4. Các kết quả mới của luận án
3.1 Xây dựng thiết bị thực nghiệm 3D-LSM-01
V ới sơ đồ nguyên lý thi ế t b ị đo biên dạ ng chi ti ết tròn xoay (Hình 2. 24) đã trình bày ở Chương 2. Luậ n án xây d ự ng mô hình thi ế t b ị đo biên dạ ng chi ti ế t tròn xoay s ử dụ ng quét laser 3D-LSM-01 gồ m các b ộ phận chính như cụ m chuyể n động
quay, c ụ m chuyển động tính ti ế n, b ộ hi ể n th ị t ọa độ, h ộp điề u khi ể n, thi ế t b ị quét laser, cảm biến đo góc quay và dịch chuyển dọc trục (Hình 3.1).
Mô hình thi ế t b ị thử nghiệ m s ử dụng c ả m bi ế n đo quét laser LSM của hãng Keyence - Nh ậ t B ả n có model LS-5041T/R v ới b ộ điề u khi ể n LS-5001, c ả m bi ến đo góc S48-8- 6000 VL và thước quang đo dịch chuyể n dọc tr ục JCXE0.2-B/400.
Hình 3. 1:Mô hình thiết bị đo biên dạng chi tiết tròn xoay sử dụng phương pháp quét laser 3D-LSM-01.
- Cả m biế n đo Laser scan micrometer của hãng Keyence model LS-5041T/R và bộ điề u khi ể n LS-5001 [30]:
+ Kho ả ng cách gi ữa đầu phát (LS5041T) và đầ u thu (LS5041R): (160 ±40) mm + Kho ảng đo: (0,2 đế n 40) mm
+ Độ phân gi ả i: 0,05 µm + Độ lặ p l ạ i: T ối đa ±0,3 µm + Độ chính xác: ±2 µm
+ T ốc độ quét laser: 1200 l ầ n quét/giây + V ậ n tốc quét laser: 121 m/giây
+ Ngu ồn laser: Laser màu đỏ bước sóng 670 nm, đầ u ra 0,8 mW, lo ạ i II.
LS5001
LS5041R LS5041T
Hình 3. 2: Cảm biến đo Laser scan micrometer LS5041T/R và bộ điều khiển LS5001 hãng Keyence [29].
- Cụ m chuyển động quay:
+ Đồ gá k ẹ p chi ti ế t: mâm k ẹ p 4 ch ấ u K12-80 (G) 6600 r/min.
+ Động cơ tạ o chuyển động quay 4S56Q – 04576W1: bước góc 1,8 độ, dòng điệ n lớn nhấ t là 3A, mô men xo ắ n là 1,8 Nm.
+ Ecoder xác định góc quay S48-8-6000 VL: 24000 xung/vòng - Cụ m chuyển động t ịnh ti ế n:
+ Thanh trượt d ạ ng vít me – đai ốc
+ Động cơ quay 57HS7630A4: bước góc 1,8 độ, dòng điệ n l ớn nh ấ t là 3A, mô men xoắ n là 1,8 Nm.
+ Thước quang JCXE0.2-B/400: D ải đo (0 – 400) mm; độ phân gi ải 0,5 µm; độ chính xác ±5 µm.
(c) Thước quang JCXE0.2-B/400
(d) Tủ điều khiển
(g) Thanh trượt vít me – đai ốc
(i) Động cơ quay 57HS7630A4
(e) Bộ hiển thị tọa độ WE6800-3
(h) Driver điều khiển động cơ 2H504
(k) Mạch điều khiển Arduino Uno R3 Hình 3. 3: Các bộ phận chính của máy đo biên dạng chi tiết tròn xoay.
- Bộ hiể n th ị tọa độ WE6800- 3: độ phân gi ả i tr ục t ịnh ti ến 0,5µm, độ phân gi ả i góc 1 giây.
- T ủ điện điề u khi ể n: b ộ ngu ồn 220 V, 12 V, 24 V; b ộ điề u khi ể n LS 5001; b ộ điề u khiể n góc quay và t ịnh tiế n d ọc tr ục (Driver điề u khi ển động cơ bước 2H504).
- Phầ n mềm đo:
Để v ẽ biên d ạ ng chi ti ế t tròn xoay c ầ n b ộ dữ liệ u biên d ạ ng t ừ ng m ặ t c ắ t trên dọc tr ục chi ti ế t v ới lượng d ữ liệ u l ớn và để thu ậ n l ợi cho quá trình tính toán c ầ n xây dự ng phầ n mềm đo chuyên dụng.
Các ch ức năng chính của phầ n mềm đo biên dạ ng:
+ Nh ập thông tin bài đo: Tên mẫu đo, thời gian đo, người th ự c hi ện, đơn vị đặ t mẫ u (Hình 3.4a).
+ Cài đặ t k ế t n ối các c ổng tín hi ệ u: Tín hi ệu đo nhậ n t ừ máy LSM, tín hi ệu đo nh ậ n t ừ bộ hiể n th ị tọa độ tr ụ c Z và góc quay, c ổng điề u khi ể n các tr ục Z và góc quay (Hình 3.4c).
+ Điề u khi ể n các chuyển động quay và t ịnh ti ế n: T ốc độ dịch chuy ể n, kho ả ng dịch chuyển, tốc độ quay, số vòng quay (Hình 3.4b).
(a)
(b) (c)
Hình 3. 4: Một số chức năng của phần mềm đo thiết bị 3D-LSM-01.
a) Thông tin bài đo; b) Thông số điều khiển các chuyển động; c) Cài đặt các kết nối của cảm biến LSM và động cơ.
+ X ử lý, hi ể n th ị kế t qu ả đo và vẽ biên d ạ ng:
L ự a ch ọn th ời gian l ấ y mẫ u t ừ máy LSM và b ộ hiể n th ị tọa độ. L ự a ch ọn h ệ s ố bù.
L ự a chọn phương thứ c l ấ y m ẫ u.
Các tín hiệu điểm đo thu được từ máy LSM, bộ đọc góc θij và dịch chuyển zi phần mềm tính toán xác định các thông số r0(zi), r1(zi, θij), r2(zi, θij). Vẽ biên dạng và trích xu ấ t các thông s ố đo theo yêu cầ u.
Hình 3. 5: Giao diện chính của phần mềm đo biên dạng chi tiết tròn xoay.
Các chi ti ế t, c ụ m chi ti ết được l ắ p ghép, hi ệ u ch ỉnh đả m b ả o t ốt nh ấ t các yêu c ầ u k ỹ thu ật chính như:
+ Độ đồng tâm gi ữ a tâm mâm c ặ p và tâm quay, tr ục n ối gi ữ a tâm mâm c ặ p và đầ u ch ống tâm ph ả i trùng tr ục quay.
+ Độ đồng tâm gi ữ a tâm quay và tâm Ecoder.
+ Độ song song gi ữ a d ị ch chuyể n d ọc trục và thước quang. + Độ vuông góc gi ữ a tr ục quay và phương quét laser.
+ Đả m bảo độ c ứ ng vữ ng c ủa thiế t b ị đo. Mô hình thi ế t b ị sau ch ế tạo như Hình 3 .6.
Hình 3. 6: Thiết bị đo biên dạng chi tiết tròn xoay sử dụng quét laser 3D-LSM-01 sau chế tạo.