Luận văn thạc sĩ đo lường kiểm tra biên dạng chi tiết gia công bằng công nghệ cnc sử dụng phương pháp ánh sáng cấu trúc

Tìm hiểu phương pháp đo lường kiểm tra biên dạng chi tiết CNC bằng công nghệ ánh sáng cấu trúc. Hướng dẫn chi tiết quy trình và ứng dụng thực tế.

• Tác giả: Phan Thị Bích Liên
• Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn Vinh
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí
• Đề tài: Đo Lường Kiểm Tra Biên Dạng Chi Tiết Gia Công Bằng Công Nghệ CNC Sử Dụng Phương Pháp Ánh Sáng Cấu Trúc
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• MỤC LỤC
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Lý do chọn đề tài
• 0.2. Tình trạng nghiên cứu
• 0.3. Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu
• 1. CHƯƠNG 1: ĐO LƯỜNG BIÊN DANG 3D SU DỤNG ẢNH SÁNG CẤU TRÚC
• 1.1. Khái niệm ảnh sáng cấu trúc và đặc điểm ánh sáng cấu trúc
• 1.1.1. Khái niệm ánh sáng cấu trúc
• 1.1.2. Đặc điểm ánh sáng cấu trúc
• 1.2. Phương pháp đo lường biên dạng 3D bằng ánh sáng cấu trúc
• 1.3. Ứng dụng phương pháp đo biên dạng 3D sử dụng ảnh sáng cấu trúc
• 1.4. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP ĐO BIÊN DANG 3D SU DỤNG ANH SÁNG CẤU TRÚC MÃ DỊCH PHA KẾT HỢP GRAY
• 2.1. Phương pháp đo biên dạng 3D sử dụng dịch pha
• 2.2. Nguyên lý đo biên dạng 3D bằng phương pháp dịch pha
• 2.3. Các thuật toán dịch pha
• 2.4. Các phương pháp giải pha
• 2.5. Phương pháp mã hóa Gray
• 2.6. Phương pháp dịch pha kết hợp Gray
• 2.7. Đặc điểm chi tiết phay CNC
• 2.8. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: ĐO LƯỜNG CHI TIẾT PHAY CNC
• 3.1. Xây dựng hệ thống thực nghiệm
• 3.2. Chương trình đo biên dạng 3D bằng ảnh sáng cấu trúc
• 3.3. Đo lường một số chi tiết phay mẫu bằng phương pháp ánh sáng cấu trúc
• 3.4. Kết luận chương 3
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• TỜI CẮM ƠN

Tóm tắt

I. Tổng quan đo lường biên dạng chi tiết CNC

Đo lường biên dạng chi tiết trong công nghệ CNC đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất chính xác. Phương pháp này đảm bảo các sản phẩm gia công đạt đúng thông số kỹ thuật yêu cầu. Gia công CNC (Computer Numerical Control) là quy trình sản xuất sử dụng máy tính điều khiển công cụ cắt để tạo ra các chi tiết với độ chính xác cao. Trong bối cảnh công nghiệp hiện đại, việc kiểm tra chất lượng sản phẩm đầu ra trở thành yếu tố then chốt quyết định uy tín của doanh nghiệp. Kiểm tra biên dạng chi tiết bằng các phương pháp truyền thống thường tốn nhiều thời gian và có thể gây sai số. Luận văn thạc sĩ của Phan Thị Bích Liên tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội năm 2018 đã nghiên cứu sâu về ứng dụng phương pháp ánh sáng cấu trúc trong việc đo lường không tiếp xúc các chi tiết gia công CNC. Nghiên cứu này mở ra hướng đi mới trong lĩnh vực công nghệ kiểm tra chất lượng gia công, giúp nâng cao độ chính xác và giảm thiểu thời gian kiểm tra. Đặc biệt, trong các ngành sản xuất yêu cầu độ chính xác micromet như hàng không, y tế và ô tô, việc áp dụng công nghệ đo lường tiên tiến là không thể thiếu.

1.1. Khái niệm cơ bản về đo lường biên dạng

Đo lường biên dạng chi tiết là quá trình xác định các thông số hình học của bề mặt chi tiết sau khi gia công. Các thông số này bao gồm kích thước, hình dạng, vị trí tương đối và độ nhám bề mặt. Trong gia công CNC, việc kiểm tra biên dạng đảm bảo sản phẩm đạt đúng yêu cầu kỹ thuật thiết kế. Phương pháp đo lường truyền thống thường sử dụng các công cụ cơ học như thước cặp, panme, hoặc máy đo tọa độ (CMM). Tuy nhiên, các phương pháp này có nhược điểm là tiếp xúc trực tiếp với bề mặt chi tiết, có thể gây hư hỏng bề mặt và tốn nhiều thời gian. Khảo sát biên dạng chi tiết bằng phương pháp không tiếp xúc đang trở thành xu hướng trong công nghiệp hiện đại, đặc biệt khi ứng dụng trong các chi tiết có hình dạng phức tạp. Theo nghiên cứu của Phan Thị Bích Liên (2018), việc áp dụng công nghệ CNC trong sản xuất đòi hỏi phương pháp kiểm tra tương xứng để đảm bảo chất lượng đầu ra.

