Nhan đề : Xây dựng quy trình hiệu chuẩn độ phẳng của chi tiết quang học sử dụng máy giao thoa laser Tác giả : Nguyễn Phi Vũ Người hướng dẫn: Vũ Toàn Thắng Từ khoá : Máy giao thoa laser; Quang học Năm xuất bản : 2020 Nhà xuất bản : Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Tóm tắt : Tổng quan về hiệu chuẩn độ phẳng; cơ sở lý thuyết hiệu chuẩn tấm phẳng quang học; xây dựng quy trình hiệu chuẩn độ phẳng chi tiết quang học sử dụng giao thoa kế laser.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ XÂY DỰNG QUY TRÌNH HIỆU CHUẨN ĐỘ PHẲNG CỦA CHI TIẾT QUANG HỌC SỬ DỤNG MÁY GIAO THOA LASER Học viên: NGUYỄN PHI VŨ Mã học viên: CB180008 Lớp: 2018B.CTM.KH Giảng viên hướng dẫn: PGS TS VŨ TOÀN THẮNG Viện: CƠ KHÍ Hà Nội, 05/2020 ĐỀ TÀI LUẬN VĂN XÂY DỰNG QUY TRÌNH HIỆU CHUẨN ĐỘ PHẲNG CỦA CHI TIẾT QUANG HỌC SỬ DỤNG MÁY GIAO THOA LASER Giảng viên hướng dẫn PGS.TS Vũ Toàn Thắng Lời cam đoan Tơi xin cam đoan kết có Luận văn thân thực hướng dẫn thầy giáo PGS.TS Vũ Toàn Thắng, số liệu kết thực nghiệm trung thực chưa công bố công trình khác Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến giảng viên hướng dẫn định hướng đề tài phù hợp để kết hợp trình nghiên cứu bám sát công việc thực tiễn Cảm ơn thầy giáo mơn có đóng góp ý kiến sâu sắc để tơi hoàn thiện kiến thức luận văn Cảm ơn đồng nghiệp Viện đo lường Việt Nam giúp đỡ tận tình tạo điều kiện tốt cho cá nhân tơi hồn thành đề tài Luận văn tài trợ đề tài B2018-BKA07-CTVL Học viên Nguyễn Phi Vũ TÓM TẮT LUẬN VĂN Họ tên học viên: Nguyễn Phi Vũ Chuyên ngành: Kỹ thuật khí MSHV: CB180008 Lớp: 2018B.KH.CTM Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Vũ Toàn Thắng Tên đề tài: Xây dựng quy trình hiệu chuẩn độ phẳng chi tiết quang học sử dụng máy giao thoa laser Tóm tắt: Từ thực tiễn quy trình hiệu chuẩn độ phẳng chi tiết quang học Việt Nam chưa có, sở có thiết bị giao thoa kế chuẩn phẳng, sử dụng để thực thí nghiệm đánh giá, tơi chọn đề tài luận văn “Xây dựng quy trình hiệu chuẩn độ phẳng chi tiết quang học sử dụng máy giao thoa laser” Luận văn trình bày đặc điểm tính chất thiết bị hiệu chuẩn, cấu tạo, nguyên lý hoạt động thiết bị sử dụng làm chuẩn đo lường Từ xây dựng quy trình để tiến hành hiệu chuẩn cách xác nhất, hạn chế tối đa ảnh hưởng yếu tố môi trường Bên cạnh đó, luận văn trình bày giải pháp kỹ thuật để gia tăng độ xác hiệu chuẩn giảm thiểu chi phí trang bị Kết đo đối chiếu với chứng nhận nhà sản xuất đảm bảo nằm vùng sai số cho phép MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Phương pháp nghiên cứu 1.3.1 Về mặt lý thuyết: 1.3.2 Về mặt thực tiễn: CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HIỆU CHUẨN ĐỘ PHẲNG 2.1 Định nghĩa độ phẳng 2.2 Tầm quan trọng việc hiệu chuẩn độ phẳng 2.3 Các phương pháp hiệu chuẩn độ phẳng 2.4 Những yêu cầu cần đạt hiệu chuẩn độ phẳng 2.5 Chi phí rủi ro việc không hiệu chuẩn độ phẳng CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT HIỆU CHUẨN TẤM PHẲNG QUANG HỌC 3.1 3.2 Tấm phẳng quang học 3.1.1 Khái niệm phẳng quang học 