Luận văn thạc sĩ nghiên cứu xây dựng cơ sở thiết kế thiết bị Đo các thông số hình học của các chi tiết dạng thanh bằng phương pháp chụp Ảnh vết chiếu laser

Đằng cách chiêu chủm tia laser lên bẻ mặt vật thế cần đo và xác định tọa độ của các điểm chiếu, ta cá thể xác định được biên dạng bề mặt và đo được các thông số kích thước hình học của

BO GIAO DUC VA DAO TAO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCTI KIIQA HÀ NOI

.#®ướ

DINH THE THIN

NGHIEN CUU XAY DUNG CO SG THIET KE THIET BỊ DO CÁC THONG SO HINH HOC CUA CHI TIẾT DẠNG THANH BẰNG

PHUONG PHAP CHUP ANH VET CHIEU LASER

CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ CHÍNH XÁC & QUANG HỌC

LUAN VĂN THẠC SỸ

NGANH: CONG NGHỆ CƠ KHÍ

Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Văn Vinh

HẢ NỘI 2009

MỤC LỤC

CHUONG 1: MỘT SÔ PHƯƠNG PHÁP ĐO TOA DO KHONG TIẾP XÚC

1.1 Phương pháp đo khoảng cách kết hợp với góc quay 7

CHIƯƠNG 2: PHƯƠNG PIIÁP THU ẢNII VÉT CHIÊU LASER L6

2.1 Cách tạo vết sáng trên bê mat v: 16

2.1.1 Các đặc tỉnh cần thiết của vốt sáng - 16

2.1.2 Các đặc tính cơ bản của chùm tia laser : 16

2.1.3 Tao nguén sang dạng dường từ nguồn sáng dang diễm 17

2.3 Lựa chọn thiết bị thu ảnh vết sáng, - 24

2.3.1 Một số loại cảm biển quang - 29

2.3.2 D6 phan gidi camera va dé phan gidi anh - 32 2.3.3 Một số tiêu chỉ khác ¬—

2.4 Các thông số kỹ thuật liên quan đến chế độ chụp ảnh - 33

2.4.1 Su phơi sáng (Exposure) - 34 2.4.2 Độ mở ống kinh (Aperture) - 34

2.4.4 Dộ nhạy sảng của cảm biển " 36

2.4.5 Độ phơi sảng (Exposurc Valuc - Ev), - 36

2 Độ sâu của trường ảnh (Depth Of Iield - DOF) 37 2.4.7 Lựa chọn thông số chế đô chụp ảnh vết sáng 38

XÚC SỬ DUNG TIA LASER

Do có nhiều ưu diễm nỗi trội của nguồn sáng kết hợp, tia laser dược sử đụng nhiều trong các thiết bị đo có dùng đến chủm tia do Khi thực hiện đo quét, dối tượng dơ vả đầu do dược dặt vào một hệ tọa độ nhất dịnh Đằng cách

chiêu chủm tia laser lên bẻ mặt vật thế cần đo và xác định tọa độ của các điểm

chiếu, ta cá thể xác định được biên dạng bề mặt và đo được các thông số kích

thước hình học của vật thể Tọa độ của các diểm chiến có thể dược xác dịnh

theo nhiễu phương pháp khác nhau 8au đây là một số phương pháp cơ bản để

xác định toa độ ác điểm trên bề mặt vật thể khi được chiếu bằng chùm lia

laser Mỗi phương pháp đều có ưu nhược điểm và pham vi ứng dụng khác

nhau

1.1 Phương pháp đo khoảng cách kết hợp với góc quay

Theo phương pháp nảy tọa độ của một điểm cần đo trên bề mặt vật thể

được xác định thông qua khoảng cách từ đầu do đến diễm do và góc giữa

chum tia chiéu lên điểm đo với các trục tọa đô Để thay đỗi vi trị quét của

chùm tỉa laser trên bề mặt có thể thực hiện địch chuyển góc đối với đầu đo hoặc đối với chỉ tiết Khoảng cách từ đầu do đến điểm chiếu thường được xác định dựa vào độ trễ pha của chùm tia phản xạ thu được 0

6

đạng thanh hình mặt cắt hình chữ nhật và hình tròn Phần chế tạo thiết bị

không năm lrơng nội dưng ding ky ctia lên dé Lai nhưng trong quả trình xây

đựng cơ sở lý thuyết của phương pháp và thiết kê hệ thống cho thiết bị đã cần đến lắp đựng một số bộ phận chỉnh của thiết bị đo Nhờ vậy cơ sở lý thuyết

tính toán và các yếu tế nâng cao độ chỉnh xác của phương pháp đo dã dược

kiểm chứng

Tuy nhiên những vấn để trình bay trong bản luận văn này còn có thể có nhiều hạn chế vả sai sót 'Tôi mong rằng sẽ nhận được sự góp ý chân thành

của các thầy cô và các bạn để giúp Tôi hoàn thiên hơn nữa về mặt thiết kế cho

thiết bị cũng như cơ sở lý thuyết tính toán của phương pháp phục vụ cho công

việc chế tạo thiết bị đo hoàn chỉnh sau nảy

Một lần nữa, Tôi xin chân thành cẩm ơn tới thầy giáo hướng dẫn Ts Nguyễn Văn Vĩnh và các thấy giáo, cô giáo Bộ môn Cơ khí chính xác và

Quang học trường DHBK Hà Nội đã nhiệt tỉnh giúp đỡ Tôi trong quá trình

học lập và hoàn thành luận văn nảy

4à nội, tháng 9 năm 2009

Học viên Dinh Thế Thìn

với khoảng cách Lúmm) từ đầu đo đến điểm chiều, khoảng cách giữa hai điểm

đo liền kể sẽ là Ax=L*Ao (mm)

