ra trong cuén d©y stato sÏ g©y ra sù biÕn thiªn ®iÖn ¸p hoÆc víi tÇn sè t­¬ng tù nhau khi ®iÖn ¸p ®Æt vµo u2 = (U1sinωt)cosα = U2 sinωt. Còng chØ ra trªn h×nh 3.14a mèi quan hÖ gi÷a thêi gian víi sù thay ®æi biªn ®é ®­îc ®iÒu chØnh theo sù thay ®æi ®æi cña gãc α tõ cosα. Tãm l¹i nh÷ng ¶nh h­ëng cña vÞ trÝ gãc t­¬ng øng vµ ®iÖn ¸p biÕn thiªn g©y ra mét b­íc dÞch chuyÓn lµ 1800 ë ®iÖn ¸p 0 trong tr­êng hîp nµy. §iÒu nµy cho chóng ta thÊy mèi quan hÖ kh¨ng khÝt gi÷a biªn ®é vµ gãc. H×nh 3.14. Nguyªn lý bé gi¶i gãc ®ång bé a – Víi mét cuén stato, b – Víi hai cuén stato Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 71 Trªn h×nh 3.14b cho thÊy bé gi¶i gãc r«to víi mét cuén roto mét pha vµ mét stato hai pha. Hai cuén d©y quÊn cña stato ®­îc cÊp ®iÖn ¸p xoay chiÒu lÖch pha nhau vÒ ®iÖn mét gãc 900: U1sinα hoÆc U1 cosα. TÇn sè phæ biÕn ë ®©y lµ 2.5 kHz Khi cã mét ®iÖn ¸p cos vµ mét ®iÖn ¸p sin ®­îc ®Æt vµo c¸c cuén d©y stator th× tõ tr­êng biÕn thiªn h×nh thµnh, g©y c¶m øng trong cuén d©y roto mét ®iÖn ¸p U2. §é lín cña nã phô thuéc vµo gãc quay cña cuén d©y r«to ®èi víi vÐct¬ tõ tr­êng. u2 = (U1 cosα) sinωt + [(U1 cos(α + 2 π )] cosωt = (U1 cosα) sinωt + (U1 sinα) cosωt = U1sin(ωt-α) 22°30'(16* 30°(12* Rôto Trục Khe hở không khí S1 S2 S3 S4 R1 R3 Rôto Động Cố định trong vỏ Cảm biến quay Biến áp quay STATO STATO Mặt cắt A-B Ghép nối stato cảm biến quay Biến áp quay-stato Cuộn dây của biến áp quay Khe hở không khí Rôto của biến áp quay Ghép nối với roto Cuộn dây quấn của biến áp quay A C Đường sức từ trường Ổ lăn Vỏ Trục B D Mặt cắt C-D H×nh 3.15. C¶m biÕn gãc quay a. S¬ ®å c¶m øng quay kh«ng cã vµnh quÐt, b. CÊu tróc bé c¶m biÕn Stato Rôto Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 72 So s¸nh víi ®iÖn ¸p ë trªn cuén d©y ban ®Çu th× ®iÖn ¸p trªn cuén d©y thø hai thay ®æi liªn tôc víi gãc bÊt kú theo vÞ trÝ cña b­íc. Mét bé t¸ch pha ®· cho thÊy mét sù phô thuéc theo tû lÖ ®¬n vµo gãc α. H×nh 3.15a tr×nh bµy s¬ ®å m¹ch ®iÖn cña mét resolve kh«ng cã vµnh quÐt §iÖn ¸p c¶m øng trong cuén d©y rotor ®­îc chuyÓn qua mét biÕn thÕ quay kh«ng cã vµnh quÐt. H×nh 3.15b thÓ hiÖn c¸c mÆt c¾t cña mét resolve. TÝn hiÖu ®iÖn µp tû lÖ víi gãc quay cña roto do resolve cÊp ra chØ cho ®­îc mét tÖp thø tù c¸c gi¸ trÞ ®o tuyÖt ®èi trong ph¹m vi cña mét ®é chia trªn roto. VËy revolve lµ nh÷ng hÖ thèng lµm viÖc theo kiÓu tuyÖt ®èi/ chu kú. Th«ng th­êng mét biÕn ®æi vÞ trÝ th¼ng trªn ®é dµi 2 mm t­¬ng ®­¬ng víi mét vßng quay cña roto resolve. §Ó thÝch øng ®­îc víi b­íc vÝt me cña trôc ch¹y dao, c¸c truyÒn ®éng ®o cho resolve ph¶i ®¶m b¶o kh«ng cã khe hë vµ do ®ã kh«ng cÇn b¶o d­ìng. Th­íc tû lÖ c¶m biÕn (Industosyn scale): §Ó ®o vÞ trÝ kiÓu t­¬ng tù/ tuyÖt ®èi/ chu kú vµ trùc tiÕp, ng­êi ta dïng industosyn scale. §©y lµ mét th­íc lµm viÖc theo nguyªn t¾c c¶m øng dùa trªn c¬ së nguyªn lý cña bé gi¶i gãc roto d©y quÊn ph¼ng. Industosyn scal gåm mét th­íc ®o víi cuén d©y ph¼ng quÊn theo d¹ng gÊp khóc h×nh ch÷ nhËt. C¸c bé chia sãng vu«ng ®­îc sö dông trªn th­íc tû lÖ ®Æt trªn mét b¶n m¹ch in víi c¸c hÖ thèng c¶m ®iÖn. (H×nh 3.16) H×nh 3.16. Nguyªn lý cña hÖ thèng industosyn scale a – Th­íc tuyÕn tÝnh quay trong bé gi¶i gãc ®ång bé, b – Con ch¹y stato trong bé gi¶i gãc ®ång bé Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 73 Mét r·nh tr­ît kh«ng tiÕp xóc cïng víi hai cuén d©y t¹o sãng vu«ng ®­îc chuyÓn ®æi vÞ trÝ mét gãc 900 ra ®»ng sau råi di chuyÓn lªn trªn. Thao t¸c nµy ®­îc thùc hiÖn mét c¸ch chÝnh x¸c theo c¸ch gièng nh­ trong bé gi¶i gãc r«to 2 pha, nã gièng nh­ lµ 2 cuén c¶m ®Æt lÖch nhau mét gãc 900 trong vßng mét b­íc nªn còng g©y ra mét miÒn tõ tr­êng ®Æc biÖt. TÊt c¶ c¸c th­íc tû lÖ trong hÖ thèng c¶m ®iÖn cã b­íc (kho¶ng c¸ch d©y quÊn) lµ 1/10” hoÆc 2 mm. Víi ®é chÝnh x¸c ®¹t ®­îc n»m trong d¶i ®o micromet, trong khi c¸c hÖ thèng ®o ®éc lËp chØ cho ®é chÝnh x¸c n»m trong kho¶ng b­íc. Th­íc ®o ®­îc cè ®Þnh trªn th©n m¸y, ®o¹n th­íc dÉn ®­îc l¾p trªn bµn m¸y di ®éng mµ ta cÇn ®o c¸c biÕn thiªn vÞ trÝ cña nã. Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c th­íc ®o chÝnh vµ th­íc ®o dÉn kho¶ng 0.25 mm. Trong cuén d©y cña th­íc ®o chÝnh cã mét ®iÖn ¸p tÇn sè cao U1. Qua líp c¸ch, trong cuén d©y cña th­íc dÉn c¶m øng mét ®iÖn ¸p phô thuéc vµo vÞ trÝ cña cuén d©y trªn th­íc dÉn so víi cuén d©y trªn th­íc ®o chÝnh. §iÖn ¸p nµy ®­îc ®¸nh gi¸ trong hÖ ®iÒu khiÓn vµ ®­a ra gi¸ trÞ ®o vÞ trÝ cña bµn m¸y. Potentiometer: Trong giao thoa kế Michelson th× mét nguån s¸ng ph¸t ra mét chïm ¸nh s¸ng ®¬n s¾c víi chiÒu dµi b­íc vµ tÇn sè nh­ nhau råi chóng ®­îc t¸ch lµm hai phÇn nhê mét g­¬ng nöa trong suèt. Hai chïm s¸ng nµy ®­îc ph¶n x¹ toµn bé qua hai g­¬ng, n¬i mµ mét g­¬ng th× ®­îc ®Æt th¼ng víi ®iÓm chuÈn cßn mét g­¬ng cã Potentiometer sö dông quan hÖ tuyÕn tÝnh gi÷a chiÒu dµi cña mét th­íc ®o dÉn ®iÖn víi ®iÖn trë cña nã. Trªn m¸y c«ng cô CNC th­êng cÇn cã ®é chia ®¬n vÞ ®o kh«ng nhá h¬n hoÆc b»ng 0.001 mm. §é chia nµy kh«ng thÓ ®­a vµo Potentiometer, do vËy chóng kh«ng ®­îc m¸y c«ng cô sö dông ®Ó ®o vÞ trÝ. 3.2.5 Giao thoa kÕ laze Giao thoa kÕ laze lµ mét hÖ thèng ®o cã ®é chÝnh x¸c cùc kú cao dïng trong phÐp ®o kho¶ng c¸ch vµ quÐt ¶nh trªn c¸c m¸y c«ng cô. VÝ dô nh­ lµ sù kÕt hîp gi÷a quÐt ¶nh, ®o kho¶ng c¸ch vµ th­íc kh¾c v¹ch chia, hoÆc quÐt ¶nh vµ ®o ®é chÝnh x¸c cña æ l¨n c¸c trôc vµ trôc r¨ng…Nã còng ®­îc sö dông trong c¸c th­íc lû lÖ lín vµ ®é chÝnh x¸c cao cña m¸y c«ng cô vµ dïng nh­ mét hÖ thèng ®o vÞ trÝ. Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 74 thÓ dÞch chuyÓn ®­îc vµ ®­îc ®Þnh vÞ trªn c¬ cÊu kiÓm tra bªn d­íi. §ã lµ n¬i mµ c¸c chïm ¸nh s¸ng ®­îc ph¶n s¹ l¹i sÏ giao thoa víi mét chïm ¸nh s¸ng kh¸c. §iÒu nµy g©y lªn sù suy gi¶m t­¬ng hç hoÆc sù khuyÕch ®¹i theo vÞ trÝ c¸c b­íc giao thoa t­¬ng øng trong bé thu quang ®iÖn. C¸c m¹ch xung sÏ ®­îc h×nh thµnh tõ tÝnh hiÖu nhËn ®­îc, sè m¹ch xung th× tû lÖ víi phÇn tÝnh hiÖu nhËn ®­îc. §é chÝnh x¸c cña ph­¬ng ph¸p giao thoa cã thÓ coi nh­ phô thuéc vµo ®é æn ®inh cña d¶i nguån s¸ng, mµ nã chØ bÞ ¶nh h­ëng bëi t¸c ®éng cña ®iÒu kiÖn xung quanh nh­ lµ ¸p suÊt khÝ quyÓn, nhiÖt ®é, ®é Èm, hµm l­îng CO2 trong kh«ng khÝ vµ ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña m¸y laze. Cã rÊt nhiÒu c¸ch ®Ó t¨ng ®é æn ®Þnh cña sãng ¸nh s¸ng song phï hîp nhÊt lµ ph­¬ng ph¸p dïng ti laze tÇn sè kÐp. Sai sè cña phÐp ®o cã thÓ ®¹t ®­îc xÊp xØ 1µm/m nÕu c¸c giao thoa kÕ laze gi÷ ®­îc æn ®Þnh vµ cã thÓ ghi ®­îc víi tèc ®é lµ 18m/phót. §é chÝnh x¸c cã thÓ ®¹t ®­îc qua sù khuyÕch ®¹i lµ 5.10-3µm. 3.2.6. §Çu kÝch quang ®iÖn ®éng Trªn h×nh 3.17, m« t¶ nguyªn lý ho¹t ®éng cña ®Çu kÝch quang ®iÖn ®éng. H×nh 3.17 Nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña ®Çu kÝch quang ®iÖn ®éng (phillips) 1. Nguån s¸ng, 2. ThÊu kÝnh, 3. Vïng kÝch ho¹t (10 tÕ bµo quang ®iÖn) biÕn ®æi theo tÇn sè chuÈn th«ng qua chuçi tÕ bµo quang ®iÖn, 4. Chuçi tÕ bµo quang ®iÖn (220 di«t), 5. §Õ thÐp, 6. Vïng kh«ng ph¶n quang, 7. Vïng ph¶n quang, 8. ThÊu kÝnh, 9. G­¬ng b¸n thÊu Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 75 Trong ph­¬ng ph¸p nµy, nhÞp ®o chuÈn kh«ng ph¶i lµ tõ mét tia chíp mµ tõ 220V d©y tÕ bµo quang ®iÖn s¾p xÕp bªn nhau. Qua mét thÊu kÝnh ®é phËn gi¶i v¹ch chia cña thang ®o ®­îc h×nh thµnh trªn c¸c tÕ bµo quang ®iÖn. Mçi lo¹t 10 tÕ bµo quang ®iÖn ®­îc kÝch thÝch cïng mét lóc ë ®Çu ra. §iÖn ¸p ®Çu ra cña chóng tû lÖ víi dßng ¸nh s¸ng däi vµo vïng tÕ bµo quang ®iÖn nµy. MÆt ph©n chia c¸c tÕ bµo quang ®iÖn (trªn ph­¬ng diÖn ®iÖn tö) ®­îc nhËn biÕt bëi c¸c chuçi tÕ bµo quang ®iÖn (photodiodesarray) xÕp lÖch nhau, m« pháng vÒ ®iÖn tö nh­ mét m¸y quÐt quang ®éng (optoscaner) Dßng tæng céng cña tÊt c¶ c¸c tÕ bµo quang ®iÖn h×nh thµnh tÝn hiÖu ®o vÞ trÝ vÒ pha cña nã t­¬ng quan víi tÇn sè quÐt. ¦u ®iÓm cña hÖ thèng ®o nµy lµ ë chç, víi mét kho¶ng chia v¹ch ®o 635 µm, cã thÓ ®¹t ®é ph©n gi¶i v¹ch chia lµ 0.5 µm. Dưới đây là một số hình ảnh các thiết bị đo cơ điện tử, đo dịch chuyển thẳng và đo dịch chuyển góc. Công dụng là để điều khiển biên độ và độ lệch điện áp cho phép nội suy với độ chính xác cao và ngoài ra còn giản thiểu được ảnh hưởng do nhiễu xạ. Nội suy tính hiệu nên tới 100x. Xử lý tín hiệu đơn qua bộ nối. Hỗ trợ cho gá đặt bởi đèn LED đặt ở đầu nối cũng có thể sử dụng như kiểu chân không cao tần. Thiết bị đo dịch chuyển thẳng: * Bộ mã hóa tuyến tính thu gọn Kiểu thu gọn nay đẻ lộ ra bộ mã hóa tuyến tính (linear encoder) - Kích thước nhỏ về diện tích bề mặt nên hạn chế miền làm việc - Dung sai gá đặt lớn - LiX 2x: Không nhạy với sự nhiễu xạ do cặp cảm biến quang học Hình 3.18. Bộ mã hóa tuyến tính thu gọn Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 76 - Tốc độ dịch chuyển lớn - Được tích hợp bởi các vi mạch điện tử qua đầu kết nối có 15 chân cắm D-sub - Trên 100 lần nội suy (trước khi chuyển pha 900) - Điểm chuẩn (chính xác và định lại được theo cả hai phương dịch chuyển) - Điểu chỉnh độ lệch và biên độ động học - Có thể ghi trên thước tỷ lệ bằng thép SINGLEFLEX hoặc DOUBLEFLEX LIX 41: có thể ghi trên thước thủy tinh * Encoder tuyến tính được bọc kín RSF Kiểu được bọc kín thích hợp cho những miền làm việc có nhiều bụi bẩn. Các rãnh đọc được giữ kín trên suốt chiều dài để tránh khỏi các tác động của nhiệt độ và bụi bẩn. Hình 3.19. Encoder tuyến tính được bọc kín RSF * Encoder tuyến tính để hở RSF Kiểu encoder tuyển tính hở được thiết kế cho sử dụng trên các máy công cụ và hệ máy nơi mà yêu cầu độ chính xác đặc biệt cao về giá trị đo. Các ứng dụng đặc trưng bao gồm: dụng cụ đo và chế tạo trong trong ngành công nghiệp bán dẫn, các hệ thống máy PCB, các máy siêu chính xác, các máy công cụ độ chính xác cao, hệ thống đo trên máy và các bộ so sánh, kính hiểm vi đo lường, các dụng cụ đo chính xác khác, các bộ dẫn động trực tiếp. Hình 3.20. Encoder tuyến tính để hở RSF Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 77 * Sensor đo dịch chuyển tuyến tính Đây là sensor đo vị trí tuyến tính không tiếp xúc Gemco LPS sử dụng có bản quyền và đảm bảo kỹ thuật tử giảo, truyền tín hiệu chính xác, tồn tại dưới dạng chiếc và được kết nối với vị trí của máy Hình 3.21. Sensor đo dịch chuyển tuyến tính 3.3. Kết luận chương 3 Các thiết bị đo dịch chuyển hiện đại là sản phẩm của ngành Cơ điện tử, trong thời đại khoa học và công nghệ phát triển không ngừng như hiện này thì các sản phẩm này vô cùng phong phú, đa dạng và ngày càng được cải tiến mạnh mẽ. Các sản phẩm này cho độ chính xác đo rất cao và đã được ứng dụng trong các hệ thống đo của các máy công cụ hiện đại. Trên các máy công cụ sử dụng thiết bị đo cơ điện tử thì k ết quả đo được trên máy có thể trực tiếp chuyển đổi thành tín hiệu điều khiển dịch chuyển của máy hoặc hiển thị