(Tiểu luận) báo cáo kỹ thuật đo lường 3d tổng quan về đo 3d laser dạng đường thẳng

0 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG CƠ KHÍ BỘ MƠN CƠ KHÍ CHÍNH XÁC VÀ QUANG HỌC BÁO CÁO KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG 3D Học kỳ 2022.2 Mã môn GVHD ME5273 ĐO LƯỜNG 3D BẰNG LASER DẠNG ĐƯỜNG TS Nguyễn Thị Kim Cúc Họ tên MSSV Hoàng Sỹ Bách 20195276 Võ Văn An Lớp SV Cơ Khí - 07 Lớp tín Đề tài 20195246 Nguyễn Tuấn Việt 20195738 Hà Quốc Trung 20195687 Nguyễn Hữu Hợp 20195425 Cơ Khí-08 Cơ khí - 07 Cơ khí - 07 Cơ khí - 07 141585 Hà Nội, Ngày….Tháng… Năm 2023 MỤC LỤC BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ LỜI MỞ ĐẦU I TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan đo 3D laser dạng đường thẳng 1.2 Ưu nhược điểm công nghệ 1.3 Ứng dụng II LÝ THUYẾT 14 2.1 Phép đo đạc tam giác .14 2.2 Laser tam giác (Triangulation Laser) 15 2.3 Tính toán 16 2.4 Các yếu tố ảnh hưởng 21 2.5 Hàm truyền quét điểm 24 III THIẾT LẬP HỆ ĐO 26 3.1 Nguyên lí hoạt động 26 3.2 Cấu tạo máy quét .28 IV XỬ LÝ TÍN HIỆU .36 4.1 Lập kế hoạch đường quét dựa ràng buộc 36 4.2 Tối ưu hóa đường quét 43 4.3 Phát hiện, loại bỏ xung đột kết nối đường dẫn .45 V PHÉP ĐO THỰC TẾ 46 5.1 Đặt vấn đề .46 a Vấn đề .46 b Giải pháp 47 5.2 Thiết lập hệ đo Laser .48 a Thiết bị thông số làm việc 48 b Quy trình làm việc 50 5.3 Phương pháp đa điểm (SMPM) .51 a Lý thuyết 51 b Thực tiễn 52 c Phương pháp SMPM .54 5.4 Thí nghiệm kết 55 1Click here to enter text a Chi tiết mẫu hình trụ 55 b Chi tiết thí nghiệm 57 c So sánh sai số TH 60 5.5 Tổng kết nghiên cứu 61 VI KẾT LUẬN 62 VII TRÍCH DẪN 62 2Click here to enter text BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ I Hoàng Sỹ Bách Nguyễn Tuấn Việt Võ Văn An Nguyễn Hữu Hợp Hà Quốc Trung II III IV X V VI Ghi X X X X X 3Click here to enter text LỜI MỞ ĐẦU Công nghệ 3D điều kỳ diệu công nghệ đại ngày Đây công nghệ tuyệt vời giúp đánh giá lại chất lượng sản xuất trở thành công cụ thiết yếu để đạt trì lợi cạnh tranh ngành công nghiệp Việc thu thập kích thước 3D chi tiết đối tượng cho phép tái tạo thiết kế lại nhanh chóng Cùng liệu sử dụng để thực kiểm tra chất lượng phân tích kiểm tra cho định nhanh: đạt/không đạt sản xuất Thế kỷ 21 – kỷ công nghệ đại cho thấy đo lường 3D công nghệ sản xuất thiết yếu Nhu cầu đo lường 3D bạn tỉ lệ thuận với phức tạp hình dạng đối tượng Khi hình dạng phần đơn giản, sử dụng dụng cụ đo dụng cụ cầm tay khác để đo kích thước Với đề tài Đo 3D dạng đường thẳng, nhóm tham khảo, tìm hiểu, tiếp thu kiến thức thu thập xây dựng báo cáo Do tính chất rộng lớn, ứng dụng đa dạng đề tài nên cịn thiếu sót, mong bạn đọc đóng góp ý kiến để nhóm tiếp thu, chỉnh sửa để báo cáo hồn thiện Nhóm xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Thị Kim Cúc mơn Cơ Khí Chính Xác & Quang Học