NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO TAY ĐO TỌA ĐỘ

•Kết cấu cơ khí linh hoạt giúp đầu dò tiếp cận với bề mặt có biên dạng phức tạp như các đường rãnh, các lỗ nhỏ có đường trục không vuông góc với bề mặt vật đo dễ dàng, không yêu cầu gá đ

KỸ THUẬT HỆ THỐNG – ĐHBK TP.HCM

-oOo -TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP CƠ SỞ

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO

TAY ĐO TỌA ĐỘ

CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI:

PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ

KS NGUYỄN NAM KHÁNH

NỘI DUNG BÁO CÁO

TỔNG QUAN

VỀ TAY ĐO TỌA ĐỘ

Tay đo dùng để số hóa khung sườn chi tiết mẫu và thiết kế ngược

Dùng tay đo để xây dựng bề mặt từ các mô hình

ƯU ĐIỂM CỦA TAY ĐO

•Gọn nhẹ, cơ động, dễ dàng di chuyển

•Giá thành phù hợp

•Kết cấu cơ khí linh hoạt giúp đầu dò tiếp cận với

bề mặt có biên dạng phức tạp như các đường rãnh, các lỗ nhỏ có đường trục không vuông góc với bề mặt vật đo dễ dàng, không yêu cầu gá đặt chuyên dụng

NHƯỢC ĐIỂM CỦA TAY ĐO

•Vùng hoạt động giới hạn, có những vùng không với tới được

•Độ chính xác không cao do đặc thù kết cấu

•Tăng độ chính xác và vùng hoạt động sẽ làm tăng đáng kể giá thành

•Không có chức năng tự động kiểm tra hàng loạt như các máy CMM

HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA TAY ĐO

Việc phát triển công nghệ cao tích hợp cho các tay

đo nhằm khắc phục những nhược điểm cũng như phát huy lợi thế của tay đo đang được nghiên cứu

và phát triển

•Tay đo tích hợp hệ thống quét bằng laser

•Tay đo có hệ thống đầu dò dùng cảm biến

MỘT SỐ DẠNG TAY ĐO TRÊN THỊ TRƯỜNG

Tay đo của Microscribe

Tay đo của FARO

NGUYÊN LÝ VÀ SƠ ĐỒ ĐỘNG

THIẾT BỊ ĐO TỌA ĐỘ

CÁC DẠNG TAY ĐO

Thiết bị đo tay máy dạng trụ Thiết bị đo tay máy dạng cầu Thiết bị đo tay máy dạng SCARA

Thiết bị đo tay máy dạng người

CÁC DẠNG TAY ĐO

Nhóm nghiên cứu chọn kiểu thiết kế 2-1-2 Với

5 bậc tự do đủ điều kiện để xác định vì trí và hướng của vật thể trong không gian:

-Linh động-Kích thước nhỏ gọn-Chi phí thấp

Tay đo dạng người có kết cấu 2-1-2

SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ

Bề mặt đo Cảm biến đo góc Máy tính tiếp nhận,

xử lý, hiện thị kết quả

THIẾT KẾ CƠ KHÍ TAY ĐO TỌA ĐỘ

YÊU CẦU THIẾT KẾ

-Tay đo có khả năng đo (chấm điểm)được toàn

bộ bề mặt vật có kích thước 300x300x200mm.-Độ chính xác là 0.5mm

-Kích thước nhỏ gọn (có khả năng cơ động cao)

PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC TAY ĐO

Bảng thông số Denavite- Hartenberg

Sơ đồ động học tay đo

TÍNH TOÁN TỌA ĐỘ ĐIỂM

Ma trân tổng quát tại một khâu bất kỳ

Ma trân thuần nhất tại các khớp của tay đo

TÍNH TOÁN TỌA ĐỘ ĐIỂM

Ma trân chuyển vị tổng hợp

Nhân các ma trân trên theo công thức trên ta có

q: là vector n phần tử gồm các biến khớp

p: là vector định vị

n, s, a: là vector chỉ phương của phần công tác,

cũng chính là vector đơn vị của trục tọa độ

TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC MỖI KHÂU

Ta xác định kíc thước bằng việc mô phỏng không gian hoạt động của tay đo bằng phần mềm Matlab

