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.
87 trang |
Chia sẻ: lylyngoc | Lượt xem: 2530 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang 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 xem tài liệu hoàn chỉnh 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:
- 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.pdf