Nghiên cứu hiệu chỉnh sai số tay đo

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -o0o - HUỲNH THANH QUANG NGHIÊN CỨU HIỆU CHỈNH SAI SỐ TAY ĐO CHUYÊN NGÀNH: CƠ ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN THẠC SĨ ÌA   TP.HỒ CHÍ MINH, Tháng 12 năm 2012 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : TS VÕ TƯỜNG QUÂN Cán chấm nhận xét : Cán chấm nhận xét : Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐẠI HỌC QUỐC GIA Tp HỒ CHÍ MINH ngày 25 tháng 12 năm 2012 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến TS Lê Ngọc Bích TS Võ Hoàng Duy PGS.TS Từ Diệp Công Thành TS Phan Tấn Tùng CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Huỳnh Thanh Quang Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 26/01/1986 Nơi sinh: Khánh Hòa Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Điện Tử Mã số : 11390714 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu hiệu chỉnh sai số tay đo II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Nghiên cứu tổng quan cấu khí, nguyên lý hoạt động tay đo tọa độ - Khảo sát yếu tố tay đo gây sai số kết đo - Xây dựng thuật tốn hiệu chỉnh thơng số tay đo Lập mơ hình thực nghiệm Kết thuật tốn thơng số bù trừ cho kết đo III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : ngày 14 tháng 02 năm 2012 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: ngày 06 tháng 12 năm 2012 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS VÕ TƯỜNG QUÂN Tp HCM, ngày tháng năm 2012 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MƠN ĐÀO TẠO TRƯỞNG PHỊNG ĐT – SĐH TRƯỞNG KHOA LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đề tài luận văn này, xin cảm ơn đến giáo viên hướng dẫn, TS Võ Tường Quân tận tâm định hướng, giúp đỡ chuyên môn kinh nghiệm nghiên cứu Tơi xin gởi lời cảm ơn đến Phịng Thí Nghiệm Trọng Điểm Điều Khiển Số Kỹ thuật hệ thống, phịng Đo Lường Khoa khí nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều kiện để tơi nghiên cứu thử nghiệm điều kiện tốt Để có tri thức hơm nay, xin cảm ơn quý thầy cô môn Kỹ Thuật Cơ Điện Tử suốt thời gian đại học cao học Nguồn tri thức quý thầy cô tài sản vô giá hệ sinh viên Xin chân thành cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp, gia đình thân thương ln hỗ trợ, động viên, giúp đỡ tơi suốt q trình tu nghiệp Tp Hồ Chí Minh, ngày 06 tháng 12 năm 2012 Học viên Huỳnh Thanh Quang Tóm tắt luận văn Tay đo tọa độ AACMM (Articulated Arm Coordinate Measuring Machine) thiết bị đo tọa độ ba chiều, sử dụng ngày sử dụng rộng rãi sản xuất Là kết hợp tay máy thiết bị đo tọa độ, tay đo tọa độ có nhiều ưu điểm việc đạc chi tiết có bề mặt phức tạp mà dụng cụ đo khác khó làm Tay đo tọa độ ứng dụng việc số hóa bề mặt vật thể ba chiều, đo kiểm kích thước ba chiều cách nhanh chóng tiện dụng Trong luận văn này, mục tiêu đặt nghiên cứu sai số thiết bị, từ đề phương pháp thực nghiệm, nhằm nâng cao độ xác kết đo Với mục tiêu này, nội dung sau đề cập: - Nghiên cứu tổng quan tay đo tọa độ, kết cấu, phân loại, hãng sản xuất - Khảo sát sai số thiết bị Qua tham khảo nghiên cứu đề cập đến việc hiệu chỉnh thông số động học tay đo - Xây dựng sở lý thuyết để áp dụng giải thuật di truyền trihf hiệu chỉnh giá trị đo - Xây dựng mơ hình thực nghiệm - Kết luận hướng phát triển SUMMARY Articulated Arm Coordinate Measuring Machines – AACMMs, or ACMM for short, are measuring devices, which are widely used in industrial and life Inheriting from both 3D Measuring machine and manipulator, AACMM have their own advantages in measuring complex surface, which is not measured easily in tradition measuring devices AACMM is applied in measuring, 3D digitizing, and reverse engineering In this thesis, a method in ACMM calibration is discussed Highlights in this thesis are: - An introduction of ACMMs, and ACMM in the market with different types and features - A study on error and error compensation - Overview of other authors on ACMM calibration works - Building a theory and experimental works to calibrate an existing ACMM - Conclusion and future work LỜI CAM KẾT Tôi tên: Huỳnh Thanh Quang Lớp: CHCDT2011 MSHV: 11390714 Theo định giao đề tài luận văn cao học phòng Đào tạo Sau đại học, Đại học Bách khoa Tp.HCM, thực luận văn cao học với đề tài “Nghiên cứu hiệu chỉnh sai số tay đo” hướng dẫn TS Võ Tường Quân từ ngày 14/02/2012 đến 06/12/2012 Tôi xin cam kết luận văn tốt nghiệp cao học thực Tôi thực luận văn theo quy định phòng Đào tạo sau đại học, Đại học Bách khoa Tp.HCM theo hướng dẫn TS Võ Tường Qn Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm với lời cam kết Nếu có sai phạm q trình thực luận văn, tơi xin hồn tồn chịu hình thức xử lý phòng Đào tạo Sau đại học Ban Giám hiệu trường Đại học Bách khoa Tp Hồ Chí Minh Học viên Huỳnh Thanh Quang Mục lục Chương   TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ TAY ĐO TỌA ĐỘ   1.1   Giới thiệu tay đo tọa độ   1.2   Ưu nhược điểm tay đo tọa độ   1.3   Phân loại tay đo tọa độ theo kết cấu 10   1.3.1   1.3.2   1.3.3   1.3.4   1.3.5   1.4   Tay đo Decarte 10   Tay đo dạng trụ 11   Tay máy dạng cầu 11   Tay máy dạng SCARA 11   Thiết bị đo tay máy dạng người 12   Ứng dụng tay đo tọa độ 12   Chương   2.1   MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ HIỆU CHỈNH TAY ĐO TỌA ĐỘ 17   Khái niệm hiệu chuẩn (calibration) 17   2.1.1 Quy trình hiệu chuẩn cách phân loại cấp độ hiệu chuẩn 17   2.1.2 Lợi ích công tác hiệu chuẩn 19   2.2   Một số nghiên cứu giới hiệu chỉnh tay đo tọa độ 20   2.3   Kết luận 26   2.4   Xác định phương pháp nghiên cứu 27   2.5   Điểm home hiệu chỉnh cấp độ 1: 28   Chương   3.1   CƠ SỞ LÝ THUYẾT HIỆU CHUẨN TAY ĐO TỌA ĐỘ 29   Phân tích động học tay đo tọa độ 29   3.1.1 Phân tích mẫu tay đo sử dụng 29   3.1.2 Mơ hình