Nguyên lý nảy thường được ứng dụng khi đo quét với khoảng cách xa

chẳng hạn thiết bị toàn đạc dùng trong trắc địa, quan trắc IIạn chế về khoảng

cách xa nhất có thể do được phụ thuộc vào công suất của nguồn laser và tinh

chat phân xạ của bề mặt cần đo Công suất cho phép của nguồn laser phụ

thuộc vào các qui định về an toàn vé con người vá an toàn cháy nỗ Hiện nay

một số máy toản đạc sử dụng tỉa laser có thé do xa tới 8000m Khoảng cách

gần bị hạn chế đo khả năng xáo định độ trễ pha với quằng đường truyền sáng

ngắn Thường khoảng cách này có thể dạt dược cỡ 50mm

Ngoài sai số hệ thông của các bộ phận đo góc và khoảng cách, khi đo ở

khoáng gách xa còn mắc phái sai số do sự khúc xạ khi qua môi trường không khí cla chim tia do cũng như tia nhìn của ổng ngắm Sự mở rộng chùm tia

khi truyền ở khoảng cách xa cũng ảnh hưởng đến sai số đo của thiết bị 1liện

nay một số hãng sản xuất đã chế tạo dược những thiết bị do với sai số do

khoảng cách +(1mm + IppmaxL), sai số đo góc 1”

1.2 Phương pháp thu ảnh của điểm chiếu

Phương pháp này sử dụng một hoặc hai bộ thu quang để thu ảnh của điểm

chiếu của chim laser trên bê mặt vật thể cần đo Dựa vào vị trí ánh của điểm

sảng trên bộ thu quang có thể xác dịnh được tọa độ của điểm chiếu Người ta

thường sử dụng bộ phận gương quay để hướng chủm tia laser quét trên bề mặt

chỉ tiết cần do

Xét sơ đỗ nguyên lý của của một hệ do tọa độ theo phương pháp thu

ảnh điểm chiến sử dụng một bộ thu quang như hình 1.3 Với hệ tọa dd OXY

có gốc tọa độ trùng với tâm của thấu kinh

với khoảng cách Lúmm) từ đầu đo đến điểm chiều, khoảng cách giữa hai điểm

đo liền kể sẽ là Ax=L*Ao (mm)

Nguyên lý nảy thường được ứng dụng khi đo quét với khoảng cách xa

chẳng hạn thiết bị toàn đạc dùng trong trắc địa, quan trắc IIạn chế về khoảng

cách xa nhất có thể do được phụ thuộc vào công suất của nguồn laser và tinh

chat phân xạ của bề mặt cần đo Công suất cho phép của nguồn laser phụ

thuộc vào các qui định về an toàn vé con người vá an toàn cháy nỗ Hiện nay

một số máy toản đạc sử dụng tỉa laser có thé do xa tới 8000m Khoảng cách

gần bị hạn chế đo khả năng xáo định độ trễ pha với quằng đường truyền sáng

ngắn Thường khoảng cách này có thể dạt dược cỡ 50mm

Ngoài sai số hệ thông của các bộ phận đo góc và khoảng cách, khi đo ở

khoáng gách xa còn mắc phái sai số do sự khúc xạ khi qua môi trường không khí cla chim tia do cũng như tia nhìn của ổng ngắm Sự mở rộng chùm tia

khi truyền ở khoảng cách xa cũng ảnh hưởng đến sai số đo của thiết bị 1liện

nay một số hãng sản xuất đã chế tạo dược những thiết bị do với sai số do

khoảng cách +(1mm + IppmaxL), sai số đo góc 1”

1.2 Phương pháp thu ảnh của điểm chiếu

Phương pháp này sử dụng một hoặc hai bộ thu quang để thu ảnh của điểm

chiếu của chim laser trên bê mặt vật thể cần đo Dựa vào vị trí ánh của điểm

sảng trên bộ thu quang có thể xác dịnh được tọa độ của điểm chiếu Người ta

thường sử dụng bộ phận gương quay để hướng chủm tia laser quét trên bề mặt

chỉ tiết cần do

Xét sơ đỗ nguyên lý của của một hệ do tọa độ theo phương pháp thu

ảnh điểm chiến sử dụng một bộ thu quang như hình 1.3 Với hệ tọa dd OXY

có gốc tọa độ trùng với tâm của thấu kinh

LỜI NÓI ĐẢU

"Trong các lĩnh vực sản xuất công nghiện nói chung và trong lĩnh vực sản

xuất cơ khí nỏi riêng, nhu cầu đo các thông số hình học của các chỉ tiết săn

phẩm theo phương pháp đo không tiếp xúc rất lớn Phương pháp đo không

tiến xúc với nhiều ưu điểm cho phép thực hiện nhanh nhép đu ngay trong quá

trình gia công, đo chỉ tiết có nhiệt đô bề mặt cao hoặc các chỉ tiết có bề mặt mềm khó thực hiện đối với phương pháp đo tiếp xúc

Hiện nay trên thế giới một số hãng săn xuất thiết bị do đã cho ra đời một

số thiết bị do quét không tiếp xúc theo phương pháp chụp ảnh vết chiếu laser tạo nên trên bề mặt chỉ tiết Với xu hướng chủ yếu lả đo kiểm thông số hình

học của chỉ tiết đạng thanh phục vụ cho các quá trình gia cổng cơ khí hoặc

trên đây chuyên đàn, cản với hiệu quả kinh tế và độ chính xác tương đối

cao Cơ sở nguyên lý cũng như các yếu tố đảm bảo độ chính xác của phương

pháp do dựa vào ảnh chụp của vết quét bề mặt là một vấn dễ khá mới mẽ ở

Việt Nam

Xuất phát từ nhụ cầu thực Lễ công việc thường xuyên cần đo kích thước

hình học và tiết diện mặt cắt của các mẫu thử dang thanh có mặt cắt hình chữ nhật và dang tròn Dang thời qua tìm hiểu thiết bị đo theo phương pháp này

của một số hãng sản xuất trên thế giới về mặt đăm báo độ chỉnh xác va tinh

hiệu quả của phương pháp Dược sự đồng ý của thầy giáo hướng dẫn 1s

Nguyễn Văn Vinh - Bộ môn Cơ khí chính xác & Quang học, Tôi đã đi đến

tựa chọn dễ tải “Nghiên cửu phương pháp do các thông số hình học của chi

tiết đạng thanh bằng chụp ảnh vết chiều laser”