Vùng không gian hoạt động

Với các kích thước trên ta

có thể đưa tay đo đến hầu hết các điểm trong không gian đo

TÍNH TOÁN KẾT CẤU MỖI KHÂU

Phụ thuộc vào các vật liệu chuẩn hiện có ta có kết cấu của tay đo tương ứng sao cho phù hợp và hợp lý;

ở đây kết cấu của tay đo phụ thuộc vào kích thước encoder

Encoder : Hãng: Sony Magnescale Inc- Nhật Bản Loại: MAGNETIC ROTARY ENCODER RE90B-2048C

Độ phân giải: 2048 xung/vòng Đường kính: 35 mm

Chiều dài: 25mm Dạng lỗ đường kính 8mm

BẢN VẼ LẮP TAY ĐO

BẢN VẼ KHỚP 1

BẢN VẼ KHỚP 2&3

BẢN VẼ KHỚP 4

KẾT QUẢ SAU KHI THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG

MẠCH ĐIỆN TAY ĐO TỌA ĐỘ

TÍNH TOÁN MẠCH ĐIỆN

Mạch điện có chức năng nhận tín hiệu chuyển vị từ Encoder chuyển đến IC trung tâm và truyền tín hiệu vào máy tính

Mạch gồm 3 khối chính:

• Khối nguồn

• Khối đọc tín hiệu từ encoder rồi gửi về IC master

• Khối giao tiếp với máy tính

• Ngoài ra còn có các khối phụ như: khối nút nhấn, khối nạp

TÍNH TOÁN MẠCH ĐIỆN

Sơ đồ khối quan hệ dữ liệu các khối trong mạch

8 R

/ R E

D E D

G N D A

R / R E

D E D

G N D A

R / R E

D E D

G N D A

R / R E

D E D

G N D A

R / R E

D E D

G N D A

8 R

/ R E

D E D

G N D A

R / R E

D E D

G N D A

8 R

/ R E

D E D

G N D A

E N C O _ L E D _ A _ R 1 R

E N C O D E R _ A 4

7 5 1 7 6

1 4 5 8

R / R E

D E D

G N D A

R / R E

D E D

G N D A

KẾT QUẢ CỦA MẠCH ĐIỆN

Mạch đọc tín hiệu chuyển vị và giao tiếp máy tính

PHẦN MỀM TAY ĐO TỌA ĐỘ

YÊU CẦU ĐỐI VỚI PHẦN MỀM

• Hiển thị điểm lên màn hình tương ứng, cho phép người dùng Scale, Rotate , Pan đối tượng, lưu trữ tọa

KẾT QUẢ PHẦN MỀM

Giao diện

KẾT QUẢ ĐỀ TÀI

XÁC ĐỊNH ĐỘ CHÍNH XÁC

Sử dụng các căn mẫu có kích thước chuẩn biết trước

và gá trên bàn máp có độ chính xác cao của hãng

Mitutoyo – Nhật Bản

(a) Bộ căn mẫu; (b) Bàn máp của hãng Mitutoyo – Nhật.

ỨNG DỤNG PHỦ LƯỚI BỀ MẶT

SO SÁNH VỚI THIẾT BỊ MICROSCRIBE G2X

Thiết bị MicroScribe G2X

Độ chính xác: 0.23mm

Sản phẩm đề tài

ỨNG DỤNG ĐO KHOẢNG CÁCH

SO SÁNH VỚI THIẾT BỊ VIVID 910D

ĐỘ CHÍNH XÁC: 0.08mm

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

KẾT LUẬN

•Thông qua đề tài nhóm nghiên cứu đã thiết kế chế tạo được thiết bị đo tọa độ bằng phương pháp tiếp xúc với phạm vi hoạt động 1270 mm và độ chính xác

là 0.5mm với các chức năng sau:

•Hiển thị điểm lên màn hình tương ứng, cho phép người dùng Scale, Rotate , Pan đối tượng, lưu trữ tọa

độ điểm…

Đo được các kích thước: đo khoảng cách, đo góc, xác định tọa đổ điểm,Chuyển đổi tọa độ, Chế độ nạp điểm tự động, bằng tay…

HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

Tiếp tục phát triển sản phẩm để có thể thương mại hóa sản phẩm

Phát triển thêm để hạn chế sai số của thiết bị

Mở rộng khả năng đo và kiểm tra thành thiết bị đo và kiểm tra đa năng

Tiếp tục phát triển sản phẩm ở những dòng đo không tiếp xúc:laser, siêu âm…