3.1.2 Các loại phẳng quang học 3.1.3 Công dụng chuẩn phẳng quang học 3.1.4 Độ xác sai số 3.1.5 Vệ sinh bảo quản 10 Tia Laser tính chất đặc biệt 11 3.2.1 Độ đơn sắc cao 11 3.2.2 Độ kết hợp cao 12 3.2.3 Độ định hướng cao 15 3.2.4 Có khả hội tụ cao 16 3.3 Laser He-Ne 16 3.4 Giao thoa Laser 18 3.5 Các mơ hình giao thoa kế thơng dụng 19 3.6 3.5.1 Giao thoa kế Michelson 20 3.5.2 Giao thoa kế Mach-Zehnder 21 3.5.3 Giao thoa kế Twyman - Green 22 Yếu tố ảnh hưởng đến giao thoa kế laser 23 3.6.1 Ảnh hưởng môi trường đến giao thoa kế Laser 23 3.6.2 3.7 Ảnh hưởng rung động môi trường đến giao thoa kế laser 25 Kỹ thuật an toàn làm việc với Laser 26 3.7.1 Các nguy từ tia laser 26 3.7.2 Các biện pháp phòng ngừa: 27 CHƯƠNG XÂY DỰNG QUY TRÌNH HIỆU CHUẨN ĐỘ PHẲNG CHI TIẾT QUANG HỌC SỰ DỤNG GIAO THOA KẾ LASER 30 4.1 Giao thoa kế VeriFire HD 30 4.1.1 Cấu tạo 32 4.1.2 Nguyên lý hoạt động 34 4.2 Quy trình hiệu chuẩn 35 4.3 Thực nghiệm đánh giá: 49 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 53 5.1 Kết luận 53 5.2 Kiến nghị 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1: Khoảng cách t hai mặt phẳng Hình 2.2 Đo độ phẳng CMM Hình 2.3 Kết phép đo độ phẳng CMM Hình 2.4 Hệ thống giao thoa kế đo độ phẳng Hình 3.1 Tấm chuẩn phẳng mài hai mặt Hình 3.2 Tấm chuẩn phẳng mài mặt Hình 3.3 Sơ đồ kiểm tra độ phẳng sử dụng chuẩn phẳng Hình 3.4 Vân giao thoa quan sát bề mặt 10 Hình 3.5 Tính chất kết hợp tia laser………………………………… 19 Hình 3.6 Phân bố lượng laser mod ngang…………………….15 Hình 3.7 Sơ đồ cấu tạo Laser He-Ne…………………………………… 17 Hình 3.8 Sơ đồ mức lượng Laser He-Ne……………………………17 Hình 3.9 Hiện tượng giao thoa……………………………………………18 Hình 3.10 Sơ đồ nguyên lý giao thoa kế Michelson … …………………20 Hình 3.11 Sơ đồ nguyên lý giao thoa Mach-Zender… …………… ……21 Hình 3.12 Giao thoa kế Twyman-Green 22 Hình 3.13 Nhãn cảnh báo đáng ý 29 Hình 4.1 Hình ảnh thực tế hệ thống giao thoa kế VMI 32 Hình 4.2 Các thiết bị hệ giao thoa kế Laser 32 Hình 4.4: Mơ hình giao thoa kế Fizeau 34 Hình 4.5a Các thơng số thiết lập phép đo 39 Hình 4.5b Các thông số thiết lập phép đo 39 Hình 4.6 Căn chỉnh điểm phản xạ 40 Hình 4.7 Căn chỉnh khoảng cách để lấy nét 40 Hình 4.8 Vân giao thoa trước tinh chỉnh 41 Hình 4.9 Vân giao thoa sau tinh chỉnh 41 Hình 4.10 Kết đo lần 49 Hình 4.11 Kết đo lần 50 Hình 4.12 Kết đo lần 50 Hình 4.13 Kết đo lần 51 Hình 4.14 Kết đo lần 51 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Độ dài kết hợp số laser thông dụng…………………22 Bảng 2: Các thiết bị sử dụng……………………………………… 38,39 Bảng Các thành phần giao thoa kế………………… 41,42 Bảng 1*: Các phép hiệu chuẩn………………………………………….44 Bảng 2* : Phương tiện hiệu chuẩn…………………………………… 45 Bảng 3* Các thành phần độ không đảm bảo đo………………………54 MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Hiệu chuẩn hoạt động xác định, thiết lập mối quan hệ giá trị đo chuẩn đo lường, phương tiện đo với giá trị đo đại lượng cần đo Công cụ nhằm đảm bảo tính liên kết phép đo hiệu chuẩn phương tiện đo Hiệu chuẩn liên quan tới xác định đặc tính đo