Thư viện tri thức trực tuyến
Kho tài liệu với 50,000+ tài liệu học thuật
© 2023 Siêu thị PDF - Kho tài liệu học thuật hàng đầu Việt Nam
Thuật toán mới và chương trình matlab xác định sai lệch độ tròn từ dữ liệu đo trên máy cmm c544
Nội dung xem thử
Mô tả chi tiết
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
1
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
ĐỀ TÀI:
THUẬT TOÁN MỚI VÀ CHƢƠNG TRÌNH MATLAB XÁC ĐỊNH
SAI LỆCH ĐỘ TRÕN TỪ DỮ LIỆU ĐO TRÊN MÁY CMM 544
VŨ THỊ TÂM
Thái nguyên - 2010
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
2
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
THUYẾT MINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
ĐỀ TÀI:
THUẬT TOÁN MỚI VÀ CHƢƠNG TRÌNH MATLAB XÁC ĐỊNH
SAI LỆCH ĐỘ TRÕN TỪ DỮ LIỆU ĐO TRÊN MÁY CMM 544
Học viên: Vũ Thị Tâm
Lớp: CHK11
Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy
Người HD khoa học: PGS.TS Nguyễn Đăng Hòe
KHOA ĐT SAU ĐẠI HỌC NGƯỜI HD KHOA HỌC HỌC VIÊN
PGS.TS Nguyễn Đăng Hòe Vũ Thị Tâm
THÁI NGUYÊN - 2010
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
3
MỤC LỤC
Trang
Mục lục 1
Danh mục các chữ viết tắt 3
Danh mục các bảng 4
Danh mục các hình vẽ 5
Phần mở đầu 7
Chƣơng 1 Tổng quan về kỹ thuật đo 9
1.1 Các khái niệm cơ bản trong kỹ thuật đo 9
1.1.1 Đo lường 9
1.1.2 Đơn vị đo - Hệ thống đơn vị đo 9
1.1.3 Phương pháp đo 10
1.1.4 Kiểm tra - phương pháp kiểm tra 12
1.1.5 Phương tiện đo - Phân loại phương tiện đo. 13
1.1.6 Các chỉ tiêu cơ bản trong đo lường 13
1.1.7 Các nguyên tắc cơ bản trong đo lường. 14
1.1.7.1 Nguyên tắc Abbe 14
1.1.7.2 Nguyên tắc chuỗi kính thước ngắn nhất 15
1.1.7.3 Nguyên tắc chuẩn thống nhất 16
1.1.7.4 Nguyên tắc kinh tế 17
1.1.8 Các thông số chất lượng của hệ thống đo 17
1.1.8.1 Độ nhạy 17
1.1.8.2 Độ phân giải 18
1.1.8.3 Độ chính xác đo 18
1.1.8.4 Độ chính xác lặp lại 19
1.1.8.5 Khoảng chết 19
1.1.8.6 Khả năng lặp 19
1.1.8.7 Khả năng tuyến tính hóa 19
1.1.8.8 Lỗi trong các thông số mô hình hóa hệ cơ điện tử 20
1.1.8.9 Ảnh hưởng của các sai số thành phần đến sai số tổng 20
1.2 Phương pháp đo các thông số hình học 23
1.2.1 Phương pháp đo kích thước thẳng 23
1.2.1.1 Phương pháp đo hai tiếp điểm 23
1.2.1.2 Phương pháp đo ba tiếp điểm. 24
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
4
1.2.1.3 Phương pháp đo một tiếp điểm 28
1.2.2 Phương pháp đo các thông số chỉ tiêu chất lượng chính của chi tiết 30
1.2.2.1 Đo độ tròn 32
1.2.2.2 Đo độ trụ 36
1.2.2.3
1.2.2.4
Đo độ thẳng
Đo độ phẳng
41
42
1.3 Kết luận chương 1 45
Chƣơng 2 Cơ sở toán học của phép đo đƣờng tròn 46
2.1. Cơ sở hình học của phép đo toạ độ 46
2.1.1. Hệ tọa độ Đề các vuông góc 46
2.1.2 Các phép biến đổi tọ a độ
49
2.2 Thuật toán xác định tâm và bán kính đường tròn 52
2.2.1 Thuật toán xác định đường tròn qua tọa độ 3 điểm đo 52
2.2.2 Thuật toán xác định đường tròn qua tọa độ nhiều điểm đo 53
