Đang tải... (xem toàn văn)
I. Các phương pháp đo • I.1. Đo trực tiếp • I.2. Đo gián tiếp II. Nguyên tắc đo đường dịch chuyển • II.1. Đo trực tiếp • II.2. Đo gián tiếp 2 III. Các thiết bị đo và giám sát vị trí Đo trực tiếp • Hệ thống đo đường dịch chuyển như vậy không khai báo tọa độ của vị trí bàn máy mà cung cấp theo mỗi bước dịch động của bàn máy là một xung ( nghĩa là một vạch trên thước đo ). Hệ điều khiển đếm theo nguyên tắc “ mỗi một xung đo là thêm một bước dịch động “ vào vị trí tức thời của bàn máy và so sánh gia trị THỰC tính toán với giá trị CẦN. Để thực hiện điều đó, ngay khi bắt đàu đo đường dịch chuyển, bàn máy phải cho chạy về một vị trí mà khoảng cách từ đó đến điểm “0” của máy phải biết được một cách chính xác. Có như vậy hệ điều khiển mới có thể tính được các tọa độ , nghĩa là tính được các khoảng cách so với điểm “0” của máy. Hệ thống đo đường dịch chuyển chỉ được chuẩn hóa sau khi đóng mạch cho hệ điều khiển
BÁO CÁO NHĨM Mơn: Thiết kế máy theo ngun tắc modun hóa Chủ đề 2: Đo lường máy CNC Các thành viên: Lê Văn Dũng Mai Hải Đăng Lê Sơn Tuấn Phạm Mạnh Cường Nguyễn Ngọc Khoa Tóm tắt I Các phương pháp đo • I.1 Đo trực tiếp • I.2 Đo gián tiếp II Nguyên tắc đo đường dịch chuyển • II.1 Đo trực tiếp • II.2 Đo gián tiếp III Các thiết bị đo giám sát vị trí I Các phương pháp đo máy CNC I.1 Đo trực tiếp Hình 1: Đo đường dịch chuyển trực tiếp máy tiện I Các phương pháp đo máy CNC I.1 Đo trực tiếp • Ở hệ thống đo trực tiếp ( hình 1), đoạn đường đoạn đường dịch chuyển đọc trực tiếp thước đo chiều dài gắn giường máy bàn trượt • Thước đo chiều dài ví dụ hình băng phản quang có khắc vạch với khoảng cách xác định Trong đầu phát tín hiệu đo có nguồn sáng tế bào quang điện nhạy cảm Khi đầu phát tiến hiệu đo chạy dọc theo thước khắc vạch, ánh sáng phản quang vùng hai vạch chia, thân vạch chia khơng Điều có tác dụng làm cho ánh sáng phản quang dạng xung tế bào quang điện biến đổi chúng thành xung điện tiếp dẫn vào hệ điều khiển I Các phương pháp đo máy CNC I.1 Đo trực tiếp • Hệ thống đo đường dịch chuyển không khai báo tọa độ vị trí bàn máy mà cung cấp theo bước dịch động bàn máy xung ( nghĩa vạch thước đo ) Hệ điều khiển đếm theo nguyên tắc “ xung đo thêm bước dịch động “ vào vị trí tức thời bàn máy so sánh gia trị THỰC tính tốn với giá trị CẦN Để thực điều đó, bắt đàu đo đường dịch chuyển, bàn máy phải cho chạy vị trí mà khoảng cách từ đến điểm “0” máy phải biết cách xác Có hệ điều khiển tính tọa độ , nghĩa tính khoảng cách so với điểm “0” máy Hệ thống đo đường dịch chuyển chuẩn hóa sau đóng mạch cho hệ điều khiển I Các phương pháp đo máy CNC I.1 Đo trực tiếp • Phương pháp đo trực tiếp có độ xác vị trí cao loại trừ sai số khe hở biến dạng truyền động khí Hình 7: Hệ thống đo trực tiếp I Các phương pháp đo máy CNC I.2 Đo gián tiếp Hình 2: Đo gián tiếp đường dịch chuyển I Các phương pháp đo máy CNC I.2 Đo gián tiếp • Khi đo gián tiếp, thước đo đĩa chia xung gắn liền với trục vitme bi Đầu phát xung đo tiếp nhận đĩa chia quay xung ánh sáng dẫn vào hệ điều khiển dạng xung điện Hệ điều khiển tính tốn vị trí bàn máy theo số xung truyền tới Hình 8: Hệ thống đo vị trí gián tiếp I Các phương pháp đo máy CNC I.2 Đo gián tiếp • Thay đo trực tiếp chuyển động tịnh tiến bàn máy ta gián tiếp đo chuyển động quay vít me để từ thơng qua bước vít vít me để biết vị trí hay độ dịch chuyển bàn máy (xem hình 8) • Các sai số mắc phải sai lệch bước vít me khe hở truyền đưa vào sai số phép đo Sai số phải nằm phạm vi cho phép thơng qua việc chế tạo truyền có độ xác đủ lớn bù lại thơng qua yếu tố hiệu chỉnh cài đặt chương trình điều khiển Thiết bị đo gián tiếp sử dụng rộng rãi truyền chế tạo xác điều khiển có khả hiệu chỉnh khe hở bước vít me Việc bảo vệ thiết bị đo gián tiếp khỏi bụi, phoi nước làm mát dễ so với thiết bị đo trực tiếp I Các phương pháp đo máy CNC I.3 So sánh ưu nhược điểm đo trực tiếp gián tiếp • Đo trực tiếp có độ xác cao Các sai lệch bước vít trục vít me, khe hở - nhỏ - biến dạng dẻo trục vít chịu tải ảnh hưởng đến kết đo cách gián tiếp Khi đơn vị tính nhỏ tới phần nghìn milimet ảnh hưởng đáng kể • Nhược điểm thước đo trực tiếp nhạy cảm thước đo chiều dài với nhiễm bẩn có giá thành cao Thước chia xung phải khắc vạch xác khơng cho phép thay đổi nhiệt độ dao động 10 II Nguyên tắc đo đường dịch chuyển II.1.1 Hệ thống đo dịch chuyển kiểu gia số • Tồn phạm vi dịch chuyển chia thành bước tăng (increments) có độ lớn Vị trí tính tổng bước tăng qua Các gia số vượt qua cộng lại với trừ cho để xác định vị trí thật tuỳ theo chiều chuyển động Giá thành hệ thống đo gia số khơng đắt nên dùng nhiều • Nhược điểm khởi động máy, vị trí thật bàn máy lúc khơng nhận biết được, sau mở máy, điều khiển bắt người vận hành phải đưa trục máy home (điểm 0) (referrent zero point) để lấy điểm gốc ban đầu khơng có nguồn ni dự phòng 15 II Nguyên tắc đo đường dịch chuyển II.1.2 Hệ thống đo dịch chuyển kiểu tuyệt đối • Trong phương pháp đo này, giá trị đo so sánh với điểm O thước đo • Ở hệ thống đo kiểu tuyệt đối, bước chia xếp vào giá trị số xác Thiết bị đếm xung xác định vị trí bàn trượt thông qua tia sáng lọt qua hay không lọt qua vạch thước đo Sau đóng mạch điện áp cung cấp, vị trí trục máy xác định mà không cần tới dấu tham chiếu 16 II Nguyên tắc đo đường dịch chuyển II.1.2 Hệ thống đo dịch chuyển kiểu tuyệt đối • Đối với phương pháp đo vị trí theo kiểu tương tự / tuyệt đối, ứng với vị trí phạm vi đường dịch chuyển mức điện áp đặt biệt • Đối với phương pháp đo vị trí số hố / tuyệt đối, gia số vị trí đánh dấu riêng mã nhị phân cho trước • Ưu điểm phương pháp đo tuyệt đối thời điểm đo hay điện, vị trí tuyệt đối so với điểm O nhận biết • Nhược điểm hệ thống đo tuyệt đối phức tạp cấu trúc nên giá thành đắt, máy dùng lý cạnh tranh giá 17 II Nguyên tắc đo đường dịch chuyển 18 III Các thiết bị đo giám sát vị trí (encoders) III.1 Encoder • Thiết bị dùng để kiểm tra vị trí nhằm mục đích giám sát điều khiển vị trí có tên gọi encoder Thơng thường lắp vào đầu cuối hệ thống trục truyền động lắp vào trục động servo Để điều khiển tốc độ, tốc độ kiểm tra sensor gọi tachometer tính thơng qua liệu vị trí encoder cung cấp Phương pháp kiểm tra vận tốc encoder cách đếm số xung tạo thời gian, tức đồng nghĩa với chuyển vị đơn vị thời gian, hay nói cách khác đo vận tốc 19 III Các thiết bị đo giám sát vị trí (encoders) III.2 Phân loại 20 III Các thiết bị đo giám sát vị trí (encoders) III.3 Nguyên lý hoạt động III.3.1 Nguyên lý cảm ứng điện từ Theo nguyên lý cảm ứng điện từ, người ta sử dụng thước đo (thực tế cuộn dây có dịng điện xoay