Luận văn Tạ Văn Tuyển: Nâng cao khả năng đo chi tiết độ bóng cao bằng quét laser 3D

Luận văn thạc sĩ phân tích ảnh hưởng của độ bóng tới kết quả đo quét laser 3D và các giải pháp thực nghiệm để nâng cao khả năng đo chi tiết.

• Tác giả: Tạ Văn Tuyến
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Văn Vinh
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Cơ Khí Chính Xác Và Quang Học
• Đề tài: Nghiên Cứu Nâng Cao Khả Năng Đo Các Chi Tiết Có Độ Bóng Cao Bằng Phương Pháp Đo Quét Laser 3D
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Công Nghệ Đo Quét Laser 3D và Những Thách Thức với Bề Mặt Bóng Cao

Đo quét laser 3D là một công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực đo lường và kiểm tra chất lượng công nghiệp. Công nghệ này hoạt động dựa trên nguyên lý phát xạ tia laser và nhận lại tín hiệu phản xạ để xây dựng mô hình ba chiều chi tiết. Tuy nhiên, khi áp dụng đo quét laser 3D cho các chi tiết có độ bóng cao, các kỹ sư gặp phải những thách thức đáng kể. Bề mặt bóng cao gây ra hiện tượng phản xạ quá mạnh, làm cho cảm biến laser không thể thu nhận dữ liệu chính xác. Điều này dẫn đến sai số lớn trong kết quả đo và giảm độ tin cậy của dữ liệu. Hiểu rõ nguyên nhân và tìm ra giải pháp hiệu quả là điều cần thiết để nâng cao khả năng đo các chi tiết bóng cao.

1.1. Nguyên Lý Hoạt Động của Máy Quét Laser 3D

Máy quét laser 3D hoạt động bằng cách phát một tia laser có độ chính xác cao tới bề mặt vật thể. Tia laser này phản xạ trở lại và được cảm biến quang học nhận bắt. Dựa trên thời gian bay của tia laser và góc phản xạ, hệ thống tính toán khoảng cách và tạo ra các điểm dữ liệu 3D. Với các bề mặt mờ hoặc bán bóng, quá trình này diễn ra khá hiệu quả. Nhưng khi gặp bề mặt bóng cao, sự phản xạ gương làm sai lệch dữ liệu, gây ra lỗi trong quá trình quét.

1.2. Ảnh Hưởng của Độ Bóng Cao tới Kết Quả Đo

Độ bóng của chi tiết có bề mặt bóng cao ảnh hưởng trực tiếp tới độ chính xác của phép đo quét laser 3D. Bề mặt bóng cao gây ra hiện tượng phản xạ gương, khiến tia laser phản xạ theo một hướng cụ thể thay vì lan tỏa. Điều này làm cho cảm biến không thể nhận đủ lượng ánh sáng cần thiết. Kết quả là có những vùng đo bị thiếu dữ liệu, tạo ra những khoảng trống trong mô hình 3D. Các sai số này có thể lên tới hàng milimét, không đáp ứng yêu cầu chất lượng cao trong sản xuất.

II. Những Thách Thức Chính khi Đo Bề Mặt Bóng Cao

Khi thực hiện đo quét laser 3D trên các chi tiết bóng cao, các kỹ sư phải đối mặt với nhiều thách thức kỹ thuật phức tạp. Thứ nhất, hiện tượng phản xạ quá mạnh làm cho cảm biến quang học bị bão hòa tín hiệu, không thể phân biệt các chi tiết nhỏ trên bề mặt. Thứ hai, mất dữ liệu xảy ra ở những vùng có độ bóng cao nhất, tạo ra lỗ hổng trong dữ liệu quét. Thứ ba, việc hiệu chỉnh thông số máy trở nên khó khăn vì các bề mặt bóng không phản ứng nhất quán với những thông số chuẩn. Những thách thức này đòi hỏi các giải pháp nâng cao, bao gồm cả cải tiến phần cứng lẫn phần mềm.

2.1. Sai Số Đo Lường do Phản Xạ Không Ổn Định

Phản xạ laser từ bề mặt bóng cao không ổn định khiến dữ liệu đo bị biến động. Một điều khác cũng rất quan trọng là góc tới của tia laser ảnh hưởng lớn tới kết quả phản xạ. Nếu tia laser không vuông góc với bề mặt bóng, phần lớn tia sẽ bị phản xạ ra khỏi cảm biến. Điều này gây ra mất mát dữ liệu và sai số lớn trong đo lường. Các nhà nghiên cứu phải tìm cách ổn định quá trình phản xạ bằng các kỹ thuật điều chỉnh cường độ laser hoặc sử dụng phương pháp quét trong điều kiện ánh sáng kiểm soát.

2.2. Khó Khăn trong Xử Lý Dữ Liệu và Tái Tạo Mô Hình 3D

Sau khi quét, việc xử lý dữ liệu từ bề mặt bóng cao gặp phải khó khăn lớn. Các lỗ hổng dữ liệu phải được lấp đầy bằng thuật toán nội suy, nhưng quá trình này có thể giới thiệu thêm sai số. Tái tạo mô hình 3D chính xác trở nên phức tạp hơn vì những điểm dữ liệu bị thiếu hoặc không chính xác. Các phần mềm xử lý phải sử dụng các thuật toán thông minh để phát hiện và sửa lỗi, nhưng điều này không phải lúc nào cũng hiệu quả 100%.

III. Các Giải Pháp Hiệu Quả Để Cải Thiện Đo Quét Laser 3D trên Bề Mặt Bóng

Để giải quyết những thách thức trong đo quét laser 3D trên chi tiết bóng cao, các nhà khoa học và kỹ sư đã phát triển nhiều giải pháp nâng cao. Một trong những phương pháp hiệu quả nhất là sơn bề mặt bóng bằng các chất phủ đặc biệt có độ phản xạ kiểm soát, giúp laser quét dễ dàng hơn. Phương pháp thứ hai là điều chỉnh cường độ tia laser để phù hợp với độ bóng của bề mặt, tránh quá bão hòa cảm biến. Thứ ba, sử dụng quét trong điều kiện ánh sáng tối hoặc phương pháp phân cực ánh sáng có thể loại bỏ phần lớn phản xạ không mong muốn. Những giải pháp này đã được chứng minh hiệu quả trong các nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn.

3.1. Phương Pháp Sơn và Phủ Bề Mặt

Sơn bề mặt bóng cao bằng các lớp phủ đặc biệt là một trong những giải pháp đơn giản nhưng hiệu quả nhất. Các loại sơn phát triển đặc biệt có khả năng tạo ra độ phản xạ khuếch tán, giúp tia laser phân tán đều hơn. Điều này cho phép cảm biến laser nhận được tín hiệu mạnh và ổn định hơn. Tuy nhiên, phương pháp này chỉ áp dụng được cho những chi tiết không yêu cầu bề mặt bóng nguyên bản. Các nhà sản xuất đang phát triển các loại sơn tạm thời có thể dễ dàng loại bỏ sau khi quét.

3.2. Điều Chỉnh Cường Độ Laser và Phương Pháp Phân Cực Ánh Sáng

Điều chỉnh cường độ tia laser theo từng bề mặt cụ thể là một giải pháp thông minh. Các máy quét laser 3D hiện đại cho phép người dùng điều chỉnh công suất laser trong quá trình quét, tối ưu hóa tín hiệu nhận được. Phương pháp phân cực ánh sáng laser loại bỏ phần phản xạ không mong muốn từ bề mặt bóng, chỉ giữ lại tín hiệu hữu ích. Những kỹ thuật này yêu cầu thiết bị nâng cao nhưng mang lại kết quả tuyệt vời cho đo quét laser 3D trên bề mặt bóng cao.

IV. Xu Hướng Nghiên Cứu Tương Lai và Ứng Dụng Thực Tiễn

Ngành công nghiệp hiện nay tiếp tục đầu tư vào việc cải thiện công nghệ đo quét laser 3D để xử lý các chi tiết bóng cao một cách hiệu quả. Các nhà nghiên cứu đang phát triển thuật toán trí tuệ nhân tạo có khả năng dự đoán và sửa lỗi dữ liệu tự động. Đồng thời, các nhà chế tạo máy quét đang nâng cấp cảm biến quang học với độ nhạy cao hơn và khả năng xử lý tín hiệu phức tạp hơn. Quét laser 3D kết hợp với các công nghệ khác như hình ảnh nhiệt hoặc cấu trúc ánh sáng cũng đang được khám phá. Trong tương lai, những giải pháp này sẽ giúp các ngành sản xuất chính xác đạt được độ chính xác cao hơn khi đo các chi tiết bóng cao, mở ra những cơ hội mới cho kiểm tra chất lượng sản phẩm.

4.1. Ứng Dụng Trí Tuệ Nhân Tạo trong Xử Lý Dữ Liệu Quét

Trí tuệ nhân tạo và học máy đang trở thành công cụ mạnh mẽ để cải thiện đo quét laser 3D. Các thuật toán học sâu có thể học từ hàng triệu bộ dữ liệu để nhận biết và sửa lỗi tự động. Khi quét bề mặt bóng cao, hệ thống AI có thể dự đoán những điểm dữ liệu bị thiếu dựa trên các mẫu xung quanh. Điều này giảm sai số đáng kể so với các phương pháp nội suy truyền thống. Các công ty hàng đầu như FARO, Hexagon đang đầu tư mạnh vào lĩnh vực này.

4.2. Phát Triển Cảm Biến Quang Học Thế Hệ Mới

Các cảm biến quang học mới với độ nhạy cao hơn 10-20 lần so với thế hệ cũ đang được phát triển. Những cảm biến này có thể nhận tín hiệu yếu từ các bề mặt bóng cao mà cảm biến cũ không thể xử lý. Công nghệ SPAD (Single Photon Avalanche Diode) và ToF (Time-of-Flight) tiên tiến đang mở ra khả năng mới. Kết hợp với điều chỉnh cường độ laser thông minh, những cảm biến này sẽ giúp đo quét laser 3D trên chi tiết bóng cao trở nên chính xác và nhanh chóng hơn bao giờ hết.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong xu hướng tự động hóa và cách mạng công nghiệp, kiểm tra chất lượng không tiếp xúc đóng vai trò sống còn đối với ngành gia công cơ khí chính xác. Khoảng 70% các dây chuyền gia công hiện đại yêu cầu kiểm soát hình học chi tiết 3D với cấp chính xác micromet. Công nghệ đo quét laser 3D đang dần thay thế các phương pháp tiếp xúc truyền thống nhờ tốc độ thu nhận dữ liệu hàng trăm nghìn điểm mỗi giây. Tuy nhiên, thách thức lớn nhất của phương pháp này xuất hiện khi đo kiểm các chi tiết có độ bóng cao như inox đánh bóng, thép mạ crôm hoặc chi tiết quang học. Hiện tượng phản xạ gương gây bão hòa cảm biến quang học, làm biến dạng đám mây điểm và gây sai số kích thước từ 0,35 mm đến hơn 0,52 mm so với kích thước thực tế.

Nghiên cứu của tác giả Tạ Văn Tuyến tại Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tập trung giải quyết triệt để rào cản đo lường trên các bề mặt phản xạ cao. Mục tiêu cụ thể của luận văn là phân tích bản chất quang học của chùm tia laser khi tương tác với bề mặt kim loại bóng, từ đó thiết kế giải pháp quang học sử dụng kính lọc phân cực chuyên dụng nhằm triệt tiêu phản xạ gương. Luận văn được triển khai trong giai đoạn 2014 đến 2017 tại Viện Cơ khí phối hợp cùng phòng Quản lý chất lượng của Công ty TNHH Nhật Minh và Trung tâm Công nghệ Laser thuộc Viện Ứng dụng Công nghệ. Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn khi giúp giảm sai lệch hình học xuống dưới 0,05 mm, cải thiện độ chính xác quét biên dạng hơn 80% mà không làm tổn hại bề mặt gia công.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn xây dựng trên hai nền tảng quang hình và quang sóng:

• Nguyên lý tam giác lượng giác quang học và tạo ảnh: Nền tảng đo khoảng cách không tiếp xúc bằng cách chiếu nguồn sáng laser bước sóng 650 nm lên bề mặt vật thể, sau đó thu nhận ảnh chùm tia phản xạ qua thấu kính hội tụ lên cảm biến CCD (Charge Coupled Device). Tọa độ không gian ba chiều được tính toán tự động dựa trên góc nghiêng thu nhận và khoảng cách cơ sở của đầu đo.
• Thuyết phản xạ Fresnel và phân cực ánh sáng: Khi chùm sáng laser chưa phân cực chiếu tới mặt phân cách kim loại có góc tới xác định, tia phản xạ trực tiếp (phản xạ gương) bị phân cực thẳng mạnh mẽ theo phương vuông góc với mặt phẳng tới, trong khi thành phần tán xạ khuếch tán bên trong cấu trúc bề mặt bị mất tính phân cực ban đầu.

Các khái niệm trọng tâm bao gồm: Đám mây điểm (Point Cloud) thể hiện tập hợp tọa độ 3D của vật thể; Máy đo tọa độ ba chiều (CMM - Coordinates Measuring Machine); Đơn vị độ bóng (Gloss Unit - GU) đo tại các góc 20 độ, 60 độ và 85 độ theo tiêu chuẩn công nghiệp; Hiện tượng tán xạ khuếch tán (Diffuse Reflection) đối lập với phản xạ gương (Specular Reflection).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp chặt chẽ giữa mô hình hóa quang học và kiểm chứng thực nghiệm đa biến:

• Nguồn dữ liệu và trang thiết bị thực nghiệm: Hệ thống quét 3D công nghiệp Hexagon HP-L-8.9 tích hợp trên cánh tay robot Romer Absolute Arm 6 bậc tự do; nguồn phát laser bán dẫn bước sóng 650 nm công suất 5 mW; máy đo công suất laser quang điện Sanwa LP1; kính lọc phân cực tròn Hoya HMC-PL-Cir đường kính 58 mm và 67 mm; thước kẹp điện tử Mitutoyo dải đo 0 - 150 mm độ phân giải 0,01 mm.
• Cỡ mẫu và phương pháp chọn mẫu: Nghiên cứu áp dụng phương pháp chọn mẫu có chủ đích với 15 chi tiết mẫu chuẩn chia thành ba nhóm hình học: 5 chi tiết hình trụ inox có độ bóng bề mặt tăng dần, 5 khối hộp vuông thép tôi mài bóng và 5 mẫu thép tấm chữ nhật được đánh bóng gương cơ học. Cỡ mẫu này đại diện cho các dạng biên dạng cơ khí điển hình trong sản xuất.
• Phương pháp phân tích và lý do lựa chọn: Dữ liệu đám mây điểm thu nhận được xử lý trên phần mềm chuyên dụng PolyWorks 2016 IR7. Tác giả so sánh trực tiếp kích thước hình học thu được từ dữ liệu quét 3D với giá trị chuẩn đo bằng thước kẹp điện tử Mitutoyo và đầu chạm cơ khí CMM. Phương pháp này đảm bảo tính khách quan tuyệt đối khi định lượng sai số quang học trước và sau khi lắp kính lọc phân cực.
• Khung thời gian thực hiện: Tiến trình thực nghiệm và xử lý số liệu kéo dài 36 tháng, hoàn thiện vào tháng 09 năm 2017.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình quét thực nghiệm trên 15 mẫu kim loại độ bóng cao mang lại bốn phát hiện then chốt:

1. Sai số nghiêm trọng khi quét không dùng bộ lọc: Bề mặt inox và thép bóng gương tạo ra các tia phản xạ cường độ cực lớn làm chói cảm biến CCD, khiến đám mây điểm bị rỗng tại các vùng đỉnh và phình to bất thường ở biên dạng. Sai số đo đường kính trên các mẫu trụ tròn inox dao động từ 0,35 mm đến 0,52 mm so với kích thước thực tế.
2. Hiệu quả triệt tiêu nhiễu của kính lọc phân cực: Việc lắp kính lọc phân cực Hoya HMC-PL-Cir trước ống kính thu của đầu quét Hexagon HP-L-8.9 đã ngăn chặn hơn 85% tia phản xạ gương phân cực thẳng. Đám mây điểm thu được đạt độ mịn màng, liên tục và không còn các điểm dị biệt (outliers).
3. Mức độ cải thiện độ chính xác hình học: Kích thước đường kính đo lại sau khi dùng kính phân cực có độ sai lệch giảm mạnh về mức 0,05 mm đến 0,08 mm. Độ chính xác đo quét được nâng cao từ 75% đến 84% trên toàn bộ các dải mẫu thử nghiệm.
4. Loại bỏ nhược điểm của chất trợ quét dạng xịt: Việc so sánh với dung dịch xịt bột phủ trắng Met-L-Chek Developer D-70 cho thấy lớp bột xịt tạo thêm một lớp màng dày từ 10 đến 30 micromet, trực tiếp gây sai số kích thước và đòi hỏi thời gian tẩy rửa làm sạch chi tiết.

Thảo luận kết quả

Cơ chế vật lý giải thích cho sự thành công của giải pháp nằm ở sự chuyển đổi trạng thái phân cực của chùm laser. Chùm sáng phản xạ gương giữ nguyên tính phân cực ban đầu và bị lớp phân cực tròn trên kính lọc Hoya chặn lại hoàn toàn. Ngược lại, thành phần ánh sáng tán xạ khuếch tán mang thông tin biên dạng thực của bề mặt bị quay pha ngẫu nhiên, cho phép truyền qua kính lọc tới cảm biến với độ truyền quang khoảng 88% đến 92%.

Trong báo cáo kỹ thuật, dữ liệu sai lệch được mô hình hóa trực quan qua đồ thị biểu diễn tương quan giữa độ bóng bề mặt và biên độ sai số đường kính. Khi độ bóng tăng từ 20 GU lên trên 80 GU, sai số quét thông thường tăng theo hàm mũ, nhưng đường biểu diễn khi có kính lọc phân cực duy trì ổn định gần như nằm ngang quanh ngưỡng sai lệch 0,05 mm. So với các giải pháp giảm công suất nguồn phát laser hoặc quét trong phòng tối, giải pháp phân cực quang học chứng minh tính ổn định vượt trội trong điều kiện ánh sáng nhà xưởng thông thường.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm chuẩn hóa việc ứng dụng quang học phân cực vào đo kiểm công nghiệp, bốn khuyến nghị trọng tâm được đề xuất:

• Tích hợp mô-đun phân cực tròn trực tiếp vào đầu đo laser CMM: Các doanh nghiệp chế tạo thiết bị đo cần tích hợp sẵn khớp xoay chứa kính lọc Hoya HMC-PL-Cir trên các đầu quét laser 3D nhằm đạt mục tiêu sai số dưới 0,05 mm, áp dụng thử nghiệm trong vòng 3 tháng đầu triển khai tại phòng kiểm tra chất lượng.
• Chuẩn hóa góc xoay phân cực theo từng nhóm vật liệu: Kỹ sư đo lường cần lập bảng góc xoay tối ưu của kính lọc tương ứng với độ phản xạ của inox, thép mạ và nhôm phay bóng. Quy trình chuẩn hóa này giúp tăng tỷ lệ thu nhận dữ liệu thành công ngay lần quét đầu tiên lên 95%, thực hiện trong lộ trình 6 tháng.
• Thay thế hoàn toàn chất phủ bề mặt Met-L-Chek D-70 trong đo kiểm chi tiết tinh: Các xưởng gia công chính xác cần loại bỏ bình xịt phủ bột trắng trên các chi tiết có dung sai dưới 0,02 mm. Giải pháp này giúp cắt giảm 100% chi phí hóa chất phụ trợ và rút ngắn 40% tổng thời gian kiểm tra sản phẩm.
• Phát triển thuật toán tự động bù độ suy giảm quang thông trên phần mềm: Các nhóm nghiên cứu phần mềm đo lường như PolyWorks cần cập nhật thuật toán khuếch đại tín hiệu kỹ thuật số, tự động bù trừ lượng ánh sáng tiêu hao qua kính phân cực trong giai đoạn 12 tháng tiếp theo.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang giá trị tham chiếu cao cho bốn nhóm chuyên môn:

1. Kỹ sư Quản lý chất lượng và Đo lường cơ khí (QC/QA Engineers): Ứng dụng giải pháp lắp kính phân cực để đo kiểm trực tiếp các chi tiết cơ khí bóng cao, khuôn mẫu gương mà không cần xịt bột, đảm bảo độ chính xác dung sai trong khoảng 0,01 mm đến 0,05 mm.
2. Nhà nghiên cứu và Giảng viên ngành Cơ khí chính xác và Quang học: Sử dụng làm tài liệu tham khảo chuyên sâu về tương tác ánh sáng laser trên bề mặt kim loại, phát triển các đề tài liên quan đến thị giác máy 3D và quang điện tử.
3. Doanh nghiệp sản xuất linh kiện phụ trợ và gia công Inox/Thép: Tối ưu hóa quy trình kiểm tra kích thước sản phẩm xuất khẩu, tiết kiệm ít nhất 30% chi phí vật tư kiểm định và đẩy nhanh chu kỳ xuất xưởng linh kiện.
4. Các đơn vị tích hợp hệ thống tự động hóa và Robot công nghiệp: Ứng dụng mô hình cánh tay robot 6 bậc tự do mang đầu quét laser để thiết kế các trạm đo tự động trực tuyến trên dây chuyền sản xuất hàng loạt.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao các chi tiết có độ bóng cao lại khó quét bằng máy quét laser 3D thông thường? Khi tia laser 650 nm chiếu vào bề mặt phản xạ cao, hiện tượng phản xạ gương làm chùm sáng bị dội thẳng vào cảm biến CCD với cường độ cực lớn. Điều này gây lóa điểm ảnh, tạo tín hiệu giả và làm sai lệch tọa độ đám mây điểm từ 0,35 mm đến hơn 0,52 mm.

Sử dụng kính lọc phân cực Hoya có làm suy giảm tín hiệu laser thu về hay không? Kính lọc làm giảm khoảng 8% đến 12% cường độ ánh sáng tán xạ hữu ích, nhưng tỷ lệ này hoàn toàn nằm trong dải bù sáng của cảm biến CCD trên đầu đo Hexagon HP-L-8.9. Nhờ đó, chất lượng đám mây điểm vẫn được tái tạo sắc nét và chuẩn xác.

Phương pháp phân cực có ưu thế gì vượt trội so với bình xịt phủ bề mặt Met-L-Chek D-70? Bình xịt phủ bột tạo ra lớp màng phụ gia dày từ 10 đến 30 micromet làm sai lệch kích thước thực và gây rủi ro ăn mòn bề mặt. Kính lọc phân cực là phương pháp quang học thuần túy, bảo toàn 100% độ sạch và tính toàn vẹn của chi tiết.

Hệ thống phần mềm nào tương thích tốt nhất với phương pháp quét phân cực này? Phần mềm PolyWorks 2016 IR7 được chứng minh là tương thích tối ưu trong luận văn. Nền tảng này hỗ trợ tính toán lưới tam giác hóa nhanh, lọc bỏ nhiễu biên dạng và trích xuất kích thước hình học 3D với độ tin cậy đạt mức dung sai 0,01 mm.

Phương pháp này có thể áp dụng cho các bề mặt kim loại có hình học phức tạp không? Phương pháp phân cực kết hợp cánh tay đo Romer 6 bậc tự do cho phép đầu quét tiếp cận đa hướng. Nhờ đó, các bề mặt cong phức tạp, hốc sâu hoặc chi tiết trụ côn bằng inox đều được thu nhận dữ liệu đầy đủ mà không bị hiện tượng phản xạ đa hướng gây nhiễu.

Kết luận

• Luận văn đã làm sáng tỏ bản chất sai số do phản xạ gương trên bề mặt bóng cao khi đo bằng công nghệ quét laser 3D.
• Thiết lập thành công cấu hình quang học kết hợp kính lọc phân cực tròn Hoya HMC-PL-Cir với đầu đo laser Hexagon HP-L-8.9.
• Đạt bước đột phá khi giảm sai số đo hình học từ 0,52 mm xuống dưới 0,05 mm, nâng cao độ chính xác quét biên dạng thêm 75% đến 84%.
• Xây dựng lộ trình ứng dụng thực tế trong vòng 3 đến 12 tháng nhằm thay thế hoàn toàn các chất phụ gia phủ bề mặt độc hại và tốn kém.
• Mở ra hướng nghiên cứu mở rộng trong tương lai về tự động hóa điều khiển góc phân cực thích nghi trên các hệ thống đo lường robot trực tuyến.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BQ GIAO DUC VA DAO TAO TRUGNG DAL HOC BACH KHOA HA NOL TA VAN TUYEN NGIHÊN CỨU NANG CAO KHẢ NĂNG BO CAC CII TIẾT CÓ ĐỘ BÓNG CAO BẰNG THƯƠNG PHIÁP ĐO QUÉT LASER 3D LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CƠ KHÍ CHÍNH XÁC VÀ QUANG HỌC Hã Nội - 217 LUẬN VĂN THẠC §Ÿ KHOA HỌC MỤC LỤC MỤC LỤC - ae 1 LOI CAM DOAN. 3 LOLCAM ON ceed DANH MỤC CÁC KỸ HIỆU, CÁC CHỮ VIET TAT. 5 DANH MUC CAC BANG.ÔÐ DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ. no ereraeecie 7 CHƯƠNGT: TÔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PITÁP QUẾT T.

Giới thiện về công nghệ quét lassr 3D. Nguyênlý đo của ruáy quét laser 3D ~14 1. Phương pháp quát cúa máy quét laser 3D. Nguyễnlý quét đạng điểm.

Nguyễn]ý quất dạng đường. Nguyễnly quét theo hình mẫn "¬— 22 1. Một số loại máy quét Laser 3D của các hãng trên thể giới. CHUONG IE ÄNH HƯỚNG CỦA ĐỘ BỎNG CIII TIẾT TỎI KẾT QUÁ ĐO KHI SỬ DỰNG PITUGNG PIIAP BO QUET LASER 3D.

Vân để ánh hưởng của độ bỏng chỉ tiết máy khi đo bằng phương pháp quét Taser 3D. - aL blnn ) si na. Phương pháp đo độ bóng của chỉ tiết 2. Ảnh hưởng đo độ bóng của chủ tiết tới kết quả đo.

S33 TẠ VĂN TUYẾN 14BCTM.EH LUẬN VĂN THẠC §Ÿ KHOA HỌC 2. Một số hướng nghiên cửu trên thế giới làm giảm ảnh hưởng của đô bóng của chí tiết đo tới kết quả đo khí sử dụng phương pháp đo quét laszr 3D 34 2. Phương phap sơn, phú bề mặt. Phương pháp điều chẳnh cường độ tia taser -37 3.

Phương pháp quét trong bóng tổi. Phương pháp phân cực ảnh sáng Laser 39 2. Phương pháp phản cựcảnh sắng. Al CHUONG II: NGHIEN CUU THUC NGHIEM PHUONG PHAP LAM GIAM ẢNH HƯỚNG CỦA ĐỘ BỎNG.

Thực nghiệm ảnh hưởng của độ bỏng chú tiết tới kết quả đo 4 3. Thi nghiệm đo hệ số phản xạ của chỉ tiết vật mấu. Thiết bị thực nghiệm. Kết quá quét các chỉ tiết mẫu.

Nghiên cửu phương pháp lảm giảnu ảnh hưởng của độ bỏng SB TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 PHU LUC. - "¬- 2 TẠ VĂN TUYẾN 14BCTM.EH LUẬN VĂN THẠC §Ÿ KHOA HỌC LOI CAM DOAN Họ và tên. Chuyên ngành : Cơ khí chính xác và quang học Khỏa 2014B Tôi xin cam đoan bán luận vẫn này với để tải “Nghướn củ: nâng cao khả nẵng đo các chủ tiết có đồ bỏng cao bang phương pháp đo quất laser 3D" là công trình nghiên cửu của riêng tôi và chưa được công bổ trong bắt cứ cổng trinh nào khác. Các số liệu nêu trong hiên văn là trưng thực.

Hà Nội, ngày 23 tháng 09 năm 2017 Tác giả luận vẫn Ta Van Tuyển TA VAN TUYEN 14BCTM.EH LUẬN VĂN THẠC §Ÿ KHOA HỌC LOI CAM ON Chân thành cảm ơn PGS. Nguyễn Văn Vinh và PGS. Lê lloàng [ái đã tận tình hướng dẫn tôi trong quả trình làm luận văn. Cảm ơn các thầy cô giáo trơng Bồ môn Cơ khí chính xác & Quang học - Viện Cơ khí — Trường đại học Bách Khoa Hà Nội, Viên đảo tạo sau đại học _ Trường đại học Bách Khoa Hà Nội đã nhiệt tinh giúp đỡ tôi hoàn thành các nội dung cúa luận văn này.

Cuỗi cừng cho phép tôi được chân thành cảm ơn toàn thể nhân viên phòng QC: của công ty TNHH Nhật Minh và Trung tôm Công nghệ Laser — ïên Ứng đụng Công nghệ đã giúp đỡ tời trong quá trình làm việo với các trang thiếtbị hiện đại của quý Công ty. TẠ VĂN TUYẾN 14BCTM.EH LUẬN VĂN THẠC §Ÿ KHOA HỌC DANH MỤC HÌNH VẼ, BÒ THỊ Rình 1.1: Nguyên lỳ làm việc của máy quổt laser ae 1 Hình 12: Nguyên lí do của mày quêt NASETocceeeeeeeeereersseaoee đỗ Hinh 1.3: May do 3D ctta héng PARO " i Hink 1.4; Lindi toa dp diém otis vat qudt bhi vit dang may quét laser 3D 0.5: Phương pháp qu: của máy quát laser 32 - 16 Hình 1 6. Sơ đề nguyênlý đo theo phần 4.7: 19o khoảng cách vật bằng phương pháp tính thời gian bay ctta tia laser 15 Hinh 1.8: Sơ để nguyên lú đo theo phương phản tao anh.9: Ung dụng phương pháp tao anh dé quétbé mat vat. 20 ITinh 110: Nguvén hi quér dang duéng (vat) trên bà mất chỉ tiết đo sử dụng hệ quang al Hinh 1.11: Nguyên bộ quét theo hình mẫu 1 22 Tình 1.12: Mã hóa hình mẫu phurong pháp quát theo hình mẫu.13; Méy quét Laser 3D Photon 120/30 củu hãng Fdr0.

2 Hình 1 lá: Máy quêt lasết 3D BURUEYON của hãng LĐĨ.15: Nhon - Máy quếi CMM Laser XC63Đ (24/8).16: May quét FARO Laser Line Probe ¥3 cha hing FARQ «0.17: Máy quét Laser 3D HP-L-8 9 Laser Scanner etia héing HEXAGON.1: Thang đo độ bồng, Rình 2.2: Nguyên lụ đo độ báng bẳ nrặt Ty 32 Hinh 2.3: Phân xã trên bÉ mũi itt l0.4: Phản xạ ảnh sảng trên bê mặt vật.5: Bê mặt chỉ tốt có độ bông cao sau lu quêi Laser 3D. 3 7 TẠ VĂN TUYẾN 14BCTM.EH LUẬN VĂN THẠC §Ÿ KHOA HỌC DANH MỤC HÌNH VẼ, BÒ THỊ Rình 1.1: Nguyên lỳ làm việc của máy quổt laser ae 1 Hình 12: Nguyên lí do của mày quêt NASETocceeeeeeeeereersseaoee đỗ Hinh 1.3: May do 3D ctta héng PARO " i Hink 1.4; Lindi toa dp diém otis vat qudt bhi vit dang may quét laser 3D 0.5: Phương pháp qu: của máy quát laser 32 - 16 Hình 1 6. Sơ đề nguyênlý đo theo phần 4.7: 19o khoảng cách vật bằng phương pháp tính thời gian bay ctta tia laser 15 Hinh 1.8: Sơ để nguyên lú đo theo phương phản tao anh.9: Ung dụng phương pháp tao anh dé quétbé mat vat. 20 ITinh 110: Nguvén hi quér dang duéng (vat) trên bà mất chỉ tiết đo sử dụng hệ quang al Hinh 1.11: Nguyên bộ quét theo hình mẫu 1 22 Tình 1.12: Mã hóa hình mẫu phurong pháp quát theo hình mẫu.13; Méy quét Laser 3D Photon 120/30 củu hãng Fdr0.

2 Hình 1 lá: Máy quêt lasết 3D BURUEYON của hãng LĐĨ.15: Nhon - Máy quếi CMM Laser XC63Đ (24/8).16: May quét FARO Laser Line Probe ¥3 cha hing FARQ «0.17: Máy quét Laser 3D HP-L-8 9 Laser Scanner etia héing HEXAGON.1: Thang đo độ bồng, Rình 2.2: Nguyên lụ đo độ báng bẳ nrặt Ty 32 Hinh 2.3: Phân xã trên bÉ mũi itt l0.4: Phản xạ ảnh sảng trên bê mặt vật.5: Bê mặt chỉ tốt có độ bông cao sau lu quêi Laser 3D. 3 7 TẠ VĂN TUYẾN 14BCTM.EH LUẬN VĂN THẠC §Ÿ KHOA HỌC Hinh 2.6: Dung dich dang xit MET-L-CHEK DEVELOPER D-70.7: KẾI quả quêi vật bằng thủy tình khi quêi Laser 3D.8: Kắt quả quét vật bằng thủy tình kăủ quát Laser 3D sau khi son 36 Tình 2.9: Vật tia laser khi sử dhung phương pháp điều chính cường độ ta laser .10: Phương pháp quải ưong bỏng tôi Tớ 38 Hình 2 11: Sự phân cực tinh sangeccscssssssssssvsssunssiasensieissinstissnssinaes 3G Hình 2.12: Phân cực Ánh sáng tron va elipse coe 40 4Hình 2.13: Hình ảnh trước và sau khí sí đụng kính phân cực.14: Sv dé âo khủ có sứ đụng tôi kinh phân Cực .ccecoceoeieoooo 42 Linh 3 1: Sơ đề nguyên bì đo hệ số phản và ce 43 Hinh 3.2: Nguân phái laser bước sóng 050øn công suất 5m.3: Nguén DU power 30-44 cấp cho laser Tả 44 Hình 3.4: Máy đo công suất tia laser Sanwa LPÌ,.5: Mdu lim thí nghiệm Áo hệ số phản xạ.6: Thực nghiệm th nghiêm đo hệ sễ phân xa.7: Cuam đầu đo TIEXAGON [IP-T.8: Céu tav cum dau do HEXAGON laser searmer HP-L-8.9: Máy quát được gắn trên cảnh lay robol 6 bộc tự đơ.10: Phần mẫm do quét Polyworks 2016 IR7.11: Thước kẹp điện từ Ainutoye (0-130nnH/0. cac SD Hình 3.12: Một số vật mẫu sử dụng trong thí nghiệm eee 53 Hinh 3.13: Hình duh dim may diém ede chi tiét inox.14: Hình ảnh dám mây điểm cúc chả Hết try vat liệu thêp.14b - Sieel2, 3 lác - Sieel3, 3 144 Steel4, 3 14e- Steel5 55 Hinh 3.15: Hình ảnh dâm mây diém cde chi HẾt khối vuông vật liệu thêp. 36 8 TẠ VĂN TUYẾN 14BCTM.EH LUẬN VĂN THẠC §Ÿ KHOA HỌC 3.