2.3 Kết luận chương 2 54
Chƣơng 3 Thuật toán ứng dụng mới xác định độ không tròn 55
3.1 Giới thiệu
55
3.2 Xác định vấn đề 56
3.3 Mô tả thuật toán 57
3.4 Ví dụ áp dụng 63
3.5 Kết luận chương 3 70
Chƣơng 4 Chƣơng trình xử lý kết quả thực nghiệm 71
4.1 Lập cơ sở dữ liệu 71
4.1.1 Máy đo tọa độ 3 chiều CMM 71
4.1.2 Tạo bộ số liệu cho chương trình lập trình 75
4.2 Ứng dụng phần mềm matlab 83
4.2.1 Giới thiệu về phần mềm matlab 83
4.2.2 Kết quả chạy chương trình 84
4.3 Kết luận chương 4 90
Kết luận chung 91
Tóm tắt luận văn 92
Tài liệu tham khảo 93
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
5
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt Tên tiếng Anh Tiếng Việt
CMM Coordinate Measuring Machine Máy đo toạ độ
RE Reverse Engineering Kỹ thuật tái tạo ngược
Co-or. Sys Coordinate System Hệ toạ độ
MB MasterBall Quả cầu chuẩn
HTML HyperText Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản
MATLAB Matrix laboratory
CAM Computer Aided Manufacturing Sản xuất có trợ giúp của máy tính
CNC Computer Numerical Control Điều khiển số bằng máy tính
TCVN Tiêu chuẩn Việt nam
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
6
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng số Nội dung Trang
1-1 Thông số quy định sai số hình dáng bề mặt trong TCVN
11-77
31
1-2 Các tham số đặc trưng của hệ 3 tiếp điểm đối xứng 37
2-1 Dấu của các góc tọa độ 47
2-2 Cosin chỉ phương hệ tọa độ mới 50
3-1 Dữ liệu và kết quả sau lần lặp 1, vòng lặp 1 63
3-2 Bộ tham chiếu gốc lần lặp 1, vòng lặp 1 64
3-3 Bộ tham chiếu gốc lần lặp 1, vòng lặp 2 66
3-4 Dữ liệu và kết quả lần lặp 2, vòng lặp 1 67
3-5 Bộ tham chiếu gốc lần lặp 2, vòng lặp 1 68
3-6 Bộ tham chiếu gốc lần lặp 2, vòng lặp 2 69
3-7 Dữ liệu tọa độ điểm và sai số e 70
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
7
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình số Nội dung Trang
Hình 1-1 Phân tích kết quả đo theo nguyên tắc abbe 15
Hình 1-2 Đo khoảng cách giữa 2 tâm 16
Hình 1-3 Mô hình chuyển dịch cơ bản 17
Hình 1-4 Mối quan hệ đầu vào/đầu ra 17
Hình 1-5 Ví dụ mục tiêu bắn 19
Hình 1-6 Phương pháp đo 2 tiếp điểm 23
Hình 1-7 Phương pháp đo 3 tiếp điểm 24
Hình 1-8 Chi tiết then hoa 26
Hình 1-9 Chi tiêt méo 3 cạnh 26
Hình 1-10 Dựng đường tròn qua 3 điểm 26
Hình 1-11 Phương pháp đo cung 3 tiếp điểm 27
Hình 1-12 Chỉnh “0” cho dụng cụ dùng H0
28
Hình 1-13 Phương pháp đo toạ độ 29
Hình 1-14 Đo độ tròn 32
Hình 1-15 Kiểm tra theo các điểm ngẫu nhiên 33
Hình 1-16 Đo độ tròn theo phương pháp 2 tiếp điểm 34
Hình 1-17 Sơ đồ đo kiểu khí nén 34
Hình 1-18 Đo độ tròn theo phương pháp 3 tiếp điểm dạng đối xứng 35
Hình 1-19 Sai lệch về độ trụ 36
Hình 1-20 Đo độ côn theo sơ đồ cơ bản 38
Hình 1-21 Đo độ côn theo sơ đồ đo vi sai 39
Hình 1-22 Đo độ côn dùng dụng cụ đo dạng tự chọn chuẩn 39
Hình 1-23 Đo độ phình thắt 40
Hình 1-24 Đo độ cong trục 40