hướng dẫn, cung cấp tài liệu xây dựng giáo trình mơn Kỹ thuật đo lường 3D để nhóm có thêm kiến thức quý báu để xây dựng báo cáo 4Click here to enter text I TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan đo 3D laser dạng đường thẳng Kỹ thuật đồ họa phát triển khoa học máy tính trợ giúp đáng kể cho người việc thiết kế mô công nghiệp năm đầu thập niên 90, máy quét 3D đưa vào dây chuyền sản xuất để kiểm tra, đánh giá chất lượng sản phẩm.Sau hàng loạt hệ máy đo quang học đời mở rộng nhiều khả ứng dụng giải pháp 3D không công nghiệp, với độ xác ngày cao thiết bị quang học, ứng dụng máy quét 3D mở rộng nhiều lĩnh vực như: y học, kiến trúc, khảo cổ, điêu khắc, phim ảnh, hoạt hình… Hình 1.1 Ảnh minh hoạ ứng dụng đo quét 3D Hình 1.2 Ảnh minh hoạ hoạt động đo quét 3D dạng đường Công nghệ Scan lazer ứng dụng công nghệ đo khơng tiếp xúc Trong q trình đo, máy sử dụng chùm ánh sáng lazer chiếu vào bề mặt chi tiết cần đo, chùm sáng phản xạ lại từ bề mặt chi tiết cảm ứng thu 5Click here to enter text lại đưa vào phận biến đổi máy đo Với hỗ trợ máy tính phần mềm điều khiển đo cho kết chi tiết dạng đám mây điểm Hình 1.3 Ảnh minh hoạ hoạt động đo quét 3D dạng đường Đo quét 3D laser dạng đường phương pháp sử dụng để thu thập liệu hình dạng kích thước đối tượng cách sử dụng thiết bị quét laser di chuyển xung quanh đối tượng phát tia laser để tạo hình ảnh 3D 1.2 Ưu nhược điểm công nghệ Ưu điểm Kết cấu nhỏ gọn: Máy Scan laser kết cấu nhỏ gọn nhiều so với máy đo CMM có mơ hình xách tay hình Gá đặt đơn giản: Khi Scan laser chi tiết cần Scan khơng cần phải gá đặt cầu kì mà đặt bàn có vị trí khơng gian đo dụng cụ đo khơng tiếp xúc vào vật đo máy đo tự điều 6Click here to enter text so với Máy CMM - chỉnh tiêu cự thấu kính cho phù hợp với khoảng cách thay đổi tương đối máy đo vật đo Cho kết nhanh: Máy Scan Laser cho kết nhanh nhiều Dễ ràng xử lí kết quả: Cho kết đám mây điểm dễ dàng xử lí phần mềm xử lý điểm chuyên dụng như: Geomegic, Catia… Tiết kiệm chi phí : Bằng cách giảm thời gian công sức liên quan đến việc lặp lại thiết kế thu phép đo, quét laze 3D rẻ đáng kể so với hầu hết kỹ thuật đo lường khác Ngoài ra, quét laser 3D có giá phải dễ dàng thuê từ công ty chuyên dịch vụ quét 3D Điều làm giảm chi phí liên quan đến đào tạo người vận hành chi phí lao động Nhanh chi tiết :Quét laze 3D ghi lại hàng nghìn đến hàng chục nghìn điểm liệu giây tia laze di chuyển bề mặt vật thể địa hình Điều cho phép bạn hồn thành q trình qt vài vài ngày, tùy thuộc vào kích thước tài liệu bạn quét, cho phép bạn tiến hành dự án nhanh Hơn nữa, dễ dàng thu mật độ điểm liệu cao nên quét laze 3D cung cấp hình ảnh chi tiết đầy đủ so với phương pháp truyền thống Đo nhiều vật có độ phức tạp mà máy đo thơng thường đo Không tiếp xúc : Quét laser 3D công nghệ dựa quang học nên máy quét