làm dữ liệu xác định kết quả đo. Thông qua những khảo sát về phương pháp đo, vị trí lắp dụng cụ, chuẩn đo và các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật …để từ đó lựa chọn được thiết bị đo đối với máy cần cải tiến. Các thiết bị do cơ điện tử là những sản phẩm đã được tiêu chuẩn hóa và sản xuất thành thương phẩm có giá thành hạ là giải pháp lựa chọn hợp lý để ứng dụng cho các máy công cụ vạn năng thông thường. Lựa chọn này cho phép nâng cao độ chính xác của phép dịch chuyển trong các chuyển động định vị của máy công cụ nhờ việc nâng cao độ chính xác dụng cụ đo. Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 78 Chương IV: NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐO DỊCH CHUYỂN THẲNG CHO CHẠY DAO DỌC VÀ CHẠY DAO NGANG TRÊN MÁY TIỆN REN VÍT VẠN NĂNG 4.1. Đánh giá, lựa chọn phương pháp đo dịch chuyển thẳng trên máy tiện ren vít vạn năng. Hiện nay trên các máy tiện ren vít vạn năng cần đo dịch chuyển thẳng theo hai phương x, z tương ứng là dịch chuyển dọc theo phương z và dịch chuyển ngang theo phương x của bàn dao ngoài ra còn có dịch chuyển nhỏ chạy dao dọc và ngang của bàn dao trên. Trên các máy tiện này đều sử dụng dụng cụ đo dịch chuyển là thước đo vòng và được đo theo nguyên tắc đo gián tiếp là biến chuyển động tịnh tiến thẳng của bàn dao thành chuyển động quay của thước đo vòng thông qua các bộ truyền bánh răng – bánh răng, thanh răng - bánh răng hoặc vít me – đai ốc. Giá trị đo sẽ được đọc thông qua các vạch chia trên thước đo vòng. Như đã nhận xét trong mục 2.4 sử dụng phương pháp đo gián tiếp cho độ chính xác thấp hơn so với đo trực tiếp bởi các sai số tích lũy qua các bộ truyền trung gian. Mặt khác, với việc sử dụng các dụng cụ đo cơ khí nếu đo bằng phương pháp đo trực tiếp sẽ gặp khó khăn khi lắp ráp dụng cụ đo trên máy. Theo lý thuyết, từ phương trình động học của phép đo gián tiếp dịch chuyển thẳng bằng du xích vòng là TGin × 1 = c (với n là số vạch chia của du xích, c là độ chính xác của dụng cụ đo, iTG tỉ số truyền trung gian) ta có thể muốn độ chính xác đo c tùy ý bằng cách tăng số lượng vạch chia n trên thước đo vòng. Song trên thực tế thước đo vòng sử dụng trên các máy vạn năng hiện nay cho độ chính xác đo tối đa là 0.01mm ÷ 0.0025 mm. Vậy để nâng cao được độ chính xác đo dịch chuyển, ngoài các biện pháp công nghệ ra có một số phương pháp như: Giảm thiểu bộ truyền trung gian hoặc sử dụng các dụng cụ đo điện thay cho dụng cụ đo cơ khí vì các dụng cụ đo cơ điện tử hiện nay cho độ chính xác khá cao cỡ vài µm, thậm chí đạt độ chính xác tới 5.10-3µm khi sử dụng thiết dụng cụ đo giao thoa kế laze, hoặc có thể kết hợp cả hai Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 79 phương pháp đó. Như vậy khi sử dụng các dụng cụ đo cơ điện tử thay cho các dụng cụ đo cơ khí sẽ làm cho kết cấu đo đơn giản hơn và gọn nhẹ hơn nhiều. Dựa trên cơ sở hai phương pháp đo là đo trực tiếp và đo gián tiếp, có một số phương án nâng cao độ chính xác đo dịch chuyển trên máy tiện ren vít vạn năng như sau: Phương án 1: Sử dụng phương pháp đo trực tiếp. Trong phương pháp này , sử dụng một thước tỷ lệ gắn cố định, song song với phương dịch chuyển của bàn dao còn đầu đọc sensor gắn trên bàn dao, khi đó tất cả các bộ truyền trung gian sẽ được bỏ qua nên giảm được sai số tích lũy trên các bộ truyền này. Mô hình đo trực tiếp như trên hình 3.9. Với phương án đo này các sai số có thể có đó là: - Nhiệt độ: Khi nhiệt độ thay đổi làm ảnh hưởng tới biến dạng của thước, ảnh hưởng tới độ chính xác của đầu đọc - Sai số bước - Sai số khoảng cách và góc. - Sai