Nghiên cứu xây dựng cơ sở thiết kế thiết bị đo các thông số hình học của các chi tiết dạng thanh bằng phương pháp chụp ảnh vết chiếu laser

Nghiên cứu xây dựng cơ sở thiết kế thiết bị đo các thông số hình học của các chi tiết dạng thanh bằng phương pháp chụp ảnh vết chiếu laser Nghiên cứu xây dựng cơ sở thiết kế thiết bị đo các thông số hình học của các chi tiết dạng thanh bằng phương pháp chụp ảnh vết chiếu laser luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ***** ĐINH THẾ THÌN NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CƠ SỞ THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐO CÁC THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA CHI TIẾT DẠNG THANH BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHỤP ẢNH VẾT CHIẾU LASER LUẬN VĂN THẠC SỸ NGÀNH: CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ HÀ NỘI 2009 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ***** ĐINH THẾ THÌN NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CƠ SỞ THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐO CÁC THƠNG SỐ HÌNH HỌC CỦA CHI TIẾT DẠNG THANH BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHỤP ẢNH VẾT CHIẾU LASER CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ CHÍNH XÁC & QUANG HỌC LUẬN VĂN THẠC SỸ NGÀNH: CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Văn Vinh HÀ NỘI 2009 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐO TỌA ĐỘ KHÔNG TIẾP XÚC SỬ DỤNG TIA LASER 1.1 Phương pháp đo khoảng cách kết hợp với góc quay 1.2 Phương pháp thu ảnh điểm chiếu 1.3 Phương pháp thu ảnh vết chiếu laser 11 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP THU ẢNH VẾT CHIẾU LASER 16 2.1 Cách tạo vết sáng bề mặt vật thể 16 2.1.1 Các đặc tính cần thiết vết sáng 16 2.1.2 Các đặc tính chùm tia laser 16 2.1.3 Tạo nguồn sáng dạng đường từ nguồn sáng dạng điểm 17 2.1.4 Tính tốn thấu kính trụ 19 2.1.5 Tạo vết chiếu laser với bề rộng ngang thay đổi 22 2.2 Góc chiếu laser góc chụp ảnh 23 2.2.1 Góc chiếu laser 24 2.2.2 Góc chụp ảnh 27 2.3 Lựa chọn thiết bị thu ảnh vết sáng 29 2.3.1 Một số loại cảm biến quang 29 2.3.2 Độ phân giải camera độ phân giải ảnh 32 2.3.3 Một số tiêu chí khác 33 2.4 Các thông số kỹ thuật liên quan đến chế độ chụp ảnh 33 2.4.1 Sự phơi sáng (Exposure) 34 2.4.2 Độ mở ống kính (Aperture) 34 2.4.3 Thời chụp hay tốc độ (Shutter Speed) 35 2.4.4 Độ nhạy sáng cảm biến 36 2.4.5 Độ phơi sáng (Exposure Value - Ev) 36 2.4.6 Độ sâu trường ảnh (Depth Of Field - DOF) 37 2.4.7 Lựa chọn thông số chế độ chụp ảnh vết sáng 38 2.5 Phân tích hình ảnh vết sáng 38 2.5.1 Tìm hiểu hệ màu 38 2.5.2 Khoảng phân bố màu vết sáng 42 2.6 Phân cấp nguồn laser an toàn sử dụng 44 2.6.1 Tác động nguy hiểm xạ laser 44 2.6.2 Phân cấp nguồn laser 45 2.6.3 Phân cấp theo hệ sửa đổi 45 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MỘT HỆ THỐNG THIẾT BỊ ĐO 48 3.1 Thông số kỹ thuật yêu cầu thiết bị 48 3.2 Xây dựng mơ hình hệ thống thiết bị 49 3.3 Thiết lập hệ tọa độ 53 3.3.1 Các hệ tọa độ điểm ảnh 53 3.3.2 Hệ tọa độ chung 54 3.4 Lựa chọn thiết bị cho cụm đầu đo 55 3.4.1 Nguồn phát chùm laser dạng đường 56 3.4.2 Bộ phận thu ảnh 57 3.5 Phân tích hoạt động yêu cầu thiết kế khối 63 3.5.1 Bộ phận gá chi tiết đo 64 3.5.2 Bộ gá cụm đầu đo 65 3.5.3 Khối gá cụm đầu đo 66 3.5.4 Hệ truyền động 66 3.5.5 Hệ khung thiết bị 69 3.6 Nguyên lý điều khiển thu thập liệu 69 CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM VỀ PHƯƠNG PHÁP ĐO 71 4.1 Mơ hình thực nghiệm 71 4.2 Tạo chùm sáng dạng đường từ chùm sáng tròn 73 4.3 Điều chỉnh thông số chế độ chụp 74 4.4 Xác định ảnh vết sáng ảnh chụp 76 KẾT LUẬN 77 Kết đạt 77 Hướng phát triển ứng dụng 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 TÓM TẮT 80 LỜI NÓI ĐẦU Trong lĩnh vực sản xuất cơng nghiệp nói chung lĩnh vực sản xuất khí nói riêng, nhu cầu đo thơng số hình học chi tiết sản phẩm theo phương pháp đo không tiếp xúc lớn Phương pháp đo không tiếp xúc với nhiều ưu điểm cho phép thực nhanh phép đo q trình gia cơng, đo chi tiết có nhiệt độ bề mặt cao chi tiết có bề mặt mềm khó thực phương pháp đo tiếp xúc Hiện giới số hãng sản xuất thiết bị đo cho đời số thiết bị đo quét không tiếp xúc theo phương pháp chụp ảnh vết chiếu laser tạo nên bề mặt chi tiết Với xu hướng chủ yếu đo kiểm thơng số hình học chi tiết dạng phục vụ cho q trình gia cơng khí dây chuyền đùn, cán với hiệu kinh tế độ xác tương đối cao Cơ sở nguyên lý yếu tố đảm bảo độ xác phương pháp đo dựa vào ảnh chụp vết quét bề mặt vấn đề mẻ Việt Nam Xuất phát từ nhu cầu thực tế cơng việc thường xun cần đo kích thước hình học tiết diện mặt cắt mẫu thử dạng có mặt cắt hình chữ nhật dạng trịn Đồng thời qua tìm hiểu thiết bị đo theo phương pháp số hãng sản xuất giới mặt đảm bảo độ xác tính hiệu phương pháp Được đồng ý thầy giáo hướng dẫn Ts Nguyễn Văn Vinh – Bộ mơn Cơ khí xác & Quang học, Tôi đến lựa chọn đề tài “Nghiên cứu phương pháp đo thơng số hình học chi tiết dạng chụp ảnh vết chiếu laser” Với quỹ thời gian tương đối hạn hẹp tìm hiểu lĩnh vực ứng dụng tương đối nhiều hạn chế mặt tài liệu nghiên cứu thực tế thiết bị Trong luận văn Tôi đề cập chủ yếu đến sở lý thuyết phương pháp đưa thiết kế điển hình thiết bị dùng cho đo chi tiết dạng hình mặt cắt hình chữ nhật hình trịn Phần chế tạo thiết bị khơng nằm nội dung đăng ký tên đề tài trình xây dựng sở lý thuyết phương pháp thiết kế hệ thống cho thiết bị cần đến lắp dựng số phận thiết bị đo Nhờ sở lý thuyết tính tốn yếu tố nâng cao độ xác phương pháp đo kiểm chứng Tuy nhiên vấn đề trình bày luận văn cịn có nhiều hạn chế sai sót Tơi mong nhận góp ý chân thành thầy cô bạn để giúp Tôi hoàn thiện mặt thiết kế cho thiết bị sở lý thuyết tính tốn phương pháp phục vụ cho công việc chế tạo thiết bị đo hồn chỉnh sau Một lần nữa, Tơi xin chân thành cảm ơn tới thầy giáo hướng dẫn Ts Nguyễn Văn Vinh thầy giáo, cô giáo Bộ mơn Cơ khí xác Quang học – trường ĐHBK Hà Nội nhiệt tình giúp đỡ Tơi q trình học tập hồn thành luận văn Hà nội, tháng năm 2009 Học viên Đinh Thế Thìn CHƯƠNG 1: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐO TỌA ĐỘ KHÔNG TIẾP XÚC SỬ DỤNG TIA LASER Do có nhiều ưu điểm trội nguồn sáng kết hợp, tia laser sử dụng nhiều thiết bị đo có dùng đến chùm tia đo Khi thực đo quét, đối tượng đo đầu đo đặt vào hệ tọa độ định Bằng cách chiếu chùm tia laser lên bề mặt vật thể cần đo xác định tọa độ điểm chiếu, ta xác định biên dạng bề mặt đo thơng số kích thước hình học vật thể Tọa độ điểm chiếu xác định theo nhiều phương pháp khác Sau số phương pháp để xác định tọa độ điểm bề mặt vật thể chiếu chùm tia laser Mỗi phương pháp có ưu nhược điểm phạm vi ứng dụng khác 1.1 Phương pháp đo khoảng cách kết hợp với góc quay Theo phương pháp tọa độ điểm cần đo bề mặt vật thể xác định thông qua khoảng cách từ đầu đo đến điểm đo góc chùm tia chiếu lên điểm đo với trục tọa độ Để thay đổi vị trị quét chùm tia laser bề mặt thực dịch chuyển góc đầu đo chi tiết Khoảng cách từ đầu đo đến điểm chiếu thường xác định dựa vào độ trễ pha chùm tia phản xạ thu Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý thiết bị đo khoảng cách dựa vào độ trễ pha Chùm tia đo sử dụng phương pháp đo chùm tia laser chùm tia hồng ngoại Chùm tia hồng ngoại đảm bảo an toàn cho người sử dụng, nhiên khả phản xạ yêu cầu phải sử dụng gương dán phản xạ đo khoảng cách gần Trong khoảng cách tương đối xa lên đến vài trăm mét, sử dụng chùm tia thu tín hiệu phản xạ từ bề mặt có hệ số phản xạ không yêu cầu cao Với thiết bị sử dụng nguồn laser công suất lớn dùng cho mục đích đo khoảng cách xa, thiết bị thường phải có phận lọc sáng nhằm giảm bớt cường độ chùm laser phản xạ đo khoảng cách gần Hình 1.2: Đo quét tự động theo lưới tọa độ Khi thực phương pháp đo quét tự động theo phương pháp này, việc thay đổi vị trí điểm đo bề mặt thực dịch chuyển góc Như khoảng cách gần hai điểm đo liền kề bề mặt vật thể phụ thuộc vào độ phân giải dịch chuyển góc Với khoảng cách tương đối, độ phân giải dịch chuyển góc ảnh hưởng lớn đến độ phân giải điểm đo Nếu gọi độ phân giải dịch chuyển góc ∆φ (rad), với khoảng cách L(mm) từ đầu đo đến điểm chiếu, khoảng cách hai điểm đo liền kề ∆x=L*∆φ (mm) Nguyên lý thường ứng dụng đo quét với khoảng cách xa chẳng hạn thiết bị toàn đạc dùng trắc địa, quan trắc Hạn chế khoảng cách xa đo phụ thuộc vào cơng suất nguồn laser tính chất phản xạ bề mặt cần đo Công suất cho phép nguồn laser phụ thuộc vào qui định an toàn người an toàn cháy nổ Hiện số máy toàn đạc sử dụng tia laser đo xa tới 8000m Khoảng cách gần bị hạn chế khả xác định độ trễ pha với quãng đường truyền sáng ngắn Thường khoảng cách đạt cỡ 50mm Ngồi sai số hệ thống phận đo góc khoảng cách, đo khoảng cách xa mắc phải sai số khúc xạ qua môi trường không khí chùm tia đo tia nhìn ống ngắm Sự mở rộng chùm tia truyền khoảng cách xa ảnh hưởng đến sai số đo thiết bị Hiện số hãng sản xuất chế tạo thiết bị đo với sai số đo khoảng cách ±(1mm + 1ppmxL), sai số đo góc 1’’ 1.2 Phương pháp thu ảnh điểm chiếu Phương pháp sử dụng hai thu quang để thu ảnh điểm chiếu chùm laser bề mặt vật thể cần đo Dựa vào vị trí ảnh điểm sáng thu quang xác định tọa độ điểm chiếu Người ta thường sử dụng phận gương quay để hướng chùm tia laser quét bề mặt chi tiết cần đo Xét sơ đồ nguyên lý của hệ đo tọa độ theo phương pháp thu ảnh điểm chiếu sử dụng thu quang hình 1.3 Với hệ tọa độ OXY có gốc tọa độ trùng với tâm thấu kính 67 Sử dụng kết cấu dẫn hướng gồm ổ dẫn hướng có rãnh bi tuần hồn trượt trượt thép trịn trơn đảm bảo độ xác dẫn hướng ma sát nhỏ Hình 3.15: Ổ dẫn hướng với kết cấu rãnh bi tuần hoàn Chọn loại ổ dẫn hướng kiểu LBBR hãng SKF loại đường kính 10mm Để đảm bảo độ ổn định ngang khối gá cụm đầu đo truyền động, dẫn hướng thiết kế với cụm trượt kép hình Hình 3.16: Kết cấu hoàn chỉnh dẫn hướng Khối gá cụm đầu đo lắp lên cụm trượt dẫn hướng Ổ dẫn hướng có rãnh bi tuần hồn hãng chế tạo với độ xác kích thước cao Khi thiết kế chế tạo dẫn hướng phải đảm bảo khe hở lắp ghép với ổ dẫn hướng độ xác gia cơng để đạt độ xác dẫn hướng cho hệ thống 68 b) Bộ phận dẫn động trục vít me - bi Hình 3.17: Kết cấu trục dẫn động vít me - bi Bộ phận dẫn động làm việc với tải trọng nhỏ nên tính tốn lựa chọn trục vít me – bi chủ yếu dựa vào bước vít kích thước truyền động Có thể chọn trục vít me – bi với kích thước d0=10mm, bước vít Ph = 2mm hàng SKF để sử dụng c) Động bước Các thơng số tính tốn lựa chọn động bước gồm có: - Bước góc động Tùy theo kết cấu mà bước góc động 0,72o ; 0,9o; 1,2o; 1,8o 3,6o - Số sợi dây điều khiển - Số pha động - Mơmen xoắn lớn Hành trình dịch chuyển s dọc trục trục vít me – bi tính theo bước góc động theo công thức sau: s = n θ.p 360 (mm) 69 Trong n: Số bước θ: Bước góc động (độ) p: Bước vitme (mm) Chẳng hạn với bước vít me Ph = 2mm, động bước 14H-05-04A mômen xoắn kg.cm, có bước góc động 1,8o ta tính bước dịch chuyển Smin theo trục z động bước quay bước góc 1,8o sau: S = 1,8.2 = 0,01(mm) 360 3.5.5 Hệ khung thiết bị Hệ khung sử dụng để lắp khối phận để tạo thành hệ thống thiết bị hoàn chỉnh Sống trượt tam giác dùng để lắp đế gá cho khối V bắt cố định lên khung Khối mang cụm đầu đo hệ truyền động dọc trục lắp lên khung Yêu cầu thiết kế hệ khung phải đảm bảo tính cứng vững với kết cấu gọn nhẹ Hệ khung lắp sống trượt tam giác hệ truyền động cho khối gá cụm đầu đo nên thiết kế chế tạo cần phải đảm bảo độ xác vị trí tương quan bề mặt lắp ghép 3.6 Nguyên lý điều khiển thu thập liệu Các phận liên quan đến điều khiển hệ thống bao gồm: - 04 camera - 04 nguồn phát laser - 01 hệ dẫn động dọc trục Các camera cần điều khiển để thực chụp lưu ảnh vết sáng Chúng hoạt động độc lập với nhau, thường kết nối với máy tính thơng qua giao tiếp cổng USB Tùy theo yêu cầu đo mà camera phải dùng đến dùng đến số camera định Chẳng hạn đo kích 70 thước cặp cạnh chi tiết hình chữ nhật ta dùng đến hai camera Sử dụng chia tách USB kết nối với camera cho phép sử dụng cổng USB máy tính để giao tiếp với camera Nguồn điện cấp cho camera cần qua phận điều khiển đóng, ngắt việc cấp nguồn thơng qua chương trình điều khiển Một nguồn phát laser có hai trạng trạng thái điều khiển: cấp nguồn điện để phát chùm tia laser không cấp nguồn điện để cắt chế độ phát Để thực việc đóng, ngắt nguồn điện cho nguồn phát laser thực thao tác đóng, ngắt cơng tắc tay cấp tín hiệu điều khiển đóng ngắt