không cần chạm vào vật thể Điều hữu ích để đo tính nhỏ, phức tạp dễ vỡ bị biến dạng hư hỏng chạm vào Độ phân giải cao: Độ phân giải Scan laser cao nhiều máy đo CMM CMM xác số giới hạn vị trí có gần đầu đo khơng thể xác đầy đủ tồn sản phẩm Vì Scan Laser cho số liệu bề mặt đầy đủ số liệu mặt cắt CMM Quét nhiều kích thước sản phẩm khác tồ nhà, tượng đài… Quét mẫu dạng mềm xà phòng, đất nặn… Kiểm tra bề mặt so sánh với điểm Nhược điểm Đường ngắm :Do tính chất quang học qt laser 3D, khơng thể đo bề mặt bên đường ngắm máy qt Điều có nghĩa khơng thể đo đặc điểm ẩn bên mà máy quét khơng nhìn thấy Các qt thực từ nhiều góc độ khác để đảm bảo 7Click here to enter text có mơ hình hồn chỉnh, hình học phức tạp gây vấn đề, thường xảy với lỗ ren Điều kiện ánh sáng :Vì máy quét laze 3D ghi liệu cách đọc ánh - sáng laze nên ánh sáng xung quanh trộn lẫn với tia laze ảnh hưởng đến độ xác q trình qt Tùy thuộc vào mức độ nghiêm trọng yếu tố này, trình quét trở nên ồn khơng sử dụng Do đó, phận quét phịng riêng biệt, nơi ánh sáng theo dõi kiểm sốt Khi sử dụng ngồi trời, khó chụp quét tốt điều kiện thời tiết thay đổi nhiệt độ độ ẩm xung quanh Hình 1.4 Ảnh minh hoạ thực tế 1.3 Ứng dụng Ứng dụng thiết kế ngược: Trong ngành khí có phận thiết kế ln phải dựng lại chi tiết có sẵn gọi phận thiết kế ngược để phục vụ vào việc sau: + Thiết kế lại khuôn cho chi tiết + Dựng lại mơ hình 3D để đưa vào gia công lại chi tiết + việc chi tiết Cải tiến số phận chi tiết cho phù hợp yêu cầu làm 8Click here to enter text Hình 1.5 Ứng dụng thiết kế ngược đo kiểm tra sản phầm Ứng dụng đo kiểm tra sản phẩm: Bất kì sản phẩm sau sản xuất xong để đưa thị trường phải kiểm tra xem có đảm bảo điều kiện làm việc khơng ngành sản xuất đặc biệt sản xuất khí xác ln có phận gọi phận kiểm tra chất lượng sản phẩm Để kiểm tra xác kích thước bề mặt đặc biệt bề mặt phức tạp có kích thước lớn người ta thường sử dụng công nghệ Scan laser Ứng dụng ngành khuôn mẫu: Ngoài việc dựng lại chi tiết để để làm khn nói việc kiểm tra lại kích thước lịng lõi khn trước đưa vào sản xuất có ý nghĩa định ngành khn mẫu Khi người ta đo kích thước lịng lõi khn so sánh với kích thước mẫu ban đầu từ tìm sai lệch chúng để có phương án sửa chữa cho phù hợp Ứng dụng cải tiến kiểu dáng: Với nhu cầu thị trường việc sản phẩm sản xuất nâng cao tính u cầu thẩm mĩ đóng vai trị quan trọng việc tiêu thụ sản phẩm ngành sản xuất ngành sản xuất xe máy, sản xuất ơtơ, điện thoại di động… lĩnh vực phát triển mạnh có u cầu tính thẩm mĩ cao người ta luôn cần cải tiến kiểu dáng cho sản phẩm Với chi tiết cần cải tiến người ta cần cải tiến phần sản phẩm người ta sử dụng công nghệ Scan laser để lấy mẫu chi tiết cần cải tiến Sau dùng phần mềm thiết kế dựng lại chi tiết vẽ thêm vào hình dáng bề mặt cần cải tiến chi tiết 9Click here to enter text