LUẬN văn THẠC sĩ HAY thiết kế, chế tạo và thử nghiệm thiết bị đo biên dạng theo nguyên tắc số hóa kiểu robot
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.6 MB, 101 trang )
i
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
------------------------------
LÝ THANH MINH
THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM
THIẾT BỊ ĐO BIÊN DẠNG THEO NGUYÊN TẮC
SỐ HÓA KIỂU ROBOT
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH
CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
NGƢỜI HD KHOA HỌC: PGS.TS.PHẠM THÀNH LONG
Thái Nguyên, tháng 12-2015
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
ii
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
LỜI CAM ĐOAN
-----------------------------Họ và tên: Lý Thanh Minh
Học viên: Lớp cao học K15 CTM, Trƣờng Đại học Kỹ thuật công nghiệp
LÝ THANH MINH
Thái Nguyên.
Nơi công tác: Công ty TNHH MTV Cơ khí hóa chất 13.
Tên đề tài luận văn thạc sỹ: "Thiết kế, chế tạo và thử nghiệm thiết bị số hóa
biên dạng kiểu ROBOT".
THIẾT
KẾ,
CHẾ
TẠO
VÀ THỬ NGHIỆM
Chun ngành:
Cơng
nghệ
chế tạo
máy.
Mã số:
60520103.
THIẾT
BỊ ĐO BIÊN DẠNG THEO NGUYÊN TẮC
Sau hai năm học tập,SỐ
rènHÓA
luyện KIỂU
và nghiên
cứu tại trƣờng, em lựa chọn thực
ROBOT
hiện đề tài tốt nghiệp: “Thiết kế, chế tạo và thử nghiệm thiết bị số hóa biên dạng
kiểu ROBOT”.
CHUYÊN
NGÀNH
Đƣợc sự giúp đỡ và hƣớng
dẫn tận
tình của Thầy giáo PGS.TS. Phạm
Thành Long và sự nỗ lực CƠNG
của bản NGHỆ
thân, đềCHẾ
tài đãTẠO
đƣợcMÁY
hồn thành.
Em xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của cá nhân em. Các số liệu,
kết quả có trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc công bố trong bất kỳ
một cơng trình nào khác.
Ngun,SĨ
ngày
04 tháng
12 năm 2015
LUẬN VĂNThái
THẠC
KỸ
THUẬT
HỌC VIÊN
KHOA CHUN MƠN
TRƢỞNG KHOA
NGƢỜI HD KHOA HỌC
Lý Thanh Minh
PHỊNG ĐÀO TẠO
Thái Ngun, tháng 12-2015
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
iii
LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian học và làm đề tài thạc sỹ, em đã nhận đƣợc sự truyền đạt về
kiến thức, phƣơng pháp tƣ duy, phƣơng pháp luận của các giảng viên trong trƣờng.
Sự quan tâm rất lớn của Nhà trƣờng, khoa Cơ khí, các thầy cơ giáo trƣờng Đại Học
Kỹ thuật Công Nghiệp Thái Nguyên và các bạn cùng lớp.
Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, khoa Đào tạo Sau đại học, các
thầy cô giáo tham gia giảng dạy đã tận tình hƣớng dẫn tạo điều kiện để em hoàn
thành luận văn này.
Em xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành nhất đến PGS.TS. Phạm Thành Long
và tập thể cán bộ giảng viên Bộ môn Cơ điện tử, Hội đồng bảo vệ đề cƣơng thạc sỹ
khóa K15 CTM đã cho những chỉ dẫn quý báu để em hoàn thành luận văn này.
Em cũng xin chân thành cảm ơn ý kiến đóng góp của các của bạn đồng
nghiệp của Phịng Cơ điện và sự giúp đỡ nhiệt tình của Phân xƣởng A2 Cơng ty
TNHH MTV Cơ khí hóa chất 13 đã phối hợp gia công thiết bị. Các đồng nghiệp
của Cơng ty Tự động hóa Tâm Phát đã phối hợp với em trong xây dựng phần mềm
của thiết bị.
Mặc dù đã cố gắng song do kiến thức và kinh nghiệm cịn hạn chế nên chắc
chắn luận văn khơng tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong muốn sẽ nhận đƣợc
những chỉ dẫn từ các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp để luận văn đƣợc hoàn
thiện và có ý nghĩa hơn nữa trong thực tiễn.
Xin chân thành cảm ơn!
HỌC VIÊN
Lý Thanh Minh
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
iv
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN..................................................................................................................... iii
MỤC LỤC .......................................................................................................................... iv
DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT.............................. vii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ ........................................................................... viii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU........................................................................................ x
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................. 1
1. Lý do chọn đề tài........................................................................................................... 1
2. Phạm vi nghiên cứu của đề tài ...................................................................................... 3
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ...................................................................... 4
a) Ý nghĩa khoa học ....................................................................................................... 4
b) Ý nghĩa thực tiễn ......................................................................................................... 4
4. Phƣơng pháp và phƣơng pháp luận............................................................................... 4
a) Phƣơng pháp nghiên cứu............................................................................................. 4
b) Phƣơng pháp luận ....................................................................................................... 5
5. Nội dung của đề tài ....................................................................................................... 5
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ SẢN XUẤT THEO KỸ THUẬT NGƢỢC ................... 6
1.1 Thiết kế ngƣợc và sản xuất theo kỹ thuật ngƣợc .......................................................... 6
1.2 Một số kỹ thuật và thiết bị đo lƣờng hiện đại trong thiết kế ngƣợc............................ 10
1.3 Một số nghiên cứu ở Việt Nam có liên quan đến đề tài ............................................. 13
1.4 Phạm vi nghiên cứu của đề tài .................................................................................... 14
1.5 Kết luận chƣơng 1 ....................................................................................................... 14
CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ MÁY ........................................................................................ 16
2.1 Xác định đặc tính kỹ thuật của máy ............................................................................ 16
2.1.1 Khái quát các đặc điểm của họ chi tiết cần đo ..................................................... 16
2.1.2 Đặc tính kỹ thuật của máy đo ............................................................................... 17
2.2 Cơ sở thiết kế .............................................................................................................. 18
2.2.1 Sơ đồ chuyển đổi tọa độ điểm giữa các không gian ............................................ 18
2.2.2 Bài toán ngƣợc về độ phân giải của Encoder (số xung /1 vòng quay) ................ 20
2.2.3 Xác định sơ bộ sơ đồ động học máy đo ............................................................. 29
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
v
2.2.4 Xác định sơ đồ liên kết cơ điện tử ...................................................................... 29
2.3 Phƣơng pháp tính tọa độ điểm đo của máy theo phƣơng pháp hình học.................... 31
2.3.1 Xác định tọa độ khởi điểm của đầu đo (khi set X, Y: 0,0)................................ 31
2.3.2 Xác định tọa độ của đầu đo tại vị trí thứ i ......................................................... 33
2.3.3 Độ phân giải hai điểm đo liên tiếp .................................................................... 34
2.4 Lựa chọn kiểu đầu đo, chuẩn định chi tiết đo. ............................................................ 35
