Đồ án nghiên cứu phát triển hệ điều khiển đo đặc tính đầu ra cho bộ định vị sử dụng cơ cấu mềm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN
HỆ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN DO ĐẶC TÍNH ĐẦU RA
CHO BỘ ĐỊNH VỊ SỬ DỤNG CƠ CẤU MỀM

GVHD: TS.ĐẶNG MINH PHỤNG
SVTH: NGUYỄN THÀNH ĐẠT

SKL0112 6 8

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8/2023


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN
HỆ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ĐO ĐẶC TÍNH ĐẦU RA
CHO BỘ ĐỊNH VỊ SỬ DỤNG CƠ CẤU MỀM

Giảng viên hướng dẫn:

GVC. TS. ĐẶNG MINH PHỤNG

Sinh viên thực hiện:

NGUYỄN THÀNH ĐẠT

MSSV:

17146101

Lớp:

17146CL3A

Ngành:

CNKT CƠ ĐIỆN TỬ

TP. Hồ Chí Minh, Tháng 8 năm 2023


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
Bộ mơn: Cơ điện tử

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Học kỳ 2/ năm học 2022-2023
Giảng viên hướng dẫn: Đặng Minh Phụng
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Đạt MSSV: 17146101 Điện thoại: 0339256584
1. Mã số đề tài: 22223DT192
Tên đề tài: "Nghiên cứu phát triển hệ điều khiển điện đo đặc tính đầu ra cho bộ định
vị sử dụng cơ cấu mềm."
2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:
Các tài liệu nghiêm cứu trong và ngồi nước.
3. Nội dung chính của đồ án:
Tổng quan về hệ thống điều khiển điện trong đo kiểm vị trí chính xác.
Đo kiểm đặc tính đầu ra của bộ định vị mềm ứng dụng cho hệ thống định vị chính xác.
4. Các sản phẩm dự kiến
Thuyết minh về hệ thống điều khiển đo đặc tính đầu ra cho bộ định vị sử dụng cơ cấu mềm
trong hệ thống định vị chính xác.
Mơ hình hệ điều khiển điện đo bộ định vị mềm.
5. Ngày giao đồ án:
6. Ngày nộp đồ án:
7. Ngơn ngữ trình bày:

TRƯỞNG KHOA
(Ký, ghi rõ họ tên)

Bản báo cáo:

Tiếng Anh



Tiếng Việt



Trình bày bảo vệ:

Tiếng Anh



Tiếng Việt



TRƯỞNG BỘ MƠN

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

(Ký, ghi rõ họ tên)

(Ký, ghi rõ họ tên)

Được phép bảo vệ ………………………………………
(GVHD ký, ghi rõ họ tên)

i


LỜI CAM KẾT
-

Tên đề tài: “Nghiên cứu phát triển hệ điều khiển điện đo đặc tính đầu ra
cho bộ định vị sử dụng cơ cấu mềm.”

-

GVHD: Đặng Minh Phụng

-

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thành Đạt

-

MSSV: 17146101

-

Địa chỉ sinh viên: 11/5J, ấp Mỹ Hịa 4, Xn Thới Đơng, Hóc Mơn, tp.HCM

-

Số điện thoại liên lạc: 0339256584

-

Email:

-

Ngày nộp khóa luận tốt nghiệm (ĐATN):

-

Lời cam kết: “Tơi xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp (ĐATN) này là cơng trình do

Lớp: 17146CL3A

chính tôi nghiêm cứu và thực hiện. Tôi không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã
được công bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, tơi
xin chịu hồn tồn trách nhiệm”.

Tp. Hồ Chí Minh, ngày …. tháng …. năm
Ký tên

ii


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến giáo viên hướng dẫn:
Thầy TS. Đặng Minh Phụng. Cảm ơn thầy vì đã đồng hành, giúp đỡ, đưa ra những lời khuyên,
những chỉ dẫn cụ thể cho em trong suốt quá trình thực hiện đồ án. Bên cạnh đó thầy cịn hỗ
trợ thiết bị thực nghiệm, giới thiệu em với các nhóm làm về cơ cấu mềm để em có cơ hội tiếp
xúc và học hỏi thêm từ mọi người giúp em hoàn thành đồ án một cách tốt nhất. Một lần nữa
xin được bày tỏ lòng cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến Thầy.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến tất cả thầy cô trong Khoa Đào tạo chất lượng cao, Bộ
môn Cơ điện tử, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM, những người đã truyền đạt
những kiến thức nền tảng quý báu, những bài học, kinh nghiệm để em có nền tảng vững chắc
về chun mơn cũng như xã hội. Xin gửi lời cảm ơn đến các Thầy Cô trong hội đồng đánh
giá đồ án tốt nghiệp và giáo viên phản biện: Thầy Đặng Trí Dũng, đã đưa ra những ý kiến
phản biện và góp ý thật sự đã giúp em rất nhiều trong việc chỉnh sửa và hồn thiện đồ án của

mình.
Xin gửi lời cảm ơn đến các nhóm thực hiện đồ án về thiết kế bộ định vị sử dụng cơ cấu
mềm trong học kỳ này đã hỗ trợ em trong quá trình thực nghiệm và đo lường, nhờ sự giúp đỡ
và chia sẻ kinh nghiệm với nhau trong quá trình làm việc chung đã giúp em hoàn thiện mục
tiêu, nhiệm vụ đồ án đã đề ra một cách thuận lợi.
Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn gia đình và người thân đã ln ủng hộ và lắng nghe,
chia sẻ mọi khó khăn và là chỗ dữa vững chắc về vật chất, tinh thần trong suốt thời gian thực
hiện đồ án.

<Sinh viên thực hiện>

iii


TÓM TẮT ĐỒ ÁN
NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN HỆ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ĐO ĐẶC TÍNH ĐẦU RA
CỦA BỘ ĐỊNH VỊ SỬ DỤNG CƠ CẤU MỀM
Trong giai đoạn hiện nay, việc sử dụng cơ cấu mềm trong hệ thống định vị chính xác
được nghiêm cứu và phát triển ngày càng nhiều, nhiều bài báo khoa học đã được xuất bản
quốc tế và nhiều cơng trình nghiêm cứu đã được cơng bố. Tuy nhiên, hầu hết các nghiêm cứu
ở Việt Nam chỉ dừng lại ở giai đoạn tính tốn, thiết kế và mơ phỏng. Việc chế tạo, thực nghiệm
và áp dụng vào môi trường làm việc thực tế vẫn còn nhiều hạn chế ở nước ta. Do đó, đồ án
này sẽ là tài liệu tham khảo quan trọng đối với việc đưa những nghiêm cứu về bộ định vị sử
dụng cơ cấu mềm ứng dụng trực tiếp vào sản xuất thông qua quá trình thực nghiệm đo lường
lại thơng số đặc tính đầu ra sau khi chế tạo, so sánh với kết quả mơ phỏng, từ đó có những cải
tiến và sử dụng hợp lý vào môi trường làm việc thực tế.
Đồ án xây dựng mơ hình hệ điều khiển điện đo đặc tính đầu ra cho bộ định vị sử dụng
cơ cấu mềm, bao gồm các thiết bị điện, cách kết nối, cách sử dụng LabVIEW để đo lường và
lưu trữ dữ liệu phục vụ cho quá trình nghiêm cứu, thực nghiệm và ứng dụng cơ cấu mềm vào
thực tế sau khi mơ phỏng và chế tạo. Bên cạnh đó, đồ án cịn trình bày q trình thực nghiệm

đo đặc tính đầu ra trên một số bộ định vị đã được tính tốn và chế tạo thành cơng.

iv


ABSTRACT
RESEARCH AND DEVELOPMENT OF ELECTRICAL CONTROL SYSTEM TO
MEASURE THE OUTPUT CHARACTERISTICS OF LOCATIONS USING SOFT
STRUCTURE
In the current period, the use of soft mechanism in precise positioning system is
researched and developed more and more, many scientific articles have been published
internationally and many research works have been published. However, most studies in
Vietnam only stop at the stage of calculation, design and simulation. The manufacturing,
experimentation and application to the actual working environment are still limited in our
country. Therefore, this project will be an important reference for putting the researches on
positioners using soft mechanism directly into production through the experimental process
of re-measurement of the performance parameters. output after manufacturing, compared
with simulation results, from there, there are improvements and reasonable use in the actual
working environment.
The project to build an electrical control system model to measure the output
characteristics of the positioner using a soft structure, including electrical devices, how to
connect, how to use LabVIEW to measure and store service data for the process of research,
experiment and application of soft structure into reality after simulation and fabrication. In
addition, the project also presents the experimental process of measuring the output
characteristics on a number of positioners that have been calculated and manufactured
successfully.

v

MỤC LỤC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP .....................................................................................................i
LỜI CAM KẾT ................................................................................................................................... ii
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................................... iii
TÓM TẮT ĐỒ ÁN ..............................................................................................................................iv
MỤC LỤC ...........................................................................................................................................vi
DANH MỤC BẢNG BIỂU.............................................................................................................. viii
DANH MỤC SƠ ĐỒ HÌNH VẼ .........................................................................................................ix
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ..............................................................................................................xi
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ..................................................................................................................1
1.1 Tính cấp thiết của đề tài .............................................................................................................1
1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ...................................................................................1
1.3 Mục tiêu nghiêm cứu của đề tài .................................................................................................2
1.4 Đối tượng và phạm vi nghiêm cứu ............................................................................................2
1.4.1 Đối tượng nghiêm cứu ........................................................................................................2
1.4.2 Phạm vi nghiêm cứu ...........................................................................................................2
1.5 Phương pháp nghiêm cứu ..........................................................................................................2
1.6 Kết cấu của ĐATN.....................................................................................................................3
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊM CỨU ĐỀ TÀI .......................................................................4
2.1 Giới thiệu cơ cấu mềm ...............................................................................................................4
2.2 Một số nghiêm cứu về bộ định vị sử dụng cơ cấu mềm ............................................................5
2.3 Đặc tính đầu ra ...........................................................................................................................9
2.3.1 Chuyển vị ............................................................................................................................9
2.3.2 Tần số tự nhiên .................................................................................................................10
2.4 Một vài khái niệm cơ bản được sử dụng trong báo cáo ...........................................................11
2.4.1 Hệ thống đo kiểm .............................................................................................................11
2.4.2 Bộ định vị .........................................................................................................................11
2.4.3 Hệ thống định vị chính xác ...............................................................................................12
2.5 Tổng quan nghiêm cứu đề tài...................................................................................................13
CHƯƠNG 3: PHƯƠNG HƯỚNG VÀ GIẢI PHÁP VỀ ĐO KIỂM ĐẶC TÍNH ĐẦU RA CỦA CƠ

CẤU MỀM .........................................................................................................................................14
3.1 Yêu cầu của đề tài ....................................................................................................................14
3.2 Phương hướng và giải pháp thực hiện .....................................................................................14
3.3 Trình tự cơng việc tiến hành ....................................................................................................15
3.3.1 Các thành phần của hệ điều khiển điện ............................................................................15
3.3.2 Lắp ráp hệ thống điện .......................................................................................................19
3.3.3 Lập trình LabVIEW ..........................................................................................................20

vi


3.3.4 Lập trình Matlab ...............................................................................................................24
CHƯƠNG 4: THỬ NGHIỆM / THỰC NGHIỆM - ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN
ĐO ĐẶC TÍNH ĐẦU RA CƠ CẤU MỀM .......................................................................................26
4.1 Thực nghiệm trên PZT .............................................................................................................26
4.1.1 Cơ cấu chấp hành PZT .....................................................................................................26
4.1.2 Thực nghiệm trên PZT .....................................................................................................27
4.2 Thực nghiệm trên bộ định vị và khuếch đại 1 bậc tự do ..........................................................32
4.3 Quy trình thực nghiệm .............................................................................................................36
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN - ĐỀ NGHỊ ..............................................................................................39
5.1 Những công việc đạt được .......................................................................................................39
5.2 Những hạn chế trong thực hiện đề tài ......................................................................................39
5.3 Phương hướng phát triển..........................................................................................................39
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................................................41

vii


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3. 1: Thông số của cảm biến laser LK-G15 .................................................................. 16