Với quỹ thời gian tương đối hạn hợp tìm hiểu về một lĩnh vue img dung tương đối mới và nhiều hạn chế về mặt tài liệu nghiễn cứu cũng như thực tế

về thiết bị Trong bản luận văn nảy Tôi đề cập chủ yêu đến cơ sở lý thuyết của

phương pháp và dưa ra thiết kế diễn hình của thiết bị đủng cho do các chỉ tiết

2.5 Phân tích hình ảnh vết sáng

2.5.1 Tìm hiểu về hệ máu

2.5.2 Khoảng phân bồ mâu của vết sáng

2.6 Phân cập nguẫn laser và an toàn khi sử dụng,

2.6.1 Tác động nguy hiểm do bức xạ laser

2.6.2 Phân cấp nguồn Ìaser

2.6.3 Phân cấp theo hệ sửa đỗi

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MỘT HỆ THÔNG THIẾT BỊ ĐO

3.6 Nguyên lý điều khiển và thu thập dữ liệu

CHƯƠNG 4: THỰC NGHIÊM VÉ PHƯƠNG PHÁP ĐO

XÚC SỬ DUNG TIA LASER

Do có nhiều ưu diễm nỗi trội của nguồn sáng kết hợp, tia laser dược sử đụng nhiều trong các thiết bị đo có dùng đến chủm tia do Khi thực hiện đo quét, dối tượng dơ vả đầu do dược dặt vào một hệ tọa độ nhất dịnh Đằng cách

chiêu chủm tia laser lên bẻ mặt vật thế cần đo và xác định tọa độ của các điểm

chiếu, ta cá thể xác định được biên dạng bề mặt và đo được các thông số kích

thước hình học của vật thể Tọa độ của các diểm chiến có thể dược xác dịnh

theo nhiễu phương pháp khác nhau 8au đây là một số phương pháp cơ bản để

xác định toa độ ác điểm trên bề mặt vật thể khi được chiếu bằng chùm lia

laser Mỗi phương pháp đều có ưu nhược điểm và pham vi ứng dụng khác

nhau

1.1 Phương pháp đo khoảng cách kết hợp với góc quay

Theo phương pháp nảy tọa độ của một điểm cần đo trên bề mặt vật thể

được xác định thông qua khoảng cách từ đầu do đến diễm do và góc giữa

chum tia chiéu lên điểm đo với các trục tọa đô Để thay đỗi vi trị quét của

chùm tỉa laser trên bề mặt có thể thực hiện địch chuyển góc đối với đầu đo hoặc đối với chỉ tiết Khoảng cách từ đầu do đến điểm chiếu thường được xác định dựa vào độ trễ pha của chùm tia phản xạ thu được 0

8

Chùm tia đo sử dụng trong phương pháp đo này có thể là chùm tỉa laser

hoặc chủm tia hồng ngoại Chủm tia hồng ngoại đám báo an toản cho người

sử dụng, tuy nhiên khả năng phản xạ kém yêu cầu phải sử dụng gương hoặc tấm dán phản xạ ngay cả khi đo ở khoảng cách gần Trong khi đó ở khoảng

cách tương đối xa lên đến vải trăm mét, sử dung chim tia cũng có thể thu

được tín hiệu phản xạ từ bề mặt có hệ số phần xạ không yêu cầu cao Với

những thiết bị sử dụng nguồn laser công suất lớn dùng cho mục địch do khoảng cách xa, thiết bị thường phải có bộ phận lọc sáng nhằm giảm bớt

cường độ của chùm laser phản xạ khi đo ở khoảng cách gần

Linh 1.2: Do quét tự động theo lưới tọa độ

khi thực hiện phương pháp đo quét tự động theo phương pháp này, việc

thay dỗi vị trí của điểm do trên bể mặt dược thực hiện bởi dịch chuyển góc Như vậy khoảng cách gần nhất có thể giữa hai điểm đo liền kể trên b mặt vật

thể phụ thuộc vào độ phân giải của dịch chuyển góc Với những khoảng cách

tương dối, dộ phân giải của dịch chuyển góc ảnh hưởng rất lớn dén dé phan

giải giữa các điểm đo Nếu gọi độ phân giải dịch chuyển gic 1A Ag (rad), thi

Chùm tia đo sử dụng trong phương pháp đo này có thể là chùm tỉa laser

hoặc chủm tia hồng ngoại Chủm tia hồng ngoại đám báo an toản cho người

sử dụng, tuy nhiên khả năng phản xạ kém yêu cầu phải sử dụng gương hoặc tấm dán phản xạ ngay cả khi đo ở khoảng cách gần Trong khi đó ở khoảng

cách tương đối xa lên đến vải trăm mét, sử dung chim tia cũng có thể thu

được tín hiệu phản xạ từ bề mặt có hệ số phần xạ không yêu cầu cao Với

những thiết bị sử dụng nguồn laser công suất lớn dùng cho mục địch do khoảng cách xa, thiết bị thường phải có bộ phận lọc sáng nhằm giảm bớt

