Nghiên Cứu Chuyển Vị Trục Máy Đo 3 Tọa Độ Dạng Cầu Trục Đệm Khí

Luận văn thạc sĩ phân tích nghiên cứu chuyển vị trục của máy đo 3 tọa độ dạng cầu trục chạy trên đệm khí, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải pháp khả thi cho thực

• Tác giả: Trần Văn Doanh
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Thị Phương Mai
• Trường học: Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí
• Đề tài: Nghiên cứu chuyển vị trục của máy đo 3 tọa độ dạng cầu trục chạy trên đệm khí
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: MÁY ĐO 3 TỌA ĐỘ DẠNG CÂU TRỤC
• 1.1. Giới thiệu chúng và phân loại máy đo 3 tọa độ
• 1.2. Ưu, nhược điểm của máy đo 3 tọa độ dạng câu trục. Ứng dụng của máy đo 3 tọa độ
• 1.3. Cấu trúc chúng của máy đo 3 tọa độ dạng câu trục
• 1.4. Các hướng nghiên cứu về chuyển vị trục trên máy đo 3 tọa độ
• 2. CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CÁC CHUYỂN VỊ TRÊN MÁY ĐO TỌA ĐỘ
• 2.1. Chuyển vị khi lực quán tính tác động. Các khớp trên máy đo 3 tọa độ dạng cầu trục
• 2.2. Các thành phần chuyển vị trên khớp. Phân tích thí nghiệm chuyển vị đo tải trọng tĩnh
• 2.3. Ứng suất và chuyển vị khi trục Z nằm bên trái trục XX
• 2.4. Ứng suất và chuyển vị khi trục Z nằm bên phải trục XX
• 3. CHƯƠNG 3: ẢNH HƯỞNG CỦA CHUYỂN VỊ ĐẾN KẾT QUẢ ĐO
• 3.1. Phương pháp kiểm tra độ chính xác
• 3.2. Thực nghiệm đo chuẩn bậc bằng máy đo tọa độ Hexagon Global 1 071070
• 3.3. Thực nghiệm đo căn mẫu trên máy đo tọa độ Mitutoyo Crysta — Apex
• 3.4. Độ không đảm bảo đo của phép đo chiều dài với phôi chưa hiệu chuẩn
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• PHỤ LỤC
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về Máy đo 3 tọa độ dạng cầu trục trên đệm khí

Máy đo 3 tọa độ (CMM) là thiết bị không thể thiếu trong các ngành công nghiệp hiện đại, đảm bảo độ chính xác và tin cậy trong quá trình kiểm tra chất lượng. Trong số các loại CMM, máy đo 3 tọa độ dạng cầu trục chạy trên đệm khí nổi bật với khả năng di chuyển mượt mà và độ phân giải cao. Thiết kế cầu trục cho phép bao phủ một không gian đo lớn, trong khi đệm khí giảm thiểu ma sát và rung động, từ đó cải thiện đáng kể độ lặp lại của phép đo. Luận văn này tập trung vào nghiên cứu chuyển vị trục của loại máy này, một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sai số hình học và độ chính xác tổng thể. Việc hiểu rõ và giảm thiểu nguồn sai số máy CMM này là vô cùng quan trọng để nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của máy trong quá trình đo kiểm. Ứng dụng của máy CMM dạng này rất đa dạng, từ kiểm tra chất lượng các bộ phận cơ khí chính xác đến công nghệ đo ngược và thiết kế máy CMM.

Máy đo 3 tọa độ đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo chất lượng sản phẩm và quy trình sản xuất. Chúng được sử dụng để kiểm tra chất lượng các bộ phận, xác định sai số và đảm bảo rằng sản phẩm đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật. Ngày nay, việc nghiên cứu và phát triển các phương pháp hiệu chỉnh và tối ưu hóa hoạt động của máy CMM là một lĩnh vực quan trọng. Luận văn này góp phần vào nỗ lực chung bằng cách tập trung vào việc nghiên cứu chuyển vị trục, một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến độ chính xác của máy đo 3 tọa độ. Việc làm này có ý nghĩa khoa học và thực tiễn lớn, giúp cải thiện độ tin cậy và hiệu quả của các quy trình đo lường trong ngành công nghiệp. Theo Trần Văn Doanh trong luận văn gốc, "Việc đảm bảo độ chính xác của kết quả đo trong quá trình đo luôn được đặt lên vị trí hàng đầu". Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc nghiên cứu và giải quyết các vấn đề liên quan đến sai số máy CMM.

Việc nghiên cứu chuyển vị trục trên máy đo 3 tọa độ dạng cầu trục chạy trên đệm khí không chỉ mang tính học thuật mà còn có giá trị thực tiễn cao. Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng để phát triển các phương pháp hiệu chuẩn máy CMM hiệu quả hơn, tối ưu hóa chuyển vị và cải thiện độ chính xác của phép đo. Ngoài ra, việc hiểu rõ các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vị trục có thể giúp các nhà thiết kế máy CMM tạo ra các thiết bị có độ cứng vững cao hơn, khả năng chịu tải tốt hơn và ít bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường. Điều này sẽ góp phần nâng cao năng lực cạnh tranh của ngành công nghiệp cơ khí chế tạo Việt Nam trên thị trường quốc tế.

