Báo cáo thực tập: “Đo lường và cảm biến” (2)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TPHCM KHOA CƠ KHÍ CÔNG NGHỆ BÁO CÁO THỰC TẬP: “ ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN” SVTT : Châu Khánh Đạt Lớp : DH14CD MSSV : 14153011 ĐO LƯỜNG KỸ THUẬT CƠ KHÍ THƯỚC KẸP Thước kẹp có 2 loại cơ bản là thước kẹp cơ khí (gồm vạch khắc và thược kẹp đồng hồ ) và thước kẹp điện tử. 1/ Thước kẹp cơ khí vạch khắc Công dụng : Thước kẹp cơ khí vạch khắc dùng để đo các kích thước ngoài ( chiều dài, chiều rộng, chiều cao, đường kính trụ ngoài ) kích thước trong ( đường kính lỗ chiều rộng rãnh) và chiếu sâu . Tùy theo kết cấu mà thước có thể thực hiện một, hai hoặc ba công dụng nêu trên. Phân loại : Thước kẹp vạch khắc có các loại cơ bản như thước kẹp 1/10, 1/20 , 1/50 Về tính chính xác : Thước kẹp 1/10 đo được kích thước chính xác tới 0.01mm . Thước kẹp 1/20 đo dước kích thước chính xác tới 0.05mm . Thước kẹp 1/50 đo dược kích thước chính xác tới 0,02mm. Cậu tạo : Hàm đo trong, hàm đo ngoài, hàm cố định, hàm động , chốt hãm, đo sâu và thân thước. Đơn vị : mm Thao tác sử dụng : Giả sử khi đo số 0 của du xích nằm trong khoẳng giữa cách chia thứ m và (m+1) của thước mm . Vì mỗi độ chia của Du xích nhỏ hơn mỗi độ chia của thước milimet nên chắc chắn có một độ chia thứ n của du xích sẽ trùng với vạch m+n của thước milimet. Cách đọc trị số đo : Khi đo xem vạch “0” của du xích ở vào vị trí nào của thước chính ta đọc được phần nguyên của kích thước ở trên thước chính Xem vạch nào của du xích trùng với vạch nào của thước chính ta đọc được phần lẻ của kích thước theo vạch đó của du xích (tại phần trùng nhau ) Đọc giá trị đến 1.0mm; đọc trên thang đo chính vị trí bên trải của điểm “0” trên thanh trượt Cách tính toán giá trị đo : lấy hai giá trị trên cộng vào nhau (giá trị thứ hai nhân với sai số ghi trên thân thước) 2/ Thước kẹp đồng hồ Công dụng : Thước kẹ đồng hồ công dụng đo cũng giống như thước kẹp cơ khí vạch khắc dùng để đo các kích thước ngoài ( chiều dài, chiều rộng, chiều cao, đường kính trụ ngoài ) kích thước trong ( đường kính lỗ chiều rộng rãnh) và chiếu sâu . Tùy theo kết cấu mà thước có thể thực hiện một, hai hoặc ba công dụng nêu trên. Phân loại : Cũng giống như thước kẹp cơ khí vạch khắc, thước kep đồng hồ cũng có 3 loại cơ bản: 1/10, 1/20, 1/50 Cấu tạo : thước kẹp đồng hồ về cơ bản có cấu tạo giống thước kẹp vạch khắc,nhưng khác thước kẹp vạch khắc ở chỗ trên thân di động của thước cơ gắn thêm 1 đồng hồ vạch khắc, Từ sự khác nhau đó dẫn đến cách đọc kết quả của mỗi thước là khác nhau. Thao tác sử dụng : + Trước khi đo bắt buộc phải kiểm tra coi kim đồng hồ có trùng với vị trí số “0” hay không, nếu chưa trùng thì phải diều chỉnh lại cho trùng số 0 mới đo chĩnh xác được + Khi đo xem vạch “0” của du xích ở vào vị trí nào của thước chính ta đọc được phần nguyên của kích thước ở trên thước chính + Tiếp theo là ta đọc kích thước phần thập phân trên đồng hồ. Chọn kích thước ở nơi nào gần số “0” nhất.Vì ở trên đồng hồ có 2 số “0”. 3/ Thước kẹp điện tử : Thước kẹp điện tử cũng được dung để đo kích thước ngoài,kích thước trong,độ cao,độ sâuvới độ chính xác cao. Thước kẹp điện tử có 1 loại cơ bản Thao tác sử dụng của thước kẹp điện tử thi khá dễ dàng.mở đủ kích thước và đọc kết quả theo kết quả hiện trên màn hình. THƯỚC PANME: Công dụng : thước panme dùng để đo chiều dài hay đường kính của chi tiết.Là dụng cụ đo cơ khí có độ chính xác cao,có thể đo bề mặt trụ trong hay ngoài của chi tiết Phân loại : Panme có 2 loại cơ bản là thước đo panme cơ khí và điện tử. Dựa vào tính chất và kích cỡ chi tiết đo, thước panme còn có những loại nắm trong khoảng đo sau : 0-25 , 25-50 , 50-75 , 75-100 1/ Thước panme vạch khắc Cấu tạo : Hàm đo trong, hàm đo ngoài, hàm cố định, hàm động, chốt hãm, đo sâu & thân thước, Đơn vị mm/inch 1. Đầu đo tĩnh (anvil) 4 . Thước chính (sleeve) 2. Đầu đo di động (spindle) 5. Thước phụ (thimble) 3. Vít hãm (lock) 6. Núm vặn (ratchet knob) Thao tác sử dụng : + Khi đo xem vạch "0" của du xích ở vào vị trí nào của thước chính ta đọc được phần nguyên của kích thước ở trên thước chính. + Xem vạch nào của du xích trùng với vạch của thước chính ta đọc được phần lẻ của kích thước theo vạch đó của du xích (tại phần trùng nhau). + Khi đo dựa vào mép thước động ta đọc được số "mm" và nửa "mm". của kích thước ở trên thước chính. + Dựa vào vạch chuẩn trên thước chính ta đọc được phần trăm "mm" trên thước. 2/ THƯỚC BANME DẠNG ĐỒNG HỒ : Cách đo cũng sử dụng như thước kẹp đồng hồ nhưng banme đồng hồ khác thước kẹp là chỉ có 1 số “0” 3/ PANME ĐIỆN TỬ: Đối với thước banme điện tử khi đo kết quả sẽ hiển thị lên màn hình và đó là kết quả đo chính xác. ĐỒNG HỒ SO Công dụng : Đồng hồ so là thiết bị dùng để đo độ thẳng, độ đảo mặt đầu, độ đảo hướng kính của mặt trong, đo độ không song song của rãnh Cấu tạo : Gồm có : mặt số, kim, vít hãm, vỏ, vành, tay cầm, kim chỉ số vòng, thanh đo, đầu đo, ống dẫn hướng thanh đo Cách sử dụng : Cách đặt đồng hồ đo : tùy thuộc vào vị trí của chi tiết đo mà ta tiến hành điều chỉnh vị trí của đồng hồ đo thích hợp, thanh đo cần đặt vuông góc với bề mặt đo. Cách đọc số : số nguyên mm được đọc theo số kim chỉ số vòng trên thước nhỏ, khi kim chỉ được 1 vạch thì thanh đo dịch chuyển 1mm, phần trăm mm đọc theo kim chỉ trên kích thước lớn. IV. CÁC MÁY ĐO KÍCH THƯỚC DẠNG ĐIỆN TỬ: - Máy đo 3D còn hay gọi là máy đo tọa độ (Coordinate Measuring Machine, viết tắt là CMM) hoạt động theo nguyên lí dịch chuyển một đầu dò để xác định tọa độ các điểm trên một bề mặt của vật thể. CMM thường thiết kế với bốn phần chính : Thân máy , đầu đo , hệ thống điều khiển hoặc máy tính và phần mềm đo . - Máy CMM có nhiều chủng loại khác nhau về kích cỡ , thiết kế và công nghệ đo . Máy có thể chỉ có hệ điều khiển cơ (Manual), hoặc có hệ điều khiển số CNC/PC. Các máy CMM thường được sử dụng để đo lường về kích thước, đo kiểm mẫu, lược đồ góc, hướng hoặc chiều sâu, đo chép mẫu hoặc tạo hình. - Các tính năng chung của máy CMM là có hệ thống bảo vệ chống va đập, khả năng lập trình offline, thiết kế ngược, phần mềm SPC và bù nhiệt độ. Các thông số cơ bản được quan tâm của máy là các hành trình đo theo trục X,Y,Z; độ phân giải và trọng lượng vật đo của máy. - Về kết cấu, máy CMM gồm nhiều loại: tay gấp (artigulatedarm), kiểu cầu (bridge), kiểu chìa đỡ (cantilever), kiểu giàn(gantry) hay trục ngang (horizonal arm). - Kiểu tay gấp thường là loại máy nhỏ cầm tay, cho phép đầu dò xoay đặt theo nhiều hướng khác nhau. - Máy kiểu cầu là loại có trục đo được 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 được đỡ bởi một kết cấu đỡ. - Máy kiểu giàn có kết cấu khung treo trên các ụ đỡ để có thể mở rộng pham vị trên các vật được đo. Các máy đo kiểu giàn có cấu trúc tương tự như thiết kế kiểu cầu. →MÁY ĐO KÍCH THƯỚC CMM Máy đo 3D hay còn gọi là máy đo tọa độ (Coordinate Measuring Machine, viết tắt là CMM)  Máy CMM có nhiều chủng loại khác khác nhau về kích cỡ, thiết kế và công nghệ đo. Máy có thể chỉ có hệ điều khiển cơ (Manual), hoặc có hệ điều khiển số CNC/PC. Các máy CMM thường được sử dụng để đo lường về kích thước, đo kiểm mẫu, lược đồ góc, hướng hoặc chiều sâu, đo chép mẫu hoặc tạo hình. Các thông số cơ bản được quan tâm của máy là các hành trình đo theo trục X,Y,Z; độ phân giải và trọng lượng 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 ngược, phần mềm SPC và bù nhiệt độ Máy CMM kiểu horizon đo các vật thể lớn  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 thường là loại máy nhỏ cầm tay, cho phép đầu dò xoay đặt theo nhiều hướng khác nhau. Máy kiểu cầu là loại có trục đo được 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 được đỡ bởi một kết cấu đỡ. Máy kiểu giàn có kết cấu khung treo trên các ụ đỡ để có thể mở rộng pham vị trên các vật được đo. Các máy đo kiểu giàn có cấu trúc tương tự như thiết kế kiểu cầu. Đối với máy đo kiểu trục ngang, trục lắp đầu dò được đặt ngang chìa ra, một đầu gắn trên giá đỡ thẳng đứng có thể dịch chuyển được. Máy CMM cỡ lớn kiểu gantry Về hệ thống đầu do cho máy CMM, người ta có thể sử dụng loại đầu dò tiếp xúc hay đo điểm rời rạc, hệ thống đầu đo laser, hoặc camera. Máy đo CMM đa cảm biến có thể được trang bị một lúc nhiều hơn một cảm biến, camêra hoặc đầu dò. MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ MÁY ĐO TỌA ĐỘ 3D CMM V. ĐO KÍCH THƯỚC MỘT SỐ MẪU Chi tiết được đo bằng thước kẹp 1/100 CHI TIẾT 1 CHI TIẾT 2 CHI TIẾT 3 Mẫu đo Thước vạch khắc D1 D2 L1 L 1 58,03 28,05 39,08 34,03 2 35,14 37,12 102,02 54,35 3 64,72 12,02 117,24 170,11 VI. HÌNH ẢNH MỘT SỐ DỤNG CỤ ĐO CƠ KHÍ Thước đo lỗ Đồng hồ đo độ dày Panme đo trong Thước đo góc Panme đo sâu Penme đo lỗ 3 chấu VII. CẢM BIẾN XÁC ĐỊNH DỊCH CHUYỂN VÀ GÓC 1/ Linear encoder (thước quang trong các máy NC, CNC) Nguyên lý cấu tạo và sơ đồ dây : Thiết bị gồm có một nguồn sáng 1, một thấu kính hội tụ 2, thước đo có khắc vạch thành các khe hẹp để ánh sáng có thể lọt qua lưới kích quang 4 và các tế bào quang điện 5. Khi lưới kích quang có chuyển động tương đối với thước đo, nguồn sáng xuyên qua các khe hở của thước đo và lưới kích tác động lên các tế bào quang điện tạo ra các xung điện hình sin. Người ta bố trí các tế bào quang điện cách đều nhau và có tới hai lớp xếp bố trí lệch nhau ¼ khoảng cách chia nên sẽ nhận được hai tín hiệu hình sin lệch pha nhau 90° với mục đích giúp cho hệ điều khiển nhận biết được chiều chuyển động. Các tín hiệu hình sin này được chuyển thành các xung hình chữ nhật thông qua một mạch điện tử khác để từ đó đưa vào các cơ cấu đếm để xác định vị trí của bàn máy. Để tăng độ phân giải của phép đo (tăng độ chính xác điều khiển) người ta có thể dùng hai cách : + Tăng số vạch chia trên thước (lúc đó việc chế tạo thước khó hơn) + Biến đổi các xung chữ nhật thành các xung có chu kỳ nhỏ hơn (5 lần hoặc 25 lần) Ứng dụng: định vị để dịch chuyển dao cắt trong máy CN và CNC 2/ Rotary encoder Nguyên lý cấu tạo và sơ đồ dây: Thiết bị đo vị trí quang điện chuyển động quay Rotary encoder, thay vì dùng thước khắc vạch, người ta sử dụng đĩa khắc vạch có các vòng lỗ gọi là track, nguyên tắc đo cũng tương tự thước chuyển động thẳng (nguyên lý xác định vị trí con trỏ trên màn hình máy tính khi sử dụng con chuột). Track bên ngoài dùng để xác định vị trí. Track giữa dùng để xác định hướng chuyển động. Track trong cùng dùng để xác định kết thúc một vòng quay. Mạch tích phân dùng để đếm số các cạnh tăng và giảm của các xung. Đĩa được khắc rất nhiều vạch từ 200-18000 vạch nhờ kỹ thuật khắc hoá. Số vạch càng nhiều thì độ phân giải đo càng cao. Độ chính xác của thước quang rất cao với sai số ± 5µm/m. Ứng dụng: xác định góc quay trong robot và các máy NC, CNC 3/ Displacement sensor Nguyên lý cấu tạo và sơ đồ dây : hoạt động dựa trên nguyên lý máy biến áp. + Cấu tạo gồm cuộn dây sơ cấp và hai cuộn thứ cấp giống nhau + Điện áp ngõ raAC tỉ lệ với độ di chuyển của lõi. + Điện áp đo được ở ngõ ra là điện áp xoay chiều có giá trị: Eout = E1-E2 + Trong đó E1 , E2 là điện áp xoay chiều được tạo ra trên 2 cuộn dây thứ cấp. +Khi lõi nằm ở vị trí cân bằng như hình vẽ , điện áp trên 2 cuộn dây thứ cấp có giá trị bằng nhau nên ta có: Eout = E1-E2 = 0 + Khi lõi được dịch về phía cuộn thứ cấp thứ nhất E1 tăng lên, E2 giảm do lượng từ thông được tập trung nhiều về phía có cuộn dây thứ nhất. + Điện áp ngõ ra so với điện áp trên cuộn sơ cấp + Tương tự, khi lõi được dịch về phía cuộn thứ cấp thứ hai, ta có E1 giảm , E2 tăng. + Điện áp ngõ ra so với điện áp trên cuộn sơ cấp Ứng dụng: đo độ võng của khối cấu kiện dưới tác động của tải trọng tĩnh hay động