cho cấp nguồn Trong q trình đo nguồn laser làm việc trạng thái tĩnh, cần đến thay đổi chế độ phát nên việc sử dụng mạch điều khiển đóng, ngắt nguồn điện cấp cho nguồn phát laser không cần thiết Ta chọn phương án đóng, ngắt nguồn điện cấp cho nguồn phát laser công tắc riêng Hệ dẫn động dọc trục có nhiệm vụ thay đổi vị trí cụm đầu đo dọc theo chiều dài chi tiết cần đo, tức thay đổi vị tọa độ z điểm thuộc vết sáng Hệ dẫn động dọc trục sử dụng trường hợp cần đo chi tiết vị trí mặt cắt khác phục vụ cho việc quét số hóa bề mặt xác định sai số hình học tương quan mặt cắt 71 CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM VỀ PHƯƠNG PHÁP ĐO 4.1 Mơ hình thực nghiệm Q trình thực nghiệm tiến hành với chi tiết mặt cắt hình chữ nhật Chi tiết hình chữ nhật dài 200mm, có kích thước cạnh 30x20(mm), vật liệu thép, gá lên hai khối V hai đầu Bề mặt kích thước chiều rộng 30mm giữ nguyên trạng thái bề mặt thép cán nóng (bề mặt có màu nâu – tối), bề mặt rộng 20mm phay nhẵn (bề mặt có màu trắng - sáng) Sử dụng cụm đầu đo gồm nguồn chiếu laser dạng đường camera kỹ thuật số đặt vị trí cố định Thay đổi cách gá chi tiết hai khối V để thực thực nghiệm hai mặt cạnh bên chi tiết Nguồn Camer Hình 4.1: Thực nghiệm với hình tiết diện chữ nhật Hình 4.2: Đầu đo cố định, chi tiết thay đổi cách gá 72 Quá trình thực nghiệm tiến hành số cơng việc sau:  Tạo chùm tia chiếu laser dạng đường từ nguồn phát chùm laser dạng hình trịn cách sử dụng thấu kính trụ Thực tính tốn góc mở chùm tia theo nguồn laser thấu kính trụ chọn Sử dụng khe chắn sáng để tạo vết chiếu sáng có bề rộng ngang thay đổi  Gá lắp, điều chỉnh camera nguồn laser để tạo vết chiếu laser vng góc với bề mặt chiếu cạnh bên Kết nối camera với máy tính điều khiển để chụp ảnh vết sáng lưu vào máy tính để chương trình phần mềm nhận biết, xử lý  Thực nghiệm thu ảnh vết sáng, thay đổi thông số chế độ chụp camera gồm: độ mở ống kính, tốc độ chụp, độ nhạy sáng cảm biến thay đổi chế độ lọc sắc camera để thu ảnh vết Chi tiết có hai cặp bề mặt có tính chất phản xạ hấp thụ ánh sáng khác nhau, mặt tối phản xạ ánh sáng hấp thụ ánh sáng tốt mặt phay sáng Thực nghiệm chế độ chụp với bề mặt có tính chất phản xạ, hấp thụ ánh sáng khác chi tiết đo  Thực nghiệm lập chương trình xác định tọa độ điểm thuộc vết sáng với chế độ chụp khác với bề mặt có tính chất phản xạ, hấp thụ ánh sáng khác  Chọn chế độ chụp hợp lý với bề mặt chi tiết giữ nguyên trạng thái bề mặt cán nóng bề mặt gia cơng phay  Sử dụng chi tiết kích thước biết để hiệu chuẩn cho chương trình tính tốn Đưa chi tiết dạng hình chữ nhật có kích thước khác chi tiết hình trịn vào mơ hình thực nghiệm để tính tốn 73 đưa kích thước cạnh chi tiết hình chữ nhật bán kính cung trịn chi tiết hình trịn  Đưa kết luận chi tiết trình thực nghiệm kết thu từ thực nghiệm 4.2 Tạo chùm sáng dạng đường từ chùm sáng trịn Theo trình bày phần trước, chùm tia laser dạng hình trịn bị phân kỳ mặt phẳng tới Merion qua thấu kính trụ Phần thực nghiệm tính tốn góc mở chùm tia với thấu kính trụ đường kính chùm tia cho trước Sử dụng nguồn laser: - Bước sóng 650nm (màu đỏ) - Cơng suất phát 3mW - Phân cấp Class II - Nguồn điện 12V DC - Đường kính chùm tia: Ø 3,0 mm Sử dụng thấu kính trụ: - Vật liệu thủy tinh có chiết suất: n=1,48 - Bán kính trụ: r=3,0 mm Tính tốn độ rộng góc mở chùm tia qua thấu kính trụ: Sử dụng cơng thức (1.4) rút chương 2: ϕ tg ( ) = (n − 1)(2n − 1).d s (1,48 − 1)(2.1,48 − 1).3 = 0,64 = 1,48.3 n.r góc mở chùm tia φ ≈ 650 Sử dụng khe chắn sáng để tạo vết sáng có bề rộng ngang thay đổi: - Khe chắn sáng đặt nguồn laser thấu kính trụ - Khe chắn sáng có chiều rộng 0,3 mm, chiều cao 3,0 mm 74 - Chiều rộng ngang vết chắn sáng đo 0,5mm khoảng cách chiếu 100mm 4.3 Điều chỉnh thông số chế độ chụp Các thông số chế độ chụp cần điều chỉnh: - Khẩu độ F - Thời gian chụp t - Độ phơi sáng Ev - Độ nhạy sáng thu quang a) Chụp mặt tối chi tiết F 3.5 Ev F 3.5 Ev t=1/15s ISO 400 t=1/40s ISO 200 F 3.5 Ev F 3.5 Ev t=1/8s ISO 200 t=1/100s ISO 200 Hình 4.3: Điều chỉnh thơng số chụp ảnh mặt tối chi tiết 75 b) Chụp mặt sáng chi tiết F 3.5 Ev t=1/20s ISO 400 F 3.5 Ev t=1/80s ISO 400 F 3.5 Ev t=1/60s ISO 200 F 3.5 Ev t=1/100s ISO 200 Hình 4.4: Điều chỉnh thơng số chụp ảnh mặt sáng chi tiết 76 4.4 Xác định ảnh vết sáng ảnh chụp a) Ảnh chưa xử lý b) Ảnh qua xử lý Hình 4.5: Ảnh chụp vết sáng trước sau lọc sắc 77 KẾT LUẬN Kết đạt Phương pháp đo tọa tọa độ dựa vào chụp ảnh vết chiếu laser lên bề mặt chi tiết đo phương pháp mẻ Tài liệu nghiên cứu phương pháp chưa phổ biến, khó sưu tập Thực tế thiết bị đo ứng dụng theo phương pháp khơng có nên q trình nghiên cứu gặp nhiều khó khăn Tuy nhiên với nỗ lực thân với nhiệt tình thầy giáo hướng dẫn, Tôi xây dựng tương đối hoàn chỉnh sở lý thuyết phương pháp sở để xây dựng thiết bị đo thơng số hình học chi tiết dạng Đặc biệt sâu xây dựng sở thiết kế, tính tốn lựa chọn thiết bị cho hệ thống thiết bị đo thơng số hình học chi tiết dạng tiết diện hình chữ nhật tiết diện tròn Phần thực nghiệm dựa việc xây dựng mơ hình thiết bị đo thơng số hình học dạng có tiết diện chữ nhật có tiết diện trịn Bước đầu nghiên cứu chế tạo phát chùm tia laser dạng đường kết hợp với camera kỹ thuật số để chụp ảnh vết chiếu laser Quá trình thực nghiệm xây dựng chế độ chụp ảnh để thu ảnh vết sáng laser chiếu lên bề mặt vật thể với điều kiện khác ánh sáng bên Sau xây dựng chương trình phần mềm để xử lý ảnh vết sáng, dựa vào phương pháp tam giác lượng để tính tốn tọa độ điểm thuộc vết sáng Sau tính tốn số thơng số kích thước hình học chi tiết Hướng phát triển ứng dụng Phương pháp đo tọa độ dựa vào chụp ảnh vết chiếu laser lên vật thể đo phương pháp đo hữu ích với tốc độ đo nhanh độ xác đo cao Các tìm hiểu nghiên cứu luận văn dùng để làm sở 78 để thực hướng ứng dụng khác Chẳng hạn tốn đo kiểm thơng số hình học chi tiết dạng dây chuyền cán sản phẩm định dây chuyền cán thép hình (chữ I, U, H, L ) Hiện giới có nhiều hãng sản xuất thiết bị đo nghiên cứu cho đời thiết bị đo sản phẩm gia công khí có bề mặt phức tạp theo phương pháp chụp ảnh vết quét laser Nên hướng ứng dụng phát triển cần đầu tư nghiên cứu tìm hiểu Ngồi có sở lý thuyết nắm bắt kỹ thuật điều khiển chế độ chụp camera, xử lý ảnh chụp mở nhiều hướng nghiên cứu ứng dụng khác liên quan đến ngành công nghiệp khác 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Trần Đình Tường, Hoàng Hồng Hải (2006), Quang kỹ thuật, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Tiếng Anh Joseph R.Bietry (2000), Laser line generator system, US Patent number 6069748 Robert A.Pirlet (1979), Determining the Profile of a Surface of an Object, US Patent number 4171917 S.G Hoggar, Mathematics of Digital Image, Cambridge University Press Torsten Gogolla, Andreas Winter, Helmut Seifert, Laser distance measuring device with phase delay measurement William K.Pratt (2001), Digital Image Processing, John Wiley & Sons Press 80 TĨM TẮT Nội dung đề tài: “Nghiên cứu xây dựng sở thiết kế thiết bị đo thơng số hình học chi tiết dạng phương pháp chụp ảnh vết chiếu laser” - Tìm hiểu số phương pháp đo tọa độ không tiếp xúc sử dụng tia laser - Cơ sở lý thuyết phép đo tọa độ theo phương pháp chụp ảnh vết chiếu laser - Xây dựng thuật toán xác định tọa độ điểm thuộc vết chiếu tia laser bề mặt vật thể sử dụng phương pháp đo tam giác lượng - Xây dựng sở thiết kế thiết bị đo thơng số hình học chi tiết dạng tiết diện hình chữ nhật tiết diện tròn - Một số kết thực nghiệm áp dụng phương pháp chụp ảnh vết chiếu laser để đo kích thước hình học chi tiết dạng hình chữ nhật Từ khóa đo tọa độ, thơng số hình học, vết chiếu laser, dạng thanh, kỹ thuật chụp + 81 ABSTRACT Content of project: “Reseach to build basic of design instruments to measure geometrics parameter of bar structures by capture the trace of laser line method” - To find out about some non-contact coordinate measurement method using laser beam - The basic of coordinate measurement theory by capture the trace of laser line method - To build algorithm to determine coordinate of points in laser trace on part surface with triangular method - To buid basic of design instruments to measure geometrics parameter of rectangle bar and circle bar structures - Some experimental result about capture the trace of laser line method to measure dimension of rectangle bar Key word coordinate measurement, geometry parameter, trace of laser line, bar structures, capture technical ... HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ***** ĐINH THẾ THÌN NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CƠ SỞ THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐO CÁC THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA CHI TIẾT DẠNG THANH BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHỤP ẢNH VẾT CHI? ??U LASER CHUYÊN NGÀNH: CƠ... 1.3 Phương pháp thu ảnh vết chi? ??u laser Thiết bị đo theo phương pháp sử dụng chùm tia laser để tạo vết chi? ??u sáng lên bề mặt vật đo sau dùng thu quang để thu ảnh có chứa hình ảnh vết sáng Hình ảnh. .. khoảng cách xa ảnh hưởng đến sai số đo thiết bị Hiện số hãng sản xuất chế tạo thiết bị đo với sai số đo khoảng cách ±(1mm + 1ppmxL), sai số đo góc 1’’ 1.2 Phương pháp thu ảnh điểm chi? ??u Phương pháp