Nghiên cứu các yếu tố kết cấu của hệ thống quang cơ ảnh hưởng đến độ chính xác của phép đo độ dài bằng máy quét laser

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH : CÔNG NGHÊ CƠ KHÍ Nghiên cứu yếu tố kết cấu hệ thống quang - ảnh hưởng đến độ xác phép đo độ dài máy quét laser Trần Hải Bình Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Văn Vinh HÀ NỘI - 2007 Lời cam đoan Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu mình, nghiên cứu, tính tốn luận văn hồn tồn trung thực, xác chưa cơng bố cơng trình khoa học khác MỞ ĐẦU Ngày nay, với phát triển mạnh công nghiệp điện tử mà dụng cụ đo kiểu khí, quang học cổ điển dần thay thiết bị đo có phối hợp Cơ - Điện tử, Quang - Điện tử Quang - Cơ - Điện tử Sự có mặt yếu tố điện tử dụng cụ đo khơng đem lại đặc tính ưu việt mặt đo lường nâng cao độ xác, tăng suất đo, kết hiển thị số mà cịn phục vụ cho u cầu công nghệ gia công tự động điều khiển, kết nối máy tính để xử lý liệu đo cách đa dạng linh hoạt Mặc dù phát triển mạnh năm gần tia laser áp dụng hiệu nhiều lĩnh vực khoa học sống : y học, qn sự, thơng tin, giải trí Đặc biệt ngành đo lường với đặc tính hẳn nguồn sáng thông thường độ đơn sắc, độ song song cường độ cao mà tia laser sử dụng thiết bị đo có độ xác cao tạo phép đo mà trước khó thực Thiết bị đo kích thước với độ xác cỡ micromet phương pháp tia laser quét hãng sản xuất gọi chung Laser Scan Micrometer viết tắt LSM Máy LSM phối hợp hoạt động hệ thống Quang - Cơ - Điện tử Hoạt động đo dựa nguyên lý tương ứng kích thước chi tiết với mức độ mà che khuất chùm tia laser qt Qua tìm hiểu, máy LSM sử dụng nước ta Công ty liên doanh nước ngồi Sở dĩ chưa phổ biến giá thành máy LSM tương đối cao từ 7.000 ÷ 25.000 USD (tùy thuộc vào phạm vi đo, độ xác công dụng đặc biệt khác máy) chưa phù hợp với điều kiện kinh tế, kỹ thuật gia cơng khí ta Như vậy, việc đưa ứng dụng công nghệ đo máy LSM phù hợp với điều kiện gia cơng, sản xuất có Việt nam, đồng thời nghiên cứu công nghệ chế tạo, lắp ráp với mục đích giảm giá thành vấn đề mà người làm công tác đo lường cần quan tâm Xuất phát từ nhận định trên, theo gợi ý Bộ môn Cơ khí xác & Quang học thầy giáo TS Nguyễn Văn Vinh định chọn đề tài “Nghiên cứu yếu tố kết cấu hệ thống Quang-Cơ ảnh hưởng đến độ xác phép đo độ dài máy quét laser” Mục đích luận văn xác định sai số sơ đồ phương pháp đo máy LSM từ lập sở tính tốn xây dựng giải pháp kỹ thuật làm giảm ảnh hưởng nhằm đảm bảo độ xác đo Ý nghĩa luận văn làm sở giúp cho người thiết kế, chế tạo xác định yêu cầu kỹ thuật độ xác phận, chi tiết máy Tuy nhiên, vấn đề mới, điều kiện thực nghiệm khó khăn nên hạn chế luận văn nghiên cứu, tính tốn đưa dừng lại mặt lý thuyết, cần phải có kiểm chứng lại thực tế q trình nghiên cứu chế tạo Tôi xin chân thành cảm ơn giúp đỡ hướng dẫn tận tình thầy giáo TS Nguyễn Văn Vinh với thầy cô giáo môn tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành luận văn Hà Nội, tháng 10 năm 2007 Trần Hải Bình MỤC LỤC Trang Lời cam đoan Mở đầu Mục lục……………………………… ………………………………… CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ MÁY LSM… ……………………… …6 CHƯƠNG II : NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY ĐO LSM… 11 2.1 Phương pháp đo kích thước theo nguyên lý chuyển đổi quang học.11 1.1.1 Nguồn ánh sáng đo .11 1.1.2 Một số nguyên lý đo kích thước chuyển đổi Quang - Điện - Điện tử 11 2.2 Đo độ dài máy quét laser 14 1.2.1 Sơ đồ khối chức 14 1.2.2 Tính tốn quan hệ tín hiệu đo kích thước chi tiết 18 CHƯƠNG III : XÁC ĐỊNH SAI SỐ VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC…….20 2.1 Các nguyên nhân gây sai số đo máy LSM 20 2.1.1 Sai số phương pháp đo 20 2.1.2 Sai số kết cấu điều kiện sử dụng .20 2.1.3 Phương thức khảo sát sai số đo 20 2.2 Tính tốn sai số biện pháp khắc phục 21 2.2.1 Xác định độ lệch tiêu điểm tia quét sử dụng gương đa giác 21 2.2.2 Xác định độ khơng song song tia qt tia qt góc lệch tiêu điểm 27 2.2.3 Sai số độ không song song tia quét quang sai thấu kính chuẩn trực………… …………………………………………………… 30 2.2.4 Xác định sai số đo tia quét không song song với quang trục…….33 2.2.5 Sai số đường kính chi tiết đo vận tốc quét tia laser 38 2.2.6 Xác định sai số gá đặt chi tiết 42 2.2.7 Xác định sai số kích thước tia laser xác định độ phân giải đo…46 2.2.8 Xác định sai số đo chi tiết trạng thái động 53 2.2.9 Xác định sai số hình dạng chi tiết 59 2.2.10 Xác định sai số đặc trưng bề mặt chi tiết 63 2.2.11 Sai số số tượng bất thường máy .71 CHƯƠNG IV :CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ SAI SỐ ĐO .73 3.1 Xử lý sai số đo phương pháp hiệu chỉnh máy 73 3.2 Xử lý sai số đo phương pháp hiệu chuẩn máy theo tác dụng độc lập thông số 77 3.3 Xử lý sai số yếu tố ngẫu nhiên 80 CHƯƠNG V :MỘT SỐ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM .83 4.1 Thí nghiệm khảo sát độ ảnh hưởng đặc trưng bề mặt chi tiết đến chất lượng xung đo 83 4.2 Thiết kế mạch điện bù sai số độ không ổn định tốc độ gương đa giác 87 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC TÓM TẮT CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MÁY LSM Tuy nguyên tắc hoạt động tương đối đơn giản máy đo LSM (Laser scan micrometer) bắt đầu nghiên cứu, chế tạo để ứng dụng phát triển dụng nhờ : -Cơng nghệ tạo nguồn tia laser có kích thước nhỏ có lượng, độ đơn sắc độ song song cao -Công nghệ chế tạo linh kiện điện tử có độ xác độ ổn định đảm bảo yêu cầu đo lường cỡ micro, nano -Công nghệ kết nối phương tiện đo với máy tính thiết bị ngoại vi phục vụ cho công tác Đo lường - Điều khiển Thiết bị LSM ứng dụng nhiều phát triển mạnh tương lai nhờ có đặc tính ưu việt sau : -Là phương pháp đo không tiếp xúc với độ phân giải đo cao Đặc biệt độ phân giải đo lựa chon tùy ý theo nhu cầu người sử dụng -Có thể thực chuyển đổi đo lường Độ dài - Thời gian, điều phù hợp với đơn vị chuẩn độ dài (Mét quãng đường ánh sáng chân không thời gian 1/299.792.458 giây - Theo đại hội cân đo quốc tế lần thứ 17 ) -Phạm vi đo lớn : thực tế sản xuất có máy LSM có phạm vi đo 0,5 ÷ 160mm phối hợp nhiều máy cho phép đo đường kính lớn -Có thể đo loại chi tiết với nhiều dạng sơ đồ đo khác -Đặc biệt với tốc độ cao tia laser quét đo chi tiết trạng thái động tính đáp ứng cho cơng nghệ tự động hóa gia cơng dựa phối hợp Đo lường - Điều khiển thời gian thực Qua tìm hiểu giới có tương đối nhiều hãng sản xuất máy LSM, có số hãng phát triển mạnh Mitutoyo, Keyence, Crystal Sau hình ảnh tìm hiểu loại máy LSM khả đo sản xuất 1/Hình ảnh máy LSM Sơ đồ mô Sơ đồ nguyên lý hoạt động thiết bị Một số kiểu máy LSM 2/Một số kiểu sơ đồ đo Hiển thị hai kết đo thị Đo khoảng cách khe hở Đo theo hai phương X, Y với kết đo (X-Y) (X+Y)/2 Đo đường kính lớn Đo đường kính dây Đo đường kính độ ô van Đo chiều dày vải Đo đường kính trạng thái động Đo đường kính trục Đo khoảng cách trục Đo độ đồng chiều dày Đo chiều dài trục ngắn Đo vật bị liên kết với vật khác Đo đường kính lớn Đo khe hở trục lơ Đo độ côn tang trống 3/Thông số đo số máy LSM sản xuất 82 Với trình quét liên tục tia Laser thực đo liên tục máy LSM cho kết đo với tần số : nđo = n k (số kết quả/giây) Trong : - n(vòng/giây) : vận tốc quay gương đa giác (vòng/giây) - k : số cạnh gương đa giác Chế độ đo lấy giá trị trung bình ký hiệu AVG (K), : -AVG : Viết tắt AVERAGE (trung bình) -K : Mức số lần đo (K = 1, 2, ) Ví dụ : -Chế độ AVG : Cho kết trung bình lần đo liên tục -Chế độ AVG : Cho kết trung bình 32 lần đo liên tục -Chế độ AVG : Cho kết trung bình 128 lần đo liên tục Để máy đo phân biệt cho lần đo tức lần tia laser quét lên chi tiết cạnh đa giác người ta sử dụng sơ đồ ngắt khởi động lại tín hiệu đo hình 4.3 RS2 Fθ Chi tiết đo RS1 Hình 4.3 : Sơ đồ khởi động ngắt mạch đo lần tia laser quét lên chi tiết Trong sơ đồ RS1 RS2 cảm nhận tia laser đồng thời đóng vai trị cơng tắc Khi RS1 nhận tia laser qt đóng cơng tắc khởi động mạch đo hoạt động, RS2 nhận tia laser quét dừng trình hoạt động đo lần quét 83 CHƯƠNG V MỘT SỐ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Hiện phòng thí nghiệm Quang - Cơ - Điện tử Bộ mơn Máy xác lắp đặt thử nghiệm máy đo LSM Do bước đầu nghiên cứu nên máy mang tính chất xây dựng mơ hình ngun lý hoạt động, cịn độ xác độ ổn định kết đo chưa đạt yêu cầu Qua khảo sát mơ hình máy thực nghiệm chưa đảm bảo yêu cầu độ xác đo : -Hệ quang cho tia quét có độ song song chưa cao -Độ ổn định tốc độ gương đa giác tần số phát dao động tạo xung nhịp thời gian chưa cao -Các linh kiện điện tử mạch đo mua thị trường loại thơng thường chưa có kiểm nghiệm mặt chất lượng độ ổn định để đảm bảo sử dụng cho thiết bị đo lường -Chưa có cấu mạch điện để bù sai số đo Vậy nhiệm vụ đặt cần phải có nghiên cứu mặt tính tốn, thiết kế, thực nghiệm để khắc phục nhược điểm nói Trong luận văn này, thời gian điều kiện có hạn nên dừng lại phục vụ cho thực nghiệm hai vấn đề : -Thí nghiệm khảo sát đặc trưng bề mặt chi tiết đo đến chất lượng xung đo -Thiết kế mạch điện bù sai số tốc độ không ổn định gương đa giác 5.1 THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT ĐỘ ẢNH HƯỞNG CỦA ĐẶC TRƯNG BỀ MẶT CHI TIẾT ĐO ĐẾN CHẤT LƯỢNG XUNG ĐO 5.1.1 Mục đích thí nghiệm : Điện trở tế bào quang điện bị thay đổi tác dụng nguồn sáng, nhờ tính chất ta tạo xung đo khoảng thời gian chi tiết che khuất tia laser quét thơng qua xung để xác định đường kính Độ ổn định độ phân giải xung đo (nhất vị trí nhận cạnh chi tiết) có ảnh hưởng nhiều đến kết đo liên quan trực tiếp đến thời gian đóng, mở điều khiển đo đếm xung nhịp thời gian (thông qua điện áp chuẩn mức logic “0” “1”) Như vậy, xung đo có độ ổn định phân giải cao cho kết đo xác so với tượng xung bị “nhiễu” “nhịe” Mặt khác, khái niệm đo lường yếu tố đặc trưng bề mặt độ nhám, hệ số phản xạ bề mặt đại lượng khơng ảnh hưởng đến kích thước đường kính chi tiết đo 84 Với chi tiết trụ chuẩn độ cong bề mặt đặc trưng tương đương với đường kính (độ cong bề mặt ρ = 1/R) Khi đo phương pháp tiếp xúc yếu tố bề mặt nói khơng ảnh hưởng đến kết đo với phương pháp đo máy quét LSM, đặc tính ánh sáng tia laser mà chúng sinh sai số đo Như vậy, việc khảo sát ảnh hưởng đặc trưng bề chi tiết đo đến chất lượng xung đo công việc cần thiết cho trình nghiên cứu nguyên nhân gây sai số máy LSM 5.1.2 Nội dung thí nghiệm 5.1.1.1 Mẫu thí nghiệm Mẫu thí nghiệm chia thành nhóm : -Nhóm : Mẫu chi tiết mài trịn ngồi có độ nhám thấp (cấp độ nhám 7) đồng thời cho hệ số phản xạ bề mặt cao -Nhóm : Mẫu chi tiết mài trịn ngồi có độ nhám thấp (cấp độ nhám 7) mẫu nhuộm đen để khử phản xạ bề mặt -Nhóm : Mẫu chi tiết tiện thơ có độ nhám cao (cấp độ nhám 2), mẫu nhuộm đen để khảo sát mức độ ảnh hưởng nhám không bị lẫn yếu tố phản xạ 5.1.1.2 Nguyên tắc thiết bị thí nghiệm Nguyên tắc tạo xung đo : -Trong thời gian chi tiết không che khuất tia laser quét photodiode nhận ánh sáng điện trở giảm xuống, điện VA lớn cho điện áp xung mức “1” -Trong thời gian chi tiết che khuất tia laser quét photodiode không nhận ánh sáng điện trở lớn, điện VA nhỏ cho điện áp xung mức “0” Thiết bị thí nghiệm (Hình 5.1, 5.2 5.3) : Là mơ hình máy LSM lắp đặt Quang - Cơ - Điện tử Bộ môn Máy xác : Hình 5.1 : Hệ quang máy 85 Hình 5.2 : Mạch điện Hình 5.3 : Hình dạng bên ngồi máy 5.1.1.3 Sơ đồ thí nghiệm Hình dạng xung đo chụp qua máy hiển thị xung Sơ đồ mạch đo thí nghiệm hình 5.4 : Mẫu thí nghiệm Gương đa giác Mô tơ +5V RS2 Xung đo t Thiết bị hiển thị xung Photodiode VA Nguồn Laser RS1 R Hình 5.4 : Sơ đồ thí nghiệm 5.1.3 Kết thí nghiệm Dưới hình ảnh xung nhận từ máy hiển thị xung với mẫu chi tiết khác độ nhám, hệ số phản xạ độ cong bề mặt 86 Chi tiết đường kính nhỏ-độ nhám thấp Chi tiết đường kính lớn-độ nhám thấp Chi tiết nhỏ-độ nhám cao Chi tiết lớn-độ nhám cao Chi tiết nhỏ-độ phản xạ bề mặt cao Chi tiết lớn- độ phản xạ bề mặt cao Hình 5.5 : Hình ảnh xung thực nghiêm chi tiết mẫu có đặc trưng bề mặt khác 87 5.1.4 Đánh giá kết thí nghiệm a/Chi tiết có độ cong bề mặt lớn (đường kính nhỏ) cho độ phân giải xung vị trí nhận cạnh chi tiết tia laser cao so với chi tiết có độ cong bề mặt nhỏ (đường kính lớn) b/Độ phân giải xung chi tiết có độ nhám bề mặt cao so với chi tiết có độ nhám bề mặt thấp c/Với chi tiết có hệ số phản xạ bề mặt cao xung đo có tượng “nhịe” photodiode nhận ánh sáng phản xạ từ chi tiết thời gian che khuất tia laser quét 88 5.2 THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN BÙ SAI SỐ DO ĐỘ KHÔNG ỔN ĐỊNH TỐC ĐỘ CỦA GƯƠNG ĐA GIÁC 5.2.1 Nguyên tắc phương pháp khắc phục sai số Sai số tốc độ quay gương đa giác sai số phương pháp đo Nguyên nhân gây sai lệch hay không độ không ổn định tốc độ độ khơng xác hệ thống truyền động truyền động điện Về nguyên tắc phương pháp đo máy LSM kết đo tỷ lệ với tốc độ gương, tức ta có : Dđo ω = D ω0 Trong : ω0 : tốc độ chuẩn theo thiết kế xác định ω : tốc độ quay thực tế gương Như vậy, trình đo xác định vận tốc thực ω gương ta tính giá trị thực kích thước chi tiết theo công thức : D= Dđo ω ω 5.2.2 Phương pháp xác định tốc độ gương Để xác định tốc độ gủa gương ta sử dụng sơ đồ đo sau : BỘ ĐỊNH THỜI Công tắc ánh sáng MẠCH TẠO XUNG ĐẾM Đĩa quay gắn với trục gương đa giác KHÓA BỘ ĐẾM XUNG Hình 5.6 : Sơ đồ khối mạch xác định tốc độ quay gương đa giác Đĩa quay suốt (hình 5.6) có in vạch chia cản ánh sáng gắn với trục quay gương đa giác, đồng thời đặt vào khe cảm biến công tắc ánh sáng 89 Công tắc ánh sáng mạch điện có cấu tạo gồm LED phát sáng photodiode nhận sáng Khi đĩa quay có vạch cản ánh sáng mà photodiode “nhận” hay “không nhận” ánh sáng từ LED điều làm cho điện áp từ công tắc ánh sáng thay đổi Mạch tạo xung đếm thiết kế cho lần biến đổi điện áp công tắc sáng che khuất vạch cản sáng đĩa quay cho ta xung đếm từ mạch tạo xung Hình 5.7 mạch tạo xung vuông kiểu đa hài đơn ổn dùng IC 555, công tắc ánh sáng gồm diode phát quang D phototransistor T, điện áp thay đổi từ phototransistor vạch cản đĩa quay khuếch đại linh kiện khuyếch đại thuật tốn TL741 sau thơng qua so sánh với điện áp chuẩn (ngưỡng) mà tạo mức điện áp “0” “1” đầu xung chân IC 555 Vcc R7 R1 R2 R3 + IC 555 D R4 R1 C3 R8 TL 741 _ - T R6 R5 C1 C2 Hình 5.7 : Mạch tạo xung đo để xác định tốc độ quay gương đa giác Bộ định thời mạch điện mà hoạt động phát xung có điện áp mức “1” (hoặc “0”) thời gian t xác lập Trong mạch điện ta sử dụng chế độ định thời chíp vi điều khiển AT89C51 Bộ khóa phần tử logic gồm có đầu vào đầu ra, khóa sử dụng thực tế thường cổng NAND NOR Hai đầu vào khóa xung từ tạo xung dòng điều khiển từ định thời Điện áp điều khiển theo mức mức “1” (hoặc “0”) từ định thời mở khóa để xung từ mạch tạo tạo xung vào đếm khoảng thời gian t xác định 90 Với kết cấu mạch điện ta thấy : Mỗi lần ánh sáng bị cản không cản từ vạch cho xung từ tạo xung Giả sử đĩa quay ta khắc n vạch khắc nhau, biết số xung đếm đếm thời gian t (giây) định thời X ta xác vận tốc quay gương đa giác : ω = X (vịng/giây) n.t 5.2.3 Mạch đo có bù sai số tốc độ gương Mạch điện (Hình 5.8) bao gồm : -Mạch đo : Được điều khiển chíp vi điều khiển IC1 để đếm số xung nhịp thời gian thời gian chi tiết đo che khuất tia laser -Mạch đo tốc độ gương đa giác : Được điều khiển chíp vi điều khiển IC2 để đếm số xung từ tạo xung đo tốc độ gương -Đường dẫn liên kết : chíp vi điều khiển IC1 IC2 kết nối với CPU thơng qua mạch kết nối máy tính sử dụng chuẩn RS232 -Các chíp vi điều khiển IC1 IC2 ta chọn loại AT89C51 