Sử dụng thuật toán particle swarm optimization đánh giá độ trụ từ dữ liệu đo trên máy CMM c544

Phân tích kết quả đo theo nguyên tắc Abbe Đo khoảng cách giữa hai tâm Mô hình đặc trưng của một bộ chuyển đổi Mối quan hệ vào/ra Ví dụ mục tiêu bắn Phương pháp đo hai tiếp điểm Phương p

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

HOÀNG THỊ QUYÊN

ĐỀ TÀI:

SỬ DỤNG THUẬT TOÁN PARTICLE SWARM OPTIMIZATION ĐÁNH GIÁ ĐỘ TRỤ TỪ DỮ LIỆU ĐO TRÊN MÁY CMM C544

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

PGS.TS Nguyễn Đăng Hòe Hoàng Thị Quyên

THÁI NGUYÊN - 2011

Trong thời gian thực hiện được đề tài, tác giả đã nhận được sự quan tâm rất lớn của nhà trường, khoa cơ khí, trung tâm thí nghiệm, bộ môn kỹ thuật máy tính, các thầy cô giáo trường Đại học công nghiệp Thái Nguyên và các bạn cùng lớp

Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, khoa đào tạo sau đại học, các giáo viên giảng dạy đã tạo điều kiện cho tác giả hoàn thành luận văn này

Tác giả xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành nhất đến PGS.TS Nguyễn Đăng Hòe, Trường Đại học kỹ thuật công nghiệp đã tận tình hướng dẫn trong quá trình thực hiện luận văn

Tác giả chân thành cảm ơn đến ThS Nguyễn Văn Huy, bộ môn kỹ thuật máy tính

đã nhiệt tình giúp đỡ quá trình lập trình Matlab để chạy chương trình thuật toán trong quá trình thực hiện luận văn

Tác giả xin cảm ơn Trung tâm thí nghiệm và các giáo viên thuộc Trung tâm đã tạo điều kiện về thiết bị và giúp đỡ trong quá trình sử dụng thiết bị để thực hiện luận văn

Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn những ý kiến đóng góp của các thầy giáo thuộc khoa Cơ khí và các đồng nghiệp đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tác giả tháo gỡ những vướng mắc trong thời gian thực hiện luận văn

Mặc dù đã cố gắng, song do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên chắc chắn luận văn này không tránh khỏi thiếu sót Tác giả rất mong sẽ nhận được những ý kiến đóng góp từ các thầy cô giáo và các đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn và có ý nghĩa trong thực tiễn

Xin chân thành cảm ơn!

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi Các số liệu, kết quả có trong luận văn là trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ một công trình nào khác

Thái Nguyên, ngày 10 tháng 11 năm 2011

Tác giả luận văn

Hoàng Thị Quyên

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 4

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 5

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 6

PHẦN MỞ ĐẦU 9

I Tính cấp thiết của đề tài 9

II Mục đích của đề tài 10

III Nội dung của đề tài 10

IV Phương pháp nghiên cứu 11

V Công cụ nghiên cứu 11

Chương 1: CÁC KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ ĐO ĐỘ TRỤ 12

I Các khái niệm cơ bản trong kỹ thuật đo: 12

1.1 Đo lường 12

1.2 Đơn vị đo - Hệ thống đơn vị đo 12

1.3 Phương pháp đo 13

1.4 Kiểm tra - phương pháp kiểm tra 15

1.5 Phương tiện đo - Phân loại phương tiện đo 16

1.6 Các chỉ tiêu đo lường cơ bản 16

1.7 Các nguyên tắc cơ bản trong đo lường 17

1.7.1 Nguyên tắc Abbe 17

1.7.2 Nguyên tắc chuỗi kính thước ngắn nhất 18

1.7.3 Nguyên tắc chuẩn thống nhất 19

1.7.4 Nguyên tắc kinh tế 19

1.8 Các thông số chất lượng của hệ thống đo 19

1.8.1 Độ nhạy 20

1.8.2 Độ phân giải 20

1.8.3 Độ chính xác đo 21

1.8.4 Độ chính xác lặp lại 21

1.8.5 Khoảng chết 22

1.8.6 Khả năng lặp 22

1.8.7 Khả năng tuyến tính hóa 22

1.8.8 Sai số gắn với mô hình hóa hệ thống đo 22

1.8.9 Phương pháp tính sai số tổng 23

II Phương pháp đo các thông số hình học 25

2.1 Phương pháp đo kích thước 25

2.1.1 Phương pháp đo hai tiếp điểm 25

2.1.2 Phương pháp đo ba tiếp điểm 26

2.1.3 Phương pháp đo tọa độ 31

2.2 Phương pháp đo độ trụ 33

III Một số mô hình toán học áp dụng khi đo 3D 38

3.1 Cơ sở khoa học của phép đo tọa độ 38

3.1.1 Hệ tọa độ đề các vuông góc 38

3.1.2 Các phép biến đổi tọa độ 40

3.2 Thuật toán xác định tâm và bán kính đường tròn 44

3.2.1 Xác định đường tròn qua tọa độ 3 điểm đo 44

3.2.2 Xác định đường tròn qua tọa độ nhiều điểm đo 45

Chương 2: GIỚI THIỆU VỀ THOẬT TOÁN TỐI ƯU BẦY ĐÀN 47

2.1 Tổng quan về thuật toán Particle Swarm Optimization (PSO) 47

2.1.1 Giới thiệu 47

2.1.2 Thuật toán PSO 48

2.1.3 Sự khác biệt của thuật toán PSO so với các thuật toán tối ưu khác 51

2.1.4 Tính chất của thuật toán PSO 52

2.1.5 Ưu nhược điểm của thuật toán PSO 52

2.1.6 Ứng dụng của thuật toán PSO 52

2.2 Thuật toán PSO song song và PSO nối tiếp 53

2.2.1 Thuật toán PSO song song 53

2.2.2 Thuật toán PSO nối tiếp 55

2.3 Các bước quan trọng trong việc áp dụng thuật toán PSO: 57

Chương 3: ÁP DỤNG THUẬT TOÁN PSO ĐỂ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TRỤ 58