cường độ của chùm laser phản xạ khi đo ở khoảng cách gần

Linh 1.2: Do quét tự động theo lưới tọa độ

khi thực hiện phương pháp đo quét tự động theo phương pháp này, việc

thay dỗi vị trí của điểm do trên bể mặt dược thực hiện bởi dịch chuyển góc Như vậy khoảng cách gần nhất có thể giữa hai điểm đo liền kể trên b mặt vật

thể phụ thuộc vào độ phân giải của dịch chuyển góc Với những khoảng cách

tương dối, dộ phân giải của dịch chuyển góc ảnh hưởng rất lớn dén dé phan

giải giữa các điểm đo Nếu gọi độ phân giải dịch chuyển gic 1A Ag (rad), thi

2.5.1 Tìm hiểu về hệ máu

2.5.2 Khoảng phân bồ mâu của vết sáng

2.6 Phân cập nguẫn laser và an toàn khi sử dụng,

2.6.1 Tác động nguy hiểm do bức xạ laser

2.6.2 Phân cấp nguồn Ìaser

2.6.3 Phân cấp theo hệ sửa đỗi

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MỘT HỆ THÔNG THIẾT BỊ ĐO

3.6 Nguyên lý điều khiển và thu thập dữ liệu

CHƯƠNG 4: THỰC NGHIÊM VÉ PHƯƠNG PHÁP ĐO

CHƯƠNG 1: MOT S6 PITUONG PIAP BO TOA BO KIIONG TIEP

XÚC SỬ DUNG TIA LASER

Do có nhiều ưu diễm nỗi trội của nguồn sáng kết hợp, tia laser dược sử đụng nhiều trong các thiết bị đo có dùng đến chủm tia do Khi thực hiện đo quét, dối tượng dơ vả đầu do dược dặt vào một hệ tọa độ nhất dịnh Đằng cách

chiêu chủm tia laser lên bẻ mặt vật thế cần đo và xác định tọa độ của các điểm

chiếu, ta cá thể xác định được biên dạng bề mặt và đo được các thông số kích

thước hình học của vật thể Tọa độ của các diểm chiến có thể dược xác dịnh

theo nhiễu phương pháp khác nhau 8au đây là một số phương pháp cơ bản để

xác định toa độ ác điểm trên bề mặt vật thể khi được chiếu bằng chùm lia

laser Mỗi phương pháp đều có ưu nhược điểm và pham vi ứng dụng khác

nhau

1.1 Phương pháp đo khoảng cách kết hợp với góc quay

Theo phương pháp nảy tọa độ của một điểm cần đo trên bề mặt vật thể

được xác định thông qua khoảng cách từ đầu do đến diễm do và góc giữa

chum tia chiéu lên điểm đo với các trục tọa đô Để thay đỗi vi trị quét của

chùm tỉa laser trên bề mặt có thể thực hiện địch chuyển góc đối với đầu đo hoặc đối với chỉ tiết Khoảng cách từ đầu do đến điểm chiếu thường được xác định dựa vào độ trễ pha của chùm tia phản xạ thu được 0

đạng thanh hình mặt cắt hình chữ nhật và hình tròn Phần chế tạo thiết bị

không năm lrơng nội dưng ding ky ctia lên dé Lai nhưng trong quả trình xây

đựng cơ sở lý thuyết của phương pháp và thiết kê hệ thống cho thiết bị đã cần đến lắp đựng một số bộ phận chỉnh của thiết bị đo Nhờ vậy cơ sở lý thuyết

tính toán và các yếu tế nâng cao độ chỉnh xác của phương pháp đo dã dược

kiểm chứng

Tuy nhiên những vấn để trình bay trong bản luận văn này còn có thể có nhiều hạn chế vả sai sót 'Tôi mong rằng sẽ nhận được sự góp ý chân thành

của các thầy cô và các bạn để giúp Tôi hoàn thiên hơn nữa về mặt thiết kế cho

thiết bị cũng như cơ sở lý thuyết tính toán của phương pháp phục vụ cho công

việc chế tạo thiết bị đo hoàn chỉnh sau nảy

Một lần nữa, Tôi xin chân thành cẩm ơn tới thầy giáo hướng dẫn Ts Nguyễn Văn Vĩnh và các thấy giáo, cô giáo Bộ môn Cơ khí chính xác và

Quang học trường DHBK Hà Nội đã nhiệt tỉnh giúp đỡ Tôi trong quá trình

học lập và hoàn thành luận văn nảy

4à nội, tháng 9 năm 2009

Học viên Dinh Thế Thìn

9

với khoảng cách Lúmm) từ đầu đo đến điểm chiều, khoảng cách giữa hai điểm

đo liền kể sẽ là Ax=L*Ao (mm)

Nguyên lý nảy thường được ứng dụng khi đo quét với khoảng cách xa

chẳng hạn thiết bị toàn đạc dùng trong trắc địa, quan trắc IIạn chế về khoảng

cách xa nhất có thể do được phụ thuộc vào công suất của nguồn laser và tinh

chat phân xạ của bề mặt cần đo Công suất cho phép của nguồn laser phụ

thuộc vào các qui định về an toàn vé con người vá an toàn cháy nỗ Hiện nay

một số máy toản đạc sử dụng tỉa laser có thé do xa tới 8000m Khoảng cách

gần bị hạn chế đo khả năng xáo định độ trễ pha với quằng đường truyền sáng

ngắn Thường khoảng cách này có thể dạt dược cỡ 50mm

Ngoài sai số hệ thông của các bộ phận đo góc và khoảng cách, khi đo ở

khoáng gách xa còn mắc phái sai số do sự khúc xạ khi qua môi trường không khí cla chim tia do cũng như tia nhìn của ổng ngắm Sự mở rộng chùm tia

khi truyền ở khoảng cách xa cũng ảnh hưởng đến sai số đo của thiết bị 1liện

nay một số hãng sản xuất đã chế tạo dược những thiết bị do với sai số do

khoảng cách +(1mm + IppmaxL), sai số đo góc 1”

1.2 Phương pháp thu ảnh của điểm chiếu

Phương pháp này sử dụng một hoặc hai bộ thu quang để thu ảnh của điểm

chiếu của chim laser trên bê mặt vật thể cần đo Dựa vào vị trí ánh của điểm

sảng trên bộ thu quang có thể xác dịnh được tọa độ của điểm chiếu Người ta

thường sử dụng bộ phận gương quay để hướng chủm tia laser quét trên bề mặt

chỉ tiết cần do

Xét sơ đỗ nguyên lý của của một hệ do tọa độ theo phương pháp thu

ảnh điểm chiến sử dụng một bộ thu quang như hình 1.3 Với hệ tọa dd OXY

có gốc tọa độ trùng với tâm của thấu kinh

LỜI NÓI ĐẢU

"Trong các lĩnh vực sản xuất công nghiện nói chung và trong lĩnh vực sản

xuất cơ khí nỏi riêng, nhu cầu đo các thông số hình học của các chỉ tiết săn

phẩm theo phương pháp đo không tiếp xúc rất lớn Phương pháp đo không

tiến xúc với nhiều ưu điểm cho phép thực hiện nhanh nhép đu ngay trong quá

trình gia công, đo chỉ tiết có nhiệt đô bề mặt cao hoặc các chỉ tiết có bề mặt mềm khó thực hiện đối với phương pháp đo tiếp xúc

Hiện nay trên thế giới một số hãng săn xuất thiết bị do đã cho ra đời một

số thiết bị do quét không tiếp xúc theo phương pháp chụp ảnh vết chiếu laser tạo nên trên bề mặt chỉ tiết Với xu hướng chủ yếu lả đo kiểm thông số hình

học của chỉ tiết đạng thanh phục vụ cho các quá trình gia cổng cơ khí hoặc

trên đây chuyên đàn, cản với hiệu quả kinh tế và độ chính xác tương đối

cao Cơ sở nguyên lý cũng như các yếu tố đảm bảo độ chính xác của phương

pháp do dựa vào ảnh chụp của vết quét bề mặt là một vấn dễ khá mới mẽ ở

Việt Nam

Xuất phát từ nhụ cầu thực Lễ công việc thường xuyên cần đo kích thước

hình học và tiết diện mặt cắt của các mẫu thử dang thanh có mặt cắt hình chữ nhật và dang tròn Dang thời qua tìm hiểu thiết bị đo theo phương pháp này

của một số hãng sản xuất trên thế giới về mặt đăm báo độ chỉnh xác va tinh

hiệu quả của phương pháp Dược sự đồng ý của thầy giáo hướng dẫn 1s

Nguyễn Văn Vinh - Bộ môn Cơ khí chính xác & Quang học, Tôi đã đi đến

tựa chọn dễ tải “Nghiên cửu phương pháp do các thông số hình học của chi

tiết đạng thanh bằng chụp ảnh vết chiều laser”

Với quỹ thời gian tương đối hạn hợp tìm hiểu về một lĩnh vue img dung tương đối mới và nhiều hạn chế về mặt tài liệu nghiễn cứu cũng như thực tế

về thiết bị Trong bản luận văn nảy Tôi đề cập chủ yêu đến cơ sở lý thuyết của

phương pháp và dưa ra thiết kế diễn hình của thiết bị đủng cho do các chỉ tiết

6

đạng thanh hình mặt cắt hình chữ nhật và hình tròn Phần chế tạo thiết bị

không năm lrơng nội dưng ding ky ctia lên dé Lai nhưng trong quả trình xây

đựng cơ sở lý thuyết của phương pháp và thiết kê hệ thống cho thiết bị đã cần đến lắp đựng một số bộ phận chỉnh của thiết bị đo Nhờ vậy cơ sở lý thuyết

tính toán và các yếu tế nâng cao độ chỉnh xác của phương pháp đo dã dược

kiểm chứng

Tuy nhiên những vấn để trình bay trong bản luận văn này còn có thể có nhiều hạn chế vả sai sót 'Tôi mong rằng sẽ nhận được sự góp ý chân thành

của các thầy cô và các bạn để giúp Tôi hoàn thiên hơn nữa về mặt thiết kế cho

thiết bị cũng như cơ sở lý thuyết tính toán của phương pháp phục vụ cho công

việc chế tạo thiết bị đo hoàn chỉnh sau nảy

Một lần nữa, Tôi xin chân thành cẩm ơn tới thầy giáo hướng dẫn Ts Nguyễn Văn Vĩnh và các thấy giáo, cô giáo Bộ môn Cơ khí chính xác và

Quang học trường DHBK Hà Nội đã nhiệt tỉnh giúp đỡ Tôi trong quá trình

học lập và hoàn thành luận văn nảy

4à nội, tháng 9 năm 2009

Học viên Dinh Thế Thìn

2.5.1 Tìm hiểu về hệ máu

2.5.2 Khoảng phân bồ mâu của vết sáng

2.6 Phân cập nguẫn laser và an toàn khi sử dụng,

2.6.1 Tác động nguy hiểm do bức xạ laser

2.6.2 Phân cấp nguồn Ìaser

2.6.3 Phân cấp theo hệ sửa đỗi

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MỘT HỆ THÔNG THIẾT BỊ ĐO

3.6 Nguyên lý điều khiển và thu thập dữ liệu

CHƯƠNG 4: THỰC NGHIÊM VÉ PHƯƠNG PHÁP ĐO

3

LỜI NÓI ĐẢU

"Trong các lĩnh vực sản xuất công nghiện nói chung và trong lĩnh vực sản

xuất cơ khí nỏi riêng, nhu cầu đo các thông số hình học của các chỉ tiết săn

phẩm theo phương pháp đo không tiếp xúc rất lớn Phương pháp đo không

tiến xúc với nhiều ưu điểm cho phép thực hiện nhanh nhép đu ngay trong quá

trình gia công, đo chỉ tiết có nhiệt đô bề mặt cao hoặc các chỉ tiết có bề mặt mềm khó thực hiện đối với phương pháp đo tiếp xúc