2.4.1 Lựa chọn kiểu đầu đo ........................................................................................... 36
2.4.2 Chuẩn định vị chi tiết đo ...................................................................................... 37
2.5 Kiểm định thông số của thiết bị bị đo theo phƣơng pháp hình học và mơ hình tính
tốn để làm cơ sở xây dựng phần mềm xác định tọa độ điểm đo. .................................... 37
2.5.1 Kết quả tính các thông số thiết bị khi set (0,0) ( trên Excel). .............................. 39
2.5.2 Kết quả tính độ phân giải của thiết bị tại vị trí B1 ............................................... 40
2.5.3 Kết quả tính độ phân giải của thiết bị tại vị trí B2 ............................................... 43
2.5.4 Kết quả tính độ phân giải của thiết bị tại vị trí B3 ............................................... 46
2.5.5 Kết quả tính độ phân giải của thiết bị tại vị trí B4 ............................................... 49
2.5.6 Lựa chọn dung sai các chiều dài khâu và dung sai đƣờng kính đầu đo khi nhập
vào phần mềm của máy đo. ............................................................................................... 53
2.5.7 Ảnh hƣởng số xung của Encoder đến độ phân giải của tính bị ........................... 56
2.5.8 Cấu hình phần cứng của máy ............................................................................... 57
2.6 Phầm mềm của máy .................................................................................................... 57
2.6.1 Mục tiêu của phần mềm ....................................................................................... 57
2.6.2 Xác định sai số bằng phƣơng pháp nội suy sử dụng hàm định dạng ................... 57
2.6.3 Chế thử, nghiên cứu xác định mẫu mực thiết kế phần mềm. ............................... 62
2.6.4 Phân tích kết quả đo, các giải pháp hồi quy profin đo, giải pháp về sai số ......... 63
2.7 Lựa chọn các chi tiết khác của máy đo ....................................................................... 70
2.7.1 Ổ lăn: .................................................................................................................... 70
2.7.2 Thông số của các linh kiện điện tử....................................................................... 76
2.8 Bản vẽ chế tạo sản phẩm ............................................................................................. 78
2.9 Hƣớng dẫn sử dụng ..................................................................................................... 78
CHƢƠNG 3: ĐO VÀ ĐÁNH GIÁ SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM ...................................... 80
3.1 Nội dung đánh giá, thiết bị đánh giá. .......................................................................... 80
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
vi
3.1.1 Đánh giá “độ chính xác lặp lại phép đo” của máy. .............................................. 80
3.1.2 Đánh giá “sai số tƣơng đối theo đƣờng kính” so với phƣơng pháp đo hiện đang
áp dụng tại cơ sở (Cơng ty TNHH MTV Cơ khí hóa chất 13) .......................................... 80
3.1.3 Thiết bị đánh giá................................................................................................... 81
3.2 Kết quả đánh giá “độ chính xác lặp lại phép đo” bằng phƣơng pháp Quy hoạch thực
nghiệm ............................................................................................................................... 83
3.2.1 Xác định số lần đo ................................................................................................ 83
3.2.2 Kết quả đo ............................................................................................................ 83
3.3 Kết quả đánh giá “sai số tƣơng đối theo đƣờng kính” ................................................ 87
CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN ................................................................................................. 88
4.1 Kết luận........................................................................................................................ 88
4.2 Kiến nghị ..................................................................................................................... 88
CÁC TÀI LIỆU ĐÍNH KÈM
-
Hƣớng dẫn sử dụng.
-
Code Printed PLC.
-
Code Printed PC.
-
Bản vẽ chế tạo sản phẩm.
-
Kết qủa đo của phòng LAB.
-
Bài báo đăng trên Tạp chí Khoa học Việt Nam " Thiết kế, chế tạo và ứng dụng
máy đo PCMM kiểu ROBOT".
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
vii
DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT
TT KÍ HIỆU
DIỄN GIẢI NỘI DUNG ĐẦY ĐỦ
1
PCMM
Portable Coodianate Measure Machine
2
CMM
Coodianate Measure Machine
3
PLC
Programable Logic Control
4
NC
Numerical Control
5
CNC
6
RE
7
CAD
Computer Aided Design
8
CAM
Computer Aided Manufacturing
9
CIM
Computer Integrated Manufacturing
10
FE
Forward Engineering
11
DH
Denavit Haternbeg
12
3D
3 Direction
13
x(t)
Quỹ đạo đầu đo trong không gian công tác
14
q(t)
Quỹ đạo đầu đo trong không gian khớp
15
qi
ĐƠN VỊ
Computer Numerical Control
Reverse Engineering
Biến khớp thứ (i)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
viii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ
Hình 1: Sơ đồ hóa mơ hình thiết kế từ mẫu đến triển khai các bƣớc cơng nghệ ...... 1
Hình 2: Sơ đồ hóa mơ hình các bƣớc thiết kế thử nghiệm chầy dập (vuốt) cho một
chặng cơng nghệ cụ thể ............................................................................................. 2
Hình 1.1: Minh họa quy trình sản xuất ngƣợc .......................................................... 9
Hình 1.2: Rapidform - phần mềm hàng đầu trong thiết kế ngƣợc ............................ 9
Hình 1.3: Quét 3D với các điểm đánh dấu trên bề mặt ........................................... 10
Hình 1.4: Qt laser khơng tiếp xúc........................................................................ 10
Hình 1.5: Robot PCMM và hệ thống cơng nghệ..................................................... 11
Hình 1.6: Máy CMM để bàn kiểu shop floor .......................................................... 11
Hình 1.7: Máy CMM cấu trúc dạng khung ............................................................. 11
Hình 1.8: Máy CMM cấu trúc đứng........................................................................ 12
Hình 1.9: Một số kiểu đầu đo khác nhau của máy CMM ....................................... 12
2.1:Mặt hypeboloid trịn xoay ........................................................................ 16
2.2: Sơ đồ hệ thống cơng nghệ và sơ đồ chuyển đổi tọa độ........................... 18
2.3: Sơ đồ động học xác định độ phân giải của Encoder ............................... 20
2.4: Chuyển động với bƣớc bé nhất của đầu đo giữa hai điểm trong không
gian .......................................................................................................................... 22
2.5: Vùng làm việc của máy ........................................................................... 24
2.6: Sơ đồ chia lƣới khảo sát lựa chọn Encoder............................................. 24
2.7: Bƣớc dịch chuyển nhỏ nhất mà đầu đo phát hiện xung quanh điểm khảo
sát............................................................................................................................. 25
nh 2.8: Sơ đồ động học máy đo ........................................................................... 29
2.9: Sơ đồ mơ tả thực hiện q trình đo. ........................................................ 30
2.10: Sơ đồ liên kết Cơ - Điện tử của máy đo ................................................ 31
