Định nghĩa về sai lệch độ tròn đ ợc xây dựng trên toạ độ cực nên đo sai lệch
độ bằng toạ độ cực là một giải pháp có ý nghĩa trực tiếp, cho một hình ảnh
toàn diện về sai lệch của tiết diện đ ợc khảo sát. Ngày nay, nhờ có sự phát triển củangành cơ khí chính xác, điện tử và tin học mới có thể chế tạo ra loại
thiết bị đo sai lệch độ tròn sử dụng ph ơng pháp toạ độ cực với khả năng đo
l ờng chính xác, thu nhận và xử lý một khối l ợng lớn thông tin đo.
Hiện nay trên thị tr ờng dụng cụ đo tại Việt nam đã xuất hiện các loại máy đo
sai lệch độ tròn với những tính năng chuyên dụng trong việc đo l ờng các bề
mặt chi tiết có dạng tròn xoay, có thể đạt đ ợc độ chính xác cao (hình 1.11).
Hình 1.11: Các thế hệ máy đo độ tròn của hãng Mitutoyo
Hiện nay, tài liệu về các loại máy đo này chỉ mang hình thức quảng cáo sản phẩm hoặc là h ớng dẫn sử dụng máy mà không hề cung cấp những thông tin
về cơ sở lý thuyết của ph ơng pháp đo các giải pháp kỹ thuật, ...để có thể , thiết kế, chế tạo máy.
Với các máy đo này, những chi tiết có trọng l ợng đủ lớn để có thể tự định vị,
chỉ cần đặt chi tiết lên bàn đo. Những chi tiết nhỏ và dài có thể dùng mâm cặp
chuyên dụng để định vị chi tiết trên bàn đo. Máy đo này rất thích hợp cho việc kiểm tra sai lệch độ tròn các bề mặt khuyết nh một chỏm cầu của thấu kính, một cung tròn của cơ cấu mantit v.v.. ố điểm S đo trong một vòng quay càng
nhiều thì độ chính xác của phép đo càng tăng. Có thể nhận đ ợc kết quả đo
một cách nhanh chóng và có khả năng tự động hoá cao nhờ việc chuyển trực Hình 1.12: Sơ đồ nguyên lý máy đo sai lệch độ tròn
1.Bàn đo 2. Núm điều chỉnh 3.Trụ đỡ bàn quay 4.Hệ thống khí nén 5. Bộ dẫn động quay góc ϕ 6. Sensor đo góc ϕ 7.Đế 8.Bộ dẫn động dịch chuyển ngang đầu đo bán kí 9.Vít me 10. Bộ dẫn động nâng hạ đầu đo bán kính 11.Vít vi chỉnh 12.Đầu đo bá 13.Chi tiết đo
tiếp các thông số đo vào máy tính để xử lý. Một trong những u điểm nổi bật của phép đo sai lệch độ tròn trên tọa độ cực là có thể biết đ ợc độ cạnh, số cạnh và vị trí cạnh của tiết diện đo, nghĩa là có thể quan sát đ ợc hình ảnh toàn diện của tiết diện đo.
Có thể mô tả nguyên lý hoạt động của các kiểu máy đo sai lệch độ tròn đã xuất hiện trên thị tr ờng máy đo theo sơ đồ hình (hình 1.12): chuyển đổi đo
góc 6 cho thông tin về vị trí góc ϕvà đầu đo 12 cho thông tin về bán kính của
chi tiết đo 13 đặt trên bàn đo. Khi bàn đo quay ta đ ợc một bộ thông số đo (ϕi,Ri), i=1,n. Trong đó Ri là bán kính tính từ điểm đo trên bề mặt chi tiết đến tâm quay của bàn đo tại vị trí góc ϕi. Do các chuyển đổi đo và đo R đ ợc số ϕ hoá và ghép nối trực tiếp với máy tính nên có thể thực hiện xử lý số liệu đo, xác định đ ợc sai lệch độ tròn của chi tiết. Ngoài ra đầu đo còn có thể dịch chuyển dọc theo trục z để đo các tiết diện khác nhau trên chi tiết, cho phép đánh giá độ trụ, độ cầu.
Qua tìm hiểu nguyên lý hoạt động của thiết bị nhận thấy một số vấn đề cần phải đi sâu nghiên cứu:
- Khi đặt chi tiết lên bàn đo rất khó làm cho tâm của tiết diện đo trùng với
tâm quay của bàn đo vì cả hai tâm này đều là những tâm ảo. Vì vậy khi đo luôn tồn tại độ lệch tâm này. Giá trị chỉ thị biến thiên bán kính chủ yếu là
phản ánh độ lệch tâm còn sai lệch độ tròn chỉ là một phần nhỏ lẫn trong đó. Để nhận đ ợc kết quả đo phải loại bỏ độ lệch tâm ra khỏi số đo, lọc đ ợc sai lệch độ tròn của tiết diện đo, biên độ méo theo từng tần số.
- Độ lệch tâm luôn ảnh h ởng đến độ chính xác của phép đo. Phải xác định đ ợc mức độ ảnh h ởng này đến kết quả đo và tìm biện pháp khắc phục. - Cùng một lúc phải thu nhận và xử lý một khối l ợng lớn cáctín hiệu đo góc
và bán kính. Điều này chỉ có thể thực hiện đ ợc khi các tín hiệu đó đ ợc số
hoá, ghép nối với máy tính và có ch ơng trình tính thông qua các phép biến
- Theo nguyên tắc đo này thì điểm gốc của hệ tọa độ cực đ ợc coi là đứng yên. Nh ng trong thực tế đây là một ổ quay. Để đảm bảo độ chính xác của ph p đo é thì phải có một ổ quay có độ chính xác định tâm và độ ổn định cao trong suốt quá trình đo.