Hiện nay trên thế giới một số hãng săn xuất thiết bị do đã cho ra đời một

số thiết bị do quét không tiếp xúc theo phương pháp chụp ảnh vết chiếu laser tạo nên trên bề mặt chỉ tiết Với xu hướng chủ yếu lả đo kiểm thông số hình

học của chỉ tiết đạng thanh phục vụ cho các quá trình gia cổng cơ khí hoặc

trên đây chuyên đàn, cản với hiệu quả kinh tế và độ chính xác tương đối

cao Cơ sở nguyên lý cũng như các yếu tố đảm bảo độ chính xác của phương

pháp do dựa vào ảnh chụp của vết quét bề mặt là một vấn dễ khá mới mẽ ở

Việt Nam

Xuất phát từ nhụ cầu thực Lễ công việc thường xuyên cần đo kích thước

hình học và tiết diện mặt cắt của các mẫu thử dang thanh có mặt cắt hình chữ nhật và dang tròn Dang thời qua tìm hiểu thiết bị đo theo phương pháp này

của một số hãng sản xuất trên thế giới về mặt đăm báo độ chỉnh xác va tinh

hiệu quả của phương pháp Dược sự đồng ý của thầy giáo hướng dẫn 1s

Nguyễn Văn Vinh - Bộ môn Cơ khí chính xác & Quang học, Tôi đã đi đến

tựa chọn dễ tải “Nghiên cửu phương pháp do các thông số hình học của chi

tiết đạng thanh bằng chụp ảnh vết chiều laser”

Với quỹ thời gian tương đối hạn hợp tìm hiểu về một lĩnh vue img dung tương đối mới và nhiều hạn chế về mặt tài liệu nghiễn cứu cũng như thực tế

về thiết bị Trong bản luận văn nảy Tôi đề cập chủ yêu đến cơ sở lý thuyết của

phương pháp và dưa ra thiết kế diễn hình của thiết bị đủng cho do các chỉ tiết

2.5.1 Tìm hiểu về hệ máu

2.5.2 Khoảng phân bồ mâu của vết sáng

2.6 Phân cập nguẫn laser và an toàn khi sử dụng,

2.6.1 Tác động nguy hiểm do bức xạ laser

2.6.2 Phân cấp nguồn Ìaser

2.6.3 Phân cấp theo hệ sửa đỗi

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MỘT HỆ THÔNG THIẾT BỊ ĐO

3.6 Nguyên lý điều khiển và thu thập dữ liệu

CHƯƠNG 4: THỰC NGHIÊM VÉ PHƯƠNG PHÁP ĐO

2.5 Phân tích hình ảnh vết sáng

2.5.1 Tìm hiểu về hệ máu

2.5.2 Khoảng phân bồ mâu của vết sáng

2.6 Phân cập nguẫn laser và an toàn khi sử dụng,

2.6.1 Tác động nguy hiểm do bức xạ laser

2.6.2 Phân cấp nguồn Ìaser

2.6.3 Phân cấp theo hệ sửa đỗi

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MỘT HỆ THÔNG THIẾT BỊ ĐO

3.6 Nguyên lý điều khiển và thu thập dữ liệu

CHƯƠNG 4: THỰC NGHIÊM VÉ PHƯƠNG PHÁP ĐO

Chùm tia đo sử dụng trong phương pháp đo này có thể là chùm tỉa laser

hoặc chủm tia hồng ngoại Chủm tia hồng ngoại đám báo an toản cho người

sử dụng, tuy nhiên khả năng phản xạ kém yêu cầu phải sử dụng gương hoặc tấm dán phản xạ ngay cả khi đo ở khoảng cách gần Trong khi đó ở khoảng

cách tương đối xa lên đến vải trăm mét, sử dung chim tia cũng có thể thu

được tín hiệu phản xạ từ bề mặt có hệ số phần xạ không yêu cầu cao Với

những thiết bị sử dụng nguồn laser công suất lớn dùng cho mục địch do khoảng cách xa, thiết bị thường phải có bộ phận lọc sáng nhằm giảm bớt

cường độ của chùm laser phản xạ khi đo ở khoảng cách gần

Linh 1.2: Do quét tự động theo lưới tọa độ

khi thực hiện phương pháp đo quét tự động theo phương pháp này, việc

thay dỗi vị trí của điểm do trên bể mặt dược thực hiện bởi dịch chuyển góc Như vậy khoảng cách gần nhất có thể giữa hai điểm đo liền kể trên b mặt vật

thể phụ thuộc vào độ phân giải của dịch chuyển góc Với những khoảng cách

tương dối, dộ phân giải của dịch chuyển góc ảnh hưởng rất lớn dén dé phan

giải giữa các điểm đo Nếu gọi độ phân giải dịch chuyển gic 1A Ag (rad), thi

6

đạng thanh hình mặt cắt hình chữ nhật và hình tròn Phần chế tạo thiết bị

không năm lrơng nội dưng ding ky ctia lên dé Lai nhưng trong quả trình xây

đựng cơ sở lý thuyết của phương pháp và thiết kê hệ thống cho thiết bị đã cần đến lắp đựng một số bộ phận chỉnh của thiết bị đo Nhờ vậy cơ sở lý thuyết

tính toán và các yếu tế nâng cao độ chỉnh xác của phương pháp đo dã dược

kiểm chứng

Tuy nhiên những vấn để trình bay trong bản luận văn này còn có thể có nhiều hạn chế vả sai sót 'Tôi mong rằng sẽ nhận được sự góp ý chân thành

của các thầy cô và các bạn để giúp Tôi hoàn thiên hơn nữa về mặt thiết kế cho

thiết bị cũng như cơ sở lý thuyết tính toán của phương pháp phục vụ cho công

việc chế tạo thiết bị đo hoàn chỉnh sau nảy

Một lần nữa, Tôi xin chân thành cẩm ơn tới thầy giáo hướng dẫn Ts Nguyễn Văn Vĩnh và các thấy giáo, cô giáo Bộ môn Cơ khí chính xác và