2.11: Sơ đồ tính tọa độ đo khởi điểm (điểm set 0,0) ...................................... 32
2.12: Sơ đồ tính tọa độ của điểm đo ............................................................... 33
2.13: Sơ đồ tính độ phân giải giữa hai điểm đo liên tiếp .............................. 35
2.14: Mơ hình động học khi sử dụng đầu đo hình cầu ................................... 36
2.15: Các dạng sai số do gá chi tiết xẩy ra trong trƣờnghợp sử dụng đầu đo
cầu ........................................................................................................................... 36
2.16: Mơ hình động học khi sử dụng đàu đo hình trụ .................................... 37
2.17: Khơng xuất hiện các dạng sai số do gá chi tiết xẩy ra trong trƣờng ..... 37
2.18: Không gian làm việc của máy đo.......................................................... 38
2.19: Sơ đồ tính các thơng số ban đầu của ..................................................... 39
2.20: Sơ đồ tính độ phân giải tại điểm B1...................................................... 40
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
ix
2.21: Sơ đồ tính độ phân giải tại điểm B2...................................................... 43
2.22: Sơ đồ tính độ phân giải tại điểm B3...................................................... 46
2.23: Sơ đồ tính độ phân giải tại điểm B4...................................................... 49
2.24: Các dạng sai số chế tạo khâu robot ....................................................... 58
2.25: a. Sơ đồ chia lƣới không gian công tác trên mặt chiếu đứng và chiếu
bằng ......................................................................................................................... 61
2.26: Sơ đồ mô phỏng điểm đo ...................................................................... 62
2.27: Sơ đồ mô phỏng biên dạng đo đã đƣợc hồi quy (làm mịn) .................. 63
2.28: Sự khác nhau của phân tố nội suy khi mật độ điểm mẫu khác nhau .... 64
2.29: Biên dạng phóng đại nhận đƣợc qua phép đo tiếp xúc ......................... 65
2.30: Kết quả đo ban đầu chƣa qua xử lý ....................................................... 66
2.31: Kết quả đo xử lý 3 vòng lặp (đen – đỏ - xanh) ..................................... 66
2.32: Biên dạng đã xử lý hồn thiện với 1000 vịng lặp (đƣờng pline màu đỏ)
................................................................................................................................. 67
2.33: Sơ đồ lấy trung bình tọa độ đo .............................................................. 67
2.34: Sơ đồ giải thuật lấy tọa độ điểm trung bình khi mịn hóa ...................... 68
2.35: Cài bổ sung các file công cụ vào excel ................................................. 69
2.36: Giao diện add in ứng dụng didg.xla vào excel ..................................... 70
2.37: Giao diện của file LamMinBienDang ................................................... 70
2.38: Cách sử dụng kết quả tính tốn dung sai .............................................. 71
2.39: 6 điểm xê dịch cho phép của khâu cuối trong phạm vi mặt cầu giới hạn
sai số ........................................................................................................................ 72
2.40: Khe hở hƣớng kính:δ ; khe hở dọc trục: δ1+δ2 .................................... 74
2.41: Encoder E40S6 -5000 - 3 - T -24 .......................................................... 77
2.42: PLC CP1L của Omron .......................................................................... 77
2.43: Cổng chuyển đổi USB sang RS232 ...................................................... 78
3.1: Máy phóng hình 50 lần JT3-D ................................................................ 82
3.2: Máy hiển vi vạn năng JX13B .................................................................. 83
3.3: Sơ đồ đo chi tiết dạng 1........................................................................... 84
3.4: Sơ đồ đo chi tiết dạng 2........................................................................... 85
3.5: Sơ đồ đo chi tiết dạng 3........................................................................... 86
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
x
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
2.1: Kết quả tính tốn cảm biến bằng phƣơng pháp số trong miền làm việc 25
2.2: lọc các cực theo yêu cầu ......................................................................... 29
2.3:Các thông số của thiết bị.......................................................................... 38
2.4: Bảng tính các thơng số ban đầu của thiết bị khi set 0,0 ......................... 39
2.5: Các thơng số của thiết bị tại vị trí đo B1.1 ............................................. 41
2.6: Bảng tính các thơng số của đầu đo khi đo B1.1 + thêm 1 xung của E1 . 42
2.7: Các thơng số của thiết bị tại vị trí đo B2.2 ............................................. 44
2.8: Bảng tính các thơng số của đầu đo khi đo B2.2 + thêm 1 xung của E1 . 45
2.9: Các thông số của thiết bị tại vị trí đo B3.3 ............................................. 47
2.10: Bảng tính các thơng số của đầu đo khi đo B3.3 + thêm 1 xung của E148
2.11: Các thông số của thiết bị tại vị trí đo B4.4 ........................................... 50
2.12: Bảng tính các thơng số của đầu đo khi đo B4.4 + thêm 1 xung của E152
2.13: Các thơng số chính của thiết bị............................................................. 53
2.14:Các thông số của thiết bị với giá trị Max .............................................. 54
2.15: Các thông số của thiết bị tại vị trí đo B3.3 Max................................... 54
2.16 Các thơng số của thiết bị với giá trị min ................................................ 55
2.17: Các thông số của thiết bị tại vị trí đo B3.3 Min ................................... 55
2.18: Khoảng cách max từ điểm đo B3.3 đến gốc 0,0................................... 56
2.19: Khoảng cách min từ điểm đo B3.3 đến gốc 0,0 ................................... 56
2.20: Bộ thông số kỹ thuật của máy .............................................................. 57
2.21: Trích một đoạn biên dạng đo đƣợc dƣới dạng text .............................. 63
2.22: Bảng DH của tay đo PCMM hai khâu .................................................. 71
2.23: Kết quả khảo sát dung sai chiều dài khâu tại các điểm khác nhau theo
GRG [3] ................................................................................................................... 72
2.24: Ký hiệu phụ về khe hở của vòng bi ...................................................... 75
2.25: Radial internal clearances in deep groove ball bearings ...................... 76
3.1: Bảng kết quả đo chi tiết dạng 1 .............................................................. 84
3.2: Bảng kết quả đo chi tiết dạng 2 .............................................................. 85
3.3: Bảng kết quả đo chi tiết dạng 3 .............................................................. 86
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Thiết kế ngƣợc đƣợc áp dụng khá nhiều trong thiết kế sản phẩm, dụng cụ cho
các ngun cơng dập vuốt có biến mỏng thành từ phơi tấm tại Cơng ty TNHH
MTV Cơ khí hố chất 13. Tuy nhiên đến nay quá trình này hiện tại vẫn sử dụng
phƣơng pháp truyền thống, do vậy quá trình thực hiện gồm: "Tái tạo hình dạng chi
tiết, thiết kế các bước công nghệ, thiết kế dụng cụ dập vuốt, dưỡng kiểm...đến tổ
chức triển khai chế thử" khá tốn kém và kéo dài bởi các lý do sau:
- Thiết kế ngƣợc để tái tạo hình dạng chi tiết: Theo phƣơng pháp đo vẽ thủ cơng
nên khó chính xác, phụ thuộc tay nghề do vậy phải thử nghiệm nhiều lần.