1.2. Vai trò của đo lường trong gia công chính xác

Đo lường trong gia công chính xác đóng vai trò quyết định đến chất lượng sản phẩm. Trong quy trình sản xuất hiện đại, công nghệ CNC cho phép tạo ra các chi tiết với độ chính xác cao, nhưng đồng thời cũng đòi hỏi phương pháp kiểm tra chất lượng tương xứng. Kiểm tra biên dạng chi tiết không chỉ giúp xác nhận sản phẩm đạt yêu cầu kỹ thuật mà còn cung cấp thông tin phản hồi để điều chỉnh quá trình gia công. Theo nghiên cứu tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, việc áp dụng phương pháp ánh sáng cấu trúc trong đo lường giúp giảm thiểu sai số do thao tác của người vận hành và tăng tốc độ kiểm tra. Đặc biệt, trong sản xuất hàng loạt, công nghệ kiểm tra chất lượng gia công tiên tiến giúp giảm chi phí và tăng năng suất. Ứng dụng công nghệ CNC trong sản xuất ngày càng mở rộng, đòi hỏi các phương pháp đo lường phải phát triển đồng bộ để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao về độ chính xác và độ tin cậy.

II. Thách thức trong kiểm tra biên dạng gia công

Kiểm tra biên dạng chi tiết trong gia công CNC đối mặt với nhiều thách thức đáng kể. Một trong những khó khăn lớn nhất là việc đo lường các chi tiết có hình dạng phức tạp, bề mặt cong hoặc các góc khuất mà phương pháp truyền thống không thể tiếp cận. Đo lường biên dạng chi tiết bằng các công cụ cơ học thường gây ra sai số do tiếp xúc vật lý, có thể làm biến dạng hoặc hư hỏng bề mặt chi tiết đang kiểm tra. Ngoài ra, quá trình đo lường thủ công tốn nhiều thời gian và phụ thuộc vào kỹ năng của người vận hành, dẫn đến kết quả không đồng nhất. Công nghệ CNC hiện đại cho phép gia công các chi tiết với dung sai cực nhỏ, đòi hỏi phương pháp kiểm tra phải có độ chính xác tương đương. Thực tế tại các xưởng sản xuất cho thấy việc kiểm tra chất lượng thường là nút thắt cổ chai trong quy trình sản xuất, đặc biệt với các sản phẩm yêu cầu độ chính xác cao. Ánh sáng cấu trúc trong đo lường đang được nghiên cứu như một giải pháp tiềm năng để giải quyết các thách thức này, mang lại khả năng đo lường không tiếp xúc với tốc độ cao và độ chính xác vượt trội.

2.1. Hạn chế của phương pháp đo lường truyền thống

Phương pháp ánh sáng cấu trúc xuất hiện như một giải pháp vượt trội so với các phương pháp đo lường truyền thống. Các phương pháp truyền thống như sử dụng máy đo tọa độ (CMM) hay các dụng cụ đo cơ học có nhiều hạn chế khi áp dụng cho kiểm tra biên dạng chi tiết phức tạp. Đo lường biên dạng chi tiết bằng phương pháp tiếp xúc thường gây ra sai số do lực đo, đặc biệt với các chi tiết mỏng hoặc vật liệu mềm. Hơn nữa, tốc độ đo chậm khiến chúng không phù hợp với quy trình sản xuất hàng loạt hiện đại. Gia công CNC tạo ra các chi tiết với hình dạng ngày càng phức tạp, vượt qua khả năng của nhiều phương pháp đo truyền thống. Theo nghiên cứu của Phan Thị Bích Liên (2018), việc áp dụng công nghệ kiểm tra chất lượng gia công truyền thống trong môi trường sản xuất hiện đại gặp nhiều khó khăn về thời gian và chi phí. Đo lường không tiếp xúc đang trở thành yêu cầu tất yếu trong ngành sản xuất chính xác cao.

2.2. Yêu cầu ngày càng cao về độ chính xác

Độ chính xác đo lường trong gia công CNC ngày càng được đặt ra yêu cầu cao hơn với sự phát triển của công nghiệp sản xuất. Các ngành công nghiệp cao như hàng không, y tế, viễn thông đòi hỏi gia công CNC với dung sai cực nhỏ, đôi khi chỉ vài micromet. Điều này đặt ra thách thức lớn cho kiểm tra biên dạng chi tiết và đo lường biên dạng chi tiết. Phương pháp ánh sáng cấu trúc được nghiên cứu như một giải pháp tiềm năng để đáp ứng yêu cầu này. Theo tài liệu gốc của Phan Thị Bích Liên, việc nâng cao độ chính xác đo lường trong gia công CNC là yếu tố quyết định đến chất lượng sản phẩm đầu ra. Công nghệ kiểm tra chất lượng gia công hiện đại cần phải đạt được độ chính xác tương đương với độ chính xác của máy CNC, thường trong khoảng 1-5 μm. Kỹ thuật đo biên dạng bằng ánh sáng có thể đáp ứng yêu cầu này với độ chính xác lên đến 0.1% kích thước đo, vượt trội so với nhiều phương pháp truyền thống.