1.1. Phân loại máy đo 3 tọa độ và ưu điểm của CMM cầu trục

Máy đo 3 tọa độ có nhiều loại khác nhau, bao gồm máy kiểu cổng (gantry), máy kiểu tay ngang (cantilever), và máy kiểu cầu (bridge). Máy đo 3 tọa độ dạng cầu trục nổi bật với khả năng bao phủ không gian đo lớn và độ chính xác cao. Thiết kế này cho phép đầu đo tiếp cận các vị trí khác nhau trong không gian làm việc một cách linh hoạt. Cấu trúc máy CMM kiểu cầu giúp giảm thiểu ảnh hưởng của rung động và biến dạng do tải trọng, từ đó cải thiện độ lặp lại của phép đo. Máy CMM dạng cầu trục là lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao và khả năng đo các chi tiết phức tạp. Theo luận văn, máy đo 3 tọa độ dạng cầu trục có cấu trúc chung và nguyên tắc hoạt động riêng, cần được nghiên cứu kỹ lưỡng để hiểu rõ về nguồn sai số.

1.2. Ứng dụng thực tiễn của máy CMM cầu trục trong công nghiệp

Máy CMM dạng cầu trục có nhiều ứng dụng quan trọng trong các ngành công nghiệp khác nhau. Chúng được sử dụng để kiểm tra chất lượng các bộ phận cơ khí, đảm bảo kích thước và hình dạng đáp ứng yêu cầu kỹ thuật. Ngoài ra, máy CMM còn được sử dụng trong công nghệ đo ngược để tạo ra các mô hình 3D của các đối tượng vật lý. Các mô hình này có thể được sử dụng để thiết kế lại các sản phẩm, tối ưu hóa quy trình sản xuất và kiểm tra chất lượng sản phẩm. Trong ngành hàng không vũ trụ, máy CMM được sử dụng để kiểm tra chất lượng các bộ phận quan trọng như cánh máy bay và động cơ. Trong ngành ô tô, chúng được sử dụng để kiểm tra chất lượng các bộ phận thân xe và hệ thống truyền động. Ứng dụng của máy CMM ngày càng mở rộng, đáp ứng nhu cầu kiểm tra và đảm bảo chất lượng ngày càng cao của các ngành công nghiệp.

1.3. Vai trò của đệm khí trong hoạt động của máy CMM

Đệm khí đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo độ chính xác và mượt mà của chuyển động trên máy đo 3 tọa độ dạng cầu trục. Đệm khí tạo ra một lớp khí mỏng giữa các bề mặt chuyển động, giảm thiểu ma sát và rung động. Điều này giúp cải thiện độ lặp lại của phép đo và giảm thiểu sai số hình học. Hệ thống đệm khí được thiết kế để duy trì một áp suất khí ổn định, đảm bảo rằng các trục chuyển động một cách mượt mà và không bị giật. Việc sử dụng đệm khí giúp kéo dài tuổi thọ của máy CMM và giảm thiểu chi phí bảo trì. Theo luận văn, "Đệm khí sử dụng trên máy đo 3 tọa độ" giúp cải thiện đáng kể độ chính xác và độ tin cậy của phép đo.

II. Thách thức Ảnh hưởng của chuyển vị trục đến độ chính xác CMM

Chuyển vị trục là một trong những yếu tố chính ảnh hưởng đến độ chính xác của máy đo 3 tọa độ. Chuyển vị trục có thể do nhiều nguyên nhân gây ra, bao gồm lực quán tính, tải trọng tĩnh, biến dạng nhiệt, và sai số hình học của các bộ phận máy. Khi chuyển vị trục xảy ra, vị trí thực tế của đầu đo sẽ khác với vị trí được tính toán bởi hệ thống điều khiển, dẫn đến sai số trong kết quả đo. Việc nghiên cứu chuyển vị trục là rất quan trọng để hiểu rõ các nguồn sai số và phát triển các phương pháp hiệu chuẩn và bù sai số hiệu quả. Theo luận văn, ảnh hưởng chuyển vị tới kết quả đo cần được làm rõ, đây là một thách thức cần giải quyết. Ngoài ra, độ cứng vững của cấu trúc máy và khả năng chịu tải cũng ảnh hưởng đến mức độ chuyển vị trục.

Sai số máy CMM là một vấn đề phức tạp, do nhiều yếu tố gây ra. Một trong những yếu tố quan trọng nhất là chuyển vị trục, đề cập đến sự thay đổi vị trí không mong muốn của các trục máy so với vị trí lý tưởng của chúng. Sự thay đổi này có thể dẫn đến sai số đáng kể trong kết quả đo lường, đặc biệt là khi đo các chi tiết có kích thước lớn hoặc yêu cầu độ chính xác cao. Việc mô hình hóa sai số do chuyển vị trục gây ra là một thách thức, đòi hỏi kiến thức sâu rộng về cơ học, điều khiển máy CMM, và thuật toán hiệu chỉnh.

Nghiên cứu chuyển vị trục của máy đo 3 tọa độ không chỉ là vấn đề lý thuyết mà còn có ý nghĩa thực tiễn quan trọng. Việc giảm thiểu sai số do chuyển vị trục gây ra sẽ giúp nâng cao độ chính xác của máy CMM, cho phép đo lường các chi tiết phức tạp với độ tin cậy cao hơn. Điều này đặc biệt quan trọng trong các ngành công nghiệp đòi hỏi độ chính xác cao như hàng không vũ trụ, ô tô, và y tế. Việc hiệu chuẩn máy CMM và bù sai số là các phương pháp thường được sử dụng để giảm thiểu ảnh hưởng của chuyển vị trục, nhưng đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về các nguồn sai số và các phương pháp đo lường chính xác.