lường phương tiện đo Thực thông qua việc so sánh trực tiếp với chuẩn biết Một chứng hiệu chuẩn hay kết hiệu chuẩn cấp (trong hầu hết trường hợp) gắn tem hiệu chuẩn Trên sở thông tin này, người sử dụng định phương tiện đo có phù hợp với u cầu sử dụng hay khơng? Hiện Việt Nam hoạt động hiệu chuẩn kiểm định đo lường xã hội hóa, điều kiện thuận lợi để bên tham gia liên kết, so sánh đánh giá phương pháp, tăng cường đầu tư chất lượng thiết bị để có phép đo xác Cá nhân tơi làm việc phòng đo lường Quang học trực thuộc Viện Đo lường Việt Nam nên nhận thức rõ vai trò, ý nghĩa việc chuẩn hóa quy trình hiệu chuẩn Độ phẳng sai số hình dáng quan trọng đánh giá chất lượng làm việc sản phẩm khí Theo tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5121: 1990 sai lệch hình dạng vị trí bề mặt - yêu cầu chung phương pháp đo có hướng dẫn chung phương pháp đo sai lệch hình dạng vị trí bề mặt, nhiên việc xây dựng quy trình hiệu chuẩn sai lệch hình dạng nói chung độ phẳng nói riêng phụ thuộc vào thiết bị dụng cụ lấy làm chuẩn Trong năm 2019, Viện Đo lường Việt Nam có đầu tư thiết bị chuyên dụng để hiệu chuẩn độ thẳng, độ phẳng với độ xác cao, thiết bị giao thoa kế Verified HD hãng Zygo Việc khai thác, sử dụng thiết bị đo phục vụ cho công tác đo lường, hiệu chuẩn nhiệm vụ thiết yếu Viện đo lường Việt Nam Chính tơi chọn đề tài nghiên cứu đề tài : Xây dựng quy trình hiệu chuẩn độ phẳng chi tiết quang học phương pháp giao thoa sử dụng máy giao thoa laser 1.2 Mục tiêu đề tài Xây dựng quy trình hiệu chuẩn dùng để hiệu chuẩn độ phẳng quang phẳng sử dụng hệ đo giao thoa Laser Cần đảm bảo trình tự quy trình hợp lý, thao tác dễ hiểu, đảm bảo độ xác kết đo, xác định yếu tố ảnh hưởng đến kết đo, cách khắc phục ảnh hưởng 1.3 Phương pháp nghiên cứu Q trình nghiên cứu sử dụng phương pháp lý thuyết kết hợp với thực hành thí nghiệm 1.3.1 Về mặt lý thuyết: - Nghiên cứu tính chất đặc điểm tia laser sử dụng thiết bị - Nghiên cứu, tìm hiểu phương pháp giao thoa - Tìm hiểu nguyên lý hoạt động thiết bị giao thoa kế - Vận dụng kiến thức tìm hiểu để xác định phương pháp đo độ phẳng phương pháp giao thoa sử dụng giao thoa kế - Nghiên cứu cách ước lượng độ không đảm bảo đo 1.3.2 Về mặt thực tiễn: - Tiến hành thực đo thử nghiệm nhiều lần, ghi kết xử lý kết đo theo công thức xây dựng - Thay đổi yếu tố tác động để đánh giá mức độ ảnh hưởng loại đến kết đo Từ đưa giải pháp để phép đo xác ... : Xây dựng quy trình hiệu chuẩn độ phẳng chi tiết quang học phương pháp giao thoa sử dụng máy giao thoa laser 1.2 Mục tiêu đề tài Xây dựng quy trình hiệu chuẩn dùng để hiệu chuẩn độ phẳng quang. .. dựng quy trình hiệu chuẩn độ phẳng chi tiết quang học sử dụng máy giao thoa laser Tóm tắt: Từ thực tiễn quy trình hiệu chuẩn độ phẳng chi tiết quang học Việt Nam chưa có, sở có thiết bị giao thoa. .. giao thoa kế chuẩn phẳng, sử dụng để thực thí nghiệm đánh giá, chọn đề tài luận văn ? ?Xây dựng quy trình hiệu chuẩn độ phẳng chi tiết quang học sử dụng máy giao thoa laser? ?? Luận văn trình bày đặc