động học tay đo 32   3.2   Phương pháp hiệu chuẩn 35   3.2.1 Mơ hình thực nghiệm 35   3.2.2 Các bước tiến hành 35   3.3   Xây dựng hàm mục tiêu hiệu chuẩn 36   3.3.1 Giá trị danh nghĩa điểm đo độ lặp đơn điểm 36   3.3.2 Đánh giá độ xác khoảng cách đo 36   3.3.3 Hàm mục tiêu đánh giá độ xác tay đo 37   3.4   Giải thuật di truyền tính tốn thơng số 37   3.4.1 Giới thiệu giải thuật di truyền 37   Quá trình phát triển: Giải thuật di truyền qua mốc thời gian sau : 37   3.4.2 Các khái niệm thông số GA 39   3.4.3 Phương pháp xây dựng giải giải thuật di truyền 40   3.5 Áp dụng giải thuật di truyền việc tìm thơng số phù hợp tay đo 44   GVHD: TS Võ Tường Quân HVTH: Huỳnh Thanh Quang Chương   4.1   MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM 45   Xây dựng mơ hình thực nghiệm 45   4.1.1 Đo thông số đầu vào 45   4.1.2 Thiết lập mơ hình đo 45   4.2   Phương pháp tiến hành 49   4.3   Hiệu chỉnh hàm đánh giá 55   Chương   KẾT LUẬN 59   5.1 Các nội dung thực 59   5.2   Các vấn đề tồn 59   5.3   Hướng nghiên cứu 59   PHỤ LỤC: GIỚI THIỆU TIÊU CHUẨN ASME B89.4.22-2004 63   GVHD: TS Võ Tường Quân HVTH: Huỳnh Thanh Quang Danh sách hình vẽ Hình 1-1: CMM kích thước trung bình   Hình 1-2 Một tay đo Romer   Hình 1-3: Sơ đồ nguyên lý tay đo   Hình 1-4 Mẫu tay đo   Hình 1-5 Tay đo hãng Faro có sử dụng cảm biến laser 10   Hình 1-6 Tay đo Decarte 10   Hình 1-7: Thiết bị đo tay máy dạng trụ (trái) dạng cầu (phải) 11   Hình 1-8: Thiết bị đo tay máy dạng SCARA (trái) dạng tay người (phải) 12   Hình 1-9: Tay đo dùng để số hóa khung sườn chi tiết mẫu thiết kế ngược 13   Hình 1-10 Dùng tay đo để xây dựng bề mặt từ mơ hình 13   Hình 1-11: Các dịng sản phẩm Microscribe 14   Hình 1-12: Tay đo Faro (trái) Mitutoyo(phải) 15   Hình 2-1: Ball plates ball bar 20   Hình 2-2: Một số dạng bố trí 3D Ball Plates 21   Hình 2-3: Kích thước 3DBP vị trí đo [9] 21   Hình 2-4: Vòng bi khớp cầu 22   Hình 2-5: Thiết lập DBSS để hiệu chỉnh ACMM [5] 23   Hình 2-6: mẫu đơn giản a,b phức tạp c [10] 23   Hình 2-7: Bố trí cầu để thực nghiệm hiệu chỉnh [10] 24   Hình 2-8: Hiệu chỉnh thơng qua khảo sát độ lặp đơn điểm tay đo [12] 25   Hình 2-9: sơ đồ bố trí điểm xoay[13] 26   Hình 3-1: Tay đo tọa độ DCSELAB 29   Hình 3-2 Bản vẽ lắp tay đo tọa độ 30   Hình 3-3 Bản vẽ khớp 30   Hình 3-4: Bản vẽ khớp 2&3 31   Hình 3-5 Bản vẽ khớp 31   Hình 3-6 Bản vẽ khớp 31   Hình 3-7: Sơ đồ động học tay đo 32   Hình 3-8: Lưu đồ giải thuật di truyền 41   Hình 4-1 Sơ đồ phân bố vị trí đo đơn điểm 46   Hình 4-2:Kích thước khớp nối cầu IKO LHS 46   Hình 4-3 Khớp nối cầu IKO LHS 47   Hình 4-4: Bản vẽ đồ gá đầu dò tay đo vào đầu dò CMM 48   Hình 4-5 Thao tác thực nghiệm máy CMM 49   Hình 4-6 Thay đổi vị trí khác cho tay đo 50   Hình 4-7: Biểu đồ giá trị hàm mục tiêu qua hệ di truyền 51   Hình 4-8: Kết hiệu chỉnh 53   Hình 4-9: Biểu đồ thực giải thuật di truyền với hàm đánh giá cải tiến 56   GVHD: TS Võ Tường Quân HVTH: Huỳnh Thanh Quang Khoảng cách thực tế lấy từ CMM: Bảng 4.4: Kết khoảng cách vị trí đo từ CMM (mm) Vị trí đo 100 141.4214 100 141.4214 100 100 100 141.4214 173.2051 141.4214 141.4214 100 100 141.4214 173.2051 100 141.4214 100 100 141.4214 141.4214 173.2051 141.4214 100 100 100 141.4214 173.2051 141.4214 100 Bảng 4.5: So sánh sai lệch khoảng cách so với khoảng cách đo CMM trước sau hiệu chuẩn (mm): Vị trí đo 1.10637 0.740164 -0.68701 0.310547 0.744367 -0.91587 1.507641 0.510767 0.757152 0.563047 1.10637 0.740164 0.250322 -0.0919 1.597287 -0.28715 1.564406 -0.01745 0.474116 -0.01745 -0.68701 0.310547 0.250322 -0.0919 -0.83921 0.299225 0.446964 -0.15074 -0.15683 0.434462 0.744367 -0.91587 1.597287 -0.28715 -0.83921 0.299225 1.650769 0.417994 1.32267 -0.08787 1.507641 0.510767 1.564406 -0.31515 0.446964 -0.15074 1.650769 0.417994 0.848763 0.527996 0.757152 0.563047 0.474116 -0.01745 -0.15683 0.434462 1.32267 -0.08787 0.848763 0.527996 Tổng bình phương sai lệch khoảng cách trước hiệu chỉnh 33.01213 Tổng bình phương sai lệch khoảng cách sau hiệu chỉnh 6.0275 Giá trị khoảng cách sai lệch lớn trước hiệu chuẩn 1.65 mm Giá trị khoảng cách sai lệch lớn sau hiệu chuẩn 0.91587 mm GVHD: TS Võ Tường Quân 54 HVTH: Huỳnh Thanh Quang Bảng 4.6: Độ lệch chuẩn giá trị tọa độ trước sau hiệu chuẩn (mm) Vị trí đo X Y Z 0.99293 1.038831 0.974542 0.259115 0.580476 0.235107 1.235605 0.242811 0.552828 0.39165 2.009813 2.302863 6.346194 4.470377 Tổng 1.084081 1.536141 0.645569 0.374615 0.777091 0.348289 0.930764 0.211486 0.786807 0.43082 3.592615 3.714171 7.816928 6.615522 2.347533 0.841879 0.351195 0.137751 0.868855 0.404839 1.012171 0.401894 0.482789 0.350973 0.91503 0.300799 5.977574 2.438135 Độ lệch chuẩn hầu hết vị trí đo giảm Qua kết trên, nhận xét độ xác thiết bị cải thiện hầu hết độ lặp đơn điểm độ xác khoảng cách 4.3 Hiệu chỉnh hàm đánh giá Hàm đánh giá lựa chọn theo (12) có trọng số cho độ lệch chuẩn đơn điểm độ xác khoảng cách Khảo sát với hàm mục tiêu ưu tiên độ xác khoảng cách, (12) chọn lại sau: 𝜃(𝑘) = !!! !!! ! ! !!!!! 𝐸(𝑘)!" + ! !!![(𝜎 𝑘 !" ) ! + (𝜎 𝑘 !" ) ! +( 𝑘 !" ! )] (19) Thực lại giải thuật di truyền cho bảng kết bên Bảng 4.7: Kết giải thuật di truyền sau hiệu chỉnh hàm mục tiêu Lần Số đời 𝛷! 𝛷! 𝛷! 𝛷! 𝑑! 𝑎! 𝑎! F(x) 1544 -35 12 29 46 1.43 1.43 -1.13 25.9038 1805 -25 11 25 47 2.28 1.74 -0.58 26.08203 812 -24 13 25 46 2.04 1.81 -1.34 26.1399 556 -19 18 29 65 2.94 1.68 -0.87 26.5754 1766 -20 10 23 32 0.63 1.97 -0.58 26.3248 GVHD: TS Võ Tường Quân 55 HVTH: Huỳnh Thanh Quang 749 -23 16 29 21 -2.08 1.78 -1.52 26.0519 990 -51 13 30 56 2.52 1.03 -0.98 26.1540 528 -25 11 25 17 -1.57 1.66 -1.17 26.0651 705 -41 12 31 27 -1.29 1.12 -1.83 26.0291 10 880 -31 11 28 34 0.1 1.47 -1.23 25.9108 Hàm mục tiêu lần thực giải thuật di truyền có dạng hình 4.9 Giá trị hàm mục tiêu khởi tạo cao bám nhanh vào giá trị cực tiểu mà giải thuật có khả tìm Hình 4-9: Biểu đồ thực giải thuật di truyền với hàm đánh giá cải tiến Thông số cuối lựa chọn   v! = −35; v! =12; v! =29; v! = 46 v! =1 43; v! =1.43; v! = -1.13; Với thông số này, ta tính lại giá trị điểm đo so sánh sau: So sánh độ lệch chuẩn hàm hiệu chỉnh (12) hàm (19) GVHD: TS Võ Tường Quân 56 HVTH: Huỳnh Thanh Quang Bảng 4.8: Độ lệch chuẩn giá trị tọa độ hàm mục tiêu (12) (19) (mm) Vị trí đo X Y 1.038831 0.99293 0.259115 0.974542 0.235107 0.580476 0.242811 1.235605 0.39165 0.552828 2.302863 2.009813 4.470377 6.346194 Tổng Z 1.536141 1.084081 0.374615 0.645569 0.348289 0.777091 0.211486 0.930764 0.43082 0.786807 3.714171 3.592615 6.615522 7.816927 0.841879 2.347533 0.137751 0.351195 0.404839 0.868855 0.401894 1.012171 0.350973 0.482789 0.300799 0.91503 2.438135 5.977573 Tác động hàm (19) làm tăng độ lệch chuẩn đo đơn điểm So sánh khoảng cách sai lệch so với khoảng cách chuẩn hàm (12) (19): Bảng 4.9: Độ lệch chuẩn giá trị tọa độ hàm mục tiêu (12) (19) (mm) Vị trí đo 1.10637 0.637275 -0.68701 -0.00185 0.744367 -0.77907 1.507641 0.504761 0.757152 0.416454 1.10637 0.637275 0.250322 -0.10738 1.597287 -0.12657 1.564406 -0.26809 0.474116 -0.18317 -0.68701 -0.00185 0.250322 -0.10738 -0.83921 0.065499 0.446964 -0.39988 -0.15683 0.086742 0.744367 -0.77907 1.597287 -0.12657 -0.83921 0.065499 1.650769 0.351336 1.32267 -0.07768 1.507641 0.504761 1.564406 -0.26809 0.446964 -0.39988 1.650769 0.351336 0.848763 0.609539 0.757152 0.416454 0.474116 -0.18317 -0.15683 0.086742 1.32267 -0.07768 0.848763 0.609539 Tổng bình phương sai lệch khoảng cách hàm 12 6.02753 Tổng bình phương sai lệch khoảng cách hàm 19 4.493983 Tác động hàm (19) làm giảm độ lệch chuẩn đo khoảng cách GVHD: TS Võ Tường Quân 57 HVTH: Huỳnh Thanh Quang Nhận xét: Hàm mục tiêu đánh giá có tác động lớn đến kết giải thuật di truyền Với hàm đánh giá hiệu chỉnh lại (19), kết đo khoảng cách cải thiện, kết độ lặp đơn điểm thấp so với hàm đánh giá chọn Với hàm mục tiêu (12) lựa chọn, kết đo cải thiện tổng thể độ lặp điểm đo khoảng cách điểm Tuy nhiên vị trí, đặc biệt vị trí 6, sai số tăng khơng giảm Ngun nhân điểm cuối đo, sai số q trình tiến hành thực nghiệm tích lũy nhiều nhất, ảnh hưởng đến kết đo GVHD: TS Võ Tường Quân 58 HVTH: Huỳnh Thanh Quang Chương KẾT LUẬN 5.1 Các nội dung thực Luận văn thực thực nội dung sau: - Nghiên cứu sai số thiết bị khí, nghiên cứu thực làm sở hình thành phương pháp xây dựng lý thuyết thực nghiệm - Áp dụng giải thuật di truyền xác định độ xác cần thiết cho tham số tay đo, từ làm sở tìm giá trị thích hợp cho tham số - Xây dựng mô hình thực nghiệm, lấy số liệu để hiệu chỉnh kết đo, tìm thơng số hiệu chỉnh để cải thiện kết đo 5.2 Các vấn đề tồn - Giải thuật di truyền áp dụng bản, dẫn đến tình trạng rơi vào vùng tối ưu cục nhanh chóng sau khoảng 