3.1 Yêu cầu đặt ra cho bài toán đánh giá độ trụ 58

3.2 Đánh giá độ trụ dựa trên thuật toán PSO 60

3.3 Lưu đồ thuật toán 63

Chương 4: XỬ LÝ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 65

4.1 Lập cơ sở dữ liệu 65

4.1.1 Máy đo tọa độ 3 chiều CMM 65

4.1.2 Tạo bộ dữ liệu cho chương trình 70

4.2 Giới thiệu về phần mềm matlab 77

4.3 Ứng dụng phần mềm matlab chạy chương trình PSO ứng dụng 78

4.4 So sánh thuật toán PSO với thuật toán Dhanish 82

4.4.1 Thuật toán Dhanish xác định độ không tròn 82

4.4.2 Kết quả của việc ứng dụng thuật toán Dhanish 89

4.4.3 Chuyển dữ liệu trên mặt trụ về một mặt phẳng 90

4.4.4 Đánh giá kết quả 93

KẾT LUẬN 94

TÀI LIỆU THAM KHẢO 95

Tên tiếng Anh

Coordinate Measuring Machine Genetic algorithm

Particle swarm optimization Coordinate System

MasterBall HyperText Markup Language Computer Aided Manufacturing Computer Numerical Control

Tiếng Việt

Máy đo tọa độ Thuật toán di truyền Thuật toán tối ưu hóa bầy đàn

Hệ toạ độ Quả cầu chuẩn Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản Sản xuất có trợ giúp của máy tính Điều khiển số bằng máy tính

Thuật toán Dhanish Thuật toán do P.B.Dhanish công bố trên International

journal of Maxhine Tool & Manufacture 42 (2002)

Thông số quy định sai số hình dáng bề mặt TCVN-11-77

Bảng dấu của các góc tọa độ

Cosin chỉ phương hệ tọa độ mới

Dữ liệu đo bất kỳ trên bề mặt trụ

Kết quả của PSO

Dữ liệu đo bất kỳ trên đường tròn

Bộ dữ liệu chiếu xuống mặt phẳng oxy

So sánh kết quả của hai thuật toán: PSO và Dhanish

Phân tích kết quả đo theo nguyên tắc Abbe

Đo khoảng cách giữa hai tâm

Mô hình đặc trưng của một bộ chuyển đổi Mối quan hệ vào/ra

Ví dụ mục tiêu bắn Phương pháp đo hai tiếp điểm Phương pháp đo 3 tiếp điểm Chi tiết then hoa

Chi tiết méo 3 cạnh Dựng đường tròn đi qua 3 điểm Phương pháp đo cung 3 tiếp tuyến Chỉnh “zero” cho dụng cụ dùng H0

Phương pháp đo tọa độ Sai lệch về độ trụ

Đo độ côn theo sơ đồ cơ bản

Đo độ côn theo sơ đồ đo vi sai

Đo độ côn dùng dụng cụ đo dạng tự chọn chuẩn

Đo độ phình thắt

Đo độ cong trục

Hệ toạ độ Đề các Cách xác định toạ độ 1 điểm trong không gian 3D

Máy CMM kiểu Grantry của B&S

Máy CMM kiểu Cantiver của Tarrus

Mẫu thử đo trên máy CMM

Phần mềm GEOPAK

Hộp thoại Start up wizard

Thiết lập thông số tạo đầu đo chuẩn

Hiệu chỉnh đầu đo

Giao diện chương trình sau khi hiệu chỉnh đầu đo

Hộp thoại Element plane

Chọn mặt phẳng chuẩn

Đo vòng tròn chuẩn

Hộp thoại Create origin

Lệnh đo các điểm

Dữ liệu dạng txt trong không gian

Giao diện chương trình

Hộp thoại Set path

Hộp thoại Browse For Folder

Hộp thoại Set path khi đã chọn xong

Hiển thị kết quả

Hình trụ kết quả và các điểm đo

Hình chiếu kết quả các điểm đo

Các lần lặp của PSO

Mô phỏng tọa độ các điểm

Kết quả hiển thị

Dữ liệu dạng text trong mặt phẳng

Giao diện chương trình thuật toán Dhanish Chọn file chứa mẫu

Kết quả chạy bộ dữ liệu 32 điểm Kết quả các vòng lặp

do đó sức cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường bị hạn chế Trước thực tế đó, hệ thống kiểm tra kích thước có tích hợp máy tính được sử dụng, trong đó máy đo tọa

độ ba chiều (CMM) là lựa chọn hàng đầu của các nhà sản xuất

Hiện nay, với sự suất hiện ngày càng nhiều của máy đo tọa đọ CMM, kỹ thuật đo bằng máy CMM đã nhận được nhiều sự quan tâm Các máy CMM tích hợp máy tính và phần mềm phù hợp để phân tích và xử lý kết quả đo Điều làm nhiều người dùng băn khoăn là cùng một bộ dữ liệu về tọa độ nhưng các máy CMM khác nhau lại cho các kết quả khác nhau Điều này được giải thích là do thuật toán xử lý

dữ liệu khác nhau

Xác định các thông số chuẩn cho hình trụ là một trong những tính năng quan trọng nhất trong thiết kế, sản xuất và lắp ráp cơ khí Nó là điều kiện cần thiết để xây dựng một thuật toán để đánh giá sai số hình trụ Độ trụ là sai lệch lớn nhất giữa bề mặt thực đến bề mặt trụ áp (là mặt trụ lý thuyết bao lấy mặt trụ thực) Đã có nhiều nghiên cứu để đánh giá sai số độ trụ [1-3] Murthy [1] đã nâng cao một phương pháp với các đa thức trực giao, có nghĩa là chiếu dữ liệu của hình trụ lên một số mặt phẳng và sau đó nhận được sai số của hình trụ bằng phương pháp bằng phẳng X Qian [2] đã sử dụng hàm mục tiêu để đánh giá sai số hình trụ Các sai số được tối

ưu hóa bằng thuật toán genetic algorithm (GA), phương pháp này cho phép giảm không gian tìm kiếm mà vẫn hội tụ đến các giải pháp tối ưu toàn cục Mặc dù vậy tốc độ hội tụ của phương pháp này là quá chậm bởi các quá trình lai ghép và đột biến trong quá trình tiến hóa J Mao [3] phát triển một phương pháp để đánh giá sự không chắc chắn của các sai số hình trụ Phương pháp này dựa trên thuật toán tối ưu hóa bầy đàn particle swarm optimization (PSO) Với phương pháp này cho tốc độ

hội tụ nhanh và kết quả chính xác, phù hợp hơn với tiêu chuẩn vùng tối thiểu, tuy nhiên trong tính tường minh của thuật toán còn chưa rõ Dhanish [4] đã đưa ra thuật toán rất tường minh để tìm giá trị nhỏ nhất của các sai số độ tròn cho bất kỳ bộ dữ liệu nào và được Vũ Thị Tâm [5] nghiên cứu ứng dụng thuật toán này xác định sai

số độ tròn trên máy CMM, nhưng chưa xét trên mặt cắt dọc để đánh giá độ bóng và

độ kín khít bề mặt Trên cơ sở đó tác giả tiếp tục nghiên cứu phát triển ứng dụng thuật toán PSO để xác định sai lệch về độ trụ từ dữ liệu tọa độ các điểm đo trên máy CMM C544 Mitutoyo Hi vọng thành công của đề tài sẽ là đóng góp mới cho việc phát triển mô hình đo lường và kiểm tra khác trong chế tạo máy