Bảng 3. 2: Thông số của cảm biến LK-G30 .......................................................................... 16
Bảng 3. 3: Datasheet Analog của card NI USB-6001 [12] .................................................... 18
Bảng 4. 1: Kết quả thực nghiệm đo chuyển vị không tải của PZT ........................................ 28
Bảng 4. 2: Kết quả đo 10 lần với độ dịch chuyển đầu vào của cơ cấu là 45µm .................... 34
Bảng 4. 3: Thông số của hệ thống đo kiểm ........................................................................... 38

viii


DANH MỤC SƠ ĐỒ HÌNH VẼ
Hình 2. 1: Các cơ cấu mềm phổ biến trong đời sống .............................................................. 4
Hình 2. 2: Khớp nối truyền thống
Hình 2. 3: Khớp mềm với cấu tạo nguyên khối .. 4
Hình 2. 4: Cơ cấu dẫn động với độ phân giải Micro ............................................................... 5
Hình 2. 5: Bộ định vị XY ......................................................................................................... 6
Hình 2. 6: Nguyên lý của bộ khuếch đại địn bẩy .................................................................... 6
Hình 2. 7: Cơ cấu khuếch đại kiểu đòn bẩy kép ...................................................................... 7
Hình 2. 8: Cơ cấu khuếch đại dịch chuyển thẳng .................................................................... 7
Hình 2. 9: Cơ cấu ăn dao.......................................................................................................... 7
Hình 2. 10: Cơ cấu ăn dao dùng PZT ...................................................................................... 8
Hình 2. 11: Cơ cấu ăn dao tích hợp đo lực .............................................................................. 8
Hình 3. 1: Giải pháp thực hiện ............................................................................................... 14
Hình 3. 2: Nguồn tổ ong 24VDC ........................................................................................... 15
Hình 3. 3: Cảm biến laser LK-G15 [10] ................................................................................ 15
Hình 3. 4: Cảm biến LK-G30 [10] ......................................................................................... 16
Hình 3. 5: Sơ đồ chân của bộ điều khiển LK-3001 [11] ........................................................ 16
Hình 3. 6: Card NI USB-6001 ............................................................................................... 17
Hình 3. 7: Sơ đồ chân Card NI USB-6001 ............................................................................ 18
Hình 3. 8: Sơ đồ kết nối hệ thống điện .................................................................................. 19
Hình 3. 9: Bản vẽ hệ thống điện ............................................................................................ 20

Hình 3. 10: Mơ hình thực tế ................................................................................................... 20
Hình 3. 11: LabVIEW ............................................................................................................ 21
Hình 3. 12: Sơ đồ của DAQ Assistant ................................................................................... 21
Hình 3. 13: Spectral Measurements ....................................................................................... 21
Hình 3. 14: Giao diện hiển thị chuyển vị trên LabVIEW ...................................................... 22
Hình 3. 15: Chương trình đọc, chuyển đổi và xử lý nhiễu trên LabVIEW ........................... 22
Hình 3. 16: Giao diện thu thập dữ liệu đo và set giá trị số lần và tốc độ lấy mẫu ................. 23
Hình 3. 17: Bảng hiển thị biểu đồ tần số giao động sau khi biến đổi Fourier ....................... 23
Hình 3. 18: Chương trình đọc, lưu trữ, chuyển đổi tín hiệu .................................................. 23
Hình 3. 19: Biểu đồ dịch chuyển và tần số đo được trên LabVIEW ..................................... 24
Hình 3. 20: Kết quả sau khi xử lý qua Matlab ....................................................................... 25
Hình 4. 1: Piezo P-225 ........................................................................................................... 26
Hình 4. 2: Bộ tạo xung AFG 1022 và Driver E-470.20 ......................................................... 27
Hình 4. 3: Hình chụp mơ hình thí nghiệm thực tế trên PZT .................................................. 28
Hình 4. 4: Quá trình tìm tần số giao động tự nhiên ............................................................... 29
Hình 4. 5: Đồ thị đo tần số bộ phát sóng PZT khơng tải ở 100Hz ........................................ 30
Hình 4. 6: Đồ thị hệ thống điện đo được khi PZT dao động 100Hz...................................... 31
Hình 4. 7: Kết quả so sánh giá trị tần số phát và tần số thu ở 100Hz .................................... 31
Hình 4. 8: Kết quả so sánh giá trị tần số phát và tần số thu ở 250Hz .................................... 32
Hình 4. 9: Kết quả so sánh giá trị tần số phát và tần số thu ở 400Hz .................................... 32
Hình 4. 10: Quá trình thực nghiệm đo chuyển vị bằng vít vặn.............................................. 33
Hình 4. 11: Kết quả mơ phỏng dịch chuyển tối đa trên ANSYS ........................................... 33
Hình 4. 12: Quá trình thực nghiệm đo tần số bằng PZT ........................................................ 35
Hình 4. 13: Kết quả đo tần số thực nghiệm dùng PZT .......................................................... 35
Hình 4. 14: Kết quả đo tần số thực nghiệm Hammer testing................................................. 35
ix


Hình 4. 15: Kết quả mơ phỏng tần số trên ANSYS ............................................................... 36
Hình 4. 16: Thực nghiệm trên cơ cấu 1 bậc Hình 4. 17: Thực nghiệm trên cơ cấu 2 bậc .... 37

Hình 4. 18: Thực nghiệm trên cơ cấu 3 bậc ........................................................................... 37
Hình 4. 19: Hai phương pháp thực nghiệm đo tần số riêng ................................................... 38

x


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
CCM

Cơ Cấu Mềm

PZT

Piezo actuator

FEM

Finite Element Method: Phần tử hữu hạn

FFT

Fast Fourier Transform

xi


CHƯƠNG 1
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Với những ưu điểm vượt trội như có độ chính xác cao, truyền động tốt, ít ma sát, va đập

