Nghiên cứu phát triển thiết bị đánh giá độ nhám bề mặt trục đường kính nhỏ

Nghiên cứu phát triển thiết bị đánh giá độ nhám bề mặt trục đường kính nhỏ Nghiên cứu phát triển thiết bị đánh giá độ nhám bề mặt trục đường kính nhỏ Nghiên cứu phát triển thiết bị đánh giá độ nhám bề mặt trục đường kính nhỏ

TỔNG QUAN

Đặt vấn đề

Trong thiết kế và gia công chi tiết máy, độ nhám bề mặt là một chỉ tiêu quan trọng để đảm bảo chất lượng sản phẩm Kiểm tra độ nhám bề mặt dễ dàng hơn đối với các chi tiết lớn, nhưng với chi tiết nhỏ, việc đo đạc trở nên khó khăn và cần thiết phải phát triển thiết bị đo chuyên dụng Các phương pháp thông thường như đo bằng cảm quan, so sánh mẫu bằng mắt, và đo tiếp xúc bằng đầu dò cơ không phù hợp cho các chi tiết có tiết diện nhỏ và phức tạp, vì kích thước đầu dò lớn hơn tiết diện cần đo Phương pháp cảm quan phụ thuộc vào kinh nghiệm của người đánh giá, dẫn đến độ chính xác không cao Do đó, cần thiết phải áp dụng phương pháp đo không tiếp xúc để bảo vệ bề mặt và thuận lợi cho việc đo các chi tiết nhỏ như trục có đường kính nhỏ.

Phương pháp sử dụng laser thay cho đầu dò cơ đang được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực kỹ thuật và đời sống Phương pháp này cho phép đo kiểm tra độ nhám bề mặt của các chi tiết cơ khí một cách nhanh chóng, hiệu quả và chính xác Đặc biệt, nó rất hữu ích cho việc kiểm tra các chi tiết nhỏ, khó hoặc không thể kiểm tra bằng các phương pháp truyền thống Tuy nhiên, giá thành của các máy đo laser hiện nay vẫn còn tương đối cao.

Dựa trên những nguyên nhân đã nêu, đề tài "Nghiên cứu phát triển thiết bị đánh giá độ nhám bề mặt trục đường kính nhỏ" được thực hiện nhằm mục tiêu giải quyết các vấn đề liên quan.

Để đánh giá độ nhám bề mặt các chi tiết có tiết diện nhỏ với độ chính xác cao, cần áp dụng 15 phương pháp nhanh chóng và hiệu quả Những phương pháp này không chỉ đảm bảo tính chính xác mà còn phù hợp với điều kiện kinh tế và xã hội trong nước.

Tính cấp thiết của đề tài

Ngành gia công cơ khí Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ nhờ vào việc áp dụng các trang thiết bị máy móc hiện đại từ nước ngoài, góp phần tự động hóa quy trình sản xuất và nâng cao độ chính xác trong gia công các chi tiết máy quan trọng Tuy nhiên, việc kiểm tra độ chính xác và độ nhám của các chi tiết, đặc biệt là những chi tiết nhỏ và yêu cầu cao về độ chính xác, vẫn gặp nhiều khó khăn do các thiết bị đo trong nước chủ yếu sử dụng đầu dò, không đáp ứng được yêu cầu Mặc dù đã có một số thiết bị đo độ nhám cao cấp nhập khẩu sử dụng công nghệ cảm biến laser, giúp giảm sai số do tiếp xúc trực tiếp và đo được chi tiết nhỏ, nhưng giá thành của những máy đo này vẫn còn khá cao.

Việc kiểm tra độ nhám và độ chính xác của các chi tiết máy nhỏ trong ngành công nghiệp Việt Nam, đặc biệt là trong lĩnh vực gia công chế tạo máy và cơ khí chính xác, đang gặp nhiều hạn chế Điều này đã ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm và khả năng đáp ứng nhu cầu trong và ngoài nước Do đó, nghiên cứu và phát triển thiết bị đo độ nhám có độ chính xác cao và ổn định là một yêu cầu cấp thiết, nhằm mở rộng khả năng đo lường và kiểm tra các chi tiết máy nhỏ với yêu cầu độ nhám thấp hơn.

Phương pháp đo độ nhám bằng cảm biến laser đang ngày càng phổ biến tại các nước phát triển Đề tài “Nghiên cứu phát triển thiết bị đánh giá độ nhám bề mặt trục đường kính nhỏ” được thực hiện nhằm tạo ra thiết bị có khả năng đánh giá độ nhám cho các chi tiết nhỏ, phức tạp, đồng thời có giá thành hợp lý phù hợp với điều kiện kinh tế của đất nước.

Một số thiết bị đo độ nhám được bề mặt trục từ 20 mm trở xuống trên thị trường hiện nay

1.3.1 Nhóm thiết bị đo độ nhám bằng phương pháp đo tiếp xúc

- Đo tiếp xúc là phương pháp đo mà khi đo đầu đo (đầu dò) tiếp xúc với bề mặt của chi tiết đo theo điểm, đường hoặc mặt phẳng

- Thiết bị đo: các loại máy đo độ nhám cầm tay hoặc máy đo độ nhám để bàn

Thiết bị đo cầm tay nhỏ gọn và giá rẻ mang lại kết quả đo nhanh chóng, nhưng độ chính xác có thể không ổn định do ảnh hưởng từ thao tác cầm tay, đặc biệt khi đo trên các bề mặt nhỏ, phức tạp hoặc bề mặt mỏng và mềm.

Handheld roughness measuring devices include the HUATEC SRT6200, Defelsko PosiTector SPG1, INSIZE ISR-C002, and Elcometer E224C-BI Notable models are the HUATEC SRT6200 and the INSIZE ISR-C002, which are designed for precise surface roughness measurement.

Hình 1.1: Một số máy đo độ nhám cầm tay

Máy đo độ nhám để bàn là thiết bị sử dụng phần mềm quản lý máy tính, mang lại độ chính xác, độ ổn định và độ lặp lại cao, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu đo lường Tuy nhiên, giá thành của sản phẩm này tương đối cao.

