4. Các kết quả mới của luận án
1.3.3 Phương pháp đo biên dạng 3D chi tiết tròn xoay sử dụng quét laser
Nguyên lý của phương pháp là xác định biên dạng từng mặt cắt của chi tiết tròn xoay bằng quét laser đầu ra dạng xung với chi tiết quay (Hình 1.18). Kết hợp chuyển động tịnh tiến dọc trục sẽ xác định được biên dạng toàn bộ chi tiết tròn xoay cần đo.
Nguồn laser đặt tại tiêu diện trước của thấu kính chuẩn trực TK1 nên chùm laser quét giữa hai thấu kính TK1 và TK2 là chùm song song. Khi chi tiết đo đặt vào vùng quét laser thì tín hiệu thu được ở tế bào quang điện có dạng xung và đoạn xung ở mức 0 chính là khoảng thời gian vùng laser bị che khuất bởi chi tiết đo (Hình 1.20). Độ rộng của xung này tỷ lệ với kích thước chi tiết đo nên thông qua việc xác định các khoảng thời gian xung ta có thể xác định được kích thước của chi tiết [27], [28], [29], [30].
15
Hình 1. 18: Nguyên lý cảm biến Laser scan micrometer.
Tín hiệu thu được từ cảm biến có dạng xung với chu kỳ T = ton + toff
Trong đó:
+ toff là thời gian xung ở mức 0, phụ thuộc vào chiều rộng cạnh gương đa giác và đường kính vòng chắn sáng của cảm biến LSM.
+ ton là thời gian xung ở mức 1 và tỷ lệ thuận với đường kính vòng chắn sáng.
Hình 1. 19: Tín hiệu xung thu được từ cảm biến quang điện.
Khi đặt vật đo vào vùng quét laser giữa hai thấu kính thì đoạn xung ton chia thành 3 đoạn t1, t2, t3 (Hình 1.20) với t1, t3 là thời gian xung ở mức 1 và t2 là thời gian xung ở mức 0, đây chính là khoảng thời gian laser bị che khuất bởi chi tiết đo. Mạch xử lý tín hiệu đo cho ta các giá trị thời gian t1, t2, t3 và tính toán ra các khoảng cách tương ứng trên một lần quét laser. Chi tiết quay ta xác định được biên dạng tại một mặt cắt ngang của chi tiết.
Hình 1. 20: Xung đo khi đặt vật vào vùng quét laser.
Hiện nay, các cảm biến đo Laser scan micrometer trong công nghiệp có thể đạt được độ phân giải đến 0,01 µm, độ lặp lại 0,03 µm, độ chính xác 0,5 µm và tốc độ quét mẫu đến vài nghìn lần/giây [28], [29], [30]. Như vậy, với phương pháp đo biên dạng chi tiết tròn xoay sử dụng quét laser có thể đạt độ chính xác và tốc độ đo biên dạng rất cao.
16