Hình 1-25 Độ thẳng 41
Hình 1-26 Đo độ thẳng 42
Hình 1-27 Nguyên tắc đo độ phẳng 43
Hình 1-28 Đo độ phẳng bằng ống nhòm tự chuẩn 44
Hình 2-1 Hệ tọa độ Đề các 46
Hình 2-2 Cách xác định tọa độ 1 điểm 47
Hình 3.1 Mô phỏng tọa độ các điểm đo 56
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
8
Hình 4.1 Cấu tạo máy CMM 73
Hình 4.2 Các loại đầu dò dùng cho máy CMM 74
Hình 4.3 Máy đo CMM thông dụng kiểu cầu 75
Hình 4.4 Máy CMM kiểu Grantry của B&S 76
Hình 4.5 Máy CMM kiểu Cantiver của Tarrus 76
Hình 4.6 Mẫu thử đo trên máy CMM 77
Hình 4.7 Đo mẫu thử trên máy CMM 544 MITUTOYO 77
Hình 4.8 Phần mềm GEOPAK 77
Hình 4.9 Hộp thoại Start up Wizard 78
Hình 4.10 Thiết lập thông số tạo đầu đo chuẩn 78
Hình 4.11 Hiệu chỉnh đầu đo 79
Hình 4.12 Giao diện chương trình sau khi hiệu chỉnh đầu đo 79
Hình 4.13 Hộp thoại Element Plane 80
Hình 4.14 Chọn mặt phẳng chuẩn 80
Hình 4.15 Đo vòng tròn chuẩn 81
Hình 4.16 Hộp thoại Create Origin 81
Hình 4.17 Lệnh đo các điểm 82
Hình 4.18 Dữ liệu dạng text 82
Hình 4.19 Giao diện chương trình 85
Hình 4.20 Chọn file chứa mẫu 85
Hình 4.21 Kết quả hiển thị 86
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
9
PHẦN MỞ ĐẦU
I. Tính cấp thiết của đề tài.
+ Cơ sở khoa học:
Trong những năm gần đây của các hệ thống sản xuất có tích hợp máy tính
đòi hỏi tăng tốc độ và độ chính xác của các phương pháp kiểm tra kích thước. Nhằm
đáp ứng yêu cầu này, hệ thống kiểm tra kích thước có tích hợp máy tính được sử
dụng, trong đó máy đo tọa độ ba chiều (CMM) là lựa chọn hàng đầu của các nhà
sản xuất.
Trong chế tạo máy hiện đại, kỹ thuật đo ứng dụng máy CMM để kiểm tra độ
chính xác hình dáng chi tiết ngày càng phổ biến. Các máy CMM tích hợp máy tính
và phần mềm phù hợp để phân tích và xử lý kết quả đo. Vấn đề đặt ra là cùng một
chi tiết với các phương thức đo khác nhau máy CMM đưa ra kết quả đo khác nhau
và cùng một bộ dữ liệu về tọa độ nhưng các máy CMM lại cho các kết quả khác
nhau, điều này được giải thích là do thuật toán xử lý dữ liệu khác nhau.
Đã có nhiều nghiên cứu để xác định độ tròn, độ song song, độ côn nhưng để
có một thuật toán đơn giản và phần mềm hỗ trợ cho việc xác định độ không tròn lại
chưa được đề cập đến. Trên cơ sở nghiên cứu P.D.Dhanish [6], Tác giả tiếp tục
nghiên cứu phát triển ứng dụng thuật toán để xác định sai lệch về độ tròn từ dữ liệu
tọa độ các điểm đo trên máy CMM 544 Mitutoyo. Hi vọng thành công của đề tài sẽ
là đóng góp mới cho việc phát triển mô hình đo lường và kiểm tra trong chế tạo
máy hiện đại.
+ Cơ sở thực tiễn
Hiện nay ở Việt Nam, nhiều cơ sở sản xuất có khả năng đã và đang trang bị
máy CMM thay thế cho các thiết bị đo đã cũ và không đáp ứng được yêu cầu sản
xuất hiện đại. Việc khai thác có hiệu quả và tin cậy máy CMM là cần thiết. Hi vọng
chương trình xây dựng dựa trên các thuật toán xác định sai lệch về độ tròn từ dữ