Trong số các máy đo thông dụng hiện nay, nổi bật có máy đo Chotest SJ5760, máy đo Mitutoyo SV-3200H8, máy đo Surfcom 2800G, và máy đo 1500DX/SD Đặc biệt, máy đo Chotest SJ5760 và máy đo độ nhám MarSurf XR1 được đánh giá cao về độ chính xác và hiệu suất trong việc đo lường.

Hình 1.2: Một số máy đo độ nhám để bàn

1.3.2 Nhóm thiết bị đo không tiếp xúc

- Đo không tiếp xúc là phương pháp đo không có sự tiếp xúc giữa đầu đo và bề mặt chi tiết đo

Các phương pháp và kỹ thuật đo hiện đại bao gồm đo bằng cảm biến laser, xử lý ảnh, điện thế, mặt cắt ánh sáng và giao thoa Những phương pháp này mang lại độ chính xác cao và hiệu quả trong việc thu thập dữ liệu.

- Thiết bị đo: cảm biến laser, kính hiển vi 3D quét bằng laser, kính hiển vi quang học, CCD camera,…

Thiết bị đo không gây ra sai số do lực đo và dao động, đồng thời không ảnh hưởng đến bề mặt của các chi tiết, đặc biệt là những chi tiết mỏng, mềm và kém cứng vững Hơn nữa, tốc độ đo nhanh chóng nhờ vào việc không tiếp xúc trực tiếp với bề mặt chi tiết, mang lại kết quả chính xác và hiệu quả.

18 đo có độ chính xác cao, có thể đo được hầu hết các bề mặt có tiết diện lớn, vừa và nhỏ

- Nhược điểm: đòi hỏi các thiết bị đo phức tạp, đắt tiền

Hình 1.3: Thiết bị đo trục vạn năng - MarShaft MAN

Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu, đề xuất quy trình, thiết kế và chế tạo thiết bị đánh giá độ nhám bề mặt trục đường kính nhỏ.

Đối tượng nghiên cứu

- Thiết bị đo độ nhám bề mặt trục có đường kính nhỏ từ 5 đến 20 mm

- Quy trình đo kiểm, đánh giá độ nhám bề mặt trục đường kính nhỏ.

Phạm vi nghiên cứu

- Thiết bị cú thể đo lường, đỏnh giỏ độ nhỏm Rz từ 5 đến 50 àm

- Chỉ đo lường, đánh giá độ nhám của trục có đường kính từ 5 đến 20 mm

- Đánh giá độ nhám sử dụng phương pháp quét laser

Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu tổng quan về quy trình đo, thiết bị đo đánh giá độ nhám tục có đường kính từ 5 đến 20 mm

- Đề xuất quy trình đo độ nhám trục có đường kính nhỏ có kích thước nhỏ với

- Thiết kế thiết bị đo độ nhám bề mặt trục có đường kính nhỏ với Rz từ 5 đến

- Chế tạo thiết bị đo độ nhám bề mặt trục có đường kính nhỏ với Rz từ 5 đến

- Thực nghiệm đo kiểm đánh giá khả năng của thiết bị.

Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu lý thuyết trong bài viết này tập trung vào các lý thuyết về dung sai kỹ thuật đo và độ nhám bề mặt Nó cũng xem xét các đặc điểm của độ nhám bề mặt, đồng thời ứng dụng phần mềm Labview cùng với các lý thuyết liên quan để phân tích và đánh giá hiệu quả của các phương pháp đo lường.

Phương pháp nghiên cứu kế thừa được áp dụng dựa trên các bài báo và nghiên cứu trong và ngoài nước đã được thực hiện, cùng với các kết quả nghiên cứu liên quan đã được Hội đồng Thẩm định thông qua.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm bao gồm việc chế tạo thiết bị đánh giá độ nhám bằng công nghệ quét laser Thiết bị này được thử nghiệm qua bộ mẫu chuẩn để đảm bảo độ chính xác và hiệu quả Ngoài ra, quá trình thực nghiệm cũng bao gồm việc kiểm tra và đánh giá độ nhám của trục có đường kính nhỏ, nhằm xác định khả năng ứng dụng của thiết bị trong các lĩnh vực khác nhau.

Các nghiên cứu trong và ngoài nước

Nhiều nghiên cứu trong và ngoài nước đã được thực hiện liên quan đến phương pháp đo độ nhám bề mặt chi tiết bằng công nghệ quét laser Dưới đây là một số nội dung nghiên cứu tiêu biểu mà chúng ta có thể tham khảo.

1.9.1 Các nghiên cứu trong nước

Lê Xuân Cam đã thực hiện nghiên cứu thiết kế và chế tạo thiết bị đo biên dạng 3D cho các chi tiết tròn xoay, sử dụng phương pháp quét laser truyền qua Nghiên cứu này không chỉ tìm hiểu nguyên lý hoạt động và cấu tạo của thiết bị mà còn phân tích độ chính xác và các yếu tố ảnh hưởng đến sai số Mục tiêu chính là ứng dụng vào khảo sát chất lượng các chi tiết cơ khí trong công nghệ quân sự, đặc biệt là khảo sát chất lượng vỏ đạn, trong bối cảnh hạn chế khi mua thiết bị kỹ thuật từ nước ngoài Tác giả đã trình bày tổng quan về thiết bị quét laser, đồng thời đưa ra các nhận xét và kết luận giúp việc thiết kế chế tạo thuận lợi hơn Nghiên cứu đã thành công trong việc thiết kế và chế tạo thiết bị quét laser, áp dụng các phương pháp hiệu chỉnh sai số và xây dựng phần mềm đo cho máy LSM, kèm theo nhiều kết quả thực nghiệm để kiểm chứng tính chính xác của thiết kế và lý thuyết đã đề xuất.

Phạm Ngọc Linh đã thực hiện nghiên cứu chế tạo thiết bị quét biên dạng chi tiết 3D bằng laser, trong đó giới thiệu phương pháp đo lường biên dạng bề mặt qua quét laser 3D Nghiên cứu trình bày thiết kế đầu đo laser và hệ dịch chuyển quang cơ, phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả đo như cường độ tia laser, đường kính tia, màu sắc bề mặt và góc nghiêng tại điểm đo Phần mềm điều khiển được lập trình bằng CCS cho vi điều khiển và MATLAB để xử lý số liệu, cho phép lựa chọn giữa đo quét bề mặt hoặc quét tròn xoay Nghiên cứu cũng xây dựng thuật toán xác định điểm laser, xoay ảnh trong không gian 3D, tạo đám mây điểm và bề mặt dạng Mesh, Surface, đồng thời vẽ lưu đồ điều khiển Kết quả từ mô hình thực nghiệm được trình bày qua hình ảnh biên dạng vật và kích thước chi tiết thu được, với hệ thống mạch điều khiển và phần mềm dễ sử dụng, giúp việc đo quét, ghi nhận và sao lưu kết quả trở nên thuận tiện, các số liệu được lưu trữ trong tệp đuôi.

Các định dạng ".xyz" và ".STL" cho phép trích dẫn và xử lý trên nhiều phần mềm khác nhau Các chương trình điều khiển được phát triển bằng phần mềm Matlab hỗ trợ quá trình hoàn thiện và kế thừa hiệu quả.

Các nghiên cứu tiếp theo đã chỉ ra rằng cần cải tiến thiết bị đo bằng cách giảm bước dịch chuyển của đầu đo và hệ cơ khí, nâng cao độ phân giải của camera, cùng với việc nghiên cứu thêm các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả đo quét Ngoài ra, cần mở rộng phạm vi đo và phát triển phần mềm xử lý tín hiệu với tốc độ nhanh hơn để nâng cao hiệu quả của thiết bị.

Lê Thanh thực hiện nghiên cứu về độ chính xác khi đo profile bề mặt chi tiết máy bằng phương pháp quét laser Tác giả phân tích ưu, nhược điểm của công nghệ scan laser 3D và các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả đo, bao gồm kích thước chùm laser, hệ quang hội tụ, và sai số do độ phân giải của cảm biến CCD Nghiên cứu trình bày sơ đồ tạo ảnh của thấu kính hội tụ, lựa chọn hệ tọa độ, xây dựng hàm truyền và cụm cơ khí của đầu đo, cùng với việc lựa chọn nguồn laser và cảm biến CCD Tác giả cũng phân tích và xây dựng chương trình xử lý số liệu đo, từ thu hình từ camera đến xử lý ảnh số và mô phỏng bề mặt vật đo Kết quả cho thấy sai lệch kích thước của khối hộp và khối trụ 20 mm và 15 mm Phương pháp này có ưu điểm là kết cấu nhỏ gọn, gọn gàng, dễ lắp đặt, cho kết quả nhanh và có khả năng đo nhiều vật thể phức tạp mà máy đo thông thường không thể thực hiện.

1.9.2 Các nghiên cứu ngoài nước:

Rong-Sheng Lu và Gui Yun Tian đã thực hiện đo độ nhám bề mặt bằng tán xạ ánh sáng laser, xây dựng sơ đồ đo trực tuyến với nguồn phát laser, cảm biến CCD và bộ khuếch đại Nghiên cứu này tiến hành thí nghiệm với mẫu thép chế tạo bằng hai phương pháp khác nhau, từ đó thu được hình ảnh phân bố cường độ ánh sáng tán xạ qua cảm biến CCD Các bước quy trình đo được trình bày và thực hiện một cách chi tiết.

 Lọc hình ảnh thu được từ cảm biến CCD do hình ảnh có thể bị nhiễu vì những đốm sáng và sự nhiễu điện từ của cảm biến CCD

 Tìm kiếm hướng nhiễu xạ ánh sáng trong sự phân bố cường độ ánh sáng tán xạ

 Lấy trung bình độ xám của hình ảnh dọc theo hướng nhiễu xạ ánh sáng

Xây dựng đường cong trung bình ánh sáng tán xạ và thiết lập mối quan hệ giữa độ nhám Ra và tín hiệu ánh sáng tán xạ giúp đánh giá chính xác độ nhám bề mặt của các chi tiết Kết quả đánh giá sẽ cung cấp thông tin quan trọng về chất lượng bề mặt, từ đó hỗ trợ trong các ứng dụng công nghiệp.

Phương pháp này cho phép đo độ nhám của cả bề mặt đẳng hướng và bề mặt gia công có vết 1 chiều như phay, tiện, mài Kết quả đo đạt độ chính xác cao và diễn ra nhanh chóng, khắc phục những khó khăn mà các phương pháp đo bằng đầu dò tiếp xúc không thể giải quyết.

Hình ảnh từ cảm biến CCD có thể bị nhiễu, ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả đo Việc sử dụng bộ lọc hình ảnh là cần thiết để cải thiện chất lượng và độ tin cậy của dữ liệu thu được.

Mohamed Saudy đã thực hiện nghiên cứu về phân tích độ nhám bề mặt bằng kỹ thuật hình ảnh quang học laser, trong đó xây dựng hệ thống hình ảnh quang học gồm nguồn laser He-Ne, thấu kính hội tụ và camera CCD Nghiên cứu ghi lại các tia laser tán xạ ở nhiều góc khác nhau, sử dụng hai tiêu chuẩn bề mặt với độ nhám thấp (0.6, 2.3, 4.6, 6.4 μm) và cao (20, 80, 600 μm) để phân tích Hình ảnh mật độ quang của các điểm trên bề mặt được chụp trong các điều kiện khác nhau và đưa vào chương trình máy tính để phân tích, từ đó hình thành đường thể hiện mối quan hệ giữa mật độ quang và các điều kiện như góc tới tia laser và góc của mẫu vật Nghiên cứu cũng cung cấp hình ảnh 3D chi tiết về độ nhám bề mặt thông qua hình ảnh kính hiển vi giao thoa.

Bằng cách phân tích các mẫu độ nhám có sẵn, chúng tôi đã tạo ra hình ảnh 3D của độ nhám bề mặt cho từng mẫu dưới các điều kiện khác nhau Kết quả phân tích cho thấy độ nhám của các mẫu trùng khớp với những gì đã được dự đoán.

Cần xác định và áp dụng các phương pháp để loại bỏ các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả đo, chẳng hạn như tác động của độ phân giải cảm biến CCD và sự nhiễu trên hình ảnh do bụi hoặc vết xước trên bề mặt mẫu, trước khi tiến hành bước lọc hình ảnh.

Cz Lukianowicz và T Karpinski đã tiến hành phân tích độ nhám bề mặt bằng kỹ thuật hình ảnh quang học laser Hệ thống quang học được xây dựng bao gồm nguồn laser, chi tiết đo, thấu kính, bộ lọc sáng phân cực, bộ tách chùm tia laser, và cảm biến CCD Chùm tia laser chiếu lên bề mặt chi tiết sau khi đi qua bộ tách chùm và thấu kính quang học Ánh sáng phản xạ từ bề mặt qua bộ lọc sáng phân cực và thấu kính quang học, rồi được hướng tới cảm biến CCD thông qua bộ tách chùm tia Cảm biến CCD kết nối với máy vi tính giúp lưu trữ các giá trị phân bố góc của ánh sáng tán xạ Dựa trên các giá trị này, chương trình được phát triển để trực quan hoá đồ hoạ phân bố và xác định các tham số độ nhám bề mặt Phương sai phân bố góc của cường độ ánh sáng tán xạ được xác định từ dữ liệu đo được, từ đó trình bày các phương trình và hàm toán để tính toán độ nhám bề mặt.

Bài viết trình bày sơ đồ xác định sai lệch hình dạng và độ sóng bề mặt khi đo độ thẳng và độ tròn của trục Kết quả thí nghiệm được thể hiện qua hình ảnh, cho thấy độ nhám của trục thép trong điều kiện tĩnh và xoay Ngoài ra, bài viết cũng so sánh kết quả đánh giá độ tròn của trục bằng phương pháp quang học với phương pháp tiếp xúc sử dụng đầu dò Kết quả được đánh giá một cách chi tiết, cung cấp cái nhìn sâu sắc về hiệu quả của từng phương pháp đo lường.

Ý nghĩa về mặt khoa học và thực tiễn

1.10.1 Ý nghĩa về mặt khoa học

Dựa trên quy trình và thiết bị đo kiểm hiện có cho việc đánh giá độ nhám trục, bài viết đề xuất một quy trình mới cùng với nguyên lý đo và thiết bị sử dụng phương pháp quét laser để đánh giá độ nhám của các trục có đường kính nhỏ.

Đề xuất một phương án kết cấu khả thi cho phép chế tạo thiết bị đo độ nhám bề mặt trục có đường kính nhỏ bằng phương pháp quét laser.

- Xây dựng được phần mềm để xử lý kết quả đo kiểm, đánh giá độ nhám bề mặt trục đường kính nhỏ

1.10.2 Ý nghĩa về mặt thực tiễn

Giải quyết vấn đề đo độ nhám cho các trục có đường kính nhỏ là một thách thức lớn, đặc biệt khi yêu cầu độ chính xác cao Hiện tại, chưa có giải pháp hiệu quả nào hoặc các thiết bị chuyên dụng thường có giá thành rất cao.

- Giới thiệu ra thị trường một sản phẩm mới, dịch vụ mới về đo kiểm độ nhám bề mặt trục đường kính nhỏ

Kết cấu của luận văn

Để đạt được mục tiêu nghiên cứu đã đề ra, luận văn có kết cấu gồm các chương, mục với các nội dung cụ thể như sau:

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ trình bày lý do chọn đề tài, nhấn mạnh tính cấp thiết và ý nghĩa khoa học cũng như thực tiễn của nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu sẽ được làm rõ, cùng với việc xác định đối tượng và phạm vi nghiên cứu cụ thể của đề tài.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Độ nhám bề mặt là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tính chất và hiệu suất của vật liệu Nó có thể tác động đến khả năng bám dính, ma sát và tuổi thọ của sản phẩm Để đo độ nhám bề mặt, có nhiều phương pháp khác nhau như đo bằng thiết bị tiếp xúc hoặc không tiếp xúc Các lý thuyết liên quan đến thí nghiệm đo độ nhám bề mặt giúp hiểu rõ hơn về cách thức và nguyên tắc hoạt động của các phương pháp đo này.

Chương 3: Thiết kế chế tạo thiết bị đánh giá độ nhám bề mặt

Bài viết này trình bày chi tiết chức năng và cấu tạo của từng bộ phận trong thiết bị đo độ nhám bề mặt, nhằm làm cơ sở cho việc đề xuất quy trình đo Đồng thời, chúng tôi cũng sẽ thiết kế và chế tạo thiết bị đo độ nhám cho các bề mặt trục có đường kính nhỏ, đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong quá trình đo lường.

Chương 4: Thử nghiệm và đánh giá thiết bị

Chương 5: Thực nghiệm đánh giá độ nhám trục

Kết luận và kiến nghị

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Sơ lược về độ nhám bề mặt

2.1.1 Bản chất độ nhám bề mặt

Bề mặt chi tiết sau gia công thường không hoàn toàn phẳng mà có những nhấp nhô, xuất phát từ quá trình biến dạng dẻo của lớp bề mặt khi cắt gọt kim loại Những nhấp nhô này là hệ quả của chuyển động cắt, vết lưỡi cắt để lại và nhiều nguyên nhân khác.

Bề mặt có nhiều loại nhấp nhô khác nhau, và khi quan sát một phần bề mặt được khuếch đại, chúng ta có thể nhận diện các loại nhấp nhô này một cách rõ ràng.

- Nhấp nhô có chiều cao h1 là sai lệch hình dạng hình học đại quang (độ không phẳng của bề mặt);

- Nhấp nhô có chiều cao h2 là độ sóng bề mặt;

- Nhấp nhô có chiều cao h3 là nhám bề mặt Đây là những nhấp nhô tế vi trên bề mặt xét trong phạm vi chiều dài chuẩn l rất nhỏ [7]

Để phân biệt giữa độ sóng và độ nhám bề mặt, có thể sử dụng tỷ lệ tương đối giữa bước sóng pi và chiều cao hi.

2.1.2 Ảnh hưởng của nhám bề mặt đến chất lượng làm việc của chi tiết 2.1.2.1 Ảnh hưởng đến tính chống mòn

Khi làm việc, các bề mặt chỉ tiếp xúc tại một số đỉnh nhấp nhô, dẫn đến diện tích tiếp xúc thực tế nhỏ hơn so với diện tích tính toán Điều này tạo ra áp suất lớn tại các điểm tiếp xúc, làm phá vỡ dòng chảy tầng của dầu bôi trơn và đẩy dầu ra khỏi khu vực tiếp xúc, gây ảnh hưởng đến khả năng chống mòn của bề mặt Độ nhẵn bóng cao hơn sẽ cải thiện khả năng chống mài mòn hiệu quả.

Hình 2.2: Ảnh hưởng của độ nhám đến độ chống mòn

2.1.2.2 Ảnh hưởng đến độ bền mỏi của chi tiết

Nhám bề mặt đóng vai trò quan trọng trong độ bền mỏi của chi tiết, đặc biệt khi chi tiết phải chịu tải trọng chu kỳ đổi dấu và tải trọng động Những nhấp nhô bề mặt lớn sẽ tạo điều kiện cho việc tập trung ứng suất ở đáy các nhấp nhô, làm tăng nguy cơ nứt và gãy của chi tiết.

Hình 2.3: Ảnh hưởng của độ nhám đến độ bền mỏi

2.1.2.3 Ảnh hưởng đến tính chống ăn mòn

Các vùng lõm trên bề mặt thường tích tụ axit, muối và tạp chất, dẫn đến tình trạng ăn mòn Độ bóng của bề mặt càng cao thì khả năng chống ăn mòn càng hiệu quả.

Hình 2.4: Ảnh hưởng của độ nhám đến độ chống ăn mòn

2.1.2.4 Ảnh hưởng đến độ chính xác của mối lắp ghép Đối với lắp ghép có độ hở, các nhấp nhô bề mặt bị mòn rất nhanh trong thời gian ban đầu, làm cho khe hở lắp ghép tăng lên và độ chính xác lắp ghép bị phá

Khi lắp ghép các chi tiết có độ dôi, việc ép chặt hai bề mặt sẽ làm phẳng các nhấp nhô, dẫn đến việc giảm độ dôi trong mối ghép Điều này có ảnh hưởng đáng kể đến độ bền chắc của mối ghép.

Hình 2.5: Ảnh hưởng của độ nhám đến độ chính xác của mối lắp ghép

2.1.3 Các chỉ tiêu đánh giá Để đánh giá nhám bề mặt, người ta dùng một số yếu tố hình học của những nhấp nhô làm chỉ tiêu, nhưng phải xét trong một phạm vi nhỏ của bề mặt, giới hạn bằng chiều dài chuẩn l Chiều dài chuẩn là chiều dài một khoảng bề mặt dùng để đo nhấp nhô tế vi của bề mặt mà không tính đến dạng nhấp nhô khác có bước lớn hơn nó Giá trị của chiều dài chuẩn được qui định phụ thuộc vào nhám bề mặt

2.1.3.1 Sai lệch trung bình số học của prophin (R a )

Sai lệch trung bình số học của prophin Ra được xác định là trị số trung bình của khoảng cách giữa các điểm trên đường nhấp nhô và đường trung bình OO’, được tính theo giá trị tuyệt đối trong khoảng chiều dài chuẩn l.

1 n y y y     Σ  Đường trung bình là đường chia các nhấp nhô bề mặt thành hai phần sao cho diện tích của hai phần đó là bằng nhau

Hình 2.6: Profile bề mặt khi xác định R a

2.1.3.2 Chiều cao trung bình của prophin theo 10 điểm (R z )

Chiều cao trung bình của prophin theo 10 điểm (Rz) được xác định bằng giá trị trung bình của năm khoảng cách giữa năm đỉnh cao nhất và năm đáy thấp nhất trong phạm vi chiều dài chuẩn l.

Hình 2.7: Profile của bề mặt khi xác định R z

Trị số Ra và Rz càng lớn, bề mặt sẽ có độ nhám cao hơn và mức độ bóng thấp hơn Ngược lại, khi trị số này giảm, bề mặt sẽ mịn hơn và bóng hơn Theo TCVN 2511-1995, nhám bề mặt được phân loại thành 14 cấp, với mức độ nhám giảm dần tương ứng với mức độ bóng tăng lên.

Đối với bề mặt có độ nhám thô (cấp 1 ÷ 5) và rất tinh (cấp 13, 14), thông số Rz thường được sử dụng Trong khi đó, bề mặt có độ nhám trung bình (cấp 6 ÷ 12) thường áp dụng thông số Ra Bảng 1 trình bày các thông số nhám bề mặt.

Bảng 1: Các thông số độ nhám bề mặt

Cấp độ nhám bề mặt

Thông số nhám (μm) Chiều dài chuẩn

Từ 120 đến 160 Dưới 160 đến 80 Dưới 80 đến 40

Từ 2,5 đến 2 Dưới 2 đến 1,6 Dưới 1,6 đến 1,25

Dưới 1,25 đến 1 Dưới 1 đến 0,8 Dưới 0,8 đến 0,63

Dưới 0,63 đến 0,5 Dưới 0,5 đến 0,4 Dưới 0,4 đến 0,32

Các phương pháp đo độ nhám bề mặt

Phương pháp và kỹ thuật đo độ nhám bề mặt có thể dựa vào kinh nghiệm cá nhân hoặc sử dụng bộ mẫu chuẩn để so sánh độ nhám giữa các mẫu và chi tiết đã gia công.

- Điều kiện để so sánh:

+ Mẫu và chi tiết gia công có cùng phương pháp chế tạo (tiện, phay, mài,…);

+ Bề mặt của chi tiết được so sánh phải sạch và khô

- Thiết bị đo: bộ mẫu chuẩn so sánh độ nhám bề mặt ví dụ như là bộ Metrology RC-6SETS (hình 2.8) hoặc các bộ mẫu tương đương khác

Hình 2.8: Bộ mẫu chuẩn so sánh độ nhám bề mặt Metrology RC-6SETS

- Ưu điểm: dễ sử dụng, chi phí rẻ, thời gian đo nhanh chóng, tiết kiệm thời gian

- Nhược điểm: kết quả đo có độ chính xác không cao vì được ước lượng bằng mắt, chỉ thích hợp với trường hợp đo kiểm sơ bộ

- Đo tiếp xúc là phương pháp đo mà khi đo đầu đo tiếp xúc với bề mặt của chi tiết đo theo điểm, đường hoặc mặt phẳng

Phương pháp đo bề mặt chi tiết nhấp nhô do vết gia công là sử dụng kim dò kéo vuông góc với các vết này Độ nhấp nhô của bề mặt sẽ khiến kim dò chuyển vị, và sự chuyển vị này sẽ được khuếch đại để hiển thị trên bộ chỉ thị hoặc ghi đồ thị.

- Thiết bị đo: các loại máy đo độ nhám cầm tay hoặc máy đo độ nhám cục bộ (hình 2.9)

35 a) Máy đo độ nhám MarSurf XR b) Máy đo độ nhám cầm tay

Hình 2.9: Các thiết bị đo độ nhám bằng phương pháp đo tiếp xúc

- Ưu điểm: kết quả đo có độ chính xác cao, đo kiểm được hầu hết các bề mặt có tiết diện vừa và lớn

Khi đo tiếp xúc, cần có lực đo giữa đầu đo và bề mặt chi tiết để đảm bảo sự tiếp xúc ổn định Tuy nhiên, việc tăng lực đo để nâng cao độ ổn định có thể gây ra biến dạng trên bề mặt của các chi tiết mỏng, mềm, kém cứng vững, dẫn đến sai số Nếu dụng cụ đo không có cơ cấu ổn định lực, sai số cũng có thể phát sinh do dao động của lực đo Hơn nữa, nhiều thiết bị đo tiếp xúc không thể đo độ nhám bề mặt của các chi tiết có tiết diện nhỏ, như biên dạng thân khai của bánh răng nhỏ, do kích thước đầu dò quá lớn.

Hình 2.10: Đo độ nhám bằng phương pháp đo tiếp xúc

- Đo không tiếp xúc là phương pháp đo không có sự tiếp xúc giữa đầu đo và bề mặt chi tiết đo

Các phương pháp và kỹ thuật đo hiện đại bao gồm: đo bằng cảm biến laser, xử lý ảnh, phương pháp điện thế, mặt cắt ánh sáng và giao thoa Những phương pháp này giúp nâng cao độ chính xác và hiệu quả trong việc thu thập dữ liệu.

Các thiết bị đo hiện đại bao gồm cảm biến laser, kính hiển vi 3D quét bằng laser, kính hiển vi quang học và camera CCD Trong số đó, cảm biến laser Keyence LK-G3 và kính hiển vi quét 3D laser VK-X160K là những sản phẩm tiêu biểu, mang lại độ chính xác cao trong quá trình đo lường và phân tích.

Hình 2.11:Các thiết bị đo độ nhám bề mặt bằng phương pháp đo không tiếp xúc

Máy đo không tiếp xúc mang lại nhiều ưu điểm nổi bật, bao gồm việc loại bỏ sai số do lực đo và dao động, đồng thời không ảnh hưởng đến bề mặt của các chi tiết, đặc biệt là những chi tiết mỏng, mềm và kém cứng vững Tốc độ đo nhanh chóng nhờ vào việc không cần tiếp xúc trực tiếp với bề mặt, cùng với độ chính xác cao trong kết quả đo, cho phép đo được hầu hết các bề mặt có tiết diện lớn, vừa và nhỏ.

- Nhược điểm: đòi hỏi các thiết bị đo phức tạp, đắt tiền

2.2.3.1 Phương pháp so sánh cường độ laser tia phản xạ với mẫu độ nhám

Phương pháp đo độ nhám bề mặt dựa trên nguyên lý phản xạ ánh sáng, khi tia laser chiếu vào các nhấp nhô của bề mặt, tạo ra chùm tia phản xạ có cường độ thay đổi tùy thuộc vào độ nhấp nhô Sử dụng đầu cảm biến kết hợp thiết bị thu và phát tia laser, tia laser được phát ra tại điểm A trên bề mặt, và cảm biến CCD sẽ xử lý hình ảnh quang học của tia phản xạ thành tín hiệu điện gửi vào bộ điều khiển Cường độ ánh sáng phản xạ tại điểm A được chuyển đổi thành tín hiệu analog Quá trình này được lặp lại cho các điểm B và các điểm khác trên chiều dài chuẩn L, thu thập nhiều tín hiệu analog để xử lý trên phần mềm máy tính Cuối cùng, các số liệu về cường độ ánh sáng phản xạ khi chiếu vào mẫu so sánh độ nhám sẽ được phân tích qua phần mềm LABVIEW, từ đó cho phép xác định và so sánh độ nhám bề mặt của chi tiết.

Hình 2.12:Nguyên lý phương pháp thu thập cường độ ánh sáng laser

- Thiết bị đo: cảm biến laser, đồng hồ đo vạn năng, phần mềm máy tính

2.2.3.2 Phương pháp xử lý ảnh

Phương pháp đo độ nhám bề mặt sử dụng hình ảnh kỹ thuật số được chụp từ các bề mặt gia công bằng ánh sáng chiếu phù hợp và camera có độ phân giải cao Sau khi chụp, hình ảnh sẽ được xử lý để nâng cao chất lượng và phân tích các thông số quang học như độ lệch chuẩn và sai lệch bình phương trung bình của profile Rq Phần mềm chuyên dụng sẽ được sử dụng để đánh giá độ nhám, trong đó hình ảnh được phóng to và áp dụng các công thức tính toán để suy ra độ nhám bề mặt của chi tiết.

Kỹ thuật đo độ nhám bề mặt được thực hiện sau khi mẫu được gia công qua các phương pháp như phay và mài Độ nhám bề mặt Ra của mẫu được đo bằng thiết bị đầu dò tiếp xúc Tiếp theo, nguồn chiếu sáng và camera có độ phân giải cao được chuẩn bị để chụp ảnh chất lượng tốt Hình ảnh sau đó được xử lý bằng phần mềm MATLAB, chuyển đổi từ hình ảnh màu sang hình ảnh xám, loại bỏ nhiễu do bụi và tạp chất, và tăng cường độ tương phản để làm nổi bật các vết nhấp nhô trên bề mặt gia công Cuối cùng, hình ảnh được phóng to và các thông số như độ lệch chuẩn, sai lệch trung bình số học của profile Ra, và sai lệch bình phương trung bình của profile Rq được phân tích và biểu diễn dưới dạng biểu đồ.

- Thiết bị đo: Camera CCD độ phân giải cao, phần mềm xử lý ảnh

Hình 2.13:Thiết bị đo độ nhám bề mặt bằng phương pháp xử lý ảnh

Hình 2.14:Giao diện xử lý và phân tích ảnh trên phần mềm MATLAB

Các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác của phép đo

Mức độ phản xạ của vật liệu bề mặt chi tiết ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác của kết quả đo laser Cường độ phản xạ của tia laser thay đổi tùy thuộc vào loại vật liệu; ví dụ, bề mặt than (đen) có mức độ phản xạ khác với bề mặt đá (xám), và bề mặt thép cũng khác so với bề mặt gỗ hay bê tông Thực tế cho thấy, khi chiếu laser lên các bề mặt như kính, sơn bóng, inox hay sứ, thông tin phản xạ thường rất yếu Các bề mặt trắng thường phản xạ tốt hơn, trong khi bề mặt tối màu có mức độ phản xạ kém hơn Hơn nữa, mức độ phản xạ còn phụ thuộc vào đặc tính phổ của tia laser (màu xanh, đỏ, cận hồng ngoại), khoảng cách và góc tiếp cận của tia laser Thông tin về mức độ phản xạ của một số loại vật liệu được thể hiện trong bảng 2.

Bảng 2: Mức độ phản xạ ánh sáng (%) của một số loại vật liệu

Vật liệu Mức độ phản xạ (%)

Nhôm, tinh khiết, đánh bóng cao 80-87

Nhôm, mạ anod, không bóng 80-85

Lớp phủ nhôm, không bóng 55-56

Sơn mài, trắng tinh 80-85 Đồng, đánh bóng cao 70-75

Gỗ sồi, đánh bóng nhẹ 25-35 Đá hoa cương 20-25 Đá vôi 35-55 Đá hoa, đánh bóng 30-70

Sự hấp thụ laser của vật liệu chi tiết là một trong những thông số quan trọng nhất trong tương tác giữa tia laser và vật liệu Độ hấp thụ này phụ thuộc chủ yếu vào bước sóng của tia laser và nhiệt độ Khi tia laser chiếu vào vật liệu, một phần năng lượng sẽ bị phản xạ, trong khi phần còn lại sẽ được hấp thụ Đặc biệt, độ hấp thụ của một số kim loại phổ biến đã được thể hiện rõ trong hình 2.15.

- Hình 2.16 so sánh công suất laser cần thiết để làm tan chảy các kim loại thông thường với bước sóng 1 μm

Hình 2.15: Độ hấp thụ của các loại vật liệu so với bước sóng của từng loại laser

Hình 2.16: Công suất laser tối thiểu Nd:YAG để làm tan chảy các kim loại khác nhau

Bạc và đồng là hai trong số các vật liệu khó xử lý bằng laser, với bạc cần tới gần 20 lần năng lượng so với mức cần thiết để nung chảy thép, trong khi đồng yêu cầu gấp 6 lần Điều này cho thấy mức độ hấp thụ bức xạ laser của bạc và đồng rất thấp Ngược lại, các vật liệu như hợp kim nhôm, niken và thép lại dễ gia công hơn, nhờ vào khả năng hấp thụ bức xạ laser tốt, đặc biệt là thép.

Rung động có thể gây ra nhiễu và ảnh hưởng nghiêm trọng đến kết quả đánh giá độ nhám bề mặt Do đó, quá trình đánh giá độ nhám của chi tiết cần được thực hiện trong môi trường phòng thí nghiệm để đảm bảo độ chính xác và tin cậy.

Chi tiết nhỏ, phức tạp

- Những chi tiết có tiết diện, hình dạng nhỏ với kết cấu phức tạp Ở đây ta lấy ví dụ điển hình là trục đường kính nhỏ

Để đo độ nhám bề mặt của các chi tiết, có thể áp dụng phương pháp đo bằng cảm quan hoặc phương pháp đo không tiếp xúc Tuy nhiên, phương pháp đo tiếp xúc có thể gặp khó khăn do kích thước hạn chế của đầu dò.

Phương pháp đo bằng cảm quan, dựa trên mẫu chuẩn và kinh nghiệm cá nhân, mang lại tốc độ đo nhanh chóng và đơn giản, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí Tuy nhiên, độ chính xác của phương pháp này không cao.

Phương pháp đo không tiếp xúc sử dụng tia laser kết hợp với xử lý ảnh cho phép đo các bề mặt nhỏ và phức tạp mà phương pháp đo tiếp xúc không thể tiếp cận Phương pháp này mang lại tốc độ đo nhanh và độ chính xác cao, nhưng yêu cầu thiết bị phức tạp và chi phí cao Ngoài ra, kết quả đo còn phụ thuộc vào độ phân giải của đầu cảm biến, khả năng hấp thụ laser của vật liệu, màu sắc bề mặt, cường độ và đường kính tia laser, cũng như sai số độ phân giải của cảm biến CCD.