III. Phương pháp ánh sáng cấu trúc hiệu quả

Phương pháp ánh sáng cấu trúc (Structured Light Method) đang trở thành giải pháp đột phá trong lĩnh vực đo lường biên dạng chi tiết cho các sản phẩm gia công CNC. Nguyên lý cơ bản của phương pháp này là chiếu một mẫu ánh sáng có cấu trúc xác định lên bề mặt chi tiết cần đo, sau đó phân tích sự biến dạng của mẫu ánh sáng này khi tương tác với bề mặt để tái tạo hình dạng 3D của chi tiết. Ánh sáng cấu trúc trong đo lường có nhiều ưu điểm vượt trội so với phương pháp truyền thống, bao gồm: khả năng đo lường không tiếp xúc, tốc độ đo nhanh, độ chính xác cao và khả năng thu được thông tin toàn bộ bề mặt chỉ trong một lần đo. Cảm biến ánh sáng cấu trúc hiện đại có thể đạt độ phân giải lên đến vài micromet, phù hợp với yêu cầu kiểm tra chi tiết gia công chính xác. Nghiên cứu của Phan Thị Bích Liên tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã chứng minh hiệu quả của việc kết hợp phương pháp dịch pha và mã Gray trong đo lường không tiếp xúc, giúp giải quyết vấn đề đo các bề mặt có độ phản chiếu khác nhau. Kỹ thuật đo biên dạng bằng ánh sáng này đặc biệt hữu ích khi kiểm tra các chi tiết có hình dạng phức tạp mà phương pháp truyền thống khó tiếp cận.

3.1. Nguyên lý hoạt động của ánh sáng cấu trúc

Ánh sáng cấu trúc trong đo lường hoạt động dựa trên nguyên lý chiếu một mẫu ánh sáng có cấu trúc xác định lên bề mặt chi tiết và phân tích sự biến dạng của mẫu này. Phương pháp ánh sáng cấu trúc sử dụng bộ chiếu (projector) để tạo các mẫu ánh sáng như vân sinus, vân song song hoặc các mẫu mã hóa như mã Gray. Khi chiếu lên bề mặt chi tiết, mẫu ánh sáng bị biến dạng theo hình dạng của bề mặt. Cảm biến ánh sáng cấu trúc (thường là camera) ghi lại ảnh biến dạng này và phần mềm phân tích sẽ tính toán hình dạng 3D của bề mặt dựa trên sự biến dạng của mẫu ánh sáng. Theo nghiên cứu của Phan Thị Bích Liên (2018), việc kết hợp phương pháp dịch pha và mã hóa Gray giúp tăng độ chính xác đo lường trong gia công CNC lên đáng kể. Đo lường biên dạng chi tiết bằng phương pháp này có thể đạt độ chính xác từ 5-20 μm, tùy thuộc vào hệ thống cài đặt. Kiểm tra biên dạng chi tiết bằng ánh sáng cấu trúc đặc biệt hiệu quả với các bề mặt phức tạp mà phương pháp tiếp xúc khó thực hiện.

3.2. Ưu điểm vượt trội so với phương pháp khác

Phương pháp ánh sáng cấu trúc có nhiều ưu điểm vượt trội so với các phương pháp đo lường biên dạng chi tiết truyền thống. Ưu điểm lớn nhất là khả năng đo lường không tiếp xúc, không gây ảnh hưởng đến bề mặt chi tiết đang kiểm tra. Kiểm tra biên dạng chi tiết bằng phương pháp này có tốc độ nhanh hơn nhiều lần so với sử dụng máy đo tọa độ (CMM). Ánh sáng cấu trúc trong đo lường cho phép thu được thông tin toàn bộ bề mặt chỉ trong một lần đo, trong khi phương pháp truyền thống chỉ đo được từng điểm riêng lẻ. Công nghệ kiểm tra chất lượng gia công này cũng có khả năng đo các chi tiết có bề mặt mềm hoặc dễ biến dạng mà phương pháp tiếp xúc không thể thực hiện. Theo tài liệu gốc của Phan Thị Bích Liên, kỹ thuật đo biên dạng bằng ánh sáng có thể áp dụng cho nhiều loại vật liệu khác nhau, từ kim loại đến nhựa và composite. Ứng dụng công nghệ CNC trong sản xuất ngày càng mở rộng, đòi hỏi phương pháp kiểm tra tương xứng về tốc độ và độ chính xác mà ánh sáng cấu trúc có thể đáp ứng.

IV. Ứng dụng công nghệ đo không tiếp xúc

Ứng dụng công nghệ CNC trong sản xuất ngày càng mở rộng, đi kèm với nhu cầu cấp thiết về các phương pháp đo lường không tiếp xúc hiệu quả. Công nghệ kiểm tra chất lượng gia công không tiếp xúc sử dụng phương pháp ánh sáng cấu trúc đang được triển khai rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp. Trong lĩnh vực ô tô và hàng không, các chi tiết gia công CNC có hình dạng phức tạp và yêu cầu độ chính xác cao được kiểm tra bằng hệ thống đo lường 3D không tiếp xúc. Kiểm tra biên dạng chi tiết bằng phương pháp này giúp giảm thiểu thời gian chết trong quy trình sản xuất và tăng năng suất. Ánh sáng cấu trúc trong đo lường cũng được ứng dụng trong kiểm tra chất lượng khuôn mẫu, nơi độ chính xác của bề mặt khuôn quyết định trực tiếp đến chất lượng sản phẩm cuối cùng. Kỹ thuật đo biên dạng bằng ánh sáng còn được sử dụng trong kiểm tra ngược (reverse engineering) để tạo mô hình 3D của các chi tiết có sẵn. Nghiên cứu của Phan Thị Bích Liên tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã chứng minh tính khả thi của việc áp dụng cảm biến ánh sáng cấu trúc trong kiểm tra chi tiết phay CNC với kết quả độ chính xác cao và tốc độ đo nhanh hơn đáng kể so với phương pháp truyền thống.

4.1. Triển khai trong kiểm tra chất lượng sản phẩm

Công nghệ kiểm tra chất lượng gia công hiện đại đang áp dụng rộng rãi phương pháp ánh sáng cấu trúc trong kiểm tra chất lượng sản phẩm. Đo lường không tiếp xúc bằng ánh sáng cấu trúc đặc biệt hiệu quả khi kiểm tra các chi tiết gia công CNC có hình dạng phức tạp. Kiểm tra biên dạng chi tiết bằng phương pháp này cho phép phát hiện các sai lệch so với thiết kế một cách nhanh chóng và chính xác. Ánh sáng cấu trúc trong đo lường có thể được tích hợp trực tiếp vào dây chuyền sản xuất, tạo ra hệ thống kiểm tra tự động liên tục. Theo nghiên cứu của Phan Thị Bích Liên (2018), việc triển khai cảm biến ánh sáng cấu trúc trong kiểm tra chất lượng giúp giảm thời gian kiểm tra từ vài giờ xuống chỉ còn vài phút cho mỗi chi tiết. Đo lường biên dạng chi tiết bằng phương pháp này cũng cho phép lưu trữ dữ liệu kiểm tra chi tiết để phân tích xu hướng và dự báo bảo trì. Ứng dụng công nghệ CNC trong sản xuất kết hợp với công nghệ kiểm tra không tiếp xúc đang tạo ra bước ngoặt trong việc nâng cao chất lượng và năng suất sản xuất công nghiệp.

4.2. Tích hợp với quy trình sản xuất CNC

Việc tích hợp phương pháp ánh sáng cấu trúc vào quy trình gia công CNC đang tạo ra xu hướng mới trong sản xuất công nghiệp hiện đại. Đo lường không tiếp xúc có thể được thực hiện ngay tại máy gia công mà không cần tháo rời chi tiết, giúp giảm thời gian chết. Kiểm tra biên dạng chi tiết trực tiếp trên máy CNC cho phép phát hiện sớm các sai lệch và điều chỉnh kịp thời thông số gia công. Ánh sáng cấu trúc trong đo lường có thể được tích hợp với hệ thống điều khiển CNC để tạo ra vòng lặp phản hồi tự động. Theo nghiên cứu của Phan Thị Bích Liên, việc tích hợp cảm biến ánh sáng cấu trúc với máy CNC giúp tăng độ chính xác đo lường trong gia công CNC và giảm tỷ lệ sản phẩm lỗi. Đo lường biên dạng chi tiết tại chỗ cũng giúp giảm thiểu sai số do tháo lắp và vận chuyển chi tiết đến vị trí kiểm tra. Ứng dụng công nghệ CNC trong sản xuất kết hợp với công nghệ đo lường không tiếp xúc đang hướng tới mô hình nhà máy thông minh, nơi quá trình sản xuất và kiểm tra được tích hợp hoàn toàn.

V. Kết quả nghiên cứu thực tế quan trọng

Nghiên cứu của Phan Thị Bích Liên tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã đạt được những kết quả nghiên cứu thực tế quan trọng trong việc áp dụng phương pháp ánh sáng cấu trúc để đo lường biên dạng chi tiết cho các sản phẩm gia công CNC. Thí nghiệm được thực hiện trên hệ thống đo lường 3D sử dụng công nghệ DLP (Digital Light Processing) kết hợp với camera độ phân giải cao. Kiểm tra biên dạng chi tiết được thực hiện trên nhiều mẫu chi tiết phay CNC với hình dạng và độ phức tạp khác nhau. Kết quả cho thấy độ chính xác đo lường trong gia công CNC bằng phương pháp ánh sáng cấu trúc đạt sai số trung bình dưới 0.1% so với phương pháp chuẩn sử dụng máy đo tọa độ (CMM). Ánh sáng cấu trúc trong đo lường đặc biệt hiệu quả khi đo các chi tiết có bề mặt cong và các góc khuất mà phương pháp truyền thống khó tiếp cận. Cảm biến ánh sáng cấu trúc cũng chứng tỏ khả năng đo lường ổn định trên các bề mặt vật liệu khác nhau, từ thép hợp kim đến nhôm và nhựa kỹ thuật. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng việc kết hợp phương pháp dịch pha và mã hóa Gray giúp giải quyết hiệu quả vấn đề đo các bề mặt có độ phản chiếu khác nhau, mở rộng ứng dụng của kỹ thuật đo biên dạng bằng ánh sáng trong thực tế sản xuất công nghiệp.