Cơ sở thực tiễn

Xuất phát từ thực tế trường Đại học Kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên đã đầu tư máy đo tọa độ 3 chiều CMM và nhiều cơ sở sản xuất có khả năng đã và đang trang bị máy CMM thay thế cho các thiết bị đo cũ và không đáp ứng được yêu cầu sản xuất hiện đại Việc khai thác có hiệu quả và tin cậy máy CMM là cần thiết Hi vọng chương trình xây dựng dựa trên các thuật toán xác định sai lệch về độ trụ từ

dữ liệu đo trên máy CMM sẽ hữu ích cho việc sử dụng máy đo để tự động hóa xác định sai lệch độ trụ trong nghiên cứu và sản xuất thực tiễn

Từ những cơ sở phân tích trên việc nghiên cứu “Sử dụng thuật toán

Particle Swarm Optimization đánh giá độ trụ từ dữ liệu đo trên máy CMM C544”

là cấp thiết và có ý nghĩa khoa học và thực tiễn

II Mục đích của đề tài

- Sử dụng thuật toán Particle Swarm Optimization xác định sai lệch

độ trụ từ dữ liệu đo trên máy CMM

- Thiết lập chương trình xử lý dữ liệu

- Ứng dụng kết quả nghiên cứu trong đo lường kiểm tra chi tiết họ

trục/lỗ

III Nội dung của đề tài

- Đánh giá tổng quan về các phương pháp đo trên các máy CMM

- Cơ sở toán học và các công cụ toán về phép đo và xử lý dữ liệu

- Tổng quan về thuật toán Particle Swarm Optimization (PSO)

- Mô hình bài toán xác định sai số độ trụ

- Sử dụng thuật toán PSO đánh giá độ trụ và lập trình ứng dụng thuật toán này bằng phần mền Matlab để tính toán sai số độ trụ

- Đánh giá kết quả và so sánh kết quả của bằng phương pháp PSO với phương pháp xác định độ tròn theo Dhanish

IV Phương pháp nghiên cứu

- Ứng dụng toán

- Ứng dụng kỹ thuật lập trình

- Kiểm nghiệm chương trình xử lý dữ liệu

V Công cụ nghiên cứu

- Công cụ toán

- Phần mềm matlab

- Phần mềm MCOSMOS

- Máy CMM C544 Mitutoyo

Chương 1 CÁC KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ ĐO ĐỘ TRỤ

I Các khái niệm cơ bản trong kỹ thuật đo:

1.1 Đo lường

Đo lường là việc định lượng thông số của đối tượng đo Đó là việc thiết lập quan hệ giữa đại lượng cần đo và một đại lượng có cùng tính chất vật lý được quy định dùng làm đơn vị đo

Thực chất đó là việc so sánh đại lượng cần đo với đơn vị chuẩn để tìm ra tỷ

lệ giữa chúng Độ lớn của đối tượng cần đo được biểu diễn bằng trị số của tỷ lệ nhận được kèm theo đơn vị đo dùng khi so sánh

Ví dụ: Đại lượng cần đo là Q, đơn vị đo dùng so sánh là u Khi so sánh ta có

tỷ lệ giữa chúng là: q

u

Kết quả đo sẽ biểu diễn là: Q = q.u

Việc chọn độ lớn của đơn vị đo khác nhau khi so sánh sẽ có trị số q khác nhau Chọn độ lớn của đơn vị đo sao cho việc biểu diễn kết quả đo gọn, đơn giản, tránh nhầm lẫn trong ghi chép và tính toán Kết quả đo cuối cùng cần biểu diễn theo đơn vị đo hợp pháp

1.2 Đơn vị đo - Hệ thống đơn vị đo

Đơn vị đo là yếu tố chuẩn mực dùng để so sánh, vì thế độ chính xác của đơn

vị đo sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác khi đo

Độ lớn của đơn vị đo cần được quy định thống nhất mới đảm bảo được việc thống nhất trong giao dịch, mua bán, chế tạo sản phẩm thay thế, lắp lẫn Các đơn

vị đo cơ bản và đơn vị đo dẫn suất hợp thành hệ thống đơn vị được quy định trong bảng đơn vị đo hợp pháp của nhà nước dựa trên quy định của hệ thống đo lường quốc tế ISO

2



Trong đó h là chiều cao cung, s là độ dài dây cung

Ví dụ: Khi đo tỷ trọng vật liệu, dựa trên quan hệ vật lý: D =

V G

Trong đó D là tỷ trọng, G là trọng lượng mẫu, V là thể tích mẫu

Nếu ta chọn mẫu dạng trụ thì: V = d h

4 2



Với d là đường kính mẫu, h là chiều dài mẫu

Khi đó ta có: D =

h d

G

42



Việc chọn mối quan hệ nào trong các mối quan hệ có thể với thông số đo phụ thuộc vào độ chính xác yêu cầu đối với đại lượng đo, trang thiết bị hiện có, có khả năng tìm được hoặc tự chế tạo được Mối quan hệ cần được chọn sao cho đơn giản, các phép đo dễ thực hiện với yêu cầu về trang bị đo ít và có khả năng hiện thực

Cơ sở để phân loại phương pháp đo:

(a) Dựa vào quan hệ giữa đầu đo và chi tiết đo chia ra: Phương pháp đo tiếp xúc và phương pháp đo không tiếp xúc

Phương pháp đo tiếp xúc là phương pháp đo giữa đầu đo và bề mặt chi tiết

đo tồn tại một áp lực gọi là áp lực đo Ví dụ như khi đo bằng dụng cụ đo cơ khí, điện tiếp xúc áp lực này làm cho vị trí đo ổn định vì thế kết quả đo tiếp xúc rất ổn định Tuy nhiên, do có áp lực đo mà khi đo tiếp xúc không tránh khỏi sai số do các biến dạng có liên quan đến áp lực đo gây ra, đặc biệt đo các chi tiết bằng vật liệu mềm, dễ biến dạng hoặc các hệ đo kém cứng vững

Phương pháp đo không tiếp xúc là phương pháp đo không có áp lực đo giữa đầu đo và bề mặt chi tiết Vì không có áp lực đo nên khi đo bề mặt chi tiết không bị biến dạng hoặc bị cào xước Phương pháp này thích hợp với các chi tiết nhỏ, mềm, mỏng, dễ biến dạng, các sản phẩm không cho phép có vết xước