Quang học trường DHBK Hà Nội đã nhiệt tỉnh giúp đỡ Tôi trong quá trình

học lập và hoàn thành luận văn nảy

4à nội, tháng 9 năm 2009

Học viên Dinh Thế Thìn

LỜI NÓI ĐẢU

"Trong các lĩnh vực sản xuất công nghiện nói chung và trong lĩnh vực sản

xuất cơ khí nỏi riêng, nhu cầu đo các thông số hình học của các chỉ tiết săn

phẩm theo phương pháp đo không tiếp xúc rất lớn Phương pháp đo không

tiến xúc với nhiều ưu điểm cho phép thực hiện nhanh nhép đu ngay trong quá

trình gia công, đo chỉ tiết có nhiệt đô bề mặt cao hoặc các chỉ tiết có bề mặt mềm khó thực hiện đối với phương pháp đo tiếp xúc

Hiện nay trên thế giới một số hãng săn xuất thiết bị do đã cho ra đời một

số thiết bị do quét không tiếp xúc theo phương pháp chụp ảnh vết chiếu laser tạo nên trên bề mặt chỉ tiết Với xu hướng chủ yếu lả đo kiểm thông số hình

học của chỉ tiết đạng thanh phục vụ cho các quá trình gia cổng cơ khí hoặc

trên đây chuyên đàn, cản với hiệu quả kinh tế và độ chính xác tương đối

cao Cơ sở nguyên lý cũng như các yếu tố đảm bảo độ chính xác của phương

pháp do dựa vào ảnh chụp của vết quét bề mặt là một vấn dễ khá mới mẽ ở

Việt Nam

Xuất phát từ nhụ cầu thực Lễ công việc thường xuyên cần đo kích thước

hình học và tiết diện mặt cắt của các mẫu thử dang thanh có mặt cắt hình chữ nhật và dang tròn Dang thời qua tìm hiểu thiết bị đo theo phương pháp này

của một số hãng sản xuất trên thế giới về mặt đăm báo độ chỉnh xác va tinh

hiệu quả của phương pháp Dược sự đồng ý của thầy giáo hướng dẫn 1s

Nguyễn Văn Vinh - Bộ môn Cơ khí chính xác & Quang học, Tôi đã đi đến

tựa chọn dễ tải “Nghiên cửu phương pháp do các thông số hình học của chi

tiết đạng thanh bằng chụp ảnh vết chiều laser”

Với quỹ thời gian tương đối hạn hợp tìm hiểu về một lĩnh vue img dung tương đối mới và nhiều hạn chế về mặt tài liệu nghiễn cứu cũng như thực tế

về thiết bị Trong bản luận văn nảy Tôi đề cập chủ yêu đến cơ sở lý thuyết của

phương pháp và dưa ra thiết kế diễn hình của thiết bị đủng cho do các chỉ tiết

6

đạng thanh hình mặt cắt hình chữ nhật và hình tròn Phần chế tạo thiết bị

không năm lrơng nội dưng ding ky ctia lên dé Lai nhưng trong quả trình xây

đựng cơ sở lý thuyết của phương pháp và thiết kê hệ thống cho thiết bị đã cần đến lắp đựng một số bộ phận chỉnh của thiết bị đo Nhờ vậy cơ sở lý thuyết

tính toán và các yếu tế nâng cao độ chỉnh xác của phương pháp đo dã dược

kiểm chứng

Tuy nhiên những vấn để trình bay trong bản luận văn này còn có thể có nhiều hạn chế vả sai sót 'Tôi mong rằng sẽ nhận được sự góp ý chân thành

của các thầy cô và các bạn để giúp Tôi hoàn thiên hơn nữa về mặt thiết kế cho

thiết bị cũng như cơ sở lý thuyết tính toán của phương pháp phục vụ cho công

việc chế tạo thiết bị đo hoàn chỉnh sau nảy

Một lần nữa, Tôi xin chân thành cẩm ơn tới thầy giáo hướng dẫn Ts Nguyễn Văn Vĩnh và các thấy giáo, cô giáo Bộ môn Cơ khí chính xác và

Quang học trường DHBK Hà Nội đã nhiệt tỉnh giúp đỡ Tôi trong quá trình

học lập và hoàn thành luận văn nảy

4à nội, tháng 9 năm 2009

Học viên Dinh Thế Thìn

TÀI LIỆU THAM KHẢO

TOM TAT

79 80

CHƯƠNG 1: MOT S6 PITUONG PIAP BO TOA BO KIIONG TIEP

XÚC SỬ DUNG TIA LASER

Do có nhiều ưu diễm nỗi trội của nguồn sáng kết hợp, tia laser dược sử đụng nhiều trong các thiết bị đo có dùng đến chủm tia do Khi thực hiện đo quét, dối tượng dơ vả đầu do dược dặt vào một hệ tọa độ nhất dịnh Đằng cách

chiêu chủm tia laser lên bẻ mặt vật thế cần đo và xác định tọa độ của các điểm

chiếu, ta cá thể xác định được biên dạng bề mặt và đo được các thông số kích

thước hình học của vật thể Tọa độ của các diểm chiến có thể dược xác dịnh

theo nhiễu phương pháp khác nhau 8au đây là một số phương pháp cơ bản để

xác định toa độ ác điểm trên bề mặt vật thể khi được chiếu bằng chùm lia

laser Mỗi phương pháp đều có ưu nhược điểm và pham vi ứng dụng khác

nhau

1.1 Phương pháp đo khoảng cách kết hợp với góc quay

Theo phương pháp nảy tọa độ của một điểm cần đo trên bề mặt vật thể

được xác định thông qua khoảng cách từ đầu do đến diễm do và góc giữa

chum tia chiéu lên điểm đo với các trục tọa đô Để thay đỗi vi trị quét của

chùm tỉa laser trên bề mặt có thể thực hiện địch chuyển góc đối với đầu đo hoặc đối với chỉ tiết Khoảng cách từ đầu do đến điểm chiếu thường được xác định dựa vào độ trễ pha của chùm tia phản xạ thu được 0

XÚC SỬ DUNG TIA LASER

Do có nhiều ưu diễm nỗi trội của nguồn sáng kết hợp, tia laser dược sử đụng nhiều trong các thiết bị đo có dùng đến chủm tia do Khi thực hiện đo quét, dối tượng dơ vả đầu do dược dặt vào một hệ tọa độ nhất dịnh Đằng cách

chiêu chủm tia laser lên bẻ mặt vật thế cần đo và xác định tọa độ của các điểm

chiếu, ta cá thể xác định được biên dạng bề mặt và đo được các thông số kích

thước hình học của vật thể Tọa độ của các diểm chiến có thể dược xác dịnh

theo nhiễu phương pháp khác nhau 8au đây là một số phương pháp cơ bản để

xác định toa độ ác điểm trên bề mặt vật thể khi được chiếu bằng chùm lia

laser Mỗi phương pháp đều có ưu nhược điểm và pham vi ứng dụng khác

nhau

1.1 Phương pháp đo khoảng cách kết hợp với góc quay

Theo phương pháp nảy tọa độ của một điểm cần đo trên bề mặt vật thể

được xác định thông qua khoảng cách từ đầu do đến diễm do và góc giữa

chum tia chiéu lên điểm đo với các trục tọa đô Để thay đỗi vi trị quét của

chùm tỉa laser trên bề mặt có thể thực hiện địch chuyển góc đối với đầu đo hoặc đối với chỉ tiết Khoảng cách từ đầu do đến điểm chiếu thường được xác định dựa vào độ trễ pha của chùm tia phản xạ thu được 0

XÚC SỬ DUNG TIA LASER

Do có nhiều ưu diễm nỗi trội của nguồn sáng kết hợp, tia laser dược sử đụng nhiều trong các thiết bị đo có dùng đến chủm tia do Khi thực hiện đo quét, dối tượng dơ vả đầu do dược dặt vào một hệ tọa độ nhất dịnh Đằng cách

chiêu chủm tia laser lên bẻ mặt vật thế cần đo và xác định tọa độ của các điểm

chiếu, ta cá thể xác định được biên dạng bề mặt và đo được các thông số kích

thước hình học của vật thể Tọa độ của các diểm chiến có thể dược xác dịnh

theo nhiễu phương pháp khác nhau 8au đây là một số phương pháp cơ bản để

xác định toa độ ác điểm trên bề mặt vật thể khi được chiếu bằng chùm lia

laser Mỗi phương pháp đều có ưu nhược điểm và pham vi ứng dụng khác

nhau

1.1 Phương pháp đo khoảng cách kết hợp với góc quay

Theo phương pháp nảy tọa độ của một điểm cần đo trên bề mặt vật thể

được xác định thông qua khoảng cách từ đầu do đến diễm do và góc giữa

chum tia chiéu lên điểm đo với các trục tọa đô Để thay đỗi vi trị quét của

chùm tỉa laser trên bề mặt có thể thực hiện địch chuyển góc đối với đầu đo hoặc đối với chỉ tiết Khoảng cách từ đầu do đến điểm chiếu thường được xác định dựa vào độ trễ pha của chùm tia phản xạ thu được 0

XÚC SỬ DUNG TIA LASER

Do có nhiều ưu diễm nỗi trội của nguồn sáng kết hợp, tia laser dược sử đụng nhiều trong các thiết bị đo có dùng đến chủm tia do Khi thực hiện đo quét, dối tượng dơ vả đầu do dược dặt vào một hệ tọa độ nhất dịnh Đằng cách

chiêu chủm tia laser lên bẻ mặt vật thế cần đo và xác định tọa độ của các điểm

chiếu, ta cá thể xác định được biên dạng bề mặt và đo được các thông số kích

thước hình học của vật thể Tọa độ của các diểm chiến có thể dược xác dịnh

theo nhiễu phương pháp khác nhau 8au đây là một số phương pháp cơ bản để

xác định toa độ ác điểm trên bề mặt vật thể khi được chiếu bằng chùm lia

laser Mỗi phương pháp đều có ưu nhược điểm và pham vi ứng dụng khác

nhau

1.1 Phương pháp đo khoảng cách kết hợp với góc quay

Theo phương pháp nảy tọa độ của một điểm cần đo trên bề mặt vật thể

được xác định thông qua khoảng cách từ đầu do đến diễm do và góc giữa

chum tia chiéu lên điểm đo với các trục tọa đô Để thay đỗi vi trị quét của

chùm tỉa laser trên bề mặt có thể thực hiện địch chuyển góc đối với đầu đo hoặc đối với chỉ tiết Khoảng cách từ đầu do đến điểm chiếu thường được xác định dựa vào độ trễ pha của chùm tia phản xạ thu được 0