4. Các kết quả mới của luận án
4.4.1 không đảm bảo đo biên dạng theo phương ngang trục
Các yế u t ố ảnh hưởng đế n sai số đo biên dạng theo phương ngang tr ụ c: - Sai số lo ạ i B:
+ Sai s ố do đầu đo trên và đầu đo dưới c ủa máy LSM. + Sai s ố do chuyển động quay chi ti ế t.
+ Sai s ố do các yế u t ố môi trườ ng: Nhi ệt độ, độ ẩm, rung động, độ ồ n. - Sai số lo ạ i A: sai s ố do độ lặ p l ạ i các k ế t qu ả đo ngang tr ục.
Tính toán độ không đảm bảo đo loại B:
Độ không đảm bảo đo của đầu đo trên Tdege(z,θ) và dưới Bdege(z,θ) được xác định như sau:
udaudo = uLSM + unhietdo + udoam + urungdong + udoon
Trong đó:
+ udaudo là độ không đả m b ảo đo của đầu đo (đầu đo trên, đầu đo dưới) + uLSM là độ không đả m b ảo đo do sai s ố c ủa c ả m bi ế n LSM
99
(4.2) 2 2 2 2 2
+ unhietdo là độ không đả m b ả o do yế u tố nhi ệt độ môi trường + udoam là độ không đả m b ả o do yế u tố độ ẩm môi trườ ng + urungdong là độ không đả m bả o do yế u tố rung động môi trường + udoon là độ không đả m b ả o do yế u tố độ ồn môi trườ ng
Ở đây, các thử nghiệ m được th ự c hi ệ n ở phòng tiêu chu ẩ n có nhi ệt độ, độ ẩ m được đả m b ả o ổn định và h ạ n ch ế rung động, độ ồn nên ảnh hưởng c ủa các yế u t ố này là rất nhỏ và có thể bỏ qua (unhietdo ≈ 0, udoam ≈ 0, urungdong ≈ 0, udoon ≈ 0).
Độ không đả m b ảo đo do sai số c ủa thi ế t b ị LSM được ước lượng theo phân b ố hình chữ nhậ t:
uLSM = 2 − ( − 2)
2 3 = 4
2 3 = 1,15(µm) Do đó, độ không đảm bảo của đầu đo:
udaudo = uLSM = 1,15(µm)
Độ không đả m b ảo đo do góc quay: Xét chi tiết đo có đường kính 40 mm (Cả m biế n quét LSM có gi ới h ạn đo lớn nh ấ t là 40 mm) và v ới độ phân gi ả i c ủa Ecoder góc 24000 xung/vòng thì giá trị nhỏ nhất đo được trên chu vi mặt cắt tròn là 40π/24000 = 0,0052 (mm). V ới bài toán đo sai lệ ch biên d ạ ng thì chi ề u cao nh ấ p nhô nh ỏ hơn 1000 lầ n so v ới bước c ủa nh ấ p nhô, c ụ thể chi ề u cao nh ấ p nhô ở đây < 0,0052 µm. Như vậ y, có thể bỏ qua thành phần sai số đo góc quay (Ugocquay ≈ 0).
Độ không đả m bảo đo loạ i B:
2 2
uB = + u gocquay =
4 2 (4.3)
Tính toán độ không đảm bảo đo loại A:
Xét thử nghi ệ m đo biên dạ ng tr ục nhôm b ậ c (Hình 18b).
- Thiế t b ị và điề u ki ệ n thử nghi ệ m: Thiế t b ị và điề u ki ệ n thử nghi ệ m như mụ c 4.1. Sơ đồ thử nghi ệ m được bố trí như Hình 18 a.
(a) (b)
2
- Trình tự thử nghi ệ m:
Chi ti ế t nhôm tr ục b ậc được gá đặt lên máy đo biên dạ ng. Tiến hành đo biên dạ ng tạ i một mặ t c ắt theo phương pháp đảo ngược xây d ự ng. Để tính toán độ lệ ch chuẩ n tiến hành đo 5 lầ n biên d ạ ng.
- K ế t qu ả thử nghi ệ m:
K ế t qu ả biên d ạ ng mặ t c ắ t chi ti ế t tr ục nhôm b ậ c c ủa 5 l ần đo được th ể hiệ n trên Hình 4.19.
Lần đo 1 Lần đo 2 Lần đo 3 Lần đo 4 Lần đo 5
6.50 1.50 -3.50
Góc quay (độ)
Hình 4. 19: Kết quả 5 lần đo lặp lại biên dạng.
Độ lệ ch chu ẩ n c ủa kế t qu ả đo được tính toán b ằ ng công th ứ c:
σ (L) = n
n − 1 i =1 Li − L )2
(4.4) Trong đó: n là số lần đo (n = 5), Li là kết quả đo biên dạng của lần đo thứ i, L là kết qu ả trung bình c ủa các l ần đo.
K ế t qu ả tính độ lệ ch chu ẩn như bả ng sau:
Bảng 4.1: Bảng tính độ lệch chuẩn kết quả đo biên dạng ngang trục.