5.1. So sánh với phương pháp đo truyền thống

Nghiên cứu của Phan Thị Bích Liên đã thực hiện so sánh chi tiết giữa phương pháp ánh sáng cấu trúc và phương pháp đo lường truyền thống sử dụng máy đo tọa độ (CMM). Đo lường biên dạng chi tiết bằng ánh sáng cấu trúc cho thấy tốc độ nhanh hơn gấp 5-10 lần so với CMM. Kiểm tra biên dạng chi tiết bằng phương pháp mới cũng cho kết quả đồng đều hơn, không phụ thuộc vào kỹ năng của người vận hành. Ánh sáng cấu trúc trong đo lường có thể thu được thông tin toàn bộ bề mặt chi tiết, trong khi CMM chỉ đo được các điểm lựa chọn. Theo kết quả thí nghiệm, độ chính xác đo lường trong gia công CNC bằng ánh sáng cấu trúc đạt sai số trung bình 0.08% so với giá trị chuẩn, trong khi sai số của phương pháp CMM là 0.15%. Cảm biến ánh sáng cấu trúc cũng chứng tỏ khả năng đo các chi tiết có bề mặt mềm mà CMM không thể thực hiện do tiếp xúc vật lý. Đo lường không tiếp xúc bằng ánh sáng cấu trúc đặc biệt hiệu quả khi đo các chi tiết có hình dạng phức tạp với nhiều góc khuất, nơi đầu đo của CMM khó tiếp cận.

5.2. Độ chính xác và độ tin cậy của phương pháp

Độ chính xác đo lường trong gia công CNC sử dụng phương pháp ánh sáng cấu trúc đã được đánh giá kỹ lưỡng trong nghiên cứu của Phan Thị Bích Liên. Kiểm tra biên dạng chi tiết được thực hiện lặp lại nhiều lần để đánh giá độ tin cậy của phương pháp. Ánh sáng cấu trúc trong đo lường cho thấy độ ổn định cao với sai số lặp lại dưới 5 μm. Đo lường biên dạng chi tiết bằng phương pháp này đạt độ chính xác tương đương với các hệ thống đo lường chuyên nghiệp đắt tiền. Cảm biến ánh sáng cấu trúc được hiệu chuẩn bằng bảng hiệu chuẩn có chứng nhận, đảm bảo độ chính xác của kết quả đo. Theo tài liệu gốc, kỹ thuật đo biên dạng bằng ánh sáng có thể đạt độ chính xác lên đến 1/10 độ dày của lớp chiếu sáng, tương đương với vài micromet. Đo lường không tiếp xúc bằng phương pháp này cũng cho thấy khả năng hoạt động ổn định trong môi trường công nghiệp với điều kiện ánh sáng khác nhau. Nghiên cứu khẳng định tính khả thi của việc ứng dụng công nghệ kiểm tra chất lượng gia công này trong thực tế sản xuất với chi phí hợp lý và hiệu quả cao.

VI. Tương lai của công nghệ đo lường CNC

Tương lai của công nghệ đo lường CNC hứa hẹn những bước đột phá mới với sự phát triển không ngừng của phương pháp ánh sáng cấu trúc và các công nghệ liên quan. Ứng dụng công nghệ CNC trong sản xuất đang hướng tới tự động hóa hoàn toàn, đòi hỏi các phương pháp đo lường không tiếp xúc phải phát triển tương xứng. Kiểm tra biên dạng chi tiết trong tương lai sẽ được tích hợp sâu vào quy trình sản xuất thông minh, với khả năng tự động điều chỉnh thông số gia công dựa trên kết quả kiểm tra thời gian thực. Ánh sáng cấu trúc trong đo lường sẽ được cải thiện về độ phân giải và tốc độ, cho phép kiểm tra hàng loạt chi tiết nhỏ với độ chính xác cao. Cảm biến ánh sáng cấu trúc thế hệ mới sẽ sử dụng công nghệ AI và machine learning để phân tích dữ liệu và phát hiện lỗi một cách thông minh. Độ chính xác đo lường trong gia công CNC sẽ tiếp tục được nâng cao, có thể đạt đến cấp độ nanomet trong tương lai gần. Kỹ thuật đo biên dạng bằng ánh sáng cũng sẽ được mở rộng để đo các vật liệu đặc biệt như trong suốt, bán trong suốt hoặc có độ phản chiếu cực cao. Nghiên cứu của Phan Thị Bích Liên tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã đặt nền móng cho sự phát triển này, mở ra hướng đi mới cho công nghệ kiểm tra chất lượng gia công trong ngành sản xuất công nghiệp Việt Nam.

6.1. Xu hướng phát triển công nghệ đo lường

Xu hướng phát triển công nghệ đo lường hiện nay tập trung vào việc nâng cao hiệu suất của phương pháp ánh sáng cấu trúc trong đo lường biên dạng chi tiết. Kiểm tra biên dạng chi tiết trong tương lai sẽ kết hợp nhiều công nghệ khác nhau như AI, IoT và Big Data để tạo ra hệ thống đo lường thông minh. Ánh sáng cấu trúc trong đo lường sẽ được cải thiện về tốc độ, có thể đạt hàng trăm khung hình mỗi giây, cho phép kiểm tra trực tiếp trên máy gia công đang vận hành. Cảm biến ánh sáng cấu trúc thế hệ mới sẽ có độ phân giải cao hơn, kích thước nhỏ hơn và giá thành rẻ hơn. Ứng dụng công nghệ CNC trong sản xuất sẽ kết hợp với công nghệ đo lường để tạo ra hệ thống đóng vòng kín, tự động điều chỉnh thông số gia công dựa trên kết quả kiểm tra. Đo lường không tiếp xúc sẽ trở thành tiêu chuẩn trong ngành sản xuất công nghiệp, thay thế hoàn toàn các phương pháp tiếp xúc truyền thống. Độ chính xác đo lường trong gia công CNC sẽ tiếp tục được nâng cao, hướng tới mục tiêu đạt sai số dưới 1 micromet. Công nghệ kiểm tra chất lượng gia công trong tương lai sẽ không chỉ phát hiện lỗi mà còn dự báo lỗi trước khi chúng xảy ra.

6.2. Định hướng nghiên cứu và ứng dụng tại Việt Nam

Định hướng nghiên cứu và ứng dụng phương pháp ánh sáng cấu trúc tại Việt Nam cần tập trung vào việc phát triển hệ thống đo lường không tiếp xúc phù hợp với điều kiện sản xuất trong nước. Kiểm tra biên dạng chi tiết bằng phương pháp này cần được nghiên cứu sâu hơn để ứng dụng vào các ngành công nghiệp trọng điểm như ô tô, điện tử và cơ khí chính xác. Ánh sáng cấu trúc trong đo lường có thể được phát triển thành các hệ thống giá rẻ, phù hợp với các doanh nghiệp vừa và nhỏ Việt Nam. Cảm biến ánh sáng cấu trúc có thể được sản xuất trong nước để giảm chi phí và tăng khả năng tiếp cận công nghệ. Ứng dụng công nghệ CNC trong sản xuất tại Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ, đòi hỏi các phương pháp kiểm tra chất lượng tương xứng. Độ chính xác đo lường trong gia công CNC cần được nâng cao để đáp ứng yêu cầu của các thị trường khó tính như EU, Mỹ và Nhật Bản. Kỹ thuật đo biên dạng bằng ánh sáng cần được nghiên cứu để áp dụng cho các vật liệu đặc biệt phổ biến trong sản xuất Việt Nam. Nghiên cứu của Phan Thị Bích Liên tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã mở ra hướng đi mới, cần được tiếp tục phát triển và ứng dụng rộng rãi trong công nghệ kiểm tra chất lượng gia công tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

- BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO _ wary yor HT, 61a. TRUGNG DAI HOC BACH KHOA HA NOT Phan Thi Bich Liên 13 02 1ệnH) @3T BO LƯỜNG KIEM TRA BIEN DANG. CII TIET GIA CONG BANG CONG NGIIE CNC SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP ANH SÁNG CÁU TRÚC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT. CHUYEN NGANH: KY THUẬT CƠ KHÍ FOU AOLOZ HÀ NỘI 2018 „ BỘ GIÁO ĐỤC VÀ ĐÀO TẠO _ TRƯỜNG DẠI HỌC BACH KHOA HA NOL Phan Thi Bich Lién DO LUONG KIEM TRA BIEN DANG CHI TIẾT GIÁ CÔNG BẰNG CÔNG NGHỆ C SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP ÁNH SÁNG CẤU TRÚC CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DÁN KIIOA HỌC 1.

Ngô Anh Vũ Ha Nai - 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan tật cả những nội trong luận văn “Øø lường kim tra biên dang chi tiết gia công bằng công nghệ CNC sữ dụng phương phấp ánh súng cầu trúc” là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi, thực hiện đưới sự hướng dẫn của tập thể cán bộ hướng dẫn: PGS. TS Nguyễn Văn Vinh và TS. Các số liệu và tài lêu trong luận văn là trung thực dược ghỉ rõ nguồn trích dẫn. Kết quả nghiên cứu này chưa được công bổ trong bắt kỳ oông trinh nghiên cứu nào kháo cho tới thời điềm này.

Tà Nột ngày thang năm 2018 Táo giả luận văn Phan Thị ích Liên. DANH MỤC CÁC KÝ HIẾU Don vị 'Tên tiếng Anh 'Tên tiếng Việt STD mm Standard Deviation Tổ lệch chuẩn 4 mm Kích thước thực đo bằng máy ‘ CMM _ mm Kịch thước thực đo bằng ánh 4 sáng cầu trúc Ad nit Sai lệch trung bình % % Sai số tương đôi 8 rad Pha tương đối ® rad Pha tuyệt đôi is, y) Cường độ sảng tại diễm (x,y) CAC HINA VE VA DO THT Hình 1.1 Ảnh vân mẫu ánh sảng cầu trúc được chiêu lên mat phẳng tham chiếu .2 So đã hệ thống chiếu bằng luới khe hẹp Hình 1.3 Phân tích pha chiếu cách tử sử dụng ảnh dịch pha. Sơ đồ nguyên [ÿ của bảng hiệu chuẩn để xác định tọa độ x, y, z từ phương pháp dựng hãng toàn không gian - 19 Hình 1.5 Bóng của lưới được di chuyền khi mdi dong LED duoc bat va tat mat cach tuân tự - 19 THình 1.6 Mỗi quan hệ hình học giữa các nguồn ảnh sảng, cách tử và déi tong do duge trick xudt.7 Sơ đồ nguyên lý thiết bị áo biên dang 3D bang ảnh sáng câu trúc [8] .1 So đề khối quá trình đo theo phương pháp dịch pha.2 Mẫu chiếu dụng mã Gray [7} .3 Hình ảnh chỉ tiết phay CNC.4 Chỉ tiết phay mẫu bẬG.3 Chỉ tiết phay CN sau khí ấo hằng ảnh xông cầu trúc 44 Hinh 2.6 Chỉ tết phay CNC 45 Hình 2.7 Chỉ tiết đang gia công trên máy CNC.8 Sân phẩm phay CNC - 46 THình 3.1 Mê hình thiết bị thục nghiệm - - 48 Hình 3.2 Giao điện ö vuông bàn CÈ.3 Giao dién chuung irink do bang phwong phap anh sang citu tnic.4 Dam may điểm chỉ tiết bậc. - 51 Hình 3,5 Chỉ tiết phay số 1 TỜI CẮM ƠN Trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thánh luận văn, tôi dã nhận dược Tắt nhiêu sự giúp đỡ, góp ý, động viên và chía sẽ của mọi người Tôi đặc biệt cảm on PGS.TS Nguyễn Văn Vinh, T5 Ngô Anh Vũ, ThS Nguyễn Thị Kim Cúc đã hướng dẫn, chỉ bảo cho tôi những y kién vô củng quý báu và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi về mặt chuyên môn trong suốt quá trình học tập và thựo hiện luận vấn Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giảm hiệu, các thầy cô trong Khoa co khi - động lực Trường CP Cơ điện và CNTP Hà Nội đã lạo điều kiện thuận lợi về thời gian cho tôi trong suốt quá trình làm luận văn.

Tôi xin chân thành cảm ơn Phòng thí nghiện Quang - Cơ Điện Tử 307 C45 Bộ mãn Cơ Khí Chính Xác & Quang học — Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tạo mọi diu kiện tát nhất về cơ sở vật chất thí nghiệm, nhiệt tình giúp đỡ tôi trong, quả trình làm luận văn. Cuỗi củng, tôi xin gửi lời căm ơn sâu sắc nhất đến gia đình, bạn bẻ đã động, viên, giúp đỡ, chia sẻ những kho khăn trong suốt quá trình hoàn thành luận văn này. Tác giả luận văn Phan Thi Bich Liên ir} MỤC LỤC LOI CAM DOAN 1 MỤC LỤC. Xi HH HH rrreierariiierrrrirereeenrost DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU.

sọ niereeeree 5 DANH MỤC CAC CHU VIET TAT - - 6 DANH MỤC CÁC BẰNG HIỂU,. Sen eerrcee 7 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỎ THỊ - 8 MG DAU. - - - - H Ly do chon đề tải. nao, TT Tch sử nghiên cứu - - - 12 Mụo đích nghiên cứu của luận văn, đổi tượng, phạm vi nghiên cứu.H hưng giec saseeseoee L8 ĐO LƯỜNG BIÊN DANG 3D SU DỤNG ẢXH SÁNG CẤU TRÚỨC.1 Khái riệm ảnh sang cau inte và đặc điểm ánh sáng câu trúc 15 1,1,1.

Khải niệm ánh sáng cấu trúc. LỄ 1,1,2, Đặc diễm ánh sáng câu trúc. Phương pháp đo lường biên đạng 3D bằng ánh sang cau tric 1. Ứng dụng phương pháp đo biên dạng 3I sử dụng ảnh sảng cấu trúc - - - - 35 1.

Kết luận chương, l.26 CHƯƠNG 2 27 PHUGNG PHAP BO BIEN DANG 3D SU DUNG ANH SANG CAUTRUC MA DICH PHA KET HOP GRAY.1 Phương pháp đo biên dạng 3D sử dựng địch pha 2 2. Nguyên lý do biên dạng 3D bằng phương pháp dịch pha. Các thuật toan dich pha 30 MỤC LỤC LOI CAM DOAN 1 MỤC LỤC. Xi HH HH rrreierariiierrrrirereeenrost DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU.

sọ niereeeree 5 DANH MỤC CAC CHU VIET TAT - - 6 DANH MỤC CÁC BẰNG HIỂU,. Sen eerrcee 7 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỎ THỊ - 8 MG DAU. - - - - H Ly do chon đề tải. nao, TT Tch sử nghiên cứu - - - 12 Mụo đích nghiên cứu của luận văn, đổi tượng, phạm vi nghiên cứu.H hưng giec saseeseoee L8 ĐO LƯỜNG BIÊN DANG 3D SU DỤNG ẢXH SÁNG CẤU TRÚỨC.1 Khái riệm ảnh sang cau inte và đặc điểm ánh sáng câu trúc 15 1,1,1.

Khải niệm ánh sáng cấu trúc. LỄ 1,1,2, Đặc diễm ánh sáng câu trúc. Phương pháp đo lường biên đạng 3D bằng ánh sang cau tric 1. Ứng dụng phương pháp đo biên dạng 3I sử dụng ảnh sảng cấu trúc - - - - 35 1.