- Để đạt sản phẩm cuối cùng cần qua nhiều nguyên cơng, dụng cụ của mỗi
ngun cơng có biên dạng khác nhau. Để đạt đƣợc biên dạng tối ƣu cũng nhƣ chất
lƣợng sản phẩm của mỗi bƣớc công nghệ phải qua nhiều lần thử nghiệm, biên dạng
dụng cụ cuối cùng là kết quả đƣợc tái tạo từ biên dạng thực tế.
- Mỗi lần thử nghiệm phải triển khai rất nhiều công việc đo kiểm và thiết kế lại
dụng cụ, thiết kế dƣỡng kiểm dụng cụ, thiết kế dƣỡng đối kiểm dƣỡng kiểm, tiến
hành chế tạo....
Hình 1: Sơ đồ hóa mơ hình thiết kế từ mẫu đến triển khai các bước công nghệ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
2
Hình 2: Sơ đồ hóa mơ hình các bước thiết kế thử nghiệm chầy dập (vuốt) cho một chặng
công nghệ cụ thể
Việc đo vẽ thủ công thuộc phạm vi thiết kế truyền thống nên những nỗ lực về
thiết kế không đƣợc kế thừa, phát triển tiếp ở bƣớc gia công khi thực hiện trên các
máy CNC, việc thể hiện dữ liệu dƣới dạng số còn liên quan đến các hỗ trợ hoạch
định q trình cơng nghệ tự động trên máy tính (CAPP-computer Aided process
planing) giảm đƣợc nhiều cơng sức so với làm công nghệ bằng tay truyền thống.
Trên thế giới phƣơng pháp thiết kế ngƣợc thơng qua số hóa bề mặt mẫu bằng
thiết bị đo tọa độ CMM đƣợc áp dụng phổ biến. Ƣu điểm của phƣơng pháp này là
cho phép thiết kế nhanh, chính xác kể cả các chi tiết bề mặt có biên dạng phức tạp
(khơng xác định đƣợc quy luật tạo hình). Phƣơng pháp thiết kế ngƣợc cũng có ƣu
điểm đối với thiết kế các chi tiết mà bề mặt có quy luật tạo hình nhƣng khơng xác
định đƣợc thông số thiết kế, chẳng hạn các chi tiết có bề mặt xoắn nhƣ cánh tuabin,
bề mặt thủy động học, khí động học...
Trong thời gian gần đây trong nƣớc đã có các loại thiết bị tự động đo quét tọa
độ 3D, kỹ thuật thiết kế ngƣợc cũng đã đƣợc nghiên cứu áp dụng tại một số nơi
nhƣ: doanh nghiệp, viện nghiên cứu, trƣờng học…, tuy nhiên việc ứng dụng có
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
3
hiệu quả giải pháp kỹ thuật mới này vẫn còn nhiều vấn đề cần phải xem xét, đặc
biệt là hiệu quả kinh tế do chi phí đầu tƣ .
Đối với Cơng ty TNHH MTV Cơ khí hố chất 13 hiện tại chƣa đủ điều kiện đầu
tƣ trang bị thiết bị nêu trên. Trên cơ sở các kỹ thuật về robot có thể số hóa các biên
dạng phức tạp bằng cách giám sát tín hiệu của các cảm biến gắn tại từng trục khớp
khi cho một đầu dò di chuyển trên biên dạng chi tiết cần đo, dữ liệu tái tạo đƣợc
thể hiện theo định dạng *.dwg để tiện cho việc liên kết với máy công cụ điều khiển
số khi gia cơng, nó cho phép thay thế cho phƣơng pháp thiết kế truyền thống nhƣ
hiện nay, góp phần nâng cao độ chính xác thiết kế và rút ngắn q trình gia cơng
thử nghiệm dụng cụ và sản phẩm.
Từ các phân tích nêu trên vấn đƣợc đề đặt ra là chế tạo một thiết bị có cấu hình
đơn giản, có khả năng tự chế tạo đáp ứng đƣợc công việc "thiết kế ngƣợc" từ các
sản phẩm sẵn có hoặc thay thế việc chế tạo các dụng cụ kiểm, dƣỡng kiểm trong
quá trình chế thử để xác định mẫu mực sản phẩm, thay vì các phƣơng pháp truyền
thống trƣớc đây mà khơng làm giảm độ tin cậy của quá trình thiết kế gia cơng tại
Cơng ty TNHH MTV Cơ khí hóa chất 13. Đề tài đƣợc chọn vì lý do này.