thuộc họ 8501 chíp thơng dụng, rẻ tiền, sẵn có thị trường mà thỏa mãn nhu cầu điều khiển theo yêu cầu Sau liên kết liệu đo, cách lập phần mềm bù sai số cho hệ kiên kết IC1 IC2 chíp vi điều khiển IC1 đưa kết đo có bù sai số hiển thị Bộ định thời Bộ tạo xung đo tốc độ gương Bộ đếm Mạch kết nối máy tính Bộ khóa đếm xung thời gian chi tiết che khuất tia laser Bộ tạo xung nhịp thời gian Phần mềm lập trình để bù sai số Chíp vi điều khiển IC2 CPU RS232 Bộ đếm Chíp vi điều khiển IC1 HIỂN THỊ KẾT QUẢ ĐO Hình 5.8 : Sơ đồ khối mạch đo có bù sai số tốc độ động Nguyên tắc lập phần mềm bù sai số đo : 91 Với số vạch cản sáng đĩa quay gắn với trục gương đa giác n quay với tốc độ chuẩn ω0 (vịng/giây)thì số xung vào đếm thời gian định thời t (giây) : X0 = ω0.t.n X0 số xác định ta thiết kế mạch Giả sử thực tế đo số xung đếm mạch đo đếm N số xung đếm mạch đo tốc độ gương đếm X Khi ta lập phần mềm để CPU sau nhận tín hiệu từ chíp vi điều khiển IC1 IC2 cho kết số xung N0 tương ứng với kích thước chi tiết theo cơng thức : N0 = N X0 X Kết số xung đo bù N0 xử lý để chuyển thành kết đo hiển thị KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I.Kết luận Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến độ xác máy đo LSM, có hạn chế nội dung luận văn nêu tương đối đầy đủ nguyên nhân gây sai số đo Bằng phân tích tính tốn xác lập mặt định tính, định lượng mức độ gây sai số yếu tố kết cấu cấu quang - máy LSM Thơng qua kết tính toán đề tài đưa biện pháp khắc phục số kết cấu máy hợp lý để đảm bảo độ xác đo Về mặt tốn học kết tính tốn luận văn hồn tồn tin cậy để phục vụ cho công tác thiết kế lựa chọn thông số độ xác cho chi tiết, linh kiện máy đo Do bước việc nghiên cứu chế tạo máy LSM nước ta nên dừng lại tính tốn mang tính lý thuyết mà cịn thiếu kiểm chứng kết thực nghiệm hạn chế luận văn II.Kiến nghị Cần có phát triển đề tài phương pháp thực nghiệm xác định sai số đo cho chi tiết, phận tổng thể máy Tác giả tham vọng vấn đề tính toán luận văn chuyển thành toán thiết kế máy cách phù hợp với điều kiện công nghệ chế tạo Việt Nam PHỤ LỤC 1: TỔNG KẾT CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY SAI SỐ TT Nguyên nhân gây sai số Độ lệch tâm chùm tia quét góc sử dụng gương đa giác 6 Sự ảnh hưởng đến hệ thống đo Tạo không song song chùm tia quét trực chuẩn sai số vị trí quét Quang sai thấu kính trực chuẩn Fθ Tạo khơng song song chùm tia quét trực chuẩn sai số vị trí qt Sự khơng ổn định vận tốc mô tơ Độ không ổn định kết quay gương đa giác lần đo khác Sự không ổn định tần số máy tạo Độ không ổn định kết xung nhịp thời gian lần đo khác Độ lớn tiết diện tia Laser quét Độ xác (khả phân giải) tia Laser nhận dạng cạnh chi tiết Độ không song song tia Laser phát Sai lệch tính tốn coi tia Laser phát đường thẳng Sự rung động hệ thống đo Sai số chi tiết di chuyển quét lặp chi tiết dao động Đo điều kiện chi tiết chuyển Sai số có tổng hợp chuyển động động tia quét chi tiết Bề mặt chi tiết bị bám bẩn (màng dầu, Làm tăng kích thước chi tiết đất cát ) Hệ số phản xạ bề mặt chi tiết Gây tán xạ khả nhận cạnh chi tiết tia quét Nhám bề mặt chi tiết đo Làm thay đổi đặc tính xung đo thời điểm tia laser quét cạnh chi tiết Sai lệch vị trí phận gá đặt chi Sai số lệch phương đo tiết đo mặt phẳng tia quét Các sai lệch không ổn định Độ không ổn định kết nguồn phát laser hệ thống mạch lần đo khác điện PHỤ LỤC : SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MÁY ĐO LSM DO HÃNG MITUTOYO SẢN XUẤT RS2 Mô tơ Bộ điều khiển tốc độ mô tơ Tế bào quang điện Gương đa giác Nguồn RS1 Laser He-Ne Khuyếch đại tín hiệu Xung điều khiển mơ tơ Xung nhịp thời gian Cổng giao diện so sánh Bộ đếm xung Tín hiệu cạnh xung Chọn đoạn xung đo ROM - RAM Bộ khởi động lại tín hiệu sau chu kỳ quét góc tia tới thấu kính Fθ RS1 RS2 CPU Màn hình hiển thị kết Bàn phím Máy in Cổng thị LED Cổng giao diện I/O Cổng chuyển đổi D/A TÀI LIỆU THAM KHẢO Lương Duyên Bình (2003) , Vật lý đại cương, NXB Giáo dục Lương Ngọc Hải(2004) , Giáo trình kỹ thuật xung số, NXB Giáo dục Nguyễn Tăng Cường - Phan Quốc Thắng (2004), Vi xử lý 8051, NXB Khoa học kỹ thuật Trần Định Tường - Hoàng Hồng Hải (2005), Quang kỹ thuật, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội Nguyễn Tiến Thọ - Nguyễn Thị Xuân Bảy - Nguyễn Thị Cẩm Tú (2002), Kỹ thuật đo lường kiểm tra chế tạo khí, NXB Khoa học kỹ thuật Các trang Web : Keyence.com, Mitutoyo.com, Crystal.com TÓM TẮT Tổng quan loại máy LSM giới khả sử dụng Việt Nam giới Trên sở nguyên lý hoạt động phân tích lựa chọn sơ đồ đo Khảo sát, phân tích để tính tốn mức độ sai số ảnh hưởng yếu tố Quang - Cơ biện pháp khắc phục nguyên nhân gây Các phương pháp hiệu chỉnh, hiệu chuẩn máy biện pháp xử lý sai số đo Một số kết thực nghiệm mạch đo máy xây dựng phương án bù sai số đo phần mềm xử lý tín hiệu đo Từ khóa : LSM, thiết bị đo, hiệu chuẩn, hiệu chỉnh, sai số ABSTRACT Overview of manufacturing technology the LSM measuring and capacity use in Vietnam and world On the basis of the operating principle to analyse and select measuring sketch Surveying and analysing to calculate the erroneous level by the Optical Mechanical factors and the reparability methods for the reasons bring about Adjusting and calibrating the measure Methods process the measured errors A number of experimental results in the measured circuit of the measure Set up a menthod make good the measured errors by the software process measured signal Keywords: LSM, measure, calibrating, adjusting, error ... mơn Cơ khí xác & Quang học thầy giáo TS Nguyễn Văn Vinh định chọn đề tài ? ?Nghiên cứu yếu tố kết cấu hệ thống Quang- Cơ ảnh hưởng đến độ xác phép đo độ dài máy quét laser? ?? Mục đích luận văn xác. .. phương pháp đo tia Laser quét nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến độ xác đo 14 2.2 ĐO ĐỘ DÀI BẰNG MÁY QT LASER Máy LSM có phận : -Bộ phận tạo tín hiệu đo : Gồm có hệ quang mạch tạo xung đo sở cảm... tập trung vào việc nghiên cứu tính tốn yếu tố gây sai số máy LSM, điều cần thiết sai số máy LSM tổng hợp sai số nhiều yếu tố : -Sai số hệ thống quang tạo tín hiệu đo -Sai số hệ thống điện - điện