giữa các phần cứng, …. Cơ cấu mềm (CCM) đã và đang được ứng dụng ngày càng rộng rãi
trong đời sống và sản xuất, khoa học và công nghệ. Đặc biệt là việc ứng dụng CCM vào bộ
định vị chi tiết gia cơng trong các ngun cơng địi hỏi độ chính xác cao, yêu cầu dung sai
kích thước lên đến 1/1000 (mm) đang được nghiêm cứu và thiết kế ngày càng phát triển và
trở nên quan trọng hơn. Tuy nhiên, hầu hết các cơng trình, dự án nghiêm cứu và thiết kế bộ
định vị sử dụng cơ cấu mềm hiện nay ở nước ta chỉ dừng lại ở giai đoạn tính tốn, tối ưu thiết
kế và mơ phỏng. Việc tiến hành gia công chế tạo, thực nghiệm và sử dụng bộ định vị vào mơi
trường làm việc thực tế vẫn cịn nhiều hạn chế.
Trong q trình đưa những cơng trình nghiêm cứu bộ định sử dụng CCM vào trong thực
tế sản xuất, thì giai đoạn thực nghiệm là quan trọng nhất. Vì căn cứ vào kết quả thực nghiệm
sau khi đối chiếu với với kết quả tính tốn và mơ phỏng, ta có thể đưa ra những cải tiến và
phương hướng sử dụng bộ định vị vào môi trường làm việc thực tế.
Mục tiêu của quá trình thực nghiệm bộ định vị sử dụng CCM là đo được đặc tính đầu ra
của bộ định vị. Để đo được đặc tính đầu ra với độ chính xác cao ta cần các thiết bị điện hiện
đại hỗ trợ cho quá trình đo kiểm. Bên cạnh đó, ta cần lưu trữ các giá trị đã đo được làm dữ
liệu tham khảo cho các thiết kế trong tương lai.
Nhằm giúp quá trình thực nghiệm bộ định vị sử dụng CCM trở nên đơn giản, dễ dàng
mà vẫn đảm bảo được độ chính xác, ta cần xây dựng một hệ điều khiển điện đo đặc tính đầu
ra cho bộ định vị sử dụng CCM.
1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Đồ án này là tài liệu tham khảo quan trọng trong quá trình thực nghiệm đối với những
đề tài nghiêm cứu về bộ định vị sử dụng CCM trong hệ thống định vị chính xác. Cụ thể là
những nghiêm cứu cần xác định được 2 đặc tính đầu ra quan trọng nhất của bộ định vị là
“chuyển vị” và “tần số dao động tự nhiên”.
Thơng qua việc đo lường, kiểm tra đặc tính đầu ra của bộ định vị sử dụng CCM, ta
không chỉ xác minh lý thuyết, kiểm tra sự chính xác của mơ hình tốn học đã áp dụng, phát
hiện những vấn đề có thể khơng thấy trong giai đoạn lý thuyết hoặc mơ phỏng mà cịn có thể
kiểm tra hiệu suất, khả năng làm việc thực tế của thiết kế, góp phần thúc đẩy q trình sản
xuất, chế tạo và sử dụng những bộ định vị có độ chính xác cao vào mơi trường làm việc thực
tế, từ đó nâng cao chất lượng gia cơng chính xác ở Việt Nam.

Sản phẩm của đề tài đã ứng dụng đo kiểm thành công trên một số bộ định vị kết hợp
khuếch đại dịch chuyển dùng cơ cấu mềm với độ chính xác dịch chuyển lên đến micro mét.
1


CHƯƠNG 1
1.3 Mục tiêu nghiêm cứu của đề tài
Mục tiêu chính của đề tài là phát triển hệ điều khiển điện đo đặc tính đầu ra phục vụ cho
việc thực nghiệm bộ định vị sử dụng CCM.
Ta có thể chia mục tiêu chính thành các mục tiêu nhỏ như:
1. Xác định các thành phần trong hệ điều khiển điện và cách kết nối, sử dụng chúng.
2. Đo đặc tính chuyển vị với độ chính xác micro mét.
3. Đo đặc tính tần số dao động tự nhiên của bộ định vị.
4. Lưu trữ kết quả đo.
5. Trình bày quá trình thực nghiệm đo bộ định vị sử dụng CCM làm tài liệu tham khảo
cho các nghiêm cứu sau này.
1.4 Đối tượng và phạm vi nghiêm cứu
1.4.1 Đối tượng nghiêm cứu
Hệ thống điện và cách sử dụng phần mềm LabVIEW để đo kiểm chính xác đặc tính đầu
ra của bộ định vị sử dụng cơ cấu mềm tích hợp bộ khuếch đại dịch chuyển cho hệ thống định
vị chính xác.
1.4.2 Phạm vi nghiêm cứu
Đồ án này chỉ tập trung vào quá trình thực nghiệm đo kiểm 2 đặc tính đầu ra quan trọng
nhất của bộ định vị sử dụng cơ cấu mềm là: chuyển vị và tần số dao động tự nhiên. Từ đặc
tính chuyển vị ta sẽ tìm được hệ số khuếch đại và các đặc tính đầu ra khác của bộ định vị sử
dụng CCM. Từ đặc tính tần số dao động tự nhiên ta có thể chọn mơi trường làm việc phù hợp
cho bộ định vị khi đưa vào sử dụng trong môi trường làm việc thực tế.
Các thiết bị điện sử dụng trong đồ án này hầu hết được sự hỗ trợ của giáo viên hướng
dẫn và nhóm đồ án trước đó cung cấp. Nhằm khắc phục những tồn tại của nhóm trước và phát
triển hồn thiện hệ thống điều khiển điện, phần lập trình LabVIEW là phần có vai trị quan

trọng nhất trong đồ án này.
1.5 Phương pháp nghiêm cứu
- Tìm hiểu sách, bài báo khoa học, tài liệu trên internet về CCM, hệ thống đo đạc, đặc
tính đầu ra của CCM.
- Tìm hiểu Datasheet của các thiết bị điện để lựa chọn thiết bị và cách sử dụng phù hợp.
- Tìm hiểu các định luật và cơng thức liên quan đến việc xử lý tín hiệu số, chuyển vị và
tần số để áp dụng vào việc lập trình điều khiển hệ thống đo kiểm.
- Tìm hiểu về phần mềm lập trình LabVIEW, Matlab.
- Tiến hành thực nghiệm và kiểm tra độ chính xác của kết quả đo trên nhiều bộ định vị
khác nhau từ đó có những điều chỉnh và cải tiến phù hợp với yêu cầu của đề tài.
2


CHƯƠNG 1
1.6 Kết cấu của ĐATN
ĐATN bao gồm 5 chương, trong đó chương 2 giới thiệu về CCM và một số nghiêm cứu
về bộ định vị sử dụng CCM, từ đó xác định được đối tượng và tầm quan trọng của đặc tính
đầu ra cần khảo sát trong báo cáo này. Chương 3 trình bày về phương hướng, giải pháp và
trình tự cơng việc tiến hành để giải quyết những u cầu của đề tài, bên cạch đó, trong phần
trình tự cơng việc đã trình bày gần như hồn chỉnh quá trình xây dựng nên 1 hệ thống điện đo
đặc tính đầu ra cho bộ định vị sử dụng CCM. Chương 4 là quá trình thực nghiệm hệ thống
điện đã xây dựng và sử dụng hệ thống điện để thực nghiệm trên bộ định vị kết hợp khuếch
đại dùng CCM. Chương 5 nêu những kết luận chung, kết quả đạt được, những đóng góp mới,
những hạn chế và phương hướng phát triển của đề tài.

3


CHƯƠNG 2
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊM CỨU ĐỀ TÀI

2.1 Giới thiệu cơ cấu mềm
Cơ cấu mềm (hay còn gọi là cơ cấu đàn hồi) là cơ cấu có khả năng biến đổi chuyển động,
lực hoặc momen bằng cách sử dụng sự biến dạng của kết cấu trong phạm vi đàn hồi của vật
liệu. [1] Một số ví dụ minh họa các CCM được sử dụng phổ biến trong đời sống hằng ngày
như Hình 2.1.

Hình 2. 1: Các cơ cấu mềm phổ biến trong đời sống
Một dạng CCM thường được sử dụng phổ biến trong nghiêm cứu, thiết kế và tổng hợp
cơ cấu là kết hợp nhiều khớp mềm lại với nhau. Khớp mềm có cấu tạo đơn giản từ một khối
vật liệu được cắt khoét một phần và tạo ra chuyển động được là dựa trên độ mềm trong bản
thân vật liệu. Vì vậy nó khắc phục được các điểm yếu của khớp truyền thống và tỏ ra ưu thế
khi sử dụng để truyền chuyển động có độ chính xác cao trong các tác vụ gia cơng địi hỏi độ
chính xác ở mức micro và dưới micro. [2]

Hình 2. 2: Khớp nối truyền thống

Hình 2. 3: Khớp mềm với cấu tạo nguyên khối

Ưu điểm của cơ cấu dùng khớp mềm: Khơng ma sát, tiếng ồn, mài mịn, khơng cần phải
bơi trơn và không tồn tại khe hở giữa các chi tiết. Ngồi ra, nó cịn tiết kiệm được khơng gian
và giảm chi phí của các bộ phận, vật liệu, lắp ráp và bảo trì.
4


CHƯƠNG 2
Nhược điểm: không bền khi chịu tải quá lớn và có độ dịch chuyển nhỏ, khơng thể quay
liên tục nên chỉ phù hợp với những chuyển động nhỏ có độ chính xác cao.
Các nghiêm cứu về CCM trong những năm gần đây nhằm tạo ra chuyển động nhỏ cỡ
micron và có độ chính xác dưới micron, thậm chí nano nhưng chịu tải lớn. Đặc biệt các nghiêm
cứu về cơ cấu định vị chính xác dùng CCM để tạo chuyển động nhỏ cỡ micro nhằm làm cơ

cấu ăn dao chính xác nếu thành cơng có thể áp dụng vào việc nâng cao độ chính xác trong gia
cơng cơ khí rất hiệu quả. [2]
2.2 Một số nghiêm cứu về bộ định vị sử dụng cơ cấu mềm
Trong thao tác ở quy mô vi mô, định vị micro/nano là hoạt động cơ bản nhất vì định vị
chính xác là tiền đề của các hoạt động tiếp theo. Các hoạt động cụ thể của vi thao tác bao gồm
định vị, kẹp, gá, chọc thủng, tiêm,… và hầu hết các hoạt động trên đều là ứng dụng mở rộng
của định vị. Ví dụ việc kẹp được thực hiện bằng cách định vị tương đối của hai đầu kẹp; đâm
thủng là vị trí của kim… Độ chính xác của các phương pháp định vị được sử dụng ảnh hưởng
trực tiếp đến độ chính xác của thao tác tương ứng, do đó bộ định vị chính xác đóng vai trị
quan trọng trong miền vi thao tác. [3]
Cơ cấu dẫn động và định vị với độ phân giải micro
Nhóm tác giả Phạm Huy Hồng và Trần Văn Thùy đã nghiêm cứu thiết kế thành công
cơ cấu dẫn động thẳng với độ phân giải micro (Hình 2.6) được tạo thành từ các khớp mềm
khuếch đại biến dạng của thanh piezo nhiều lớp thành chuyển vị thẳng. Thiết kế bao gồm
thanh piezo nhiều lớp, phần dẫn, bộ khuếch đại vi sai và phần bị dẫn. Cơ cấu có độ khuếch
đại 9,53 và độ phân giải từ 0,5-1 µm. Các cơ cấu dẫn động có độ phân giải micro rất cần
thiết cho các lĩnh vực nghiên cứu mũi nhọn như: gia cơng chính xác, cáp quang, cơng nghệ
sinh học, cơng nghệ y sinh học. [4]

Hình 2. 4: Cơ cấu dẫn động với độ phân giải Micro

5


CHƯƠNG 2
Bộ định vị XY sử dụng CCM
Phillipp và các cộng sự đã nghiêm cứu thành công bộ định vị 2 bậc tự do có hành trình
di chuyển lên đến ±10 mm. Với thiết kế nguyên khối, các cơ chế tuân thủ dựa trên sự biến
dạng đàn hồi của các khớp mềm, cho phép cơ cấu có thể dịch chuyển dọc theo 2 trục một
cách độc lập. Kích thước tổng thể của cơ cấu là 224mm × 254mm, dựa vào tính tốn FEM,

cơ cấu có sai số định vị tối đa chỉ 8,6 µm và 5 µm theo hướng x và y. Tuy nhiên tần số giao
động tự nhiên của cơ cấu chỉ có 10,38 Hz, quá thấp để đưa vào môi trường làm việc yêu cầu
khả năng đáp ứng cao. [5]

