NGHIÊN CỨU – THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐO – QUÉT BIÊN DẠNG CHI TIẾT TRỤ TRÒN

1. Tên đề tài: Nghiên cứu – thiết kế chế tạo hệ thống đo – quét biên dạng chi tiết trụ tròn. 2. Nhiệm vụ (yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu): Nghiên cứu nguyên lý thu thập dữ liệu từ cảm biến và nguyên lý dựng mô hình mô phỏng 3D trên máy tính từ dữ liệu thu thập được. Thiết kế chế tạo mô hình máy quét 3D chi tiết có biên dạng trụ tròn dùng cảm biến laser điểm.

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ Đề tài: NGHIÊN CỨU – THIẾT KẾ - CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐO – QUÉT BIÊN DẠNG CHI TIẾT TRỤ TRÒN Giảng viên hướng dẫn: TS TRẦN NGỌC ĐĂNG KHOA Sinh viên thực hiện: NGUYỄN QUỐC BẢO NGUYỄN DUY THỐNG NGUYỄN CAO SĨ TIẾN NGUYỄN SƠN TÙNG LÊ THẾ VINH Lớp: DHCDT13A TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2021 ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TPHCM CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ Độc lập – Tự – Hạnh phúc - Tp.HCM, ngày tháng năm 2021 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Họ tên SV 1: Nguyễn Quốc Bảo MSSV: 17029211 Lớp: DHCDT13A Họ tên SV 2: Nguyễn Duy Thống MSSV: 17081931 Lớp: DHCDT13A Họ tên SV 3: Nguyễn Cao Sĩ Tiến MSSV: 17030801 Lớp: DHCDT13A Họ tên SV 4: Nguyễn Sơn Tùng MSSV: 17017711 Lớp: DHCDT13A Họ tên SV 5: Lê Thế Vinh MSSV: 17076341 Lớp: DHCDT13A Tên đề tài: Nghiên cứu – thiết kế - chế tạo hệ thống đo – quét biên dạng chi tiết trụ tròn Nhiệm vụ (yêu cầu nội dung số liệu ban đầu): Nghiên cứu nguyên lý thu thập liệu từ cảm biến ngun lý dựng mơ hình mơ 3D máy tính từ liệu thu thập Thiết kế - chế tạo mơ hình máy qt 3D chi tiết có biên dạng trụ trịn dùng cảm biến laser điểm Ngày giao nhiệm vụ ĐACN: 22/ 1/ 2021 Ngày kiểm tra kỳ (50%): 30/ 4/ 2021 5.Ngày hòan thành: 30 /7/ 2021 Giáo viên hướng dẫn: TS Trần Ngọc Đăng Khoa Phần hướng dẫn: Ngày tháng năm 2021 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN TRƯỞNG KHOA GV HƯỚNG DẪN LỜI MỞ ĐẦU Sự phát triển khoa học – kỹ thuật sở cho phát triển kinh tế sản xuất quốc gia, việc không ngừng nghiên cứu công nghệ cải tiến, ứng dụng vào thực tế sống điều thiết yếu người nghiên cứu khoa học Với xuất công nghệ lĩnh vực gia cơng khí làm tăng nhu cầu kiểm tra chất lượng sản phẩm sau gia công dẫn đến việc ứng dụng phương pháp quét biên dạng 3D chi tiết trở nên ngày cần thiết Hiện phương pháp đo biên dạng dùng đầu đo tiếp xúc sử dụng phổ biến nhất, nhiên phương pháp cịn tồn nhược điểm như: kích thước máy lớn, làm xước bề mặt chi tiết đo, tốc độ đo chậm, … Do việc nghiên cứu phương pháp quét biên dạng 3D không tiếp xúc sử dụng laser quét cần thiết kết hợp độ xác cao laser tốc độ xử lý nhanh thu thập liệu Ở nước phát triển, máy quét 3D công nghệ cao dùng laser sản xuất rộng rãi có giá thành cao nhập Việt Nam Từ lý đó, việc nghiên cứu, thiết kế chế tạo thiết bị quét biên dạng 3D dùng laser phải vừa đáp ứng yếu tố kỹ thuật, vừa phù hợp với điều kiện kinh tế đề tài có ý nghĩa ngành kỹ thuật Việt Nam LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn đến Khoa Cơ Khí trường Đại Học Cơng Nghiệp thành phố Hồ Chí Minh tạo điều kiện cho bạn sinh viên thực hồn thành khóa luận tốt nghiệp Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn đến TS Trần Ngọc Đăng Khoa dẫn dắt nhóm chúng em hồn thành khóa luận tốt nghiệp này, chúng em biết ơn lời bảo, tận tụy giúp đỡ thầy suốt thời gian vừa qua Với điều kiện thời gian kinh nghiệm hạn hẹp kiến thức chuyên môn chưa vững vàng, luận khó tránh khỏi sai sót Rất mong bảo, đóng góp ý kiến q thầy để chúng em có điều kiện bổ sung kiến thức, nâng cao khả có học bổ ích cho trình làm việc sau Chúng em xin chân thành cảm ơn! NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… MỤC LỤC Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Sai lệch độ tròn 1.1.1 Định nghĩa sai lệch độ tròn 1.1.2 Nguyên nhân gây sai lệch độ tròn chi tiết 1.1.3 Ảnh hưởng sai lệch độ tròn đến khả làm việc chi tiết 1.2 Các phương pháp đo sai lệch độ tròn đo biên dạng 1.2.1 Phương pháp đo thông thường 1.2.2 Phương pháp đo tiếp xúc 1.2.3 Phương pháp đo không tiếp xúc 1.3 Kỹ thuật quét biên dạng 3D 12 1.3.1 Các phương pháp quét biên dạng 3D 12 1.3.2 Kỹ thuật quét biên dạng 3D theo lớp 13 1.4 Mục tiêu nghiên cứu 14 1.5 Phạm vi nghiên cứu 14 Chương 2: CƠ SỞ VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ 15 2.1 Yêu cầu thiết kế 15 2.2 Sơ đồ nguyên lý máy 15 2.3 Chọn loại động truyền động 16 2.4 Thiết kế phận gá chi tiết đo 17 2.4.1 Chọn phương án gá mẫu 17 2.4.2 Thiết kế phận gá chi tiết đo 18 2.5 Thiết kế phận gá di chuyển đầu cảm biến 25 2.5.1 Cơ cấu truyền động 25 2.5.2 Thông số chi tiết cụm truyền động 26 2.5.3 Thiết kế 27 2.6 Thiết kế khung máy 30 2.7 Thiết kế vẽ 3D 31 Chương 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 32 3.1 Sơ đồ hệ thống điều khiển 32 3.2 Chọn cảm biến quét 33 3.2.1 Chọn loại cảm biến 33 3.2.2 Bộ cảm biến Keyence LK – 2001 đầu cảm biến LK - 031 35 3.2.3 Những lưu ý sử dụng cảm biến laser CCD LK - 2001 LK – 031 36 3.3 Bộ thu thập liệu 37 3.3.1 Chọn phương án thiết kế thu thập liệu 37 3.3.2 Giới thiệu Arduino Mega 2560 38 3.3.3 Module thu thập liệu AD7606 39 3.3.4 Bộ thu thập liệu dùng Arduino Mega 2560 module AD7606 41 3.4 Chọn động truyền động driver điều khiển 42 3.4.1 Chọn động bước cho cụm chuyển động 42 3.4.2 Driver điều khiển động bước 44 3.4.3 Encoder đo số vòng quay động 47 3.5 Sơ đồ nguyên lý mạch điện hệ thống điều khiển 48 3.6 Lập trình hệ thống điều khiển 50 3.6.1 Nguyên lý điều khiển 50 3.6.2 Quy trình lập trình hệ thống điều khiển 51 Chương 4: CHẾ TẠO THIẾT BỊ 72 4.1 Chế tạo phần khí 72 4.1.1 Chế tạo cụm mâm xoay 72 4.1.2 Chế tạo cụm truyền động trục X 75 4.1.3 Chế tạo cụm truyền động trục Z gá cảm biến 77 4.2 Chế tạo điều khiển thu thập liệu 80 4.2.1 Yêu cầu chế tạo 80 4.2.2 Kết 80 4.3 Mơ hình thực tế 81 Chương 5: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 83 5.1 Calip máy đo 83 5.1.1 Thử nghiệm 1: Đo trụ bậc 83 5.1.2 Thử nghiệm 2: Đo khoảng cách dịch chuyển 86 5.1.3 Đánh giá 89 5.2 Thực nghiệm ứng dụng máy vào đo – quét biên dạng 2D 89 5.2.1 Quy trình xác định khoảng cách tham chiếu cho máy 89 5.2.2 Thực nghiệm ứng dụng quét biên dạng 2D đo sai lệch độ tròn 95 5.3 Thực nghiệm quét biên dạng 3D 103 5.3.1 Quy trình thực nghiệm 103 5.3.2 Thực nghiệm với chi tiết có biên dạng phức tạp 108 5.4 Nhận xét chung 118 Chương 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 119 TÀI LIỆU THAM KHẢO 120 PHỤ LỤC 122