2. Phạm vi nghiên cứu của đề tài
Trên cơ sở lý do chọn đề tài em muốn phát triển một hệ thống các lý luận liên
quan đến việc thiết kế và chế tạo hoàn chỉnh một Thiết bị đo biên dạng theo nguyên
tắc số hóa kiểu Robot (máy đo CMM kiểu ROBOT ) để ứng dụng số hóa biên dạng
chi tiết trong phạm vi ứng dụng đƣợc tại Công ty TNHH MTV Cơ khí hóa chất 13.
Với ý đồ đó đề tài đƣợc tập trung khai triển trên các khía cạnh sau:
- Khái qt các đặc tính của nhóm sản phẩm cần đo nhằm xác định các đặc tính
nhƣ: đặc tính kích thƣớc, đặc tính độ chính xác để từ đó rút ra các yêu cầu cơ bản
với máy đo;
- Tổng hợp, so sánh, lựa chọn cấu hình phần cơ khí của máy đo phù hợp nhất
với nhiệm vụ đặt ra, đồng thời thỏa mãn điều kiện gia công chế tạo thiết bị tại
Cơng ty TNHH MTV Cơ khí hóa chất 13 cũng nhƣ các thiết bị điện, điện tử có sẵn
trên thị trƣờng Việt Nam với chi phí hợp lý;
- Thiết kế và chế tạo hồn chỉnh phần cơ khí của tay đo, trang bị điện, điện tử
và điều khiển máy để lấy số liệu thực nghiệm trên nhóm sản phẩm đã chọn;
- Thiết kế giao diện của hệ thống điều khiển trên PC sao cho thân thiện với
ngƣời sử dụng, linh hoạt trong thay đổi các thông số của phần cứng (ví dụ: số xung
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
4
của Encoder, chiều dài cánh tay robot, đƣờng kính que đo...) mà không cần cải tiến
nâng cấp phần mềm.
- Xử lý số liệu thô nhận đƣợc từ máy đo thành các định dạng yêu cầu với độ
chính xác cao;
- Ứng dụng máy vào sản xuất.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
a) Ý nghĩa khoa học
Việc đi tắt đón đầu trong q trình phát triển đƣợc nhiều nƣớc có nền cơng
nghiệp đang phát triển rất quan tâm, nhất là ở các lĩnh vực thiết kế không sở trƣờng
nhƣng có nhu cầu thƣờng xun. Sản phẩm hồn thiện cuối cùng có thể trải qua
q trình nghiên cứu lâu dài gồm động học, động lực học, thẩm mỹ và các kiến
thức chuyên môn phức tạp, tuy nhiên khi đặt vấn đề sao chép mẫu thiết kế có sẵn
ngƣời thực hiện chỉ cần tái tạo chính xác sản phẩm có sẵn mà khơng cần thực hiện
theo trình tự kỹ thuật của nó, việc này rút ngắn đƣợc nhiều thời gian, tiết kiệm
đƣợc nhiều tiền bạc và công sức thực hiện.
Thiết kế lại hoặc số hóa một sản phẩm đã có với độ chính xác cao về hình dáng
và kích thƣớc mà không cần quan tâm nghiên cứu các ràng buộc tạo hình theo quy
trình thiết kế thơng thƣờng vì lý do nào đó chính là ý nghĩa khoa học của đề tài
này.
Đề tài triển khai một nghiên cứu giải bài tốn ngƣợc về độ chính xác để xác
định đặc tính của các cảm biến thay thế cho phƣơng pháp sử dụng phép dịch
chuyển vi phân truyền thống. Qua đó khảo sát ảnh hƣởng của tầm với đến độ chính
xác đo của các điểm khác nhau trong vùng làm việc của tay đo.
Đề tài cũng phát triển một phƣơng pháp làm mịn hóa một đƣờng cong trơn
(smoothness) nhận đƣợc từ số liệu đo thô.
b) Ý nghĩa thực tiễn
Giải quyết đƣợc bài toán đặt ra nêu trong Mục 1 lý do chọn đề tài. Cho phép
thay thế cho phƣơng pháp thiết kế truyền thống nhƣ hiện nay, góp phần nâng cao
độ chính xác thiết kế và rút ngắn q trình gia cơng thử nghiệm dụng cụ và sản
phẩm tại Công ty TNHH MTV Cơ khí hóa chất 13.
4. Phƣơng pháp và phƣơng pháp luận
a) Phƣơng pháp nghiên cứu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
5
Áp dụng phƣơng pháp Nghiên cứu triển khai, trên cơ sở vận dụng lý thuyết
động học của Robot. Lý thuyết về động học robot đã chỉ ra rằng trong một chuỗi
động học biết trƣớc các đặc trƣng kết cấu, vị trí và hƣớng của một khâu bất kỳ so
với một chuẩn quy chiếu biết trƣớc hoàn toàn xác định nếu biết chuyển vị của các
khớp động. Ứng dụng nguyên lý này vào thiết kế máy đo cho một nhóm sản phẩm
cụ thể đáp ứng các yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật đặt ra là một đề tài mang tính khả
thi cao.
b) Phƣơng pháp luận
Phƣơng pháp luận là hệ thống các phƣơng pháp đƣợc ứng dụng để giải quyết
vấn đề đặt ra. Luận văn sử dụng các phƣơng pháp luận về:
- Thiết kế hệ thống đo lƣờng cơ điện tử gián tiếp nhiều thành phần bằng
phƣơng pháp số;
- Kỹ thuật robot trong việc nghiên cứu động học của tay đo;
- Liên kết động học trên cơ sở điều khiển thời gian;
- Các phƣơng pháp nội suy và xấp xỉ (cho khâu xử lý dữ liệu đo).
Lý do lựa chọn các phƣơng pháp trên đó là thiết bị khơng tiêu chuẩn, đối tƣợng
sử dụng thiết bị xuất phát từ thực tiễn nhu cầu công việc, do vậy từ thiết lập trƣờng
không gian làm việc đến thiết kế thiết bị, giao diện phần mềm trên PC đều do sự
vận dụng triển khai sáng tạo các kiến thức lý thuyết về ROBOT công nghiệp cũng
nhƣ phƣơng pháp tƣ duy đã đƣợc trang bị tại trƣờng học và thực tế sản xuất để ứng
dụng khi triển khai đề tài nghiên cứu.