số tại chỗ giao nhau: - Các điểm trên thước tỷ lệ Phương án 2: Sử dụng phương pháp đo gián tiếp. Trong phương án này, sử dụng một bộ truyền bánh răng - thanh răng dẫn động cho chuyển động thẳng của bàn dao. Thanh răng được gá song song với phư ơng dịch chuyển còn bánh răng được cố định trên bàn dao. Lúc này để đo được lượng dịch chuyển, hệ thống đo kiểu quay (ví dụ encoder đo góc) được gắn với trục của bánh răng để đếm số vòng quay bánh răng từ đó thiết bị báo cho ta lượng dịch chuyển của bàn da o. Mô hình hóa phép đo như trên hình 3 .9. Trong phương án này có các sai số ảnh hưởng tới phép đo là: - Sai số bước của thanh răng và bánh răng: Kết quả của phép đo phụ thuộc khá nhiều vào sai số của bộ truyền trung gian này do vậy yêu cầu chế tạo bộ truyền phải có độ chính xác cao - Độ lệch tâm của bánh răng: Vì dụng cụ đo góc được lắp đồng trục với bánh răng, nếu nếu độ đồng tâm của bánh răng càng lớn làm biến dạng trục răng Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 80 gây ảnh hưởng tới dụng cụ đo và còn cho truyền động không đều … - Lỗi trong các bộ biến đổi được sử dụng - Nhiệt độ: Các dụng cụ đo điện nói chung khá nhạy cảm với nhiệt độ nên sử dụng các hệ thống đo ở môi trường có nhiệt độ vừa phài và ổn định - Thay đổi tải trọng đột ngột trên thanh răng: Nếu suất hiện tải đột nhột này dễ dẫn đến những lỗi về đường truyền trên đầu đo Phương án 3 Trong phương án cải tiến thứ 2 phép đo vẫn thực hiện gián tiếp qua bộ truyền trung gian là bánh răng thanh răng. Như vậy trong phương án này sai số của phép đo không những phu thuộc vào bản thân dụng cụ đo mà còn phụ thuộc rất lớn vào sai số của bộ truyền này. So sánh với các phương pháp đang sử dụng trên các máy : Sử dụng phương pháp đo gián tiếp. Khi sử dụng phương án này thì không cần chế tạo thêm bộ truyền khác mà sử dụng luôn bộ truyền vít me đai ốc dẫn hướng của bàn máy để đo dịch chuyển bằng cách gắn dụng cụ đo kiểu quay (encoder quay) vào đầu trục vít me. Khi này dịch chuyển của bàn dao sẽ được đếm thông qua vòng quay của vít me dẫn hướng . Các sai số gặp phải trong phương án đo này là: - Biến dạng đàn hồi của trục vít me dẫn - Sai số góc - Khe hở vít me - đai ốc - Kẹt vít me dẫn - Sai số khi nhận tín hiệu - Nhiệt độ Nhìn chung hệ thống vít me – đai ốc sử dụng trên các máy vạn năng hiện nay sau một thời gian sử dụng có hiện tượng mòn vít me đai ốc nhiều lên sai số về khe hở khá lớn, nếu vẫn sử dụng bộ truyền cũ mà chỉ thay thế thiết bị đo cơ khí bằng thiết bị đo điện thì độ chính xác được nâng không đáng kể. Do vậy để tương ứng với dụng cụ đo thay thế ta nên dùng bộ truyền vít me bi thay thế hoàn toàn cho bộ truyền cũ. Như vậy giá thành bộ truyền vít me bi khá cao so với giá thành chu ng của máy, nên phương án cải tiến thứ ba này không khả thi. Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 81 vạn năng hiện nay, ta thấy có những phần đo dịch chuyển của máy cũng đã chỉ đo thông qua một bộ truyền trung gian. Ví dụ như đo dịch chuyển chạy dao ngang của máy 1K62, phép đo được thực hiện qua bộ truyền vitme – đai ốc trung gian. Nếu sử dụng phương án cải tiến thứ 2 thì phải thay bộ truyền trung gian cũ bằng một bộ truyền trung gian mới, do đó sai số của phép đo mới được cải tiến, Tuy nhiên các sai số của bộ truyền trung gian vẫn còn nhưng ta có thể hạn chế sai số đó trong phạm vi cho phép. Phương án thứ 2 này có thể sử dụng trong những hệ thống mà kết cấu không thể lắp đặt các dụng cụ đo trực tiếp. Như vậy có thể chọn phương án 1 đã nêu để cải tiến độ chính xác đo dịch chuyển trên máy tiện ren vít vạn