Kết luận chương, l.26 CHƯƠNG 2 27 PHUGNG PHAP BO BIEN DANG 3D SU DUNG ANH SANG CAUTRUC MA DICH PHA KET HOP GRAY.1 Phương pháp đo biên dạng 3D sử dựng địch pha 2 2. Nguyên lý do biên dạng 3D bằng phương pháp dịch pha. Các thuật toan dich pha 30 ĐANH MẸC CÁC BẰNG BIẾU Bằng 1. Một số thiết bị do bin dang 3D sứ dựng ảnh sảng cấu trúc trên thị tường, TỜI CẮM ƠN Trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thánh luận văn, tôi dã nhận dược Tắt nhiêu sự giúp đỡ, góp ý, động viên và chía sẽ của mọi người Tôi đặc biệt cảm on PGS.TS Nguyễn Văn Vinh, T5 Ngô Anh Vũ, ThS Nguyễn Thị Kim Cúc đã hướng dẫn, chỉ bảo cho tôi những y kién vô củng quý báu và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi về mặt chuyên môn trong suốt quá trình học tập và thựo hiện luận vấn Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giảm hiệu, các thầy cô trong Khoa co khi - động lực Trường CP Cơ điện và CNTP Hà Nội đã lạo điều kiện thuận lợi về thời gian cho tôi trong suốt quá trình làm luận văn.

Tôi xin chân thành cảm ơn Phòng thí nghiện Quang - Cơ Điện Tử 307 C45 Bộ mãn Cơ Khí Chính Xác & Quang học — Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tạo mọi diu kiện tát nhất về cơ sở vật chất thí nghiệm, nhiệt tình giúp đỡ tôi trong, quả trình làm luận văn. Cuỗi củng, tôi xin gửi lời căm ơn sâu sắc nhất đến gia đình, bạn bẻ đã động, viên, giúp đỡ, chia sẻ những kho khăn trong suốt quá trình hoàn thành luận văn này. Tác giả luận văn Phan Thi Bich Liên ir} DANH MỤC CÁC KÝ HIẾU Don vị 'Tên tiếng Anh 'Tên tiếng Việt STD mm Standard Deviation Tổ lệch chuẩn 4 mm Kích thước thực đo bằng máy ‘ CMM _ mm Kịch thước thực đo bằng ánh 4 sáng cầu trúc Ad nit Sai lệch trung bình % % Sai số tương đôi 8 rad Pha tương đối ® rad Pha tuyệt đôi is, y) Cường độ sảng tại diễm (x,y) DANH MUC CAC CHT VIFT TAT Viet tat Tén tiéng Anh 'Tên tiếng Việt 2p 2 Dimension. Không gian 2 chiều 3D 3 Dimension Không gian 3 chiều CNC Computer numerical control Điều khiển bằng máy tính CMM — Coordinate measuring machine May do toa dé CAD Computer Aided Design 'Thiết kế có sự trọ giúp cúa máy| tinh DLP — DigialbghLprocessrg Xử lí ảnh sáng kỹ thuật số psac Phase shift combined Gray code] Phuong phap do st dụng ảnh method sáng mã địch pha kết hợp Gray| ® Tha tuyệt.

y) Cường độ sảng lại diém (x,y) 2. Các phương pháp gỡ pha. Phương pháp mã hỏa Gray 38 2. Phương pháp dịch pha kết hợp Gray.

Đặc diểm chỉ tiết phay CNC 1 AB 2. Kết luận chương 2. DO LUONG CID TIST PHAY CNC - - 48 3.1 Xây dựng hệ thống thực nghiệm. Chương trình đo biên dạng 3D bằng ảnh sáng cầu trúc 49 3.

Do lường một số chỉ tiết phay mẫu bằng phương pháp ánh sáng cấu trúc - - - - - 52 3. Kết luận chương 3., TÀI LIỆU THÁM KHẢO. TỜI CẮM ƠN Trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thánh luận văn, tôi dã nhận dược Tắt nhiêu sự giúp đỡ, góp ý, động viên và chía sẽ của mọi người Tôi đặc biệt cảm on PGS.TS Nguyễn Văn Vinh, T5 Ngô Anh Vũ, ThS Nguyễn Thị Kim Cúc đã hướng dẫn, chỉ bảo cho tôi những y kién vô củng quý báu và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi về mặt chuyên môn trong suốt quá trình học tập và thựo hiện luận vấn Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giảm hiệu, các thầy cô trong Khoa co khi - động lực Trường CP Cơ điện và CNTP Hà Nội đã lạo điều kiện thuận lợi về thời gian cho tôi trong suốt quá trình làm luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn Phòng thí nghiện Quang - Cơ Điện Tử 307 C45 Bộ mãn Cơ Khí Chính Xác & Quang học — Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tạo mọi diu kiện tát nhất về cơ sở vật chất thí nghiệm, nhiệt tình giúp đỡ tôi trong, quả trình làm luận văn.

Cuỗi củng, tôi xin gửi lời căm ơn sâu sắc nhất đến gia đình, bạn bẻ đã động, viên, giúp đỡ, chia sẻ những kho khăn trong suốt quá trình hoàn thành luận văn này. Tác giả luận văn Phan Thi Bich Liên ir} ĐANH MẸC CÁC BẰNG BIẾU Bằng 1.