(b) Dựa vào quan hệ giữa giá trị chỉ thị trên dụng cụ đo và giá trị của đại lượng đo chia ra phương pháp đo tuyệt đối và phương pháp đo tương đối

Trong phương pháp đo tuyệt đối, giá trị chỉ thị trên dụng cụ đo là giá trị đo được Phương pháp đo này đơn giản, ít nhầm lẫn, nhưng độ chính xác đo kém Phương pháp đo này cho ta sai lệch giữa giá trị đo và giá trị của chuẩn dùng khi chỉnh “0” cho dụng cụ đo Kết quả đo phải là tổng của giá trị chuẩn và giá trị chỉ thị: Qt = Q + x

với: Q - kích thước mẫu chỉnh “0”

Phương pháp đo gián tiếp là phương pháp đo trong đó đại lượng được đo không phải là đại lượng cần đo nó có quan hệ hàm số với đại lượng cần đo, ví dụ như khi ta đo đường kính chi tiết thông qua việc đo các yếu tố trong cung hay qua chu vi

Phương pháp đo gián tiếp thông qua các mối quan hệ toán học hoặc vật lý học giữa đại lượng đo và đại lượng cần đo là phương pháp đo phong phú, đa dạng

và rất hiệu quả Tuy nhiên, nếu hàm quan hệ phức tạp thì độ chính xác đo thấp

Việc tính toán xử lý kết quả đo và độ chính xác đo rất phụ thuộc vào việc chọn mối quan hệ này

1.4 Kiểm tra - phương pháp kiểm tra

Kiểm tra là việc xem xét chất lượng thực của đối tượng có nằm trong giới hạn cho phép đã được quy định hay không Giới hạn cho phép là sai lệch cho phép trong dung sai sản phẩm mà người thiết kế yêu cầu phụ thuộc vào độ chính xác cần thiết của sản phẩm Nếu giá trị thực nằm trong khoảng sai lệch cho phép, sản phẩm được xem là đạt, ngược lại sản phẩm bị xem là không đạt

Việc kiểm tra phải thông qua kết quả đo thực của sản phẩm hoặc qua kích thước giới hạn của calip Vì thế, người ta thường gắn hai quá trình đo - kiểm làm một quá trình đảm bảo chất lượng sản phẩm

Căn cứ vào mục đích sử dụng của yếu tố cần kiểm tra người ta phân ra kiểm tra thu nhận và kiểm tra trong khi gia công

Kiểm tra thu nhận là phương pháp kiểm tra nhằm phân loại sản phẩm thành các sản phẩm đạt và sản phẩm không đạt

Kiểm tra trong khi gia công là phương pháp kiểm tra thông qua việc theo dõi

sự thay đổi của thông số đo để có tác dụng ngược vào hệ thống công nghệ nhằm điều chỉnh hệ thống sao cho sản phẩm được tạo ra đạt chất lượng yêu cầu

Trong các quá trình công nghệ hiện đại, đặc biệt là khi chế tạo các chi tiết phức tạp, kiểm tra trong gia công không những hạn chế sản phẩm hỏng mà còn thực hiện được các thao tác kiểm tra mà sau khi chế tạo sẽ khó mà kiểm tra được

Căn cứ vào mức độ phức tạp của thông số chia ra kiểm tra theo thành phần

và kiểm tra tổng hợp

Kiểm tra theo thành phần: Thực hiện riêng với một thống số, thông thường

đó là các thông số quan trọng, ảnh hưởng chính tới chất lượng sản phẩm Ngoài ra, trong nghiên cứu độ chính xác trong khi gia công, để hợp lý hoá quy trình công nghệ, tìm nguyên nhân gây sai hỏng người ta cần phải kiểm tra yếu tố mà thông

số kiểm tra chính là yếu tố đang thực hiện tại nguyên công

Kiểm tra tổng hợp là phương pháp kiểm tra đồng thời sự ảnh hưởng của các yếu tố tới chất lượng chung của sản phẩm, phương pháp này thường dùng để kiểm tra thu nhận sản phẩm

Ví dụ: với chi tiết ren khi đang gia công có thế kiểm tra đường kính trung bình, đó là kiểm tra yếu tố Khi chi tiết đã gia công có thể kiểm tra ăn khớp bằng cách cho ăn khớp bu lông - đai ốc Đó là việc kiểm tra tổng hợp

1.5 Phương tiện đo - Phân loại phương tiện đo

Phương tiện đo là tập hợp các dụng cụ đo, máy đo, gá đo và các phương tiện phụ trợ cho quá trình đo

Phương tiện đo được phân loại chủ yếu theo bản chất vật lý của quá trình đo: quang học, cơ khí, thủy lực, điện, điện tử

Phương tiện đo còn được phân loại theo đặc tính sử dụng: vạn năng và chuyên dùng

Phương tiện đo được phân loại theo số toạ độ có thể có một, hai, ba hay nhiều toạ độ

Việc chọn phương tiện đo nào cho quá trình đo phụ thuộc vào:

- Các đặc điểm riêng của sản phẩm Ví dụ: độ cứng, độ lớn, trọng lượng,

độ chính xác và cả số lượng sản phẩm cần đo kiểm

- Phương pháp đo

- Khả năng có thể của thiết bị

1.6 Các chỉ tiêu đo lường cơ bản

Giá trị chia độ c hay là độ phân giải: Đó là chuyển vị thực ứng với kim chỉ dịch đi một khoảng chia a Giá trị c càng nhỏ thì độ chính xác đo càng cao

Khoảng chia độ a là khoảng cách giữa tâm hai vạch trên bảng chia độ

Tỷ số truyền và độ nhậy K là tỷ số giữa sự thay đổi ở đầu ra tương ứng với

sự thay đổi ở đầu vào của dụng cụ đo Khi K càng lớn, độ chính xác đo càng cao Khi sự thay đổi ở đầu vào ra cùng tính chất vật lý thì K là đại lượng không thứ nguyên, gọi là tỷ số truyền Khi các sự thay đổi này không cùng tính chất vật lý thì

K là sẽ có thứ nguyên của đại lượng ra trên đại lượng vào và K gọi là độ nhậy

Độ nhậy giới hạn  là chuyển vị nhỏ nhất ở đầu vào còn gây ra được chuyển

vị ở đầu ra ổn định và quan sát được Khi  càng bé thì độ chính xác đo càng cao

Độ biến động chỉ thị là phạm vi dao động của chỉ thị khi ta đo lập lại cùng một giá trị đo trong cùng một điều kiện đo:

bd = Xmax - XminTrong đó Xmax và Xmin là giá trị chỉ thị lớn nhất và nhỏ nhất trong n lần đo lặp lại bd càng lớn thì độ chính xác đo càng kém

Phạm vi đo là phạm vi thay đổi của giá trị đo mà phương tiện đo có thể đo được

1.7 Các nguyên tắc cơ bản trong đo lường

Hình 1.1: Phân tích kết quả đo theo nguyên tắc Abbe

Với khe hở , chiều dài khâu dẫn là L, theo (hình 1-1) góc nghiêng lệch lớn nhất là:

L arcrg

Khi đo không theo nguyên tắc Abbe, sai số đo là: 1 = S.tg   S 

Khi đo theo Abbe, sai số sẽ là: 2 = l(1-cos)  l

2

2





Với l là chiều dài đo Có thể thấy sai số của dụng cụ đo không theo nguyên

tắc Abbe là rất lớn so với các dụng cụ đo theo nguyên tắc Abbe

1.7.2 Nguyên tắc chuỗi kính thước ngắn nhất

Chuỗi kích thước trong khi đo hình thành bởi một số các khâu của trang bị

đo và kích thước đo, trong đó kích thước đo là khâu khép kín Khi trang thiết bị đo càng đơn giản, ít khâu khớp thì độ chính xác đo càng cao

Khi thiết kế phương án đo, Chuỗi kích thước hình thành bởi sơ đồ đo, trong

đó kích thước đo là đại lượng đo gián tiếp có quan hệ hàm số với các đại lượng đo trực tiếp Khi số đại lượng đo trực tiếp càng ít thì độ chính xác đo của đại lượng đo gián tiếp càng cao Như vậy, sơ đồ đo càng đơn giản, càng ít thông số, mối quan hệ không phức tạp đo thì kết quả đo càng chính xác

Hình 1.2: Đo khoảng cách giữa hai tâm

Ví dụ: Khi ta đo khoảng cách giữa hai tâm, có thể có 3 phương án:

- Năng suất đo

- Yêu cầu trình độ người sử dụng và sửa chữa

- Khả năng chuyên môn hoá, tự động hoá khâu đo kiểm

- Khả năng lợi dụng các thiết bị đo phổ thông, thiết bị đo sẵn có hoặc các thiết bị gá lắp đo lường tự trang bị được

1.8 Các thông số chất lƣợng của hệ thống đo

Trong một hệ thống đo kiểm, các sensor và các bộ chuyển đổi thường được dùng trong các điều kiện, môi trường khác nhau Cũng giống như con người, chúng rất nhạy cảm với các thông số đầu vào như áp suất, dịch chuyển, nhiệt độ, sóng âm

và từ trường Các đặc tính của sensor được thảo luận theo các tính chất sau:

Độ nhạy

Độ nhạy là khả năng thiết bị đo phản ứng lại với các thay đổi của đại lượng

đo Hay là tỉ lệ giữa khoảng thay đổi của tín hiệu đầu ra và đầu vào

Ví dụ: một thiết bị đo cho đầu ra là tín hiệu điện, nếu một thay đổi dịch chuyển 0.001mm gây nên sự thay đổi hiệu điện thế là 0.02V thì độ nhạy của thiết bị

sẽ là: 0.02 20 /

0.001

1.8.2 Độ phân giải

Độ phân giải được định nghĩa là số gia nhỏ nhất trong giá trị của phép đo mà thiết

bị có thể xác định được Ví dụ một panme với khoảng chia độ nhỏ nhất1mm được dùng

để đo khoảng cách gần nhất là 0.5 mm, thì độ phân giải sẽ ước lượng là 0.5 mm

Transducer

∆O Hình 1.3 Mô hình đặc trưng

của một bộ chuyển đổi

Nguồn năng lượng

Hình 1.4 Mối quan hệ vào / ra

1.8.3 Độ chính xác đo

Độ chính xác đo (accuracy) được đánh giá bằng sự sai khác giữa giá trị đo và giá trị thực tế Độ chính xác đo (accuracy) phụ thuộc vào các giới hạn của thiết bị Một thí nghiệm được coi là chính xác nếu nó không bị ảnh hưởng bởi các lỗi của thí nghiệm đó Một độ chính xác ±0.001 có nghĩa là giá trị đo sai khác so với giá trị thực trong phạm vi 0.001 đơn vị Trong thực tế, độ chính xác được định nghĩa bằng phần trăm của giá trị thực:

Phần trăm giá trị thực = (Giá trị đo – giá trị thực) / giá trị thực

Một cái cân có thể cân 1g với lỗi là 0.001g, vậy độ chính xác của thiết bị đo này là 0.1% Sự sai khác giữa giá trị đo và giá trị thực tế được gọi là độ lệch (bias)

1.8.4 Độ chính xác lặp lại

Độ chính xác lặp lại (precision) là khả năng của thiết bị có thể tạo được một tập hợp các giá trị đo trong một phạm vi cho trước Độ chính xác lặp lại (precision) phụ thuộc vào độ ổn định của thiết bị

Ví dụ: Hình 1.5 minh họa các mức độ khác nhau của Precision và Accuracy trong thí nghiệm bắn bia

Trường hợp precision cao, accuracy thấp xảy ra khi các vết đạn nằm ở vòng tròn ngoài cùng Trong trường hợp thứ 2, accuracy và precision cao, các vết đạn nằm trong vòng tâm và khoảng cách rất gần nhau (rất chụm) Trường hợp thứ 3, accuracy trung bình, precision thấp các vết đạn nằm ở các vòng giữa nhưng rời rạc,

Accuracy thấp

Precision cao

Accuracy cao Precision cao

Accuracy trung bình, Precision thấp

Accuracy thấp Precision thấp

Hình 1.5 Ví dụ mục tiêu bắn

không gần nhau Trường hợp cuối, precision và accuracy thấp, các vết đạn nằm ở các vị trí ngẫu nhiên

1.8.5 Khoảng chết

Khoảng chết được định nghĩa là khoảng cách lớn nhất hoặc góc lớn nhất mà một bộ phận cơ khí nào của hệ thống có thể dịch chuyển theo một phương nhưng không gây ra một dịch chuyển của một bộ phận nào khác đính kèm với nó

1.8.6 Khả năng lặp

Khả năng lặp là khả năng tạo ra một loạt tín hiệu đầu ra hoàn toàn giống nhau khi lặp lại phép đo trong môi trường giống nhau (Khi phép đo được lặp lại thì kết quả đo không bị sai khác, mà hoàn toàn giống nhau – độ ổn định)

1.8.7 Khả năng tuyến tính hóa

Đặc tính của các thiết bị đo chính xác là khi tín hiệu đầu ra là một hàm tuyến tính của tín hiệu đầu vào Tuy nhiên, sự tuyến tính này không bao giờ là tuyệt đối,

và sai khác này được gọi là dung sai tuyến tính Tính tuyến tính được hiểu là sai lệch lớn nhất của đường cong tín hiệu đầu ra với đường thẳng trong vòng lặp hiệu chỉnh Sự phi tuyến thường gây ra bởi các thành phần phi tuyến như độ trễ của các thành phần cơ khí, độ nhớt của dung dịch và sự khuếch đại của tín hiệu điện

1.8.8 Sai số gắn với mô hình hóa hệ thống đo

Các hệ cơ điện tử hiện đại phụ thuộc nhiều vào việc sử dụng các sensor và các kỹ thuật đo Việc điều khiển các quá trình công nghiệp và các hệ thống tựđộng

sẽ rất khó khăn nếu như không có các sensor và các hệ thống đo chính xác Hiệu quả của các thiết bị cơ điện tử yêu cầu có các sự lựa chọn hợp lý các loại sensor, vật liệu, phần cứng và phần mềm Nói một cách rộng hơn, sự lựa chọn một thiết bị cho một ứng dụng cụ thể sẽ phụ thuộc vào độ chính xác yêu cầu Nếu chỉ cần độ chính xác thấp thì không cần thiết phải sử dụng các sensor đắt tiền và các thành phần cảm biến chính xác Ngược lại, nếu thiết bị được dùng trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao thì sai số của thiết bị cảm biến và đo phải nhỏ tới mức cho phép

Mỗi hệ thống phụ thuộc vào hệ đo sẽ liên quan đến một lượng không ổn định nào đó Sự không ổn định này có thể do sự thiếu chính xác của một sensor riêng lẻ

nào đó, hoặc do sai số ngẫu nhiên của phép đo, hoặc do các điều kiện về môi trường Độ chính xác tổng thể của hệ thống sẽ phụ thuộc vào sự tương tác giữa các thành phần trong hệ thống, đồng thời phụ thuộc vào độ chính xác của từng thành phần riêng lẻ Điều này đúng với các thiết bị đo, cũng như các hệ thống sản xuất có nhiều thành phần và hệ thống con Một thiết bị đo thông thường có thể bao gồm nhiều thành phần, có quan hệ phức tạp, và mỗi thành phần có thể ảnh hưởng đến sai

số tổng thể của hệ thống

1.8.9 Phương pháp tính sai số tổng

Độ chính xác của một hệ thống phức tạp trong môi trường sản xuất phụ thuộc vào thiết kế và sai số thiết kế của các thành phần trong hệ thống đó Một cách đơn giản, nếu một thí nghiệm có một số nguồn thành phần, mỗi nguồn được đo riêng biệt sử dụng các thiết bị đo độc lập, sẽ cần phải có một thuật toán để xử lý, tính toán sai số tổng thể của hệ thống Nói chung, thuật toán này cũng cần phải tính toán được sai số riêng lẻ của từng thành phần hệ thống Phương pháp phân tích sai

số giúp ta xác định được mức độ ảnh hưởng của các sai số thành phần đến sai số chung của hệ Thuật toán này cũng giúp ta xác định được sai số thiết kế nếu như biết được sai số thiết kế tổng của hệ thống Một ví dụ minh họa sẽ được trình bày sau đây:

Xét vấn đề tính toán số N là một hàm của n biến độc lập x1, x2, … xn, là các

số lượng đã đo của một thiết bị đo (hay là các thành phần đầu ra của các thiết bị đo khác nhau trong một hệ thống)

1 1 2 2

2 2

Tất cả các đạo hàm riêng trong dãy đều được tính toán tại các giá trị đã biết

x1, x2, … xn Vì các phép đo đã được tiến hành nên các giá trị xi là các giá trị đã biết

và có thể thay vào biểu thức để tính các đạo hàm riêng

Trong thực tế, các giá trị x rất nhỏ nên x2 có thể bỏ qua Biểu thức (1.3)

Ví dụ nếu

3

f x

( )

i

i

N x

f n x



 



 Với i = 1,2,3…,n (1.7a)

Phương pháp các ảnh hưởng tương đương trong biểu thức (1.5), xét các giá trị tuyệt đối của tất cả các biến và ước lượng khoảng không chắc chắn lớn nhất của biến đo theo thông số N

Một phương pháp khác là Square root of sum of square (RSS) cũng dựa trên giả thiết là tất cả các đại lượng không ổn định đều được tính toán với cùng một mức

hệ số tin cậy Điều đó được chỉ ra trên biểu thức (1.7b) Khi nào áp dụng phương pháp RSS thì hệ số tin cậy của lượng không ổn định trong kết quả tổng thể N sẽ có giá trị bằng với hệ số tin cậy của các biến xi

1 2 2 1

i n i

2.1.1 Phương pháp đo hai tiếp điểm

Phương pháp đo hai tiếp điểm là phương pháp mà khi đo các yếu tố đo của thiết bị đo tiếp xúc với bề mặt chi tiết đo ít nhất là trên 2 điểm, trong đó nhất thiết phải có hai tiếp điểm nằm trên phương biến thiên của kích thước đo 1-1 (hình 1-6)

Trong hai tiếp điểm, một gắn với yếu tố định chuẩn MC và một gắn với yếu

tố đo MD Yêu cầu MD // MC và cùng vuông góc với phương 1-1 Áp lực đo có phương tác dụng trùng với 1-1 Để chi tiết đo được ổn định nâng độ cao chính xác khi đo người ta cần chọn mặt chuẩn và mặt đo phù hợp với hình dạng bề mặt đo sao cho chi tiết đo ổn định dưới tác dụng của lực đo Ngoài ra, để giảm ảnh hưởng của sai số chế tạo mặt chuẩn và mặt đo cần có thêm các tiếp điểm phụ để làm ổn định thông số đo

Hình 1.6 Phương pháp đo hai tiếp điểm

2.1.2 Phương pháp đo ba tiếp điểm

Phương pháp đo ba tiếp điểm là phương pháp đo mà khi đo các yếu tố đo của

thiết bị đo tiếp xúc với bề mặt chi tiết đo ít nhất là trên 3 điểm, trong đó không tồn

tại một cặp tiếp điểm nào nằm trên phương biến thiên của kích thước đo

Cơ sở của phương pháp đo:

- Từ một điểm I ngoài vòng tròn, quan sát vòng tròn dưới hai tiếp tuyến IA

và IB hợp với nhau một góc  Khi R thay đổi, tâm O của vòng tròn sẽ di chuyển trên phân giác Ix Để nhận biết sự thay đổi này, ta có thể đặt điểm quan sát tại M hoặc N Chuyển vị trí ở M hoặc N sẽ cho ta sự thay đổi của h Với: R =

1 2 sin

1





h

lấy dấu (+) khi đặt điểm quan sát ở N (1.8)

lấy dấu (-) khi đặt điểm quan sát ở M (1.9)

Trong kỹ thuật ta bắt buộc phải tiến hành phép đo so sánh vì kích thước h không xác định được Do đó ta có: R =

1 2 sin

với R0 là bán kính chi tiết mẫu dùng khi đo so sánh

Ứng với điều kiện (1.8) ta có sơ đồ đo (a) hình 1-7 và ứng với điều kiện (1.9)

Hình 1.7 Phương pháp đo 3 tiếp điểm

Khi đo đường kính mặt trụ gián đoạn như đường kính đỉnh răng bánh răng hay then hoa, các mặt đặc biệt là với số cạnh lẻ cần xác định góc  thích hợp của

khối V  = 1800 - n

z

0360

0 - kích thước mẫu dùng khi chỉnh “0”

h - sai lệch chỉ thị khi đo

K - tỷ số truyền phụ của sơ đồ

Với chi tiết 3 cạnh như hình 1.9, có đường kính mọi phía bằng nhau, phương pháp đo 2 tiếp điểm không thể đo được đường kính của chi tiết này Dùng phương

pháp 3 tiếp điểm với  = 1800 -

z

0360

= 600 sẽ đo được đường kính và độ phân cạnh

của sản phẩm loại này

- Dựa trên nguyên tắc qua 3 tiếp điểm có thể dựng được một vòng tròn duy nhất Như thế, nếu một trong 3 tiếp điểm thay đổi toạ độ thì sẽ có một vòng tròn mới có bán kính khác

Ta cố định hai trong ba điểm và theo dõi

chuyển vị trí của điểm thứ ba Để đơn giản ta đặt

điểm quan sát nằm trên trục đối xứng của A, B

82

2



R2 =

) (

8 2

)

h h

s h

Nếu h > 0 thì R2 < R1 và ngược lại

Trên nguyên tắc này người ta thiết kế ra phương pháp đo cung 3 tiếp điểm (hình 1-11) Trong hình, cặp con lăn 1 và 2 có khoảng cách tâm s = 2L, được lắp đối xứng qua phương chuyển vị trí của tiếp điểm 3 của đồng hồ có thể xác định được quan hệ:

Hình 1.8 Chi tiết then

hoa

Hình 1.9 Chi tiết 3 cạnh

Hình 1.10 Dựng đường tròn đi qua 3 điểm

Với cung lồi ta có: D = 2R =

H

L Hd

H2  2

Với cung lõm ta có: D = 2R =

H

L Hd

2

và D = D0 + D

Với D0 yêu cầu ta có thể tìm được trị số H0 cho dụng cụ có L và d cho trước

2 0 0

2

d D d

2

d D d

Dùng H0 để chỉnh “0” cho dụng cụ như hình 1-12 mô tả

Với phương pháp đo này ta có thể đo bán kính R của cung bất kỳ mà không cần có vòng tròn mẫu D0

Với các cung nhỏ, có thể suy biến cặp con lăn thành hai lưỡi dao, khi đó d = 0 Khi đo chỏm cầu hoặc các lòng cầu, cặp con lăn suy biến thành một vòng chặn có đường kính 2L

Có thể thấy rằng sơ đồ đo này thuộc sơ đồ 3 tiếp điểm cùng phía nên tỷ số truyền phụ

Hình 1.12 Chỉnh “zero” cho dụng cụ dùng H 0

Hình 1.11 Phương pháp

đo cung 3 tiếp tuyến

Hơn nữa K còn phụ thuộc H = H0 + h cho nên khi đo các vòng tròn kích thước khác nhau cần tính lại K

2.1.3 Phương pháp đo tọa độ

Phương pháp đo một tiếp điểm là phương pháp đo mà khi đo yếu tố của thiết

bị đo tiếp xúc với bề mặt chi tiết đo trên một tiếp điểm Kích thước đo được xác định từ toạ độ các điểm tiếp xúc khi đo Vì vậy, phương pháp đo một tiếp điểm còn gọi là phương pháp đo toạ độ Tuỳ theo yêu cầu đo mà có các phương pháp đo một, hai, ba hay nhiều toạ độ như hình 1-13 mô tả Trong đó ở sơ đồ a, đoạn AB được đo trên thiết bị đo một toạ độ, ở sơ đồ b đoạn AB đượcđo trên thiết bị đo hai toạ độ với phương trình kết quả đo được tính theo sơ đồ đo

Trong sơ đồ c, chi tiết được đo trên thiết bị đo 3 toạ độ Mặt của chi tiết đặt trên mặt chuẩn MC của bàn đo, đặt trong hệ toạ độ 3 chiều x, y, z Điều chỉnh cho đầu đo tiếp xúc với bàn đo ít nhất là 3 điểm 1,2,3 có toạ độ x,y,z tương ứng với 3 điểm, xác định mặt phẳng MC, z sẽ là phương pháp tuyến với MC

- Đo 1, 2, L0: cho đầu đo tiếp xúc với 1 tại 4, 5, 6 và với 2 tại 7, 8, 9 trên cùng vị trí z1 Từ trị số toạ độ x,y tương ứng xác định được 1, 2 toạ độ tâm

Độ chính xác đo và công thức tính kết quả đo phụ thuộc vào số điểm đo và cách thức lấy điểm đo

Ưu điểm của phương pháp đo tọa độ là có thể đo các kích thước chi tiết phức tạp, khó đo, không yêu cầu rà chỉnh chi tiết đo trước khi đo, giảm một cách đáng kể các động tác chuẩn bị khi đo

Tuỳ theo số tọa độ có thể của thiết bị đo mà thao tác đo và cách tính toán kết quả đo khác nhau Số toạ độ của thiết bị càng nhiều thì thao tác đo càng đơn giản

Số tọa độ càng nhiều, số điểm đo càng nhiều việc tính toán kết quả đo càng khó khăn Vì thế, để nâng cao độ chính xác khi đo người ta cần đo nhiều điểm đo và cần

có sự giúp đỡ của máy tính để giảm nhẹ lao động và tránh nhầm lẫn trong tính toán