5. Nội dung của đề tài
Ngoài lời cam đoan, lời cảm ơn, phụ lục và mở đầu nội dung đề tài gồm các
chƣơng sau:
Chƣơng 1: Tổng quan về sản xuất theo kỹ thuật ngƣợc
Chƣơng 2: Thiết kế máy
Chƣơng 3: Đo và đánh giá số liệu thực nghiệm
Kết luận và kiến nghị.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
6
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ SẢN XUẤT THEO KỸ THUẬT NGƢỢC
1.1 Thiết kế ngƣợc và sản xuất theo kỹ thuật ngƣợc
Thiết kế ngƣợc là quy trình xây dựng lại bản thiết kế (bản vẽ hoặc file số liệu)
của mẫu vật có trƣớc.
Ƣu điểm của phƣơng pháp thiết kế ngƣợc là cho phép thiết kế nhanh và chính
xác mẫu thiết kế có độ phức tạp hình học cao, hoặc mẫu dạng bề mặt tự do (không
xác định đƣợc quy luật tạo hình).
Phƣơng pháp thiết kế ngƣợc cũng có ƣu điểm đối với mẫu thiết kế dạng bề mặt
có quy luật tạo hình nhƣng khơng xác định đƣợc thơng số thiết kế. Chẳng hạn các
mẫu bề mặt xoắn nhƣ cánh tuabin, bề mặt thủy động học, khí động học. Trong thời
gian gần đây trong nƣớc đã có các loại thiết bị tự động đo quét tọa độ 3D, kỹ thuật
thiết kế ngƣợc cũng đã đƣợc nghiên cứu áp dụng tại một số nơi nhƣ: Doanh
nghiệp, viện nghiên cứu, trƣờng học.... Tuy nhiên việc ứng dụng có hiệu quả giải
pháp kỹ thuật mới này vẫn cịn nhiều vấn đề cần phải hồn thiện thêm.
Kỹ thuật thiết kế ngƣợc - Reverse Engineering (RE) là thuật ngữ đƣợc sử dụng
phổ biến trong thời gian gần đây. Tuy nhiên việc sử dụng RE trong phát triển sản
phẩm đã đƣợc bắt đầu từ vài thập kỷ trƣớc. RE đƣợc khái niệm là quá trình nhân
bản một vật thể, một bộ phận hoặc một sản phẩm hoàn chỉnh có sẵn mà khơng có
sự trợ giúp của bản vẽ, tài liệu hay mơ hình máy tính.
Về bản chất thiết kế ngƣợc là quá trình sao chép một sản phẩm đã đƣợc sản xuất
(nhờ khả năng sao chép hình ảnh của một vật thể thành dữ liệu CAD 3D), thiết kế
ngƣợc liên quan đến việc qt hình (scanning), số hóa (digitizing) vật thể thành
dạng điểm, đƣờng và bề mặt 3D.
Các nhà thiết kế và chế tạo thƣờng đánh giá sản phẩm của mình và đối thủ cạnh
tranh trƣớc khi đƣa ra một ý tƣởng mới. Ngày nay q trình đó đƣợc hệ thống hóa
thành một kỹ thuật riêng gọi là kỹ thuật thiết kế ngƣợc. Đó là sự đánh giá có hệ
thống một sản phẩm nhằm mục đích tái tạo lại hồn chỉnh hoặc có bổ sung thêm
những cải tiến phát triển. Nhƣ vậy có thể thấy kỹ thuật thiết kế ngƣợc là q trình
tạo mơ hình thiết kế từ sản phẩm có sẵn, nhằm thực hiện các phép phân tích kỹ
thuật hoặc tái tạo lại sản phẩm dƣới dạng nguyên gốc hay biến thể. Quá trình này
trái ngƣợc với quá trình truyền thống bấy lâu nay kiểu “thiết kế thuận” (Forward
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
7
Engineering) đi từ ý tƣởng đến sản phẩm (thiết kế ngƣợc thì đi từ việc phân tích
một bộ phận trong quá trình thuận, ngƣợc này đƣợc tổng hợp theo trình tự nhƣ sau:
- Thiết kế thuận: nhu cầu
ý tƣởng thiết kế
tạo mẫu thử và kiểm tra
sản
phẩm.
- Thiết kế ngƣợc: sản phẩm
kiểm tra
đo và kiểm tra
tái thiết kế
tạo mẫu thử và
sản phẩm.
Kỹ thuật thiết kế ngƣợc theo hƣớng tự động hóa thƣờng đƣợc chia làm 3 giai
đoạn là: lấy mẫu (số hóa bề mặt) bằng thiết bị đo quét tọa độ; xử lý dữ liệu và xây
dựng mơ hình thiết kế trên phần mềm CAD; ứng dụng.
Giai đoạn lấy mẫu là giai đoạn số hóa bề mặt mẫu bằng các loại thiết bị đo quét
tọa độ. Các loại thiết bị đo quét tọa độ đƣợc lựa chọn tùy theo hình dạng của chi
tiết, yêu cầu độ chính xác, vật liệu chi tiết, kích thƣớc chi tiết... Hai loại thiết bị đo
quét tọa độ phổ biến nhất hiện nay là thiết bị đo không tiếp xúc và thiết bị đo tiếp
xúc. Điển hình của 2 loại máy này là máy quét laser và máy đo tọa độ (Coordinate
Measuring Machine - CMM). Trong giai đoạn này thiết bị đo tọa độ sẽ thu nhận dữ
liệu hình học của đối tƣợng ở dạng tọa độ của các điểm (x,y, z), sau đó sẽ tập hợp
các điểm trên bề mặt đối tƣợng đƣợc mô tả nhƣ “đám mây điểm”.
Theo Metalex Magazine máy đo 3D hay còn gọi là máy đo toạ độ (Coordinate
Measuring Machine, viết tắt là CMM) hoạt động theo nguyên lý dịch chuyển một
đầu dò để xác định tọa độ các điểm trên một bề mặt của vật thể. CMM thƣờng thiết
kế với 4 phần chính: Thân máy, đầu đo, hệ thống điều khiển (máy tính) và phần
mềm đo.
Máy CMM có nhiều chủng loại khác khác nhau về kích cỡ, thiết kế và cơng
nghệ đo. Máy có thể chỉ có hệ điều khiển cơ (manual), hoặc có hệ điều khiển số
CNC/PC.
Các máy CMM thƣờng đƣợc sử dụng để đo lƣờng về kích thƣớc, đo kiểm mẫu,
lƣợc đồ góc, hƣớng hoặc chiều sâu, đo chép mẫu hoặc tạo hình.