2.1. Các yếu tố gây ra chuyển vị trục trên máy đo 3 tọa độ

Có nhiều yếu tố có thể gây ra chuyển vị trục trên máy đo 3 tọa độ. Lực quán tính phát sinh trong quá trình di chuyển của các trục có thể gây ra biến dạng và chuyển vị. Tải trọng tĩnh của các bộ phận máy và phôi đo cũng có thể gây ra chuyển vị do biến dạng đàn hồi. Biến dạng nhiệt do sự thay đổi nhiệt độ môi trường có thể làm thay đổi kích thước và hình dạng của các bộ phận máy, dẫn đến chuyển vị trục. Sai số hình học của các bộ phận máy như độ thẳng, độ vuông góc, và độ song song cũng có thể gây ra chuyển vị trong quá trình đo lường. Cuối cùng, các yếu tố bên ngoài như rung động và nhiễu điện từ cũng có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của phép đo và gây ra chuyển vị trục.

2.2. Mối liên hệ giữa độ cứng vững và chuyển vị trục

Độ cứng vững của cấu trúc máy đo 3 tọa độ có ảnh hưởng trực tiếp đến mức độ chuyển vị trục. Một cấu trúc có độ cứng vững cao sẽ ít bị biến dạng dưới tác dụng của lực quán tính và tải trọng tĩnh, từ đó giảm thiểu chuyển vị trục. Các nhà thiết kế máy CMM thường sử dụng các vật liệu có độ cứng vững cao như thép, gang, và gốm để chế tạo các bộ phận chịu lực chính. Ngoài ra, việc tối ưu hóa hình dạng và kích thước của các bộ phận máy cũng có thể giúp tăng độ cứng vững và giảm chuyển vị trục. Thiết kế máy cần đảm bảo khả năng chịu tải tốt để giảm thiểu tối đa sai số do biến dạng.

2.3. Tác động của sai số hình học lên chuyển vị và độ chính xác

Sai số hình học của các bộ phận máy như độ thẳng, độ vuông góc, và độ song song có thể gây ra chuyển vị trong quá trình đo lường. Ví dụ, nếu trục X không thẳng, vị trí thực tế của đầu đo sẽ khác với vị trí được tính toán, dẫn đến sai số trong kết quả đo. Để giảm thiểu ảnh hưởng của sai số hình học, các nhà sản xuất máy CMM thường sử dụng các quy trình gia công và lắp ráp chính xác. Ngoài ra, các phương pháp hiệu chuẩn máy CMM cũng được sử dụng để xác định và bù sai số hình học, từ đó cải thiện độ chính xác của phép đo. Việc hiệu chuẩn định kỳ là rất quan trọng để duy trì độ chính xác của máy CMM.

III. Phương pháp Mô phỏng và thực nghiệm đánh giá chuyển vị trục CMM

Để nghiên cứu chuyển vị trục của máy đo 3 tọa độ, luận văn này sử dụng kết hợp phương pháp mô phỏng và thực nghiệm. Phương pháp mô phỏng sử dụng phần mềm mô hình hóa sai số và phân tích phần tử hữu hạn (FEA) để dự đoán mức độ chuyển vị dưới tác dụng của các yếu tố khác nhau. Phương pháp thực nghiệm sử dụng các dụng cụ đo chính xác như chuẩn bậc và căn mẫu để đánh giá độ chính xác của máy CMM và xác định mức độ chuyển vị trục thực tế. Kết quả từ cả hai phương pháp được so sánh và đối chiếu để xác minh tính chính xác của mô hình và đánh giá hiệu quả của các phương pháp hiệu chuẩn và bù sai số.

Theo luận văn gốc, mô phỏng ứng suất và chuyển vị do tải trọng tĩnh bằng phần mềm Inventor là một bước quan trọng để phân tích các thành phần chuyển vị. Inventor cho phép xây dựng mô hình 3D của máy CMM và mô phỏng các điều kiện hoạt động khác nhau. Kết quả mô phỏng cung cấp thông tin quan trọng về phân bố ứng suất, biến dạng, và chuyển vị của các bộ phận máy. Thông tin này có thể được sử dụng để tối ưu hóa thiết kế của máy CMM, cải thiện độ cứng vững, và giảm thiểu chuyển vị trục. Phương pháp này giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về cơ chế gây ra chuyển vị và phát triển các giải pháp hiệu quả.

Thực nghiệm là một phần không thể thiếu trong quá trình nghiên cứu chuyển vị trục. Các thực nghiệm được thiết kế để đánh giá độ chính xác của máy CMM trong các điều kiện hoạt động khác nhau. Căn mẫu và chuẩn bậc được sử dụng để đo lường kích thước và hình dạng của các đối tượng chuẩn, và kết quả được so sánh với giá trị chuẩn để xác định sai số. Các yếu tố như nhiệt độ môi trường, vận tốc di chuyển, và vị trí đo cũng được kiểm soát và ghi lại để phân tích ảnh hưởng của chúng đến độ chính xác. Kết quả thực nghiệm cung cấp thông tin thực tế về chuyển vị trục và giúp xác minh tính chính xác của mô hình mô phỏng.

3.1. Ứng dụng phần mềm Inventor mô phỏng ứng suất và chuyển vị

Phần mềm Inventor được sử dụng để tạo ra mô hình 3D của máy đo 3 tọa độ dạng cầu trục chạy trên đệm khí. Mô hình này bao gồm tất cả các bộ phận chính của máy, chẳng hạn như khung máy, trục X, Y, Z, và đầu đo. Sau khi mô hình được tạo, các điều kiện biên và tải trọng được áp dụng để mô phỏng các điều kiện hoạt động thực tế. Kết quả mô phỏng cho thấy sự phân bố ứng suất và chuyển vị của các bộ phận máy dưới tác dụng của tải trọng tĩnh. Thông tin này có thể được sử dụng để xác định các vùng có ứng suất cao và chuyển vị lớn, từ đó tối ưu hóa thiết kế máy CMM và cải thiện độ cứng vững.

3.2. Thiết kế và thực hiện các thí nghiệm đo chuẩn bậc và căn mẫu

Các thí nghiệm đo chuẩn bậc và căn mẫu được thiết kế để đánh giá độ chính xác của máy đo 3 tọa độ trong các điều kiện hoạt động khác nhau. Chuẩn bậc được sử dụng để kiểm tra sai số vị trí dọc theo các trục X, Y, và Z. Căn mẫu được sử dụng để kiểm tra sai số kích thước và hình dạng của các đối tượng chuẩn. Các thí nghiệm được thực hiện theo các tiêu chuẩn đo lường quốc tế như ISO 10360 để đảm bảo tính tin cậy và so sánh được của kết quả. Dữ liệu thu thập được từ các thí nghiệm được sử dụng để xác định sai số của máy CMM và xác minh tính chính xác của mô hình mô phỏng.

3.3. Phân tích dữ liệu thực nghiệm và so sánh với kết quả mô phỏng

Dữ liệu thu thập được từ các thí nghiệm đo chuẩn bậc và căn mẫu được phân tích bằng các phương pháp thống kê để xác định sai số trung bình, độ lệch chuẩn, và độ không đảm bảo đo. Kết quả phân tích được so sánh với kết quả mô phỏng để xác minh tính chính xác của mô hình và đánh giá hiệu quả của các phương pháp hiệu chuẩn máy CMM và bù sai số. Sự khác biệt giữa kết quả thực nghiệm và mô phỏng có thể được sử dụng để cải thiện mô hình và nâng cao độ chính xác của dự đoán.

IV. Kết quả Đánh giá ảnh hưởng của chuyển vị đến kết quả đo CMM

Kết quả nghiên cứu cho thấy chuyển vị trục có ảnh hưởng đáng kể đến độ chính xác của máy đo 3 tọa độ. Mức độ ảnh hưởng phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm tải trọng, vị trí đo, và độ cứng vững của cấu trúc máy. Kết quả mô phỏng và thực nghiệm cho thấy các vùng có ứng suất cao và chuyển vị lớn thường nằm gần các khớp và các bộ phận chịu lực chính. Các sai số do chuyển vị trục gây ra có thể được giảm thiểu bằng cách tối ưu hóa thiết kế máy CMM, sử dụng vật liệu có độ cứng vững cao, và áp dụng các phương pháp hiệu chuẩn máy CMM và bù sai số hiệu quả. Theo luận văn, cần trình tự đo phải rõ ràng, làm rõ ảnh hưởng chuyển vị tới kết quả đo.

Kết quả đo căn mẫu cho thấy sự khác biệt giữa giá trị đo và giá trị chuẩn, xác nhận sự tồn tại của sai số do chuyển vị trục gây ra. Các sai số này thường lớn hơn ở các vị trí đo xa trung tâm máy và khi tải trọng lớn hơn. Phân tích sai số cho thấy các thành phần sai số hình học như độ thẳng, độ vuông góc, và độ song song cũng đóng vai trò quan trọng trong việc gây ra sai số. Việc hiệu chuẩn và bù sai số có thể giúp giảm thiểu ảnh hưởng của các thành phần sai số này, nhưng không thể loại bỏ hoàn toàn sai số do chuyển vị trục.

Mô hình mô phỏng đã được xác minh bằng kết quả thực nghiệm, cho thấy sự phù hợp tương đối giữa hai phương pháp. Tuy nhiên, vẫn có một số khác biệt giữa kết quả mô phỏng và thực nghiệm, có thể do các yếu tố như sai số trong mô hình, sai số trong quá trình đo lường, và ảnh hưởng của các yếu tố môi trường không được mô phỏng đầy đủ. Việc cải thiện mô hình và kiểm soát chặt chẽ các yếu tố môi trường có thể giúp nâng cao độ chính xác của dự đoán.

4.1. Định lượng chuyển vị trục trong các điều kiện tải trọng khác nhau

Chuyển vị trục được định lượng trong các điều kiện tải trọng khác nhau bằng cả phương pháp mô phỏng và thực nghiệm. Kết quả cho thấy chuyển vị tăng lên khi tải trọng tăng lên. Mức độ chuyển vị cũng phụ thuộc vào vị trí trên máy, với các vị trí gần các khớp và các bộ phận chịu lực chính có chuyển vị lớn hơn. Phân tích cho thấy các thành phần chuyển vị theo các trục X, Y, và Z đều tăng lên khi tải trọng tăng lên, nhưng mức độ tăng có thể khác nhau tùy thuộc vào hướng của tải trọng.

4.2. Phân tích sai số đo lường do chuyển vị trục gây ra

Sai số đo lường do chuyển vị trục gây ra được phân tích bằng cách so sánh kết quả đo với giá trị chuẩn của các căn mẫu. Kết quả cho thấy sai số tăng lên khi chuyển vị tăng lên. Phân tích cũng cho thấy các thành phần sai số hình học như độ thẳng, độ vuông góc, và độ song song cũng đóng vai trò quan trọng trong việc gây ra sai số. Việc bù sai số có thể giúp giảm thiểu ảnh hưởng của các thành phần sai số này, nhưng không thể loại bỏ hoàn toàn sai số do chuyển vị trục.

4.3. So sánh kết quả mô phỏng và thực nghiệm về ảnh hưởng của chuyển vị

Kết quả mô phỏng và thực nghiệm cho thấy sự phù hợp tương đối về ảnh hưởng của chuyển vị đến độ chính xác của máy đo 3 tọa độ. Tuy nhiên, vẫn có một số khác biệt giữa kết quả hai phương pháp, có thể do các yếu tố như sai số trong mô hình, sai số trong quá trình đo lường, và ảnh hưởng của các yếu tố môi trường không được mô phỏng đầy đủ. Việc cải thiện mô hình và kiểm soát chặt chẽ các yếu tố môi trường có thể giúp nâng cao độ chính xác của dự đoán.

V. Giải pháp Phương pháp bù sai số chuyển vị trục trên máy CMM

Để giảm thiểu ảnh hưởng của chuyển vị trục đến độ chính xác của máy đo 3 tọa độ, một số phương pháp bù sai số có thể được áp dụng. Các phương pháp này bao gồm hiệu chuẩn máy CMM để xác định và bù các thành phần sai số hình học, sử dụng mô hình sai số để dự đoán và bù chuyển vị do tải trọng, và áp dụng các thuật toán hiệu chỉnh để điều chỉnh kết quả đo theo thời gian thực. Việc lựa chọn phương pháp bù sai số phù hợp phụ thuộc vào các yếu tố như loại sai số, mức độ sai số, và yêu cầu về độ chính xác.

Hiệu chuẩn máy CMM là một bước quan trọng để xác định và bù các thành phần sai số hình học. Quá trình hiệu chuẩn bao gồm việc đo các đối tượng chuẩn với độ chính xác cao và so sánh kết quả với giá trị chuẩn. Dựa trên kết quả này, các tham số sai số được xác định và sử dụng để điều chỉnh kết quả đo trong tương lai. Hiệu chuẩn có thể được thực hiện định kỳ hoặc khi cần thiết để đảm bảo độ chính xác của máy CMM.

Sử dụng mô hình sai số là một phương pháp hiệu quả để dự đoán và bù chuyển vị do tải trọng. Mô hình này dựa trên các phương trình toán học mô tả mối quan hệ giữa tải trọng, độ cứng vững, và chuyển vị. Bằng cách nhập tải trọng và các tham số khác vào mô hình, chuyển vị có thể được dự đoán và sử dụng để điều chỉnh kết quả đo. Các thuật toán hiệu chỉnh thời gian thực cũng có thể được sử dụng để điều chỉnh kết quả đo dựa trên tải trọng và các yếu tố khác.

5.1. Hiệu chuẩn máy CMM và bù sai số hình học

Hiệu chuẩn máy CMM là quá trình xác định và bù các thành phần sai số hình học của máy. Quá trình này bao gồm việc đo các đối tượng chuẩn với độ chính xác cao và so sánh kết quả với giá trị chuẩn. Các thành phần sai số hình học bao gồm độ thẳng, độ vuông góc, độ song song, và độ phẳng. Bằng cách xác định và bù các thành phần sai số này, độ chính xác của máy CMM có thể được cải thiện đáng kể. Tiêu chuẩn ISO 10360 cung cấp các hướng dẫn chi tiết về quá trình hiệu chuẩn máy CMM.

5.2. Xây dựng mô hình toán học dự đoán và bù chuyển vị do tải

Mô hình toán học có thể được sử dụng để dự đoán và bù chuyển vị do tải. Mô hình này dựa trên các phương trình toán học mô tả mối quan hệ giữa tải trọng, độ cứng vững, và chuyển vị. Bằng cách nhập tải trọng và các tham số khác vào mô hình, chuyển vị có thể được dự đoán và sử dụng để điều chỉnh kết quả đo. Mô hình này có thể được xây dựng bằng cách sử dụng các phương pháp phân tích phần tử hữu hạn (FEA) hoặc các phương pháp thực nghiệm. Độ chính xác của mô hình phụ thuộc vào độ chính xác của các tham số đầu vào và độ phức tạp của mô hình.

5.3. Ứng dụng thuật toán hiệu chỉnh kết quả đo thời gian thực

Các thuật toán hiệu chỉnh thời gian thực có thể được sử dụng để điều chỉnh kết quả đo dựa trên tải trọng và các yếu tố khác. Các thuật toán này sử dụng các cảm biến để đo tải trọng và các yếu tố khác trong thời gian thực và sau đó sử dụng mô hình sai số để dự đoán chuyển vị. Thuật toán sau đó điều chỉnh kết quả đo để bù chuyển vị. Các thuật toán này có thể được sử dụng để cải thiện độ chính xác của máy CMM trong các ứng dụng mà tải trọng thay đổi theo thời gian.

VI. Kết luận và hướng phát triển nghiên cứu chuyển vị trục CMM

Luận văn này đã nghiên cứu chuyển vị trục của máy đo 3 tọa độ dạng cầu trục chạy trên đệm khí và ảnh hưởng của nó đến độ chính xác của phép đo. Kết quả nghiên cứu cho thấy chuyển vị trục là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sai số và có thể được giảm thiểu bằng cách tối ưu hóa thiết kế máy CMM, sử dụng vật liệu có độ cứng vững cao, và áp dụng các phương pháp hiệu chuẩn máy CMM và bù sai số hiệu quả. Nghiên cứu này cung cấp một nền tảng cho các nghiên cứu tiếp theo về chuyển vị trục và các phương pháp cải thiện độ chính xác của máy đo 3 tọa độ. Theo luận văn gốc, "kết quả nghiên cứu có thể áp dụng cho việc giảng dạy đo lường bằng máy đo 3 tọa độ tại bộ môn". Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc nghiên cứu và phổ biến kiến thức về sai số máy CMM.

Các hướng phát triển trong tương lai có thể bao gồm nghiên cứu các phương pháp mô hình hóa và bù sai số chuyển vị trục tiên tiến hơn, phát triển các cảm biến đo chuyển vị trực tiếp để cải thiện độ chính xác của quá trình hiệu chỉnh, và nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường như nhiệt độ và độ ẩm đến chuyển vị trục. Ngoài ra, việc nghiên cứu các vật liệu mới có độ cứng vững cao hơn và ít bị ảnh hưởng bởi biến dạng nhiệt cũng có thể giúp giảm thiểu chuyển vị trục và cải thiện độ chính xác của máy CMM.

Việc nghiên cứu và phát triển các phương pháp cải thiện độ chính xác của máy đo 3 tọa độ là một lĩnh vực quan trọng và có nhiều tiềm năng. Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng để nâng cao năng lực cạnh tranh của ngành công nghiệp cơ khí chế tạo Việt Nam trên thị trường quốc tế.

6.1. Hướng nghiên cứu tối ưu hóa thiết kế và vật liệu chế tạo CMM

Các hướng nghiên cứu trong tương lai có thể tập trung vào việc tối ưu hóa thiết kế và vật liệu chế tạo máy CMM để giảm thiểu chuyển vị trục. Điều này có thể bao gồm việc sử dụng các phương pháp tối ưu hóa thiết kế để tối đa hóa độ cứng vững và giảm thiểu khối lượng, cũng như việc nghiên cứu các vật liệu mới có độ cứng vững cao hơn và ít bị ảnh hưởng bởi biến dạng nhiệt. Các vật liệu composite và các loại hợp kim mới có thể là những lựa chọn tiềm năng.

6.2. Phát triển các cảm biến đo chuyển vị trục trực tiếp

Phát triển các cảm biến đo chuyển vị trực tiếp có thể giúp cải thiện độ chính xác của quá trình hiệu chỉnh và bù sai số. Các cảm biến này có thể được sử dụng để đo chuyển vị của các bộ phận máy trong thời gian thực và cung cấp thông tin cho các thuật toán hiệu chỉnh. Các loại cảm biến tiềm năng bao gồm cảm biến quang học, cảm biến điện dung, và cảm biến gia tốc.

6.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của môi trường và phương pháp kiểm soát

Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường như nhiệt độ và độ ẩm đến chuyển vị trục là rất quan trọng. Các yếu tố này có thể gây ra biến dạng nhiệt và ảnh hưởng đến độ chính xác của máy CMM. Việc phát triển các phương pháp kiểm soát môi trường như điều hòa không khí và hệ thống kiểm soát độ ẩm có thể giúp giảm thiểu ảnh hưởng của các yếu tố này và cải thiện độ chính xác của phép đo.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Máy đo 3 tọa độ dạng cầu trục Chương 2: Nghiên cứu các chuyển vị trên táy đo 3 tọa độ Chương 3: Ảnh hưởng của chuyển vị đến kết quá đo. Chương 4: Kết luận và hướng phát triển. TIỌC VIÊN Ky và ghi rõ họ lên Hình 3.5 Thép chiếu điểm đo lên mặt phẳng tham chiếu nh 3.6 Hệ trục tọa dộ của vật cho ưường hợp .7 Kết quả đo căn mẫu ở trường hợp 1 Hình 38 Kết quả đo chiều đài ở trường hợp 2 Linh 3.9 118 trục tọa độ của vật cho trường hợp 2.10 Sơ đỗ đo khí đo chuẩn bậc.11 136 tri thực nghiệm đo chuẩn bậc.12 Trình tự đo chuẩn bậc bằng máy đo 3 tọa độ.13 Đẻ thị sai số khi đo chiều dài 100 600 mm bing may do DEA. 34 Hình 314 Bế trí thực nghiệm .15 So dé do căn mẫu song phằng,.16 Biễu đỗ sai lệch chiêu đài khi đo căn mẫu theo phương Ox Hình 3.17 Biểu dẻ sai lệch chiều dài khi do căn mẫu theo phương Oy.18 Biểu để sai lệch chiên dài khi đo căn mẫu theo phuong Oz.19 Phương do theo tiêu chuẩn TSO [17] 44 Hình 3.5 Thép chiếu điểm đo lên mặt phẳng tham chiếu nh 3.6 Hệ trục tọa dộ của vật cho ưường hợp .7 Kết quả đo căn mẫu ở trường hợp 1 Hình 38 Kết quả đo chiều đài ở trường hợp 2 Linh 3.9 118 trục tọa độ của vật cho trường hợp 2.10 Sơ đỗ đo khí đo chuẩn bậc.11 136 tri thực nghiệm đo chuẩn bậc.12 Trình tự đo chuẩn bậc bằng máy đo 3 tọa độ.13 Đẻ thị sai số khi đo chiều dài 100 600 mm bing may do DEA.

34 Hình 314 Bế trí thực nghiệm .15 So dé do căn mẫu song phằng,.16 Biễu đỗ sai lệch chiêu đài khi đo căn mẫu theo phương Ox Hình 3.17 Biểu dẻ sai lệch chiều dài khi do căn mẫu theo phương Oy.18 Biểu để sai lệch chiên dài khi đo căn mẫu theo phuong Oz.19 Phương do theo tiêu chuẩn TSO [17] 44 MỤC LỤC CHUONG 1. MAY BO 3 TỌA ĐỘ DẠNG CÂU TRỤC. Giới thiệu chưng - - 1 1. Giới thiệu chúng và phân loại máy đo 3 tọa độ 1 1.