Hình 2. 5: Bộ định vị XY
Bộ khuếch đại dùng CCM tạo vi chuyển động
Hành trình tối đa của bộ truyền động là cố định và hạn chế, khi muốn có hành trình lớn
hơn, các giải pháp khả dụng bao gồm chọn lại bộ truyền động có hành trình lớn hơn, sử dụng
nhiều bộ truyền động nối tiếp hoặc sử dụng bộ khuếch đại hành trình.Trong thực tế, bằng cách
chọn lại bộ truyền động hoặc sử dụng nhiều bộ truyền động hơn, chi phí sẽ cao hơn nhiều so
với việc sử dụng bộ khuếch đại, bởi vì cơ chế khuếch đại có thể được tích hợp trong thiết kế
cơ học ban đầu. Do đó, sử dụng bộ khuếch đại hành trình để khuếch đại hành trình nhỏ là một
lựa chọn hiệu quả để thu được hành trình lớn. Các cơ chế khuếch đại được sử dụng rộng rãi
nhất là loại địn bẩy. [6]

Hình 2. 6: Ngun lý của bộ khuếch đại đòn bẩy
6


CHƯƠNG 2
Tháng 10 năm 2015 Lu và các cộng sự đã thiết kế, tổng hợp, tối ưu CCM dịch chuyển
thẳng sử dụng cơ cấu khuếch đại kiểu đòn bẩy kép với hệ số khuếch đại từ 6,28 – 8,96 làm
việc với độ lớn dịch chuyển khoảng 0,88µm – 1,42µm (Hình 2.7). [6]

Hình 2. 7: Cơ cấu khuếch đại kiểu địn bẩy kép
Trong cơng trình nghiêm cứu Chen và các cộng sự của mình đã thiết kế một cơ cấu
khuếch đại chuyển động sử dụng khớp đàn hồi ellipse với hệ số khuếch đại lên tới 40 lần so
với phạm vi hoạt động biến dạng đầu vào cho phép từ 0,01mm – 0,08mm như Hình 2.8.
Nhược điểm là tần số dao động riêng khơng cao, độ cứng vững thấp. [7]

Hình 2. 8: Cơ cấu khuếch đại dịch chuyển thẳng
Cơ cấu ăn dao dùng CCM
Ding và các cộng sự đã thiết kế và tối ưu hóa cơ cấu ăn dao với kết quả tính tốn và mơ
phỏng: tần số tự nhiên 156,77 Hz, chuyển vị của cơ cấu là 96,75 µm, độ cứng đầu vào 6,12
N/μm, ứng suất lớn nhất 94,634 MPa như Hình 2.9. [2]

Hình 2. 9: Cơ cấu ăn dao
7


CHƯƠNG 2
Hao Liang và các cộng sự đã thiết kế và tối ưu hóa cơ cấu ăn dao với kết quả như tần số
tự nhiên 316,84 Hz, chuyển vị của cơ cấu là 114,9 µm, ứng suất lớn nhất 260,65 MPa như
Hình 2.10. Kết quả nghiên cứu của các cơng trình mới chỉ dừng lại ở tính tốn mơ phỏng, cơ
cấu có tần số tự nhiên thấp, độ cứng vững của cơ cấu nhỏ. Nhưng kết quả này cho thấy cơ cấu
khó đáp ứng được ứng dụng gia cơng thực tế, gia cơng có độ chính xác thấp, dễ có hiện tượng
cộng hưởng, khơng gian thiết kế lớn. [7]

Hình 2. 10: Cơ cấu ăn dao dùng PZT
Zhou và các cộng sự đã thiết kế và phát triển một cơ cấu ăn dao dùng CCM có thể đo
lực cắt như Hình 2.11. Kết quả nghiên cứu chỉ tính tốn, mơ phỏng và thực nghiệm với tần
số tự nhiên 1,25 kHz, chuyển vị của cơ cấu là 60,18 µm, độ cứng đầu vào 13,47N/μm,
ứng suất lớn nhất 300 MPa. Được điều khiển bởi bộ điều khiển PID sai số chuyển vị ±
0,5 µm. [7]

Hình 2. 11: Cơ cấu ăn dao tích hợp đo lực
Các nghiêm cứu trên chỉ đi sâu nghiêm cứu về cải thiện kết cấu, tối ưu thiết kế, tính tốn,
mơ phỏng đặc tính đầu ra như chuyển vị, tần số tự nhiên, hệ số khuếch đại, chuyển vị ký
sinh,… Tuy nhiên, các nghiêm cứu trên vẫn chưa được chế tạo, thực nghiệm và áp dụng vào
môi trường làm việc thực tế. Tiến hành thử nghiệm để xác định độ chính xác đạt được của cơ

cấu ăn dao, tìm hiểu nguyên nhân gây ra sai số lý thuyết và thực nghiệm, đồng thời tìm ra
phạm vi sử dụng của cơ cấu.
8


CHƯƠNG 2
Đặc biệt, trong điều kiện sản xuất cơ khí ở Việt Nam, các máy CNC được sử dụng phổ
biến thường là thế hệ cũ, độ chính xác gia cơng thấp (trên µm), nên rất cần những nghiêm cứu
về nâng cao độ chính xác của cơ cấu ăn dao dùng CCM có thể áp dụng vào thực tế gia cơng
giúp giảm sai số khi gia cơng và giảm chi phí đầu tư máy móc cơng nghệ mới.
Trong hầu hết các nghiêm cứu đều sử dụng CCM được hình thành bởi các khớp mềm
và nguồn dẫn động có độ chính xác cao như cơ cấu chấp hành PZT có độ phân giải ở phạm
vi micromet để dẫn động CCM được lắp trên bàn ăn dao của máy CNC.
2.3 Đặc tính đầu ra
Thông qua một số nghiêm cứu về bộ định vị sử dụng CCM, ta nhận thấy hầu hết đều
quan tâm đến những đặc tính như tần số tự nhiên, chuyển vị, ứng suất, độ cứng,... Ta gọi
những đặc tính đó là đặc tính đầu ra cho bộ định vị sử dụng CCM.
Trong đó có 2 đặc tính quan trọng nhất ta cần khảo sát trong nội dung nghiêm cứu của
bài báo cáo này đó là chuyển vị và tần số tự nhiên.
2.3.1 Chuyển vị
Chuyển vị trong cơ cấu đóng một vai trị quan trọng trong nhiều ứng dụng cơ khí và kỹ
thuật. Đây là một khái niệm cơ khí thể hiện sự di chuyển của các phần tử cơ cấu tương đối
nhau trong một phạm vi nào đó.
Đây là đặc tính cơ bản quan trọng nhất trong bộ định vị sử dụng CCM, vì thơng qua việc
đo lường chuyển vị đầu vào và đầu ra ta có thể tìm ra các đặc tính đầu ra khác của cơ cấu như
độ phân giải, hệ số khuếch đại, chuyển vị ký sinh, giới hạn chuyển vị của cơ cấu, mối tương
quan giữa lực tác động và chuyển vị đầu ra,…
Một số vai trò quan trọng của chuyển vị trong cơ cấu định vị chính xác như:
-

Điều khiển chuyển động: Chuyển vị có thể được sử dụng để điều khiển chuyển động
của các cơ cấu, đặc biệt là cơ cấu ăn dao cần xác định chuyển vị với độ chính xác
cao. Bằng cách thiết lập các tham số liên quan đến chuyển vị, ta có thể kiểm sốt tốc
độ, hướng và quỹ đạo của chuyển động.

-

Biểu diễn động học: Chuyển vị là một phần quan trọng của việc mơ hình hóa và biểu
diễn động học của các cơ cấu. Nó giúp xác định vị trí, tốc độ và gia tốc của các phần
tử cơ cấu theo thời gian.
Nghiên cứu động học và động lực học: Chuyển vị giúp phân tích các yếu tố động
học và động lực học của cơ cấu như lực, mômen, tốc độ và gia tốc. Điều này quan
trọng để hiểu sự tương tác giữa các phần tử cơ cấu và tác động của lực.
Phân tích và thiết kế cơ cấu: Trong q trình phân tích và thiết kế cơ cấu, chuyển vị
được sử dụng để xác định các thông số thiết kế như kích thước, hình dạng và vị trí

-

-

của các bộ phận để đảm bảo rằng cơ cấu hoạt động chính xác và hiệu quả.
9


CHƯƠNG 2
-

Tối ưu hóa và cân bằng: Chuyển vị có thể được sử dụng trong q trình tối ưu hóa
và cân bằng cơ cấu. Bằng cách điều chỉnh chuyển vị của các phần tử, ta có thể xây
dựng hệ thống điều khiển giúp đạt được sự cân bằng và hiệu quả tốt nhất cho cơ cấu.

-

Phân tích độ tin cậy và hiệu suất: Chuyển vị có thể giúp dự đốn và phân tích độ tin

-

cậy và hiệu suất của cơ cấu trong các điều kiện làm việc khác nhau.
Nghiên cứu dao động và tần số tự nhiên: Trong nghiên cứu về dao động và tần số tự
nhiên của cơ cấu, chuyển vị chơi một vai trò quan trọng trong việc xác định và đo
lường tần số dao động tự nhiên của các cơ cấu.

Nói chung, chuyển vị là đặc tính quan trọng nhất trong thiết kế, phân tích, nghiêm cứu
và thực nghiệm bộ định vị sử dụng CCM. Nó giúp xác định và kiểm sốt các thơng số quan
trọng của chuyển động và hoạt động của cơ cấu.
2.3.2 Tần số tự nhiên
Tần số tự nhiên: Các kết cấu bằng vật liệu đàn hồi đều có hiện tượng dao động, mà
thực tế thì hầu như vật liệu nào cũng ít nhiều có tính đàn hồi, vậy nên kết cấu nào cũng có
thể rung động theo một tần số nào đó, tùy thuộc vào bản chất vật liệu, sự bố trí và hình dạng
của kết cấu, và tần số đó gọi là tần số riêng hay tần số dao động tự nhiên của kết cấu.
Nếu kết cấu chịu tác động của lực có cường độ thay đổi theo thời gian thì nó sẽ dao
động theo tần số ngoại lực, nếu tần số của ngoại lực trùng với tần số dao động riêng của kết
cấu thì nó hưởng ứng càng mãnh liệt mà ta gọi là hiện tượng cộng hưởng. Hiện tượng cộng
hưởng sẽ làm cho kết cấu rung động dữ dội và có thể nhanh chóng phá hủy kết cấu trong
nháy mắt, trong khi bản thân ngoại lực có khi chỉ có giá trị rất nhỏ.
Vì để tránh xảy ra hiện tượng cộng hưởng giữa bộ định vị sử dụng CCM với hệ thống
công nghệ của máy trong khi gia công, nhà thiết kế ln mong muốn thiết kế được CCM có
tần số tự nhiên cao, tuy nhiên tần số dao động tự nhiên của cơ cấu càng lớn thì chuyển vị
đầu ra mong muốn càng nhỏ. Hai tiêu chí này lại mâu thuẫn với nhau. Do đó việc chọn tần
số tự nhiên theo mong muốn và ứng dụng cần được xem xét kỹ lưỡng. Bên cạch đó, việc đo

lường thực nghiệm xác định chính xác tần số riêng của cơ cấu trước khi đưa vào môi trường
làm việc thực tế là cực kỳ cần thiết.
Vì tần số của mơi trường làm việc thường rất dễ cộng hưởng với tần số riêng của bộ
định vị dùng CCM. Ví dụ, khi tiện tần số của phơi được tính theo cơng thức:
𝑓0 =

𝑛
60

Với 𝑛 số vịng quay của trục chính.
Giả sử 𝑛 = 6000 v/phút thì tần số của mơi trường làm việc là: 𝑓0 = 100 Hz. Nếu ta
dùng bộ định vị mềm có tần số riêng cũng là 100Hz làm cơ cấu ăn dao, thì chắc chắn sẽ xảy
ra hiện tượng cộng hưởng gây biến dạng thậm chí phá hủy cơ cấu một cách nhanh chóng.
10


CHƯƠNG 2
2.4 Một vài khái niệm cơ bản được sử dụng trong báo cáo
2.4.1 Hệ thống đo kiểm
Hệ thống đo kiểm là tập hợp các dụng cụ, thiết bị máy móc được tạo ra để thực hiện đo
đạc các chỉ số cần thiết. Nhờ đó, con người có thể ứng dụng những thông số này vào hoạt
động nghiên cứu, thống kê, kiểm tra, sản xuất, kinh doanh buôn bán…Hệ thống đo kiểm thu
thập được nhiều số liệu, thơng tin chính xác. [8]
Bộ đo kiểm cơ bản thường tương ứng với đo chiều dài, chiều rộng, thời gian và khối
lượng. Các hệ đo đầy đủ hơn còn chưa thêm cường độ dịng điện hoặc diện tích. Chúng có
thể dùng để xác định chỉ số cho bất kỳ sự vật, sự việc nào.
Hệ thống đo lường sẽ sử dụng tất cả các nguồn lực số hóa để phục vụ đời sống sản
xuất với những tính năng cơ bản sau:
- Với các cảm biến thơng minh, hệ thống đo lường có khả năng tích hợp dữ liệu từ
nhiều nguồn khác nhau, đảm bảo hiệu chuẩn được duy trì một cách liên tục.

