Thuật toán mới và chương trình MATLAB xác định sai lệch độ tròn từ dữ liệu đo trên máy CMM C544

1 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐỀ TÀI: THUẬT TỐN MỚI VÀ CHƢƠNG TRÌNH MATLAB XÁC ĐỊNH SAI LỆCH ĐỘ TRÕN TỪ DỮ LIỆU ĐO TRÊN MÁY CMM 544 VŨ THỊ TÂM Thái nguyên - 2010 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THUYẾT MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐỀ TÀI: THUẬT TỐN MỚI VÀ CHƢƠNG TRÌNH MATLAB XÁC ĐỊNH SAI LỆCH ĐỘ TRÕN TỪ DỮ LIỆU ĐO TRÊN MÁY CMM 544 Học viên: Vũ Thị Tâm Lớp: CHK11 Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy Người HD khoa học: PGS.TS Nguyễn Đăng Hòe KHOA ĐT SAU ĐẠI HỌC NGƯỜI HD KHOA HỌC HỌC VIÊN PGS.TS Nguyễn Đăng Hịe Vũ Thị Tâm THÁI NGUN - 2010 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC Trang Mục lục Danh mục chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ Phần mở đầu 1.1 1.1.1 1.1.2 Chƣơng Tổng quan kỹ thuật đo Các khái niệm kỹ thuật đo Đo lường Đơn vị đo - Hệ thống đơn vị đo 1.1.3 Phương pháp đo 10 1.1.4 1.1.5 1.1.6 Kiểm tra - phương pháp kiểm tra Phương tiện đo - Phân loại phương tiện đo Các tiêu đo lường 12 13 13 1.1.7 1.1.7.1 1.1.7.2 Các nguyên tắc đo lường Nguyên tắc Abbe Nguyên tắc chuỗi kính thước ngắn 14 14 15 1.1.7.3 Nguyên tắc chuẩn thống 16 1.1.7.4 1.1.8 1.1.8.1 1.1.8.2 Nguyên tắc kinh tế Các thông số chất lượng hệ thống đo Độ nhạy Độ phân giải 17 17 17 18 1.1.8.3 1.1.8.4 1.1.8.5 1.1.8.6 1.1.8.7 Độ xác đo Độ xác lặp lại Khoảng chết Khả lặp Khả tuyến tính hóa 18 19 19 19 19 1.1.8.8 1.1.8.9 1.2 1.2.1 1.2.1.1 1.2.1.2 Lỗi thơng số mơ hình hóa hệ điện tử Ảnh hưởng sai số thành phần đến sai số tổng Phương pháp đo thơng số hình học Phương pháp đo kích thước thẳng Phương pháp đo hai tiếp điểm Phương pháp đo ba tiếp điểm 20 20 23 23 23 24 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 9 http://www.lrc-tnu.edu.vn 1.2.1.3 1.2.2 Phương pháp đo tiếp điểm Phương pháp đo thông số tiêu chất lượng chi tiết 28 30 1.2.2.1 Đo độ trịn 32 1.2.2.2 Đo độ trụ 36 1.2.2.3 Đo độ thẳng 41 1.2.2.4 Đo độ phẳng 42 1.3 Kết luận chương 45 Chƣơng 46 Cơ sở toán học phép đo đƣờng trịn 2.1 Cơ sở hình học phép đo toạ độ 46 2.1.1 Hệ tọa độ Đề vng góc 46 2.1.2 Các phép biến đổi tọa độ 49 2.2 Thuật toán xác định tâm bán kính đường trịn 52 2.2.1 Thuật tốn xác định đường tròn qua tọa độ điểm đo 52 2.2.2 Thuật tốn xác định đường trịn qua tọa độ nhiều điểm đo 53 2.3 Kết luận chương 54 Chƣơng 55 Thuật tốn ứng dụng xác định độ khơng tròn 3.1 Giới thiệu 55 3.2 Xác định vấn đề 56 3.3 Mơ tả thuật tốn 57 3.4 Ví dụ áp dụng 63 3.5 Kết luận chương 70 Chƣơng Chƣơng trình xử lý kết thực nghiệm 71 4.1 Lập sở liệu 71 4.1.1 Máy đo tọa độ chiều CMM 71 4.1.2 Tạo số liệu cho chương trình lập trình 75 4.2 Ứng dụng phần mềm matlab 83 4.2.1 Giới thiệu phần mềm matlab 83 4.2.2 Kết chạy chương trình 84 4.3 Kết luận chương 90 Kết luận chung 91 Tóm tắt luận văn 92 Tài liệu tham khảo 93 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt CMM RE Co-or Sys MB HTML MATLAB CAM CNC Tên tiếng Anh Coordinate Measuring