Uu, nhược điểm của máy đơ 3 tọa độ dạng câu trục. Ứng dụng của máy đo 3 loa độ 4 1. Cấu trúc chúng của may do 3 toa dé dang cau true 6 1. Các hướng nghiên cửu về chuyển vị trục trên máy đo 3 tọa độ.

NGHIEN CUU CAC CHUYEN VI TREN MAY DO TOA DO Mi 2. Chuyển vị khi lực quán tỉnh tác động. Các khớp trên máy đo 3 tọa độ dang cầu trục - -11 2. Cáo thành phan chuyên vị trên khớp.

Phan tich thi nghiệm chuyên vị đo tải trọng tĩnh. Ứng suất và chuyển vị khi trục 7 năm bên lrái trục XÃ 17 2. Ứng suất và chuyên vị khi trục Z nằm bên phải trục XX. ANH HUONG CUA CHUYEN VIDEN KET QUA ĐO.

Phương pháp kiếm tra độ chỉnh xác. Thực nghiệm đo chuẩn bậc bằng máy đo tọa độ Hexagon Global1 071070 31 3.4, Thue nghiém do cin mau trén may do toa dé Mitutoyo Crysta — Apex 3. Độ không đâm bảo đo của phép đo chiếu đài với phôi chưa hiện chuẩn 40 CHƯƠNG 4. KÉT LUẬN VÀ HƯỚNG PHIÁT TRIỂN.

¬ -- PHỤ LỤC 4 TÀI LIỆU THAM KHÁO. «30 TÓM TẤT NỘI DŨNG LUẬN VĂN Tinh cấp thể của luận vẫn: máy do 3 tọa dộ hiện nay dược ứng dụng rất nhiều trong oác cơ sở sân xuất. Do đỏ, việc dam bảo dộ chính xác của kêt quả do trong quá trình đe luân được đặt lên vị trí hàng đầu. Việc nghiên cửu máy đo 3 tọa độ, tìm ra các nguyên nhàn gây ra sai số trong kết quả đo thu được, qua đó xây dựng cáo phương pháp và giải pháp loại bó sai số này, đang là xu hướng nghiên.

cứu chính hiện nay, T.uận văn được viết nhằm thực liệu c c nội dụng sau đây Mục đích nghiên cửu: ảnh hướng của chuyển vị đến độ chính xác máy đo 3 tọa độ. Nhiém vụ luận vấn: -_ Thân tích các thành phân chuyển vi do kre quan tinh tác động, đánh giá múc đô ảnh hưởng của thành phan chuyên vị đỏ tới độ chính xác của máy đo 3 tọa độ. -_ Mô phỏng ứng suất và chuyển vị do tải trọng tĩnh tác bằng phần mềm. mé phéng Inventor -_ Xây dựng thực nghiệm đánh giá độ chính xác máy đo 3 tọa độ bằng căn mẫu.

Từ dữ liệu đo thu được, đánh giá các rhân tổ ảnh hướng đến kết quả đo. Ti tượng đo: chiều đài của căn mẫu song, phẳng. Phạm vi nghiên cứu: chuyên vị khép và độ chính xác phép đo chiêu đài bang may do 3 tọa độ. ` nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn.

% Y nghĩa khoa học: lạo hưởng đi cho việc bù sai số ảnh hưởng do chuyển vị gây ra sau này. Đồng thời, thực nghiệm được thực hiện ở điều kiện tiêu chuẩn, giúp đánh gia anh hưởng của nhiệt độ đến. việc đo lường chiều đài băng máy đo 3 tọa độ. Ở nhiệt độ 20°C, sai số do giãn nở nhiệt là 1m ở chiêu dải 600mm.

% Y nghĩa thực tiến: kết quả nghiên cửu có thể áp dụng cho việc giảng dạy đo lường bằng máy đo 3 toa độ tại bộ môn Cân trũc luận vấn: Chương 1: Máy đo 3 tọa độ dạng cầu trục Chương 2: Nghiên cứu các chuyển vị trên táy đo 3 tọa độ Chương 3: Ảnh hưởng của chuyển vị đến kết quá đo. Chương 4: Kết luận và hướng phát triển. TIỌC VIÊN Ky và ghi rõ họ lên LOT CAM ON Học viên xu chên thành cảm ơu PGS.TS Nguyễn Tìú Phương Mai, Bộ môn. Cơ khi chỉnh xác và quang học — ĐH Bách khoa Hà Nội, cùng các tây cô trong bô môn đá hướng dẫn và giúp đố tân tỉnh cũng như cung cap điều kiện thí nghiệm tốt nhật đề học viên hoàn thành Luan vin nay.

é tai này dược hoàn thành với sự tài trợ của Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội, để tài “Nghiên cứu xây dụng phương ph » do địch chuyển độ chính xac 40.1 tnicromeL ứng dung trong do kiểm sống đẫn trong các ư ong cu, Lung 1am gia công cơ khí”, PC 2020. MỤC LỤC CHUONG 1. MAY BO 3 TỌA ĐỘ DẠNG CÂU TRỤC. Giới thiệu chưng - - 1 1.

Giới thiệu chúng và phân loại máy đo 3 tọa độ 1 1. Uu, nhược điểm của máy đơ 3 tọa độ dạng câu trục. Ứng dụng của máy đo 3 loa độ 4 1. Cấu trúc chúng của may do 3 toa dé dang cau true 6 1.