năng. Nhận thấy phương án 1 thực hiện phương pháp đo trực tiếp cho độ chính xác cao hơn phương án 2 , vì không qua bộ truyền trung gian. Đồng thời trên máy tiện ren vít vạn năng có đủ không gian để lắp đặt dụng cụ đo Cơ điện tử đo trực tiếp. Với dụng cụ đo được sử dụng là các hệ thống đo gia số/ kiểu số. Sở dĩ chọn loại dụng cụ đo này vì so với các dụng cụ đo khác, loại này ngày càng được sử dụng phổ biến, giá thành rẻ, chất lượng đảm bảo … C¸c bé vËn hµnh chÝnh cña hÖ thèng ®o nµy bao gåm: Th­íc tû lÖ gia sè, l­íi nhiÔu x¹, chi tiÕt chiÕu s¸ng, c¬ cÊu ®Õm, bé ®iÒu khiÓn bé gi¶i tÇn. 4.2. Đánh giá sai số của phương án đo đã chọn Phương án đã chọn là phương pháp đo t rực tiếp nên sai số của phương pháp này phu thuộc vào các yếu tố đó là sai số chế tạo của dụng cụ đo, sai số do yếu tố mối trường, sai số do gá đặt dụng cụ đo. a. Sai số do chế tạo dụng cụ đo - Sai số bước: Bao gồm sai số về độ không đều của các bước mắt lưới trên thước đo, lưới kích, mã chuẩn. - Sai số khoảng cách và góc: Đó là sai số về khoảng cách song song giữa thước và lưới kích, khoảng cách này thường phải đảm bảo là 0.25 mm. Nếu khoảng cách này không đều khi di chuyển giữa thước dẫn và thước đo chí nh sẽ gây sai số khi đọc tín hiệu đo. Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 82 b. Sai số do yếu tố môi trường Các yếu tố môi trường gây ảnh hưởng nhiều nhất có thể là bụi bẩn, nhiệt độ thay đổi…Bụi bẩn rơi vào vùng đọc của thước sẽ gây nhiễu tín hiệu đo và cho kết quả thiếu chính xác. Nếu nhiệt độ thay đổi nhiều sẽ làm biến dạng thước, ảnh hưởng tới độ chính xác của đầu đọc. Nhìn chung với ảnh hưởng của yếu tố này hoàn toàn có thể khắc phục được bằng cách sử dụng dụng cụ đo kín và đặt máy ở nơi có nhiệt ít biến đổi. c. Sai số do gá đặt dụng cụ đo Với việc ứng dụng dụng cụ đo điện dùng phương pháp đo trực tiếp thay thế cho cách đo cũ trên máy vạn năng nhằm nâng cao độ chính xác khi đo, nếu gá đặt thước của dụng cụ đo có sai số sẽ làm cho kết quả đo được, bị sai lệch với giá trị thực tế điều đó khiến cho việc cải tiến phương pháp đo không có ý nghĩa cho dù dụng cụ đo đã chọn có độ chính xác cao. Cụ thể, nếu chiều dài cần đo là l, khi gá lệch thước đo một góc thì chiều dài đo được thực tế là: l’ = lcosα Vậy sai số là: cosα Nhìn chung, các sai số về bản thân dụng cụ đo điện ta không thể khắc phục được vì các dụng cụ này đã được xản suất sẵn nên phụ thuộc hoàn toàn vào nhà xản suất. Vậy để khắc phục sai số đo cho phương án đã chọn ta chủ yếu tập chung vào khắc phục sai số do gá đặt. 4.3. Biện pháp khắc phục các sai số gá đặt dụng cụ đo sau cải tiến Với các sử dụng phương pháp đo trực tiếp như đã lựa chọn ở trên, trong số các yếu tố ảnh hưởng tới sai số của máy thì sai góc nghiêng của thước có thể khắc phục được bằng cách gá lắp. l α l' Phương dịch chuyển H×nh 4.1. Sơ đồ sai số gá đặt thước dụng cụ đo Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 83 Khi gá đặt thước song song với phương dịch chuyển của bàn dao có thể xảy ra sai số theo phương x và phương y như trên hình bên . Để có thể điểu chỉnh được thước gắn trên thân máy cố định sao cho song song với phương truyền động của bàn dao ta có thể đưa ra kết cấu thước gá đặt trên máy như hình sau. Qua hình vẽ trên ta thấy thước sẽ không được gắn trực tiếp lên thân máy mà phải thông qua hai căn đệm điều chỉnh 3, 4. Căn đệm điều chỉnh 3 gồm hai nửa tiếp xúc với nhau bằng mặt cầu. Bề mặt này có tác dụng khi điều chỉnh đầu còn lại của thước thì đầu này có thể xoay theo phương x và y mà không làm biến dạng thước. Muốn thước có thể xoay được ta phải lới lỏng bulông cố định 2. Đầu còn lại của thước sẽ được cố định trên thân máy thông qua căn đệm 4. Để điều chỉnh được thước dịch chuyển theo phương x thì căn đêm 4 phải có cấu tạo đặc biệt là có tiết Hình 4.2. Kết cấu thước số gá đặt trên máy 1 – Thước số, 2 - 5 - Vít cố định, 3 - 4 – Căn đệm 1 3 Mặt cầu Thân máy 4 2 5 z z x y z y x Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 84 diện ngang dạng chữ S như hình trên. Khi cần điều chỉnh thước theo phương x thì chỉ cần xiết chặt hoặc lới lỏng bulông cố định 5, vì căn đệm 4 có đính đàn hồi theo phương x nên cho phép thước được điều chỉnh đi một lượng nhỏ theo ý muốn. Để điều chỉnh thước theo phương y thì trên thước ta phải chế tạo rãnh bắt bulông như trên hình chiếu bằng , rãnh này sẽ có dạng là một phần của cung tròn với tâm cung nằm trên trục bulông 2. Cấu tạo rãnh như vậy sẽ tránh được lực cắt lên các bulông cố định và các biến dạng thước theo phương z. 4.4. Kết luận chương 4 Như vậy, các máy vạn năng hiện nay sau một thời gian sử dụng, các hệ thống đo dịch chuyển cũ bị mòn không còn cho độ chính xác cao nên cần phải cải tiến hệ thống đo đó. Như đã phân tích việc lựa chọn, lắp đặt dụng cụ đo cơ điện tử để nâng cao độ chính xác của phép đo thay thế cho hệ thống đo cũ đã mất chính xác là việc làm cần thiết và là giải pháp tối ưu. Việc lựa chọn giải pháp đo trực tiếp bằng dụng cụ đo cơ điện tử cho chuyển động chạy dao dọc và chạy dao ngang trên máy tiện ren vít vạn năng là khả thi, vì có đủ không gian lắp ráp thước đo và kích thước dịch chuyển không lớn. Trong chương đã đề cập đến các phương án hiệu chỉn h dụng cụ đo, kết quả đo nhằm đưa ra lời khuyên hợp lý khi cải tiến lắp ráp dụng cụ đo. Đối với các máy không ứng dụng được phương pháp đo trực tiếp thì lựa chọn phương pháp đo gián tiếp với xích dẫn động mới đến dụng cụ đo (Encoder). Đây là yêu cầu cần thiết để khắc phục sai số phạm phải do xích dẫn động cơ cấu đo của máy đã mòn hỏng. Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 85 Chương V. KẾT LUẬN VÀ THẢO LUẬN 1. Kết luận chung Theo thời gian, khoa học và kỹ thuật ngày càng phát triển , công cụ sản xuất ngày càng được cải tiến. Hiện nay rất nhiều các máy móc hiện đại (máy tự động hoặc bán tự động điều khiển theo chương trình số) đang dần dần thay thế các máy công cụ cũ. Trên các máy này sử dụng các thiết bị đo cơ điện tử , cho độ chính xác đo cao hơn. Kết quả là có thể gia công được các chi tiết có hình dáng phức tạp và cho độ chính xác hình học rất cao . Tuy nhiên ở nước ta còn sử dụng một số lượng lớn các máy công cụ vạn năng chưa thể thay thế ngay bằng các máy công cụ hiện đại, vì giá thành một máy hiện đại còn khá cao. Do vậy giải pháp cải tiến máy công cụ sẵn có hoặc các máy công cụ đã cũ để nâng cao độ chính xác gia công là một giải pháp kinh tế - kỹ thuật được nhiều nhà sản xuất chọn lựa. Dựa trên nhận định kể trên, các nghiên cứu trình bày trong luận văn đã giải quyết một số vấn đề : 1. Đã khảo sát được các sai số trong gia công trên máy công cụ vạn năng để từ đó có các biện pháp phòng tránh và khắc phục khi thực hiện cải tiến cho máy. Và nhận định rằng, trên các máy công cụ vạn năng hệ thống đo dịch chuyển của bàn dao sau thời gian sử dụn g, các hệ thống truyền dẫn cơ khí trung gian bị mòn nhiều làm hệ thống đo không còn độ chính xác cao như lúc đầu. Đây là nguyên nhân chủ yếu ảnh hưởng tới sai số của chi tiết gia công trên các máy công cụ hiện nay. Để khắc phục sai số này, luận văn nhận định tập trung nghiên cứu cải tiến hệ thống đo dịch chuyển của bàn dao. 2. Trong luận văn