Các thơng số cơ bản đƣợc quan tâm của máy là các hành trình đo theo trục x, y,
z; độ phân giải và trọng lƣợng vật đo của máy. Các tính năng chung của máy
CMM là có hệ thống bảo vệ chống va đập, khả năng lập trình offline, thiết kế
ngƣợc, phần mềm SPC và bù nhiệt độ.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
8
Về kết cấu, máy CMM gồm nhiều loại: tay gấp (artigulated arm), kiểu cầu
(bridge), kiểu chìa đỡ (cantilever), kiểu giàn (gantry) hay trục ngang (horizonal
arm).
- Kiểu tay gấp thƣờng là loại máy nhỏ cầm tay, cho phép đầu dò xoay đặt theo
nhiều hƣớng khác nhau.
- Máy kiểu cầu là loại có trục đo đƣợc lắp thẳng đứng với một dầm ngang đặt
trên 2 ụ đỡ. Máy đo kiểu cầu (theo trục X) giúp mở rộng phạm vi của vật thể đo.
- Với máy đo kiểu chìa đỡ, trục đo đƣợc đỡ bởi một kết cấu đỡ.
- Máy kiểu giàn có kết cấu khung treo trên các ụ đỡ để có thể mở rộng phạm vi
trên các vật đƣợc đo. Các máy đo kiểu giàn có cấu trúc tƣơng tự nhƣ thiết kế kiểu
cầu.
- Đối với máy đo kiểu trục ngang, trục lắp đầu dị đƣợc đặt ngang chìa ra, một
đầu gắn trên giá đỡ thẳng đứng có thể dịch chuyển đƣợc.
Về hệ thống đầu do cho máy CMM, ngƣời ta có thể sử dụng loại đầu dị tiếp xúc
hay đo điểm rời rạc, hệ thống đầu đo laser, hoặc camera. Máy đo CMM đa cảm
biến có thể đƣợc trang bị một lúc nhiều hơn một cảm biến, camera hoặc đầu dò.
Tiếp theo là giai đoạn xử lý dữ liệu và xây dựng mơ hình, giai đoạn này sử dụng
2 phần mềm là phần mềm tạo lƣới (có khả năng tự động phủ lƣới qua tất cả các
điểm dữ liệu) và phần mềm mơ hình hóa 3D (có khả năng mơ hình hóa các đƣờng
cong, mặt cong NURBS, xây dựng mơ hình thiết kế CAD từ mơ hình lƣới điểm
thơng qua sự tƣơng tác của ngƣời sử dụng với giao diện của phần mềm).
Sau cùng là giai đoạn ứng dụng, mô hình thiết kế có thể đƣợc tinh chỉnh, tối ƣu
bằng các phƣơng pháp phân tích CAE, hay chuyển sang cơng đoạn thiết kế khuôn
cho sản phẩm và cuối cùng là xuất dữ liệu thiết kế dƣới dạng bản vẽ kỹ thuật. Có
thể sử dụng trực tiếp dữ liệu thiết kế cho cơng đoạn sản xuất bằng cách chuyển mơ
hình CAD sang phần mềm CAM để lập trình gia cơng CNC, hay chuyển sang dữ
liệu STL cho quá trình tạo mẫu nhanh. Ngồi việc phục vụ thiết kế chế tạo, quy
trình thiết kế ngƣợc còn đƣợc sử dụng để kiểm tra, đánh giá độ chính xác giữa sản
phẩm gia cơng so với nguyên mẫu.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
9
Hình 1.3:Minh họa quy trình sản xuất ngược
Ngồi việc phục vụ thiết kế chế tạo, quy trình thiết kế ngƣợc cịn đƣợc sử dụng
để kiểm tra, đánh giá độ chính xác giữa sản phẩm gia cơng so với ngun mẫu.
Hình 1.4: Rapidform - phần mềm hàng đầu trong thiết kế ngược
Các lĩnh vực ứng dụng chính của thiết kế ngƣợc bao gồm:
- Thiết kế chế tạo khuôn mẫu khuôn nhựa, khn đúc...
- Gia cơng CNC (dữ liệu mơ hình CAD đầu vào)
- Thiết kế, sản xuất hàng tiêu dùng (điện thoại, đồ gia dụng)
- Công nghiệp ô tô, hàng không, y tế và giáo dục...
- Sao chép, phục hồi, sản xuất phụ tùng đơn chiếc khơng cịn sản xuất hoặc thiết
kế.
- Nghiên cứu và phát triển sản phẩm mới.
Chính nhờ ƣu điểm của phƣơng pháp thiết kế ngƣợc là cho phép thiết kế nhanh và
chính xác mẫu thiết kế có độ phức tạp hình học cao, hoặc mẫu dạng bề mặt tự do khơng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
10
xác định đƣợc quy luật tạo hình. Vì vậy, nó đƣợc ứng dụng cao trong nghiên cứu và
phát triển sản phẩm (R&D) đặc biệt trong các lĩnh vực có vịng đời sản phẩm ngắn nhƣ
hàng tiêu dùng, ô tô, xe máy, bao bì nhựa. Phù hợp với các doanh nghiệp nhỏ sử dụng
lợi thế của công nghệ để bắt kịp các doanh nghiệp lớn khác.
1.2 Một số kỹ thuật và thiết bị đo lƣờng hiện đại trong thiết kế ngƣợc
Với mục đích tạo ra tọa độ điểm trên bề mặt vật thể có sẵn, có nhiều phƣơng
pháp khác nhau nhƣng về cở bản có thể chia vào hai nhóm, các kỹ thuật địi hỏi
tiếp xúc với vật thể hoặc khơng đòi hỏi tiếp xúc với vật thể.
Trong kỹ thuật quét khơng tiếp xúc ngƣời ta có thể cần dán một lớp phản xạ tia
đo hay khơng tùy theo tính chất của vật liệu cấu thành nên vật thể đo nhƣ thế nào.
Hình 1.5: Quét 3D với các điểm đánh dấu trên bề mặt
Hình 1.6: Qt laser khơng tiếp xúc
Qt laser với tốc độ lấy mẫu hàng triệu điểm/giây không tiếp xúc và khơng cần
đánh dấu, độ chính xác có thể tới 1.9µm tƣơng đƣơng với đo tiếp xúc.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
11
Hình 1.7: Robot PCMM và hệ thống cơng nghệ
Trong dịng máy CMM đƣợc ứng dụng phổ biến cho mục đích số hóa bề mặt lại
chia ra nhiều kích thƣớc phục vụ cho các kích cỡ sản phẩm khác nhau. Nhỏ nhất là
loại xách tay hay còn gọi là PCMM (Portable Coodianate Measure Machine)
thƣờng khơng trang bị động cơ, nó có cấu hình nhƣ một tay robot, việc đo lƣờng
đƣợc thực hiên theo nguyên tắc tiếp xúc giữa đầu đo và vật thể.