Các hướng nghiên cửu về chuyển vị trục trên máy đo 3 tọa độ. NGHIEN CUU CAC CHUYEN VI TREN MAY DO TOA DO Mi 2. Chuyển vị khi lực quán tỉnh tác động. Các khớp trên máy đo 3 tọa độ dang cầu trục - -11 2.

Cáo thành phan chuyên vị trên khớp. Phan tich thi nghiệm chuyên vị đo tải trọng tĩnh. Ứng suất và chuyển vị khi trục 7 năm bên lrái trục XÃ 17 2. Ứng suất và chuyên vị khi trục Z nằm bên phải trục XX.

ANH HUONG CUA CHUYEN VIDEN KET QUA ĐO. Phương pháp kiếm tra độ chỉnh xác. Thực nghiệm đo chuẩn bậc bằng máy đo tọa độ Hexagon Global1 071070 31 3.4, Thue nghiém do cin mau trén may do toa dé Mitutoyo Crysta — Apex 3. Độ không đâm bảo đo của phép đo chiếu đài với phôi chưa hiện chuẩn 40 CHƯƠNG 4.

KÉT LUẬN VÀ HƯỚNG PHIÁT TRIỂN. ¬ -- PHỤ LỤC 4 TÀI LIỆU THAM KHÁO. «30 LOT CAM ON Học viên xu chên thành cảm ơu PGS.TS Nguyễn Tìú Phương Mai, Bộ môn. Cơ khi chỉnh xác và quang học — ĐH Bách khoa Hà Nội, cùng các tây cô trong bô môn đá hướng dẫn và giúp đố tân tỉnh cũng như cung cap điều kiện thí nghiệm tốt nhật đề học viên hoàn thành Luan vin nay.

é tai này dược hoàn thành với sự tài trợ của Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội, để tài “Nghiên cứu xây dụng phương ph » do địch chuyển độ chính xac 40.1 tnicromeL ứng dung trong do kiểm sống đẫn trong các ư ong cu, Lung 1am gia công cơ khí”, PC 2020. MỤC LỤC CHUONG 1. MAY BO 3 TỌA ĐỘ DẠNG CÂU TRỤC. Giới thiệu chưng - - 1 1.

Giới thiệu chúng và phân loại máy đo 3 tọa độ 1 1. Uu, nhược điểm của máy đơ 3 tọa độ dạng câu trục. Ứng dụng của máy đo 3 loa độ 4 1. Cấu trúc chúng của may do 3 toa dé dang cau true 6 1.

Các hướng nghiên cửu về chuyển vị trục trên máy đo 3 tọa độ. NGHIEN CUU CAC CHUYEN VI TREN MAY DO TOA DO Mi 2. Chuyển vị khi lực quán tỉnh tác động. Các khớp trên máy đo 3 tọa độ dang cầu trục - -11 2.

Cáo thành phan chuyên vị trên khớp. Phan tich thi nghiệm chuyên vị đo tải trọng tĩnh. Ứng suất và chuyển vị khi trục 7 năm bên lrái trục XÃ 17 2. Ứng suất và chuyên vị khi trục Z nằm bên phải trục XX.

ANH HUONG CUA CHUYEN VIDEN KET QUA ĐO. Phương pháp kiếm tra độ chỉnh xác. Thực nghiệm đo chuẩn bậc bằng máy đo tọa độ Hexagon Global1 071070 31 3.4, Thue nghiém do cin mau trén may do toa dé Mitutoyo Crysta — Apex 3. Độ không đâm bảo đo của phép đo chiếu đài với phôi chưa hiện chuẩn 40 CHƯƠNG 4.

KÉT LUẬN VÀ HƯỚNG PHIÁT TRIỂN. ¬ -- PHỤ LỤC 4 TÀI LIỆU THAM KHÁO. «30 DANH MỤC TỪ TIỄNG ANH VA CAC CHU VIET TAT STT Tit (ky higu) Y¥ nghia 1 Coordinate Measuring (CMM) Machine May7 do 3 toa déˆ 2 Manual Điều khiển tay 3 Displacement Chuyén vi 4 MCOSMOS Phân Mitutoyo mềm do của hãng 5 CRC Điều khien tự dông, 6 PC Máy tính cá nhần TÓM TẤT NỘI DŨNG LUẬN VĂN Tinh cấp thể của luận vẫn: máy do 3 tọa dộ hiện nay dược ứng dụng rất nhiều trong oác cơ sở sân xuất. Do đỏ, việc dam bảo dộ chính xác của kêt quả do trong quá trình đe luân được đặt lên vị trí hàng đầu.

Việc nghiên cửu máy đo 3 tọa độ, tìm ra các nguyên nhàn gây ra sai số trong kết quả đo thu được, qua đó xây dựng cáo phương pháp và giải pháp loại bó sai số này, đang là xu hướng nghiên. cứu chính hiện nay, T.uận văn được viết nhằm thực liệu c c nội dụng sau đây Mục đích nghiên cửu: ảnh hướng của chuyển vị đến độ chính xác máy đo 3 tọa độ. Nhiém vụ luận vấn: -_ Thân tích các thành phân chuyển vi do kre quan tinh tác động, đánh giá múc đô ảnh hưởng của thành phan chuyên vị đỏ tới độ chính xác của máy đo 3 tọa độ. -_ Mô phỏng ứng suất và chuyển vị do tải trọng tĩnh tác bằng phần mềm.