đã khảo sát được các phương pháp đo trong thực tế đối với máy công cụ. Nhận thấy rằng, trong các phương pháp đo thì phương pháp đo trực tiếp cho độ chính xác cao nhất . Trên các máy vạn năng , do vẫn sử dụng các dụng cụ đo cơ khí nên để đo dịch chuyển thẳng chỉ áp dụng được phương pháp đo gián tiếp thông qua các kết cấu truyền dẫn cơ khí trung gian, cho độ chính xác phép đo chưa thực sự cao còn phụ thuộc Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 86 nhiều vào sai số của các bộ truyền này, đồng thời sau một thời gian sử dụng hiện tượng mòn hỏng chủ yếu xuất hiện ở các hệ thống truyền dẫn này. Do đó cần đưa ra phương án cải tiến hệ thống đo cũ đó là thay thế dụng cụ đo cơ khí bằng các dụng cụ đo cơ điện tử có độ chính xác cao, đồng thời sử dụng phương pháp đo trực tiếp hoặc vẫn sử dụng phương pháp đo gián tiếp nhưng giảm thiểu tối đa các truyền dẫn cơ khí trung gian và nâng cao độ chính xác của chúng. 3. Luận văn đã khảo sát được các phương pháp đo và các dụng cụ đo cơ điện tử, từ đó lựa chọn, ứng dụng thiết bị đo cho việc cải tiến hệ thống đo dịch chuyển chạy dao trên máy tiện ren vít vạn năng. 4. Với các khảo sát, đánh giá đã đưa ra các đề xuất, hướng ứng dụng, lắp ráp thiết bị đo số trên máy vạn năng một cách hợp lí. 5. Các nghiên cứu đã đưa ra các biện pháp khắc phục các sai số gá đặt cho dụng cụ đo được chọn. Sở dĩ như vậy vì : Các thiết bị đo cơ điện tử hiện nay đã được tiêu chuẩn và sản xuất thành thương phẩm, giá thành rẻ, chất lượng tốt, độ chính xác cao nhưng cần có các biện pháp khắc phục các sai số gá đặt cho dụng cụ đo đã chọn. 2. Đề xuất hướng nghiên cứu. Đề tài mới dừng lại ở việc khảo sát và cải tiến hệ thống đo dịch chuyển trên máy tiện ren vít vạn năng. Vì vậy hướng nghiên cứu tiếp của đề tài có thể tập trung vào các hướng sau : 1. Tập trung vào nghiên cứu, khảo sát các dịch chuyển trên một số loại máy công cụ khác như: Máy phay, máy doa tọa độ, máy mài … đang sử dụng phổ biến trong ngành sản xuất chế tạo máy, nhằm tìm giải pháp cải tiến, thay thế thiết bị đo dịch chuyển của máy đã lỗi thời, mòn hỏng, mất chính xác … bằng các thiết bị đo Cơ điện tử. 2. Tiến tới nghiên cứu ứng dụng hệ thống đo vị trí, nhằm xác định tín hiệu phản hồi để điều khiển động cơ dịch chuyển bàn máy theo phương pháp đo tích cực như hệ thống đo trên máy CNC. Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. PGS.TS Tạ Duy Liêm, Hệ thống điều khiển số cho máy công cụ, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật 2001 [2]. PGS.TS Nguyễn Đắc Lộc, PGS.TS Tăng Huy, Hệ thống điều khiển số và công nghệ trên máy điều khiển số CNC, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội 2000 [3]. PGS.TS Tạ Duy Liêm, Máy điều khiển theo chương trình số và Rôbốt công nghiệp, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội 1991 [4]. NguyÔn TiÕn Thä, NguyÔn ThÞ Xu©n B¶y, NguyÔn ThÞ CÈm Tó. Kü thuËt ®o l­êng kiÓm tra trong chÕ t¹o c¬ khÝ, Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc vµ Kü thuËt. Hµ Néi – 2007 [5]. B. Behr, Aachen; E. Dannenmann, Stuttgart; Dorn, Berlin; G. Pritshow, Stuttgart; G. Spur, Berlin; M. Weck, Aachen; T. Werte, Stuttgart, Manufacturing systems [6]. Michael B. Histand, David G. Alciatore, Introduction to Mechatronics and Measument systems [7]. Hans B. Kief, T. Frederick Waters, Computer Numerical control, International edition 1992

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfLuận văn- Nghiên cứu ứng dụng thiết bị đo cơ điện tử cho máy công cụ vạn năng nhằm nâng cao độ chính xác dịch chuyển.pdf
Luận văn liên quan