Hình 1.8: Máy CMM để bàn kiểu shop floor
Hình 1.9: Máy CMM cấu trúc dạng khung
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
12
Hình 1.10: Máy CMM cấu trúc đứng
Hình 1.11: Một số kiểu đầu đo khác nhau của máy CMM
hay khả năng tiếp cận đối tƣợng đo:
.
.
nhà cung cấp
.
.
-
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
13
không thuận lợi cho việc tiếp cận với đầu đo tiếp xúc.
.
1.3 Một số nghiên cứu ở Việt Nam có liên quan đến đề tài
Ở Việt Nam có ba cơng trình tiêu biểu liên quan đến nội dung của đề tài là:
- Tại viện nghiên cứu công nghệ cao ĐHBK HN có một đề tài nhánh trọng điểm
cấp nhà nƣớc “Nghiên cứu, thiết kế chế tạo các robot thông minh phục vụ cho các
ứng dụng quan trọng” do GS.TSKH Nguyễn Thiện Phúc làm chủ nhiệm, đề tài mã
số KC.03.08 Kết quả của đề tài là robot RE-03, robot này có hai bậc tự do và đồ gá
có một bậc tự do, tuy nhiên các mơ đun chính sử dụng trên robot là đầu đo Linear
Gauge LGE-1025 (Mitutoyo) và thƣớc đo cao hiện số Series 192-655 (Mitutoyo)
đều là các mô đun tiêu chuẩn của Mitutoyo nhập khẩu nên việc chế tạo thực chất là
tổ hợp các mơ đun có sẵn phƣơng án này có giá thành cao song đảm bảo độ chính
xác cần thiết.
- Tại ĐHBK TP HCM có một nghiên cứu liên quan mang tên “Ứng dụng robot
song song trong máy đo tọa độ CMM” của TS Thái Thị Thu Hà, tham khảo tại.
:8080/dspace/bitstream/123456789/10467/1/16DT-VT.pdf
tuy dùng cho mục đích đo song đây khơng phải là cấu hình lựa chọn để triển khai
trong nghiên cứu này.
- Tại viện nghiên cứu Narim ( thực hiện thành công
việc nghiên cứu và chế tạo máy đo CMM kiểu cầu (bridge) với vùng làm việc
600x500x400 (mm). Độ chính xác cơng bố ở điều kiện đo 200C là (4+L/100) μm
với L là chiều dài kích thƣớc đo, việc nghiên cứu có kết quả tốt song cấu hình
bridge không phải đối tƣợng triển khai trong nghiên cứu này, các kỹ thuật thiết kế
hai loại máy này khá khác biệt.
Ở Việt Nam có nhiều nhà sản xuất, lắp ráp máy CMM
() và rất nhiều nhà thƣơng mại tuy nhiên các đối tƣợng
này không thực hiện các nghiên cứu tƣơng tự nhằm giải mã và nội địa hóa dịng
máy PCMM nhƣ đề cập ở đề tài này.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
14
1.4 Phạm vi nghiên cứu của đề tài
Đề tài muốn phát triển một hệ thống các lý luận liên quan đến việc thiết kế và
chế tạo hoàn chỉnh một thiết bị số hóa biên dạng chi tiết gia cơng kiểu PCMM
(máy đo tọa độ xách tay kiểu robot) để ứng dụng số hóa biên dạng chi tiết. Với ý
đồ đó đề tài đƣợc tập trung khai triển trên các khía cạnh sau:
- Khái qt các đặc tính của nhóm sản phẩm cần đo nhằm xác định các đặc tính
nhƣ đặc tính kích thƣớc, đặc tính độ chính xác để từ đó rút ra các yêu cầu cơ bản
với máy đo;
- Tổng hợp, so sánh, lựa chọn cấu hình phần cơ khí của máy đo phù hợp nhất
với nhiệm vụ đặt ra;
- Thiết kế và chế tạo hoàn chỉnh phần cơ khí của tay đo, trang bị điện, điện tử và
điều khiển máy để lấy số liệu thực nghiệm trên nhóm sản phẩm đã chọn;
- Xử lý số liệu thô nhận đƣợc từ máy đo thành các định dạng yêu cầu với độ
chính xác cao;
- Ứng dụng máy vào sản xuất.
1.5 Kết luận chƣơng 1
Việt Nam là nƣớc đang phát triển theo định hƣớng cơng nghiệp hóa, xong thiết
bị cơng nghệ cao hầu hết đang nhập khẩu dẫn tới tình trạng thiếu chủ động trong
đào tạo và sản xuất. Việc nghiên cứu giải mã và nội địa hóa các thiết bị này là một
hƣớng vừa giải quyết nhu cầu đào tạo vừa giải quyết nhu cầu sản xuất. Máy đo
CMM không chỉ quan trọng trong công nghệ sản xuất ngƣợc, mà cịn có vai trị
quan trọng trong hệ thống CAD/CAM và cơ khí chính xác nói chung. Bởi vì việc
áp dụng kỹ thuật sản xuất ngƣợc bỏ qua đƣợc giai đoạn nghiên cứu cơ bản để phát
triển sản phẩm.
Theo các phân tích trên, cần tiếp tục nghiên cứu giải mã sản phẩm PCMM. Loại
máy này có tính năng cơ động cao trong khi vẫn đảm bảo đƣợc độ chính xác đo
lƣờng cần thiết, đầu tƣ nhỏ hơn các máy khác cùng chức năng. Tại Việt Nam việc
thiết kế và chế tạo máy thƣơng hiệu Việt với xuất phát điểm sử dụng các linh kiện
và chi tiết cơ bản là chƣa có (ngoại trừ lắp đặt các mơ đun hồn chỉnh sẵn có). Nếu
đảm bảo đồng thời các tiêu chí về kinh tế và kỹ thuật đặt ra, đề tài sẽ góp phần phổ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
15
biến rộng rãi loại máy này tới các doanh nghiệp có nhu cầu đo lƣờng - số hóa trong
sản xuất cơ khí.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
LUAN VAN CHAT LUONG download : add