100 đời lai ghép đột biến Cần có cải tiến tốt cho giải thuật di truyền, áp dụng kết hợp giải thuật di truyền với giải thuật thông minh khác để kết tối ưu - Chưa kiểm tra đánh giá sai số tay đo theo tiêu chuẩn ASME B89.4.22-2004 5.3 Hướng nghiên cứu - Khảo sát sâu ảnh hưởng hàm mục tiêu lên kết hiệu chuẩn - Đưa yếu tố thiếu vào nghiên cứu vào hiệu chỉnh: độ lệch góc xoay trục, sai số cảm biến Khảo sát ảnh hưởng riêng rẽ yếu tố độ lặp đơn điểm sai lệch đo khoảng cách, từ tối ưu tốt kết thiết bị đo - Cải thiện giải thuật di truyền, tránh rơi vào vùng tối ưu cục hiệu GVHD: TS Võ Tường Quân 59 HVTH: Huỳnh Thanh Quang DANH MỤC CÔNG BỐ Thai Thi Thu Ha, Nguyen Nam Khanh, Huynh Thanh Quang, “Design and manufacture a DOF Coordinate measuring arm”, Science & Technology development, vol 13, no 2, pp 18-24, May 2011 2.Huynh Thanh Quang, Thai Thi Thu Ha, “Home calibration for a 5-DOF measuring arm”, The 12th Conference on science and technology, Ho Chi Minh University of Technology, 2011, pp 225-228 GVHD: TS Võ Tường Quân 60 HVTH: Huỳnh Thanh Quang TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [Z Roth, B Mooring, and B Ravani, “An overview of robot calibration,” IEEE Journal on Robotics and Automation, vol 3, no 5, pp 377-385, Oct 1987 [2] A Y Elatta, “An Overview of Robot Calibration,” Information Technology Journal, vol 2, no 1, pp 114-78, Jan 2004 [3] J Denavit and R S Hartenberg (1955), “A kinematic notation for lower-pair mechanisms based on matrices,” ASME J Appl Mech., 215-221 [4] G Gao, W Wang, and K Lin, “Kinematic Calibration for Articulated Arm Coordinate Measuring Machines Base on Particle Swarm Optimization,” Technology and Automation,, no 1, pp 1-4, 2009 [5] H Hamana, M Tominaga, M Ozaki, and R Furutani, “Calibration of Articulated Arm Coordinate Measuring Machine Considering Measuring Posture,” Automation Technology, vol 5, no 2, pp 1-6, 2011 [6] I A G T.V LIGHT, “Measuring arm calibration,” in Proceedings of the 5th European Computing Conference, 2011, pp 222-227 [7] J Santolaria, D Guillomía, C Cajal, J a Albajez, and J J Aguilar, “Modelling and calibration technique of laser triangulation sensors for integration in robot arms and articulated arm coordinate measuring machines.,” Sensors (Basel, Switzerland), vol 9, no 9, pp 7374-96, Jan 2009 [9] K Shimojima and R Furutani, “The estimation method of uncertainty of articulated coordinate measuring machine,” , 2002 IEEE ICIT’02., pp 411-415, 2002 [10] R Furutani and K Shimojima, “Parameter calibration for non-cartesian CMM,” 8th International Symposium on Measurement and Quality Control in Production (ISMQC2004) (VDI BERICHTE), 2004, pp 317-326 [11] R Furutani, K Shimojima, and K Takamasu, “Kinematical calibration of articulated cmm using multiple simple artifacts,” Simulation, 2003, no c, pp 1798-1801 [12] G Gao, W Wang, K Lin, and Z Chen, “Kinematic Calibration for Articulated Arm Coordinate Measuring Machines Base on Particle Swarm Optimization,” no 1, pp 14, 2009 [13] I A G T.V LIGHT, “Measuring arm calibration,” in Proceedings of the 5th European Computing Conference, 2011, pp 222-227 GVHD: TS Võ Tường Quân 61 HVTH: Huỳnh Thanh Quang [14] “Methods for Performance Evaluation of Articulated Arm Coordinate Measuring Machines Methods for Performance Evaluation of Articulated Arm Coordinate Measuring,” Society 2004 GVHD: TS Võ Tường Quân 62 HVTH: Huỳnh Thanh Quang PHỤ LỤC: GIỚI THIỆU TIÊU CHUẨN ASME B89.4.22-2004 Đến thời điểm 2009, giới tồn chuẩn đánh giá độ xác tay đo[7]: ASME B89.4.22-2004 VDI/VDE 2617–9:2008 Giới thiệu tiêu chuẩn ASME B89.4.22-2004: Để giải vấn đề tồn việc hiệu chuẩn loại tay đo, Ủy ban tiêu chuẩn ASME B89 chọn lọc đưa tiêu chuẩn B89.4.22 vào tháng 12/1994 Tiêu chuẩn xem song song với tiêu chuẩn ASME B89.4.1b2001 Ngoài tiêu chuẩn phù hợp với tiêu chuẩn quốc tế hành Tiêu chuẩn nhắm đến việc kiểm tra khả AACMM cách đưa định nghĩa quy trình kiểm tra Các quy trình kiểm tra giúp người sử dụng kiểm định liệu tay đo có đạt độ xác mong muốn hay khơng Tiêu chuẩn có khả so sánh độ xác tay đo từ nhà sản xuất khác Mục đích tiêu chuẩn đưa phương pháp đơn giản để kiểm tra tay đo Các phương pháp chuyên biệt khác, phức tạp dùng với tay đo đặc biệt Tiêu chuẩn chấp thuẩn bỏi Viên tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kỳ vào 09/08/2004 Phạm vi áp dụng ASME B89.4.22-2004 -­‐ Tiêu chuẩn soạn cho tay đo vận hành tay, khơng có gắn động -­‐ Tối đa khâu, khớp -­‐ Sử dụng đầu dò tiếp xúc Tiêu chuẩn ban hành yêu cầu phương pháp để kiểm tra AACMM Để làm sáng tỏ thêm quy trình đánh giá, tiêu chuẩn cố gắng đơn giản hóa cơng việc so sánh thiết bị cách hợp vấn đề nhiệt, loại máy, ảnh hưởng mơi trường, phương án phân tích liệu GVHD: TS Võ Tường Quân 63 HVTH: Huỳnh Thanh Quang Phương pháp định nghĩa phù hợp với AACMM Tiêu chuẩn chia thơng số tay đo thành nhóm: Phân loại thiết bị, phân loại yêu cầu môi trường, cách kết luận khả thiết bị Phân loại thiết bị: loại thiết bị, vùng hoạt động, độ phân giải encoder Môi trường : hiệu ứng nhiệt, môi trường điện, rung động Khả vận hành thiết bị: kiểm tra bán kính đầu dị, trùng khớp đơn điểm, kích thước 3D Với tiêu chuẩn này, kết kiểm tra kết độ lệch tối đa kiểm tra, dải đo, độ lệch tiêu chuẩn *Tiêu chuẩn cho phép nội dung mơi trường kiểm tra trì hỗn bỏ qua trường hợp người bán khách hàng đồng ý Tóm tắt nội dung tiêu chuẩn 3.3.1 Kiểm tra sai số đơn điểm: Đo điểm với 10 vị trí, tính sai số Điểm đo xác định dụng cụ cầu chuẩn, lỗ trịn, lỗ v.v… thỏa mãn tiếp xúc với đầu đo điểm (đối với trường hợp cầu) điểm cố định (đối với trường hợp lỗ) q trình thay đổi vị trí khâu tay đo Hình: Sơ đồ bố trí điểm đo GVHD: TS Võ Tường Quân 64 HVTH: Huỳnh Thanh Quang Hướng đo điểm sau: Đưa khuỷu