Machine Reverse Engineering Coordinate System MasterBall HyperText Markup Language Matrix laboratory Computer Aided Manufacturing Computer Numerical Control TCVN Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Tiếng Việt Máy đo toạ độ Kỹ thuật tái tạo ngược Hệ toạ độ Quả cầu chuẩn Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn Sản xuất có trợ giúp máy tính Điều khiển số máy tính Tiêu chuẩn Việt nam http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng số 1-1 Nội dung Thơng số quy định sai số hình dáng bề mặt TCVN Trang 31 1-2 11-77 Các tham số đặc trưng hệ tiếp điểm đối xứng 37 2-1 2-2 Dấu góc tọa độ Cosin phương hệ tọa độ 47 50 3-1 3-2 3-3 Dữ liệu kết sau lần lặp 1, vòng lặp Bộ tham chiếu gốc lần lặp 1, vòng lặp Bộ tham chiếu gốc lần lặp 1, vòng lặp 63 64 66 3-4 Dữ liệu kết lần lặp 2, vòng lặp 67 3-5 3-6 3-7 Bộ tham chiếu gốc lần lặp 2, vòng lặp Bộ tham chiếu gốc lần lặp 2, vòng lặp Dữ liệu tọa độ điểm sai số e 68 69 70 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình số Hình 1-1 Nội dung Phân tích kết đo theo nguyên tắc abbe Hình 1-2 Hình 1-3 Đo khoảng cách tâm Mơ hình chuyển dịch 16 17 Hình 1-4 Hình 1-5 Mối quan hệ đầu vào/đầu Ví dụ mục tiêu bắn 17 19 Hình 1-6 Hình 1-7 Hình 1-8 Phương pháp đo tiếp điểm Phương pháp đo tiếp điểm Chi tiết then hoa 23 24 26 Hình 1-9 Chi tiêt méo cạnh 26 Hình 1-10 Hình 1-11 Hình 1-12 Dựng đường tròn qua điểm Phương pháp đo cung tiếp điểm 26 27 28 Trang 15 Hình 1-13 Hình 1-14 Hình 1-15 Chỉnh “0” cho dụng cụ dùng H0 Phương pháp đo toạ độ Đo độ tròn Kiểm tra theo điểm ngẫu nhiên Hình 1-16 Đo độ trịn theo phương pháp tiếp điểm 34 Hình 1-17 Hình 1-18 Hình 1-19 Hình 1-20 Sơ đồ đo kiểu khí nén Đo độ trịn theo phương pháp tiếp điểm dạng đối xứng Sai lệch độ trụ Đo độ côn theo sơ đồ 34 35 36 38 Hình 1-21 Hình 1-22 Hình 1-23 Hình 1-24 Hình 1-25 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 Độ thẳng 39 39 40 40 41 Hình 1-26 Hình 1-27 Hình 1-28 Hình 2-1 Đo độ thẳng Nguyên tắc đo độ phẳng Đo độ phẳng ống nhòm tự chuẩn Hệ tọa độ Đề Cách xác định tọa độ điểm Mô tọa độ điểm đo 42 43 44 46 47 56 Hình 2-2 Hình 3.1 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 29 32 33 http://www.lrc-tnu.edu.vn Hình 4.1 Hình 4.2 Cấu tạo máy CMM Các loại đầu dò dùng cho máy CMM 73 74 Hình 4.3 Máy đo CMM thơng dụng kiểu cầu 75 Hình 4.4 Máy CMM kiểu Grantry B&S 76 Hình 4.5 Máy CMM kiểu Cantiver Tarrus 76 Hình 4.6 Mẫu thử đo máy CMM 77 Hình 4.7 Đo mẫu thử máy CMM 544 MITUTOYO 77 Hình 4.8 Phần mềm GEOPAK 77 Hình 4.9 Hộp thoại Start up Wizard 78 Hình 4.10 Thiết lập thơng số tạo đầu đo chuẩn 78 Hình 4.11 Hiệu chỉnh đầu đo 79 Hình 4.12 Giao diện chương trình sau hiệu chỉnh đầu đo 79 Hình 4.13 Hộp thoại Element Plane 80 Hình 4.14 Chọn mặt phẳng chuẩn 80 Hình 4.15 Đo vịng trịn chuẩn 81 Hình 4.16 Hộp thoại Create Origin 81 Hình 4.17 Lệnh đo điểm 82 Hình 4.18 Dữ liệu dạng text 82 Hình 4.19 Giao diện chương trình 85 Hình 4.20 Chọn file chứa mẫu 85 Hình 4.21 Kết hiển thị 86 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn PHẦN MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đề tài + Cơ sở khoa học: Trong năm gần hệ thống sản xuất có tích hợp máy tính địi hỏi tăng tốc độ độ xác phương pháp kiểm tra kích thước Nhằm đáp ứng yêu cầu này, hệ thống kiểm tra kích thước có tích hợp máy tính sử dụng, máy đo tọa độ ba chiều (CMM) lựa chọn hàng đầu nhà sản xuất Trong chế tạo máy đại, kỹ thuật đo ứng dụng máy CMM để kiểm tra độ xác hình dáng chi tiết ngày phổ biến Các máy CMM tích hợp máy tính phần mềm phù hợp để phân tích xử lý kết đo Vấn đề đặt chi tiết với phương thức đo khác máy CMM đưa kết đo khác liệu tọa độ máy CMM lại cho kết khác nhau, điều giải thích thuật toán xử lý liệu khác Đã có nhiều nghiên cứu để xác định độ trịn, độ song song, độ để có thuật tốn đơn giản phần mềm hỗ trợ cho việc xác định độ khơng trịn lại chưa đề cập đến Trên sở nghiên cứu P.D.Dhanish [6], Tác giả tiếp tục nghiên cứu phát triển ứng dụng thuật toán để xác định sai lệch độ tròn từ liệu tọa độ điểm đo máy CMM 544 Mitutoyo Hi vọng thành cơng đề tài đóng góp cho việc phát triển mơ hình đo lường kiểm tra chế tạo máy đại + Cơ sở thực tiễn Hiện Việt Nam, nhiều sở sản xuất có khả trang bị máy CMM thay cho thiết bị đo cũ không đáp ứng yêu cầu sản xuất đại Việc khai thác có hiệu tin cậy máy CMM cần thiết Hi vọng chương trình xây dựng dựa thuật tốn xác định sai lệch độ trịn từ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 10 liệu đo máy CMM hữu ích cho việc sử dụng máy đo để tự động hóa xác định sai lệch độ tròn nghiên cứu sản xuất thực tiễn Từ sở phân tích việc nghiên cứu “Thuật tốn chương trình MATLAB xác định sai lệch độ tròn từ liệu đo máy CMM C544” cấp thiết có ý nghĩa khoa học thực tiễn II Mục đích đề tài  Xây dựng thuật toán ứng dụng xác định sai lệch độ tròn từ liệu đo máy CMM  Thiết lập chương trình xử lý liệu  Ứng dụng kết nghiên cứu đo lường kiểm tra chi tiết họ trục/lỗ III Nội dung đề tài  Đánh giá tổng quan phương pháp đo máy CMM  Cơ sở tốn học cơng cụ tốn phép đo xử lý liệu  Thuật toán xác định sai lệch độ trịn  Viết chương trình ứng dụng máy CMM 544 Mitutoyo  Đánh giá kết nghiên cứu IV Phƣơng pháp nghiên cứu - Ứng dụng tốn - Ứng dụng kỹ thuật lập trình - Kiểm nghiệm chương trình xử lý liệu V Cơng cụ nghiên cứu - Cơng cụ tốn - Phần mềm tin học matlab - Công cụ phần mềm MCOSMOS - Máy CMM 544 Mitutoyo Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read ... định sai lệch độ tròn từ liệu đo máy CMM C544? ?? cấp thiết có ý nghĩa khoa học thực tiễn II Mục đích đề tài  Xây dựng thuật toán ứng dụng xác định sai lệch độ tròn từ liệu đo máy CMM  Thiết lập chương. .. 10 liệu đo máy CMM hữu ích cho việc sử dụng máy đo để tự động hóa xác định sai lệch độ tròn nghiên cứu sản xuất thực tiễn Từ sở phân tích việc nghiên cứu ? ?Thuật tốn chương trình MATLAB xác định. .. NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THUYẾT MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐỀ TÀI: THUẬT TỐN MỚI VÀ CHƢƠNG TRÌNH MATLAB XÁC ĐỊNH SAI LỆCH ĐỘ TRÕN TỪ DỮ LIỆU ĐO TRÊN MÁY CMM 544 Học viên: Vũ