lắc - su 3 eee 56 Hình 3.16: Hình ảnh dâm mây điễm các chỉ tiết khôi chữ nhật vội liệu thép.16b-rec 2 - eee 5 Hình 3.17: Kính lọc phần cực Hoya HIAC-PL-Cừ 6TNNh. 18: Vật tia laser kiu điều chảnh cường độ và che chẳn.18: Hình ảnh đầm mây điểm các chỉ tiết có độ bồng cao sau khi quét có sit dung kinh phân cực a " 60 3. 19¢-squ3 nee 60 Tình 3.20: Kích thước các chỉ tắt hình trụ vật liêu box sau khi quét không sử: đựng kinh phâm cực - " 62 3.21: Kích thước các chỉ diết hinh trụ vật liệu inox sau Khi quét sử dụng kính phân cực " 63 3.22: Kích tưước các chỉ tiết hình trụ vật liệu thập sau khi quêi không sử (ưng: kinh phẪN Cự. ceeoeeee HH hhekeeererorieeooeu Ổ 3.23: Kich trước cúc chủ Hết hình trụ vật liệu thép seu khi quêt sử dụng kink "`.

6Š Tầ thị 1: Dẫ thị sai lệch đường kinh chị tiết cá đồ bóng tầng dẫn không đụng kônh phân cực ce 66 Đô thị 3: Sai lậch so với kích thước thực khu dơ chỉ ễt có độ bóng lặng đẫn. 67 TẠ VĂN TUYẾN 14BCTM.EH LUẬN VĂN THẠC §Ÿ KHOA HỌC LOI CAM ON Chân thành cảm ơn PGS. Nguyễn Văn Vinh và PGS. Lê lloàng [ái đã tận tình hướng dẫn tôi trong quả trình làm luận văn.

Cảm ơn các thầy cô giáo trơng Bồ môn Cơ khí chính xác & Quang học - Viện Cơ khí — Trường đại học Bách Khoa Hà Nội, Viên đảo tạo sau đại học _ Trường đại học Bách Khoa Hà Nội đã nhiệt tinh giúp đỡ tôi hoàn thành các nội dung cúa luận văn này. Cuỗi cừng cho phép tôi được chân thành cảm ơn toàn thể nhân viên phòng QC: của công ty TNHH Nhật Minh và Trung tôm Công nghệ Laser — ïên Ứng đụng Công nghệ đã giúp đỡ tời trong quá trình làm việo với các trang thiếtbị hiện đại của quý Công ty. TẠ VĂN TUYẾN 14BCTM.EH LUẬN VĂN THẠC §Ÿ KHOA HỌC DANII MUC CAC KY ev, CÁC CHỮ VIẾT TÁT 3D 3 Dimension — ba chiêu ccD Charge Coupled Device-Linh kiện tỉch điên kép là cảm biến chuyển đổi hình ảnh quang học sang ln hiệu điên CMM Coordinates Measuring Machine- May do toa a6 ne Direct current- Naudn dién 1 chidu ac Quality Control-(Qudn ly chat Inong 'TNHH Công ty trảch nhiệm hữu hạn TẠ VĂN TUYẾN 14BCTM.EH LUẬN VĂN THẠC §Ÿ KHOA HỌC Hinh 2.6: Dung dich dang xit MET-L-CHEK DEVELOPER D-70.7: KẾI quả quêi vật bằng thủy tình khi quêi Laser 3D.8: Kắt quả quét vật bằng thủy tình kăủ quát Laser 3D sau khi son 36 Tình 2.9: Vật tia laser khi sử dhung phương pháp điều chính cường độ ta laser .10: Phương pháp quải ưong bỏng tôi Tớ 38 Hình 2 11: Sự phân cực tinh sangeccscssssssssssvsssunssiasensieissinstissnssinaes 3G Hình 2.12: Phân cực Ánh sáng tron va elipse coe 40 4Hình 2.13: Hình ảnh trước và sau khí sí đụng kính phân cực.14: Sv dé âo khủ có sứ đụng tôi kinh phân Cực .