tay tay đo vào vị trí sau: (a) bên trái người vận hành, thấp xuống (b) bên trái cao lên (c) trực diện, khuỷu tay cao lên (d) bên phải cao lên (e) bên phải xuống thấp lần thực tương tự với trục tọa độ đầu dò ngược lại với vị trí đầu Hình: vị trí đo độ lặp đơn điểm Sai số lần đo tính cơng thức Từ tính độ lệch chuẩn thiết bị với Xi, Yi, Zi kết đo Xa, Ya, Za trung bình cộng kết sau n số lần đo GVHD: TS Võ Tường Quân 65 HVTH: Huỳnh Thanh Quang Tùy theo yêu cầu kiểm tra mà giá trị SSPAT δmax sử dụng để so sánh với sai số danh nghĩa thiết bị, từ kết luận thiết bị có đạt hay khơng 3.3.2 Kiểm tra kích thước khơng gian: Đo 20 đoạn thẳng, tính trung bình Thơng qua việc đo 20 đoạn thẳng khơng gian để đánh giá độ xác đo khoản cách ACMM Các đoạn thẳng định nghĩa tâm cầu chuẩn, tâm lỗ chuẩn Độ dài đề nghị cho đoạn thẳng gồm loại: Đoạn thẳng ngắn chọn khoảng 50-75% bán kính vùng hoạt động thiết bị Đoạn thẳng dài 120-150% bán kính Hướng đoạn thẳng khơng gian chia làm nhóm: đoạn thẳng đứng 10 đoạn nằm ngang đoạn nghiêng 45 độ Với đoạn thẳng, cần thực đo điểm đoạn thẳng lần tính giá trị trung bình điểm Vị trí đoạn thẳng khơng gian đo phân bố góc tư hình bên Hình: Quy ước góc phần tư khơng gian GVHD: TS Võ Tường Quân 66 HVTH: Huỳnh Thanh Quang Hình: Vị trí phân bố đoạn thẳng phép kiểm tra kích thước Sai số Di phép đo Li so với độ dài hiệu chuẩn Lcal định nghĩa: Di =Li –Lcal Từ tính lần độ lệch quân phương hay lầngiá trị đọ lệch hiệu dụng GVHD: TS Võ Tường Quân 67 HVTH: Huỳnh Thanh Quang TĨM TẮT LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: HUỲNH THANH QUANG Ngày, tháng, năm sinh: 26/01/1986 Địa liên lạc: 66 Đường tháng 4, Phường Cam Phú, thành phố Cam Ranh, tỉnh Khánh Hòa Điện thoại: 0908 707975 Email: huynhthanhquang@gmail.com QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO VÀ CÔNG TÁC - Từ 2004 đến 2009: Sinh viên trường đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh - Từ 2009 đến 2012: Làm việc Phịng thí nghiệm Trọng điểm Điều khiển số & Kỹ thuật hệ thống - Từ 2011 đến nay: Học viên cao học ngành Kỹ thuật Cơ Điện Tử trường Đại học Bách khoa Tp Hồ Chí Minh GVHD: TS Võ Tường Quân 68 HVTH: Huỳnh Thanh Quang ... Mã số : 11390714 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu hiệu chỉnh sai số tay đo II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Nghiên cứu tổng quan cấu khí, nguyên lý hoạt động tay đo tọa độ - Khảo sát yếu tố tay đo gây sai số. .. Quang Tay đo tọa độ thiết bị có cấu trúc tay máy robot, tay đo tọa độ thừa hưởng phương pháp hiệu chuẩn từ loại thiết bị 2.2 Một số nghiên cứu giới hiệu chỉnh tay đo tọa độ Có nhiều nghiên cứu. .. Quang Chương MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ HIỆU CHỈNH TAY ĐO TỌA ĐỘ Chương đề cập đến số kết nghiên cứu tác giả nước vấn đề hiệu chuẩn tay đo tọa độ 2.1 Khái niệm hiệu chuẩn (calibration) Hiệu chuẩn robot