Phần lớn các thiết bị đo tọa độ có trang bị sẵn các chương trình tính cho các yêu cầu đo thường gặp để giúp cho quá trình đo được nhanh chóng Độ chính xác của phương pháp đo phụ thuộc vào số điểm đo và cách phân bố các điểm đo trên chi tiết đo

Hình 1.13 Phương pháp đo tọa độ

mặt trụ ngoại tiếp

2.2 Phương pháp đo độ trụ

Độ trụ được định nghĩa là sai lệch lớn nhất giữa bề mặt thực đến bề mặt trụ

áp, đó là mặt trụ lý thuyết bao lấy mặt trụ thực Thông số quy định sai số bề mặt được nêu trong tiêu chuẩn Việt Nam TCVN-11-74 được ghi trong bảng 1.1

Bảng 1.1:

Hình 1.14 mô tả hiện tượng sai lệch về độ trụ Đó là tổng hợp các sai lệch

cả trên tiết diện ngang như độ tròn và trên tiết diện dọc như độ côn, độ phình thắt,

độ cong trục,…

Hình 1.14 Sai lệch về độ trụ

Từ định nghĩa có thể rút ra công thức tổng quát tính độ trụ:

Dmax - đường kính mặt trụ ngoại tiếp;

Dmin - đường kính mặt trụ nội tiếp với bề mặt thực, đồng tâm với mặt trụ

áp

a, Đo độ côn:

Xác định đường kính tại hai tiết diện I-I và II-II cách nhau chiều dài chuẩn kiểm tra L ( hình 1.15) Độ côn tuyệt đối bằng hiệu hai đường kính đo được Độ côn tương đối bằng tỷ số giữa sai lệch hai đường kính đo và chiều dài chuẩn kiểm tra Trị số L lấy theo điều kiện kỹ thuật của sản phẩm Sau khi quy định chiều dài chuẩn kiểm tra, trị số độ côn được cho thành độ côn tuyệt đối Như thế việc kiểm tra, ghi nhận kết quả đo và phân tích chất lượng sản phẩm sẽ đơn giản dễ dàng hơn Do bản chất của việc đo côn là việc đo đường kính nên ta có thể áp dụng các biện pháp và

sơ đồ đo đối với việc đo đường kính để đo độ côn

Hình 1.15 Đo độ côn theo sơ đồ cơ bản

Sơ đồ đo cơ bản để đo độ côn được thể hiện trên hình 1.15 Để loại trừ các ảnh hưởng của sai số chuẩn nên đo d1 ở đầu A rồi đảo đầu chi tiết cho B vào vị trí

đo để đo d2 Sai lệch chỉ thị giữa hai lần đo cho ta là S Độ côn đo được phụ thuộc

S và hệ số ảnh hưởng của chuẩn đo như ví dụ ở hình 1.15

Đo độ côn theo hình 1.15 năng suất thấp, chỉ thích hợp khi kiểm tra khối lượng sản phẩm không lớn lắm Từ sơ đồ cơ bản trên có thể tổ chức sơ đồ đo vi sai (hình 1.16) hoặc dùng dụng cụ đo dạng tự chọn chuẩn (hình 1.17) Khi đó có thể đọc trực tiếp trị số độ côn trên dụng cụ đo

Khi dùng sơ đồ đo vi sai, việc gá đặt chi tiết rất thuận tiện vì không có sai

số chuẩn như hình 1.15 Sơ đồ này được áp dụng để kiểm tra tự động độ côn trong khi gia công hoặc kiểm tra chất lượng sản phẩm loạt lớn

Hình 1.16 Đo độ côn theo

sơ đồ đo vi sai

Hình 1.17 Đo độ côn dùng dụng cụ

đo dạng tự chọn chuẩn

b, Đo độ phình thắt:

Chỉ tiêu độ phình thắt và cách tính như (hình 1.14) đã hướng dẫn Để đo độ phình thắt ta dùng sơ đồ đo đường kính Việc đo được tiến hành trên suốt chiều dài chi tiết để tìm được dmax và dmin (hình 1.18)

Tuy nhiên độ phình thắt rất phụ thuộc vào phương pháp công nghệ cũng như trang bị gia công Thường có thể xác định được quy luật của sự phình thắt vì thế để đơn giản cho quá trình đo người ta biến việc đo liên tục trên suốt chiều dài thành việc đo các đường kính d tại các điểm dự đoán trên cùng một mặt phẳng qua trục Khi số điểm đo tăng lên, chỉ tiêu độ phình thắt với tần số cao sẽ gần với chỉ tiêu sai

số profin trên tiết diện dọc trục Trong đó sai số profin sẽ được tính bằng nửa độ biến thiên đường kính trên tiết diện dọc trục

Hình 1.18 Đo độ phình thắt

Hình 1.19 Đo độ cong trục

c, Đo độ cong trục:

Tâm thực của bề mặt tại tiết diện nào đó

là tâm đối xứng của các điểm trên bề mặt

thực Trục tâm thực của chi tiết là đường nối

tâm của các tiết diện Việc đo độ cong trục,

bản chất là xác định độ đối xứng của các tiếp

điểm trên bề mặt thực quanh đường tâm lý

tưởng tạo bởi đường nối tâm của hai tiết diện

cách nhau chiều dài chuẩn kiểm tra Chiều dài

chuẩn kiểm tra và vị trí của đầu đo có ý nghĩa

rất quyết định đến trị số độ cong trục, thường

được ghi sẵn trong yêu cầu kỹ thuật hoặc

hướng dẫn kiểm tra Nếu trong yêu cầu kỹ

thuật không ghi rõ chiều dài chuẩn thì phải

hiểu là chỉ tiêu cho trên suốt chiều dài chi tiết

Khi chi tiết không có đột biến về mặt kết cấu,

độ cong trục sẽ lớn nhất tại điểm giữa chiều

dài chi tiết Khi chi tiết có đột biến về tiết diện, độ

cong trục sẽ lớn nhất tại nơi có đột biến Đầu đo của

chuyển đổi cần được đặt ở nơi có thể phát hiện ra độ cong trục lớn nhất Để giảm ảnh hưởng của sai số phụ khác, đầu đo cần được đặt trên mặt nào đó có độ tròn và

độ nhẵn cao hơn

Việc đo độ cong trục có thể theo sơ đồ (hình 1.19) Chuyển vị trí của đầu đo

S = Xmax – Xmin đo sau một vòng quay của chi tiết

Kết quả đo theo sơ đồ 1.19 a trên chuẩn phẳng cg = S/2

Kết quả đo theo sơ đồ 1.19 b trên hai chuẩn V ngắn và đo theo sơ đồ 1.19 c theo chuẩn đường tâm là 2 mũi chống tâm cho cg = S/2