Kết luận: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Những phân tích ở trên cho thấy ph ơng pháp đo sai lệch độ tròn trong hệ toạ độ cực có những u điểm hơn hẳn so với ph ơng pháp bằng khối V đo hiện đang đ ợc sử dụng phổ biến tại Việt nam. Nếu xây dựng đ ợc cơ sở lý thuyết của ph ơng pháp đo có thể áp dụng đểthiết kế, chế tạo thiết bị đo với giá thành rẻ hơn nhiều so với nhập ngoại, cung cấp cho các cơ sở sản xuất n ớc ta nhằm nâng cao chất l ợng của các sản phẩm cơ khí.Chính vì vậy, luận án đặt ra mục tiêu nghiên cứu là xây dựng ph ơng pháp đo sai lệch độ tròn trong hệ toạ độ cực, trong đó bao gồm xây dựng thuật toán xử lý số liệu
đo, phân tích những yêu cầu kỹ thuật ảnh h ởng trực tiếp đến ph ơng pháp đo nh ảnh h ởng của độ lệch tâm, ảnh h ởng của độ dao động tâm quay, từ đó đ a ra biện pháp hạn chế những ảnh h ởng này, cụ thể là:
1. Xây dựng thuật toán xử lý bộ số liệu đo theo biến thiên các bán kính quay và góc quay để xác định độ lệch tâm, tính đ ợc sai lệch độ tròn, lọc đ ợc độ cạnh theo từng tần sốméo.
2. Nghiên cứu ảnh h ởng của độ lệch tâm đến độ chính xác của phép đo. 3. Xây dựng lý thuyết cho một hệ quay ổn định tâm trong suốt quá trình
đo để đảm bảo độ chính xác của phép đo.
4. Xây dựng mô hình máy đo sai lệch độ tròn bao gồm:
- Thiết kế chế tạo ổ quay trên đệm khí
- Thiết kế chế tạo mạch điện và xây dựng phần mềm điều khiển quá trình đo, thu nhận và xử lý số liệu
5. Các thực nghiệm kiểm chứng:
- Thực nghiệm về đệm khí: xác định đặc tính tải-khe hở, phân bố áp
suất, hệ số ma sát khí.
- Thực nghiệm trên mô hình: khẳng định tính khả thi của ph ơng pháp đo, kiểm nghiệm độ chính xác của mô hình, độ chính xác định tâm của ổ quay.
Ch ơng 2: Cơ sở lý thuyết của ph ơng pháp đo sai lệch độ tròn của chi tiết cơ khí bằng hệ toạ độ cực
Trong ph ơng pháp đo sai lệch độ tròn bằng hệ toạ độ cực, nếu tâm chi tiết đo đặt trùng với tâm quay của bàn đo thì đầu đo sẽ chỉ trực tiếp l ợng biến thiên
bán kính của tiết diện đo. L ợng biến thiên lớn nhất chính là sai lệch độ tròn
của chi tiết, khi đó phép đo đạt độ chính xác cao nhất và không phụ thuộc góc quay. Nh ng khi chi tiết đ ợc đặt lên bàn đo thì luôn tồn tại một độ lệch tâm không mong muốn và trong bộ số liệu đo có lẫn cả độ lệch tâm này, khi đó kết
quả sai lệch độ tròn của tiết diện đo phải tính thông qua quan hệ giữa biến
thiên bán kính và góc quay của tọa độ cực, ảnh h ởng đến độ chính xác của
phép đo.
Mục đích của ch ơng này là xây dựng thuật toán để ính toạ độ điểm t tâm của tiết diện đo so với gốc hệ tọa độ cực, từ đó tách độ lệch tâm ra khỏi bộ số liệu
đo, tính đ ợc biên độ sóng méo tại các tần số khác nhau, công bố đ ợc sai
lệch độ tròn. Khảo sát ảnh h ởng của độ lệch tâm đến độ chính xác của phép
đo. Với độ chính xác của phép đo cho tr ớc sẽ quyết định cơ cấu chỉnh tâm
cần đạt đến độ chính xác là bao nhiêu.
x
X ϕ
O 0
Chi tiết đo
Bàn đo mang th ớc đo góc
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Giả thiết có hệ tọa độ cực kỹ thuật nh hình 2.1. Tâm quay của hệ là O. Ph ơng gốc là Ox, trên đó ta đặt đầu đo biến thiên bán kính X và đầu đo góc
quay ϕ. Chi tiết đ ợc đặt lên bàn đo một cách ngẫu nhiên vì không rõ tâm chi
tiết ở đâu. Cho bàn mang chi tiết quay ta đ ợc một bộ số liệu đo dày tuỳ ý trên toàn bộ profin chi tiết:
Điểm 1 (X1,ϕ1); Điểm 2 (X2,ϕ2);…. Điểm i (Xi,ϕi);Điểm n (Xn,ϕn);
D ới đây sẽ trình bày 3 ph ơng pháp để xác định tâm của chi tiết, lọc độ lệch tâm ra khỏi số đo, xác định giá trị của sai lệch độ tròn, xác định độ cạnh và số cạnh của tiết diện đo: