Tên luận án:
Nghiên cứu nâng cao độ chính xác của phép đo biên dạng 3D chi tiết cơ khí bằng phương pháp ánh sáng cấu trúc mã dịch pha kết hợp Gray.
Ngành:
Không có thông tin ngành được cung cấp trong văn bản.
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án tập trung nghiên cứu các phương pháp nhằm nâng cao độ chính xác của phép đo biên dạng 3D chi tiết cơ khí bằng phương pháp ánh sáng cấu trúc mã dịch pha kết hợp mã Gray (PSGC). Trong bối cảnh sản xuất công nghiệp cơ khí với sự phát triển của công nghệ gia công CNC, nhu cầu kiểm tra kích thước 3D phức tạp ngày càng tăng. Các phương pháp đo tiếp xúc truyền thống có độ chính xác cao nhưng tốc độ chậm và không đáp ứng được việc đo lường nhiều điểm trên toàn bộ biên dạng. Phương pháp quang học không tiếp xúc, đặc biệt là ánh sáng cấu trúc, mang lại tốc độ đo cao nhưng còn hạn chế về độ chính xác, nhất là với các chi tiết có bề mặt phản xạ cao hoặc hình dạng phức tạp.
Mục tiêu chính của luận án là cải thiện độ chính xác của hệ thống đo PSGC khi đo các chi tiết cơ khí được gia công bằng công nghệ CNC. Đối tượng nghiên cứu là hệ thống đo PSGC sử dụng máy ảnh và máy chiếu số. Luận án đã nghiên cứu các phương pháp làm tăng độ chính xác tích hợp và hiệu chuẩn hệ thống, cũng như giải quyết vấn đề đo lường các chi tiết có độ phản xạ cao. Phạm vi nghiên cứu bao gồm việc giảm ảnh hưởng của các yếu tố đến độ chính xác hiệu chuẩn hệ thống đo PSGC thông qua bảng hiệu chuẩn ô vuông bàn cờ, và giảm ảnh hưởng của ánh sáng phản xạ bề mặt khi đo các chi tiết hợp kim nhôm.
Các kết quả đạt được bao gồm việc xây dựng thuật toán và phần mềm đo 3D bằng PSGC cho các chi tiết có phản xạ bề mặt cao, đồng thời áp dụng các thuật toán để xác định tối đa các thông số hiệu chuẩn tuyến tính và phi tuyến. Luận án đã nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của các thông số như kích thước ô vuông bàn cờ, góc bảng hiệu chuẩn và ánh sáng môi trường đến độ chính xác hiệu chuẩn. Đặc biệt, luận án đề xuất và kiểm chứng hai phương pháp giảm ảnh hưởng của phản xạ bề mặt: ghép đám mây điểm với các thời gian phơi sáng phù hợp và ghép đám mây điểm bù vùng phản xạ. Các phương pháp này được chứng minh là hiệu quả trong việc thu thập dữ liệu bề mặt đầy đủ và chính xác, tránh các vùng bão hòa và vùng bóng. Cuối cùng, luận án đã xây dựng quy trình đánh giá độ chính xác của hệ thống đo dựa trên các tiêu chuẩn quốc tế ISO, góp phần nâng cao tính chủ động trong công nghệ đo lường và giảm chi phí nhập khẩu.
Mục lục chi tiết:
- MỞ ĐẦU
- 1. Lý do lựa chọn đề tài luận án
- 2. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án
- Mục đích nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu
- Phạm vi nghiên cứu
- 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
- Ý nghĩa khoa học
- Ý nghĩa thực tiễn
- 4. Phương pháp nghiên cứu
- 5. Kết cấu của luận án
- 6. Các kết quả mới
- Chương 1 ĐO LƯỜNG BỀ MẶT 3D CHI TIẾT CƠ KHÍ SỬ DỤNG ÁNH SÁNG CẤU TRÚC
- 1.1. Phương pháp đo sử dụng ánh sáng cấu trúc
- 1.2. Phương pháp đo sử dụng ánh sáng mã dịch pha kết hợp Gray
- 1.2.1 Phương pháp dịch pha
- 1.2.2 Phương pháp mã Gray
- 1.2.3 Phương pháp dịch pha kết hợp Gray
- 1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác khi đo chi tiết cơ khí
- 1.3.1. Độ chính xác hiệu chuẩn hệ thống.
