4. Các kết quả mới của luận án
2.2.1 Nguyên lý hoạt động cảm biến LaserScan Micrometer
Hình 2. 7: Mô hình hoạt động của cảm biến đo LSM [28].
Nguyên lý hoạt động của cảm biến đo Laser scan micrometer được trình bày như sau (Hình 2.7): Laser được chiếu lên gương đa giác lắp cố định trên trục động cơ. Vị trí gương đa giác được điều chỉnh sao cho điểm laser chiếu trên gương trùng với vị trí tiêu điểm trước của thấu kính chuẩn trực. Động cơ quay làm quay gương đa giác tạo thành chùm tia laser và sau khi đi qua thấu kính chuẩn trực trở thành chùm song song. Thấu kính hội tụ có tác dụng hội tụ chùm tia song song quét qua vùng đo về mặt cảm biến quang điện. Khi đặt vật đo vào vùng quét laser giữa hai thấu kính, đường kính của vật đo tỷ lệ với thời gian chùm tia laser bị che khuất. Sau khi sử lý tín hiệu thu từ cảm biến quang điện ta xác định thời gian che khuất và tính được kích thước vật đo [27], [28], [29], [30], [67], [68], [69].
Hình 2. 8: Mô hình mối quan hệ giữa kích thước vật đo với khoảng thời gian che khuất.
Từ hình 2.8 ta có đường kính vật đo: D 2 . ( / 2)f tg
Khi α/2 là góc nhỏ thì tg( / 2) / 2 do đó:
.
D f (2. 6)
Theo tính chất của gương phẳng: Khi tia tới cố định, nếu gương quay một góc
g thì tia phản xạ sẽ quay một góc = 2g (2. 7) Mặt khác: αg = g . t2 = 2.n.t2 (2. 8)
32
Thay công thức (2.7) và (2.8) vào công thức (2.6) ta được công thức xác định đường kính như sau:
2
4 . . .
D n f t (2. 9)
Trong đó: t2 là thời gian vật đo che khuất chùm tia laser.
g là vận tốc góc của gương đa giác.
n là vận tốc quay của gương đa giác (vòng/s). f là tiêu cự của thấu kính chuẩn trực.
Hình 2. 9: Các khoảng thời gian trong một chu kỳ quét tại mặt cắt thứ i.
Với cảm biến quét laser LSM trong một chu kỳ quét ta xác định được các thông số sau (Hình 2.9):
+ Khoảng cách từ điểm cố định trên cùng vùng quét laser phía trên (Điểm T) đến điểm cao nhất trên bề mặt chi tiết đo (Điểm Pij) tương ứng với thời gian quét laser t1.
+ Khoảng cách từ điểm cao nhất (Điểm Pij) đến điểm thấp nhất(Điểm Hij) của chi tiết đo (Đường kính vật đo) ) tương ứng với thời gian quét laser t2.
+ Khoảng cách từ điểm thấp nhất(Điểm Hij) của chi tiết đo đến điểm cố định thấp nhất của vùng quét laser phía dưới (Điểm B) tương ứng với thời gian quét laser t3.
33