chiều chạy qua, hình thành trường điện từ biến thiên Từ trường biến thiên làm xuất thước dẫn điện khác (đặt phạm vi nó) điện áp Điện áp cảm ứng phụ thuộc vào cường độ từ trường tức phụ thuộc vào khoảng cách hai vật dẫn Như thông qua đo điện áp xác định khoảng cách (vị trí) 21 III Các thiết bị đo giám sát vị trí (encoders) III.3 Nguyên lý hoạt động III.3.1 Nguyên lý quang điện Nguyên lý đo hành trình kiểu quang điện chuyển động thẳng 22 III Các thiết bị đo giám sát vị trí (encoders) III.3 Nguyên lý hoạt động III.3.1 Nguyên lý quang điện Thiết bị gồm có nguồn sáng 1, thấu kính hội tụ 2, thước đo có khắc vạch thành khe hẹp để ánh sáng lọt qua lưới kích quang tế bào quang điện Khi lưới kích quang có chuyển động tương thước đo, nguồn sáng xuyên qua khe hở thước đo lưới kích tác động lên tế bào quang điện tạo xung điện hình sin Người ta bố trí tế bào quang điện cách có tới hai lớp xếp bố trí lệch ¼ khoảng cách chia nên nhận hai tín hiệu hình sin lệch pha 90° với mục đích giúp cho hệ điều khiển nhận biết chiều chuyển động Các tín hiệu hình sin chuyển thành xung hình chữ nhật thơng qua mạch điện tử khác để từ đưa vào cấu đếm để xác định vị trí bàn máy 23 III Các thiết bị đo giám sát vị trí (encoders) III.3 Nguyên lý hoạt động III.3.1 Nguyên lý quang điện • Để tăng độ phân giải phép đo (tăng độ xác điều khiển) người ta dùng hai cách : • - Tăng số vạch chia thước (lúc việc chế tạo thước khó hơn) • - Biến đổi xung chữ nhật thành xung có chu kỳ nhỏ (5 lần 25 lần) 24 III Các thiết bị đo giám sát vị trí (encoders) III.3 Nguyên lý hoạt động III.3.1 Nguyên lý quang điện Nguyên lý hoạt động nguyên lý cấu tạo encoder quang chuyển động quay 25 III Các thiết bị đo giám sát vị trí (encoders) III.3 Nguyên lý hoạt động III.3.1 Nguyên lý quang điện Thước quang chuyển động quay Đối với thiết bị đo vị trí quang điện chuyển động quay, thay dùng thước khắc vạch, người ta sử dụng đĩa khắc vạch có vòng lỗ gọi track, nguyên tắc đo tương tự thước chuyển động thẳng (nguyên lý xác định vị trí trỏ hình máy tính sử dụng chuột) Track bên dùng để xác định vị trí Track dùng để xác định hướng chuyển động Track dùng để xác định kết thúc vòng quay 26 III Các thiết bị đo giám sát vị trí (encoders) III.3 Nguyên lý hoạt động III.3.1 Nguyên lý biến trở Potentiometers chuyển động quay chuyển động tịnh tiến Sử dụng Potentiometers, Là loại vật liệu có điện trở tỷ lệ thuận với chiều dài Vị trí cần xác định vị trí chạy, tính tốn dựa vào tỉ số điện áp (ở điện áp cường độ dịng điện khơng đổi nhân với điện trở tỷ lệ thuận với chiều dài vật liệu làm potentiometers) 27 III Các thiết bị đo giám sát vị trí (encoders) 28 THANK FOR YOUR ATTENTION 29 ... pháp đo • I .1 Đo trực tiếp • I .2 Đo gián tiếp II Nguyên tắc đo đường dịch chuyển • II .1 Đo trực tiếp • II .2 Đo gián tiếp III Các thiết bị đo giám sát vị trí I Các phương pháp đo máy CNC I .1 Đo. .. chỉnh vị trí 12 II Nguyên tắc đo đường dịch chuyển II .1 Hệ thống đo dịch chuyển Hình 9: Thước đo gia số thước đo tuyệt đối 13 II Nguyên tắc đo đường dịch chuyển II .1. 1 Hệ thống đo dịch chuyển... pháp đo máy CNC I .1 Đo trực tiếp • Hệ thống đo đường dịch chuyển không khai báo tọa độ vị trí bàn máy mà cung cấp theo bước dịch động bàn máy xung ( nghĩa vạch thước đo ) Hệ điều khiển đếm theo nguyên