- 1.3.2 Ảnh hưởng của phản xạ bề mặt đến độ chính xác khi đo chi tiết cơ khí
- 1.3.2.1. Mô hình phản xạ bề mặt
- 1.3.2.2. Các nghiên cứu làm giảm ảnh hưởng của phản xạ bề mặt
- 1.3.3. Đánh giá độ chính xác hệ thống PSGC
- 1.4 Kết luận chương 1
- 1.5 Hướng nghiên cứu của luận án
- Chương 2 NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC HIỆU CHUẨN SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐO PSGC
- 2.1. Cơ sở phương pháp đo sử dụng mã dịch pha kết hợp mã Gray (PSGC)
- 2.2. Nâng cao độ chính xác hiệu chuẩn ô vuông bàn cờ.
- 2.2.1. Lựa chọn kích thước ô vuông bàn cờ tối ưu
- 2.2.2. Ảnh hưởng của góc bảng hiệu chuẩn
- 2.2.3. Chuyển đổi từ pha sang tọa độ thực
- 2.2.4. Xác định giới hạn vùng đo (w x h x d)
- 2.3. Xây dựng hệ thống thiết bị thực nghiệm
- Xác định các chu kỳ vân dịch pha và Gray.
- Xác định độ sâu giới hạn vùng đo (d).
- 2.4. Khảo sát nâng cao độ chính xác hiệu chuẩn ô vuông bàn cờ
- 2.4.1. Ảnh hưởng của kích thước ô vuông bàn cờ
- 2.4.2. Khảo sát ảnh hưởng của góc bảng hiệu chuẩn.
- 2.4.3 Ảnh hưởng của ánh sáng môi trường đến độ chính xác hiệu chuẩn.
- 2.5 Kết luận chương 2
- Chương 3 PHƯƠNG PHÁP GIẢM ẢNH HƯỞNG CỦA PHẢN XẠ BỀ MẶT
- 3.1. Các thông số ảnh hưởng đến độ bão hòa của CCD máy ảnh
- 3.2. 2 Phương pháp ghép đám mây điểm với các thời gian phơi sáng phù hợp
- 3.3 Phương pháp ghép đám mây điểm bù vùng phản xạ
- 3.4 Khảo sát đánh giá hiệu quả giảm ảnh hưởng phản xạ bề mặt
- 3.4.1 Khảo sát ghép đám mây điểm với các thời gian phơi sáng phù hợp
- 3.4.1.1 Khảo sát với mẫu khuôn nhôm
- 3.4.1.2 Khảo sát với mẫu nhôm bậc M1
- 3.4.2 Khảo sát ghép đám mây điểm bù vùng phản xạ lớn
- 3.4.2.1 khảo sát với chi tiết nhôm bề mặt phức tạp
- 3.4.2.2 Khảo sát với chi tiết nhôm bề mặt bậc
- 3.5 Kết luận chương 3
- Chương 4: XÂY DỰNG QUY TRÌNH ĐÁNH GIÁ ĐỘ CHÍNH XÁC HỆ THỐNG ĐO PSGC
- 4.1 Xây dựng tiêu chuẩn đánh giá độ chính xác
- 4.1.1. Xây dựng thuật toán cho chuẩn đo kiểu A1
- 4.1.2 Xây dựng thuật toán xác định chuẩn kiểu E1
- 4.1.3 Đánh giá độ chính xác theo mặt phẳng chuẩn
- 4.2 Thực nghiệm xác định độ chính xác hệ thống
- 4.2.1 Đo biên dạng bề mặt của mẫu bước chuẩn
- 4.2.2. Đo biên dạng mặt cầu
- 4.2.3 Đo mặt phẳng trong toàn bộ vùng đo
- 4.3 Đo các chi tiết máy và khuôn cơ khí.
- 4.4. Kết luận chương 4
- KẾT LUẬN CHUNG CỦA LUẬN ÁN
- HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO