4. Các kết quả mới của luận án
3.1 Xây dựng thiết bị thực nghiệm 3D-LSM-01
Với sơ đồ nguyên lý thiết bị đo biên dạng chi tiết tròn xoay (Hình 2. 24) đã trình bày ở Chương 2. Luận án xây dựng mô hình thiết bị đo biên dạng chi tiết tròn xoay sử dụng quét laser 3D-LSM-01 gồm các bộ phận chính như cụm chuyển động quay, cụm chuyển động tính tiến, bộ hiển thị tọa độ, hộp điều khiển, thiết bị quét laser, cảm biến đo góc quay và dịch chuyển dọc trục (Hình 3.1).
Mô hình thiết bị thử nghiệm sử dụng cảm biến đo quét laser LSM của hãng Keyence - Nhật Bản có model LS-5041T/R với bộ điều khiển LS-5001, cảm biến đo góc S48-8-6000 VL và thước quang đo dịch chuyển dọc trục 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.
46
- Cảm biến đo Laser scan micrometer của hãng Keyence model LS-5041T/R và bộ điều khiển LS-5001 [30]:
+ Khoảng cách giữa đầu phát (LS5041T) và đầu thu (LS5041R): (160 ±40) mm + Khoảng đo: (0,2 đến 40) mm
+ Độ phân giải: 0,05 µm + Độ lặp lại: Tối đa ±0,3 µm + Độ chính xác: ±2 µm
+ Tốc độ quét laser: 1200 lần quét/giây + Vận tốc quét laser: 121 m/giây
+ Nguồn laser: Laser màu đỏ bước sóng 670 nm, đầu ra 0,8 mW, loại II.
Hình 3. 2: Cảm biến đo Laser scan micrometer LS5041T/R và bộ điều khiển LS5001 hãng Keyence [29].
- Cụm chuyển động quay:
+ Đồ gá kẹp chi tiết: mâm kẹp 4 chấu K12-80 (G) 6600 r/min.
+ Động cơ tạo chuyển động quay 4S56Q – 04576W1: bước góc 1,8 độ, dòng điện lớn nhất là 3A, mô men xoắn là 1,8 Nm.
+ Ecoder xác định góc quay S48-8-6000 VL: 24000 xung/vòng - Cụm chuyển động tịnh tiến:
+ Thanh trượt dạng vít me – đai ốc
+ Động cơ quay 57HS7630A4: bước góc 1,8 độ, dòng điện lớn nhất là 3A, mô men xoắn là 1,8 Nm.
+ Thước quang JCXE0.2-B/400: Dải đo (0 – 400) mm; độ phân giải 0,5 µm; độ chính xác ±5 µm.
(a) Mâm kẹp 4 chấu K12-80 (b) Ecoder S48-8-6000 VL 24000
LS5041T
LS5041R
47
(c) Thước quang JCXE0.2-B/400
(d) Tủ điều khiển (e) Bộ hiển thị tọa độ WE6800-3
(g) Thanh trượt vít me – đai ốc (h) Driver điều khiển động cơ 2H504
(i) Động cơ quay 57HS7630A4 (k) Mạch điều khiển Arduino Uno R3 Hình 3. 3: Các bộ phận chính của máy đo biên dạng chi tiết tròn xoay.
- Bộ hiển thị tọa độ WE6800-3: độ phân giải trục tịnh tiến 0,5µm, độ phân giải góc 1 giây.
- Tủ điện điều khiển: bộ nguồn 220 V, 12 V, 24 V; bộ điều khiển LS 5001; bộ điều khiển góc quay và tịnh tiến dọc trục (Driver điều khiển động cơ bước 2H504).
- Phần mềm đo:
Để vẽ biên dạng chi tiết tròn xoay cần bộ dữ liệu biên dạng từng mặt cắt trên dọc trục chi tiết với lượng dữ liệu lớn và để thuận lợi cho quá trình tính toán cần xây dựng phần mềm đo chuyên dụng.
48
Các chức năng chính của phần mềm đo biên dạng:
+ Nhập thông tin bài đo: Tên mẫu đo, thời gian đo, người thực hiện, đơn vị đặt mẫu (Hình 3.4a).
+ Cài đặt kết nối các cổng tín hiệu: Tín hiệu đo nhận từ máy LSM, tín hiệu đo nhận từ bộ hiển thị tọa độ trục Z và góc quay, cổng điều khiển các trục Z và góc quay (Hình 3.4c).
+ Điều khiển các chuyển động quay và tịnh tiến: Tốc độ dịch chuyển, khoảng 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.
+ Xử lý, hiển thị kết quả đo và vẽ biên dạng:
Lựa chọn thời gian lấy mẫu từ máy LSM và bộ hiển thị tọa độ. Lựa chọn hệ số bù.
Lựa chọn phương thức lấy mẫu.
Các tín hiệu điểm đo thu được từ máy LSM, bộ đọc góc ij và dịch chuyển zi
phần mềm tính toán xác định các thông số r0(zi), r1(zi, ij), r2(zi, ij). Vẽ biên dạng và trích xuất các thông số đo theo yêu cầu.
49
Hình 3. 5: Giao diện chính của phần mềm đo biên dạng chi tiết tròn xoay.
Các chi tiết, cụm chi tiết được lắp ghép, hiệu chỉnh đảm bảo tốt nhất các yêu cầu kỹ thuật chính như:
+ Độ đồng tâm giữa tâm mâm cặp và tâm quay, trục nối giữa tâm mâm cặp và đầu chống tâm phải trùng trục quay.
+ Độ đồng tâm giữa tâm quay và tâm Ecoder.
+ Độ song song giữa dịch chuyển dọc trục và thước quang. + Độ vuông góc giữa trục quay và phương quét laser. + Đảm bảo độ cứng vững của thiết bị đo.
Mô hình thiết bị sau chế 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.
50