101
Góc quay
(độ)
Kết quả đo biên dạng
(µm) Độ lệch chuẩn σ(L) (µm) Lần đo 1 Lần đo 2 Lần đo 3 Lần đo 4 Lần đo 5
0 0.11 0.83 -0.18 0.73 0.46 0.42 10 -0.84 -1.25 -1.41 -0.70 -1.12 0.29 20 0.96 0.85 0.71 1.05 0.87 0.13 30 -1.19 -0.83 -1.39 -1.35 -1.19 0.22 40 -0.91 -0.90 -0.71 -1.32 -0.98 0.22 50 -0.81 -0.60 -0.96 0.10 -0.49 0.41 60 -1.14 -1.25 -1.71 -1.77 -1.75 0.30 70 0.01 -0.15 -0.56 -0.65 -0.45 0.28 80 0.64 0.35 0.16 0.50 0.34 0.18 90 0.21 0.45 0.36 -0.27 0.18 0.28 100 0.64 0.65 0.34 -0.25 0.25 0.37 110 -0.46 0.00 -0.46 -0.02 -0.16 0.23 120 -0.26 0.00 -0.61 -0.17 -0.26 0.22 Biê n dạn g (µ m) ∑( 1
Để đả m b ả o tin c ậ y cho mọi điểm đo cầ n ph ả i ch ọn điểm đo có độ l ệ ch chu ẩ n lớn nh ất, như vậy điểm được ch ọn chính là các điểm đo có độ lệ ch chu ẩ n 0,47 µm. Độ không đả m b ảo đo loạ i A:
σ
( L ) 0, 47 n 5
Độ không đả m bảo đo t ổng hợp:
(4.5)
uc = u A + uB = u A +
2
2 (4.6) Thay uA = 0,21 µm và udaudo = 1,15 µm vào công th ứ c 4.5, ta được độ không
đả m bảo đo tổ ng h ợp uc = 0,84 µm.
V ới h ệ số phủ k = 2, xác xu ấ t tin c ậy 95%, độ không đả m b ả o đo mở r ộng là: U=ku c =2.0,84=1,68 (μm) .
Như vậ y, v ới th ử nghi ệ m đo biên dạ ng ngang tr ục này thì bên c ạ nh kế t qu ả đo
Góc quay
(độ)
Kết quả đo biên dạng
(µm) Độ lệch chuẩn σ(L) (µm) Lần đo 1 Lần đo 2 Lần đo 3 Lần đo 4 Lần đo 5
130 0.99 0.73 0.69 -0.15 0.42 0.43 140 0.81 1.35 1.24 0.60 1.06 0.30 150 -0.34 -0.53 0.04 -1.12 -0.54 0.42 160 0.11 -0.33 0.04 -0.60 -0.30 0.29 170 0.14 0.45 0.46 0.50 0.47 0.15 180 0.39 0.02 0.21 0.18 0.14 0.13 190 -0.89 -0.60 -0.79 -0.47 -0.62 0.16 200 -1.06 -0.55 -0.54 0.23 -0.29 0.47 210 0.76 1.17 0.54 1.00 0.90 0.24 220 -1.21 -0.72 -0.59 -1.05 -0.79 0.25 230 -1.46 -1.35 -1.56 -1.05 -1.32 0.19 240 -0.89 -0.77 -0.31 -0.67 -0.59 0.22 250 -0.41 -0.03 -0.49 -0.20 -0.24 0.18 260 -0.71 -0.43 -0.19 -0.40 -0.34 0.19 270 -2.89 -2.88 -2.44 -3.25 -2.85 0.29 280 0.11 0.22 0.04 0.15 0.14 0.07 290 10.34 9.92 10.36 10.08 10.12 0.18 300 -0.16 0.02 0.76 -0.40 0.13 0.43 310 0.26 0.07 0.06 0.55 0.23 0.20 320 -0.86 -0.27 -0.71 -1.40 -0.79 0.40 330 0.44 0.77 0.49 0.43 0.57 0.14 340 -0.64 -0.35 -0.34 0.30 -0.13 0.35 350 0.24 0.20 0.51 0.95 0.55 0.30 u A = = = 0, 21(µm) udaudo 22 2
số phủ k = 2 và xác xu ấ t tin c ậ y là 95%. Giá tr ị độ tròn tạ i m ặ t c ắt đo sẽ là 13,02 ± 1,68 (µm).
Để khẳng định tính kh ả thi c ủa phương pháp đo xây dự ng, ti ế n hành so sánh k ế t qu ả đo biên dạ ng chi ti ế t nhôm tạ i cùng 1 mặ t c ắ t (Chi ề u cao Z = 211,5 mm) trên máy đo độ tròn công nghi ệ p model F135 c ủ a hãng JENOPTIK.
(a) (b)
Hình 4. 20: a) Mô hình bố trí thử nghiệm, b) Kết quả đo biên dạng tại mặt cắt có chiều cao z=211,5 mm trên máy đo độ tròn F135.
Biên d ạng thu đượ c ở c ả hai phương pháp là tương đồng (Hình 4.19 và Hình 4.20b) v ới h ệ số tương quan mạ nh b ằ ng 0,89 (Ph ụ lục 5). K ế t qu ả độ tròn đo được trên máy đo độ tròn F135 là 13,47 µm và trên thi ế t b ị quét laser là 13,02 µm, chênh l ệ ch giá tr ị độ tròn c ủa hai phương pháp 0,45 µm (Chênh l ệ ch này do nhi ề u nguyên nhân như độ không đả m b ảo đo của phương pháp quét laser, máy đo độ tròn F135, ch ấ t lượng b ề mặ t mẫu, …). Cả hai phương pháp đề u phát hi ện được một điể m có biên dạng thay đổi b ất thườ ng. Điề u này kh ẳng định được tính kh ả thi c ủa phương pháp đo quét laser xây d ự ng.