- Thơng qua các công cụ đo lường thông minh, con người có thể thu thập và xử lý được
nhiều loại dữ liệu theo thời gian thực.
- Nhờ đo kiểm chúng ta có thể đánh giá mức độ phù hợp, hiệu suất và tính năng của
vật thể, là cầu nối để phát triển mơ hình sản xuất thơng minh.
- Kết quả hiển thị trên hệ thống đo sẽ là cơ sở để quá trình sản xuất tiêu thụ mức năng
lượng thấp, giảm thiểu các tác động từ điều kiện môi trường bên ngồi.
- Đồng thời, hệ số đo chính xác cũng giúp nhà máy sản xuất được sản phẩm chất lượng
đạt tiêu chuẩn.
2.4.2 Bộ định vị
"Bộ định vị" (hay còn gọi là "mô-đun định vị") là một thiết bị hoặc thành phần trong hệ
thống định vị chính xác dùng để xác định vị trí của một đối tượng hoặc người nào đó trong
khơng gian. Bộ định vị có nhiệm vụ thu thập thông tin từ các cảm biến hoặc hệ thống đo
lường và xử lý dữ liệu để tính tốn và cung cấp thơng tin về vị trí của đối tượng.
Trong gia cơng cơ khí, bộ định vị (cịn được gọi là hệ thống định vị trong gia công) là
một phần quan trọng trong quá trình sản xuất, giúp xác định và duy trì vị trí chính xác của các
chi tiết, linh kiện hoặc vật phẩm trong q trình gia cơng. Bộ định vị đảm bảo rằng công việc
gia công được thực hiện đúng vị trí và hướng, đảm bảo tính chính xác và đáng tin cậy của sản
phẩm cuối cùng.
Có một số phương pháp và hệ thống định vị được sử dụng trong gia cơng cơ khí, trong
đó các phương pháp chủ yếu bao gồm:

11


CHƯƠNG 2
- Các bộ định vị cơ học: Sử dụng các thiết bị cơ học như định vị, lỗ chân chống, mũi
khoan, ốc vít chặn, và các cơ cấu điều chỉnh khác để định vị và cố định chi tiết trong q trình
gia cơng.
- Định vị qua hệ thống máy gia cơng: Các máy gia cơng CNC (Computer Numerical
Control) có khả năng định vị chính xác và điều khiển vị trí của dụng cụ cắt hoặc mũi khoan

để gia cơng các chi tiết theo các thông số kỹ thuật đã được định trước.
- Sử dụng các cảm biến tiệm cận và hệ thống đo lường: Các cảm biến tiệm cận và hệ
thống đo lường như các cảm biến laser, máy đo ba chiều (CMM - Coordinate Measuring
Machine), máy đo tọa độ (Coordinate Measuring System), giúp xác định vị trí và hình dạng
của các chi tiết trong q trình gia cơng.
- Bộ định vị phối ghép (Sensor Fusion): Sử dụng nhiều cảm biến và kỹ thuật phối ghép
dữ liệu để cải thiện độ chính xác và đáng tin cậy của thơng tin vị trí.
Bộ định vị trong gia cơng cơ khí có vai trị quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng và
độ chính xác của sản phẩm cuối cùng, giảm thiểu sai số trong q trình gia cơng và tăng hiệu
suất sản xuất. Nó đóng vai trị khơng thể thiếu trong các ngành công nghiệp như ô tô, hàng
không, công nghiệp chế tạo, máy móc, điện tử và nhiều ngành khác.
2.4.3 Hệ thống định vị chính xác
Hệ thống định vị chính xác là một loại hệ thống cơng nghệ sử dụng để xác định vị trí
của một đối tượng hoặc người nào đó trong khơng gian với độ chính xác cao. Mục tiêu của
hệ thống này là cung cấp thông tin vị trí với sai số rất nhỏ, thường chỉ tính bằng các đơn vị
nhỏ như mét hoặc thậm chí mm, tùy vào ứng dụng cụ thể.
Có hai loại hệ thống định vị chính xác phổ biến:
- Định vị tuyến tính (Positioning Systems): Đây là các hệ thống dùng để xác định vị trí
của đối tượng trong khơng gian. Một trong những hệ thống định vị tuyến tính phổ biến nhất
là GPS (Hệ thống định vị toàn cầu). GPS sử dụng một mạng các vệ tinh để đo thời gian mà
tín hiệu từ các vệ tinh đi từ điểm phát tới điểm thu tại đối tượng cần định vị. Bằng cách tính
tốn các khoảng cách này, hệ thống GPS có thể xác định vị trí của người dùng với độ chính
xác rất cao. Ngồi GPS, cịn có các hệ thống định vị tuyến tính khác như GLONASS (hệ
thống định vị toàn cầu của Nga), Galileo (hệ thống định vị toàn cầu của Liên minh Châu Âu),
và BeiDou (hệ thống định vị toàn cầu của Trung Quốc).
- Định vị tương đối (Relative Positioning): Loại định vị này dựa vào các cảm biến và
cơng nghệ nội tại để xác định vị trí đối tượng liên quan đến một điểm tham chiếu khác, thường
là vị trí ban đầu. Các phương pháp định vị tương đối bao gồm việc sử dụng cảm biến tiệm
cận, cảm biến quang học, cảm biến vị trí tương đối như encoder, IMU (Inertial Measurement
Unit), hoặc phối ghép nhiều cảm biến để tạo ra một hệ thống định vị tương đối chính xác.

12