Cơ sở lý thuyết thí nghiệm

2.5.1 Nguyên lý thu nhận và xử lý tín hiệu đo bằng cảm biến quang

Cảm biến quang (Photoelectric Sensor) là thiết bị bao gồm các linh kiện quang điện, hoạt động dựa trên việc phát hiện ánh sáng Khi ánh sáng từ bộ phận phát chiếu gặp vật thể, cảm biến sẽ thay đổi trạng thái Sự thay đổi này được ghi nhận bởi bộ phận thu, và mạch điều khiển sẽ gửi tín hiệu ra ngõ OUT.

- Thông thường thì một cảm biến quang sẽ có cấu tạo khá đơn giản bao gồm 3 bộ phận chính đó là: a) Bộ phận phát sáng:

Các cảm biến quang thường sử dụng đèn LED bán dẫn phát ánh sáng theo dạng xung, giúp phân biệt ánh sáng từ cảm biến với ánh sáng từ các nguồn khác như ánh nắng mặt trời Các loại LED phổ biến bao gồm LED đỏ, LED hồng ngoại và LED lazer, trong khi một số cảm biến đặc biệt có thể sử dụng LED trắng hoặc xanh lá Ngoài ra, trong một số trường hợp, LED vàng cũng có thể được sử dụng.

Cảm biến quang thường sử dụng phototransistor làm bộ thu sáng, chuyển đổi ánh sáng thành tín hiệu điện tỉ lệ Hiện nay, nhiều cảm biến quang tích hợp mạch ứng dụng chuyên dụng ASIC, kết hợp tất cả các bộ phận quang, khuếch đại và xử lý trong một vi mạch Bộ thu có thể nhận ánh sáng trực tiếp từ bộ phát hoặc ánh sáng phản xạ từ vật thể cần phát hiện.

Mạch đầu ra của cảm biến quang chuyển đổi tín hiệu tỉ lệ từ tranzito quang thành tín hiệu ON/OFF được khuếch đại Khi ánh sáng thu được vượt ngưỡng xác định, tín hiệu cảm biến sẽ được kích hoạt Mặc dù một số cảm biến thế hệ trước vẫn sử dụng tiếp điểm rơ-le, hiện nay hầu hết các cảm biến đều áp dụng tín hiệu ra bán dẫn (PNP/NPN) Ngoài ra, một số cảm biến quang còn cung cấp tín hiệu tỉ lệ cho các ứng dụng đo đếm.

Hình 2.17: Cấu tạo của cảm biến quang

- Cảm biến quang phản xạ (diffuse reflection sensor):

Cảm biến quang phản xạ hoạt động dựa trên nguyên tắc dọi phản quang, trong đó đầu thu quang được đặt cùng phía với nguồn phát Tia sáng từ nguồn phát được hội tụ qua thấu kính và chiếu tới thước đo chuyển động, nơi có các vạch chia để thực hiện việc khảo sát vật.

Khi tia sáng gặp vạch chia phản quang giữa 46 phản quang và không phản quang, nó sẽ bị phản xạ trở lại đầu thu quang Nguyên lý hoạt động của hệ thống này dựa trên đặc điểm phản xạ của ánh sáng khi tiếp xúc với các bề mặt khác nhau.

Cảm biến báo phát hiện vật cản hoạt động bằng cách phát ánh sáng liên tục từ bộ phát đến bề mặt vật cản Ánh sáng này sau đó sẽ phản xạ trở lại vị trí thu sáng, giúp xác định sự hiện diện của vật cản một cách chính xác.

Trạng thái không vật cản xảy ra khi không có vật cản nào can thiệp, dẫn đến ánh sáng không bị phản xạ về vị trí thu được Điều này có nghĩa là bề mặt vật thể không phản xạ ánh sáng về hướng thu nhận.

Hình 2.18: Nguyên lý hoạt động của cảm biến quang khuếch tán

- Cách điều chỉnh độ nhạy của cảm biến quang:

Các loại cảm biên quang tiêu chuẩn trên thị trường hiện nay sẽ thường có 2 khả năng chỉnh độ nhạy:

Người sử dụng có thể điều chỉnh ngưỡng ánh sáng để kích hoạt đầu ra của cảm biến, với tín hiệu xuất ra khi ánh sáng đạt hoặc vượt qua mức này Việc thay đổi ngưỡng sẽ ảnh hưởng đến khoảng cách phát hiện, giúp cảm biến nhạy hơn trong việc nhận diện các vật nhỏ hoặc vật thể trong điều kiện mờ Một số nhãn hiệu cảm biến quang cung cấp tính năng điều chỉnh này.

Biến trở vặn vít của thiết bị 47 cho phép điều chỉnh ngưỡng một cách linh hoạt Ngoài ra, một số mẫu còn được trang bị nút đặt ngưỡng (teach) để thiết lập ngưỡng tối ưu cho từng ứng dụng cụ thể.

+ Công tắc chuyển Light-On / Dark-On: công tắc L-On / D-On thay đổi tình trạng đầu ra cảm biến

- Các thông số đặc trưng của cảm biến quang:

Thông thường thì với một cảm biến quang chúng ta sẽ có các thông số cấu tạo cần lưu ý như sau:

+ Loại cảm biến: thu – phát, phản xạ gương, phản xạ khuếch tán;

+ Nguồn cấp: cảm biến sử dụng nguồn 12-24VDC, 24-240VAC ±10% 50/60Hz, 24-240VDC ±10%(Ripple P-P:Max 10%);

+ Khoảng cách phát hiện: 15m (Loại thu – phát); 0.1~3m, 0.1~5m (phản xạ gương); 25 – 500 mm (phản xạ khuếch tán);

+ Độ trễ: lớn nhất 20% khoảng cách cài đặt định mức (phản xạ khuếch tán);

+Vật phỏt hiện chuẩn: vật mờ đục ỉ15 mm (thu-phỏt), vật mờ đục ỉ60 mm (phản xạ gương), vật mờ đục – trong mờ (phản xạ khuếch tán);

+ Nguồn sáng: sử dụng LED hồng ngoại (940nm), LED hồng ngoại ( 850nm), LED đỏ (660 nm);

+ Chế độ hoạt động: có thể lựa chọn Light ON hay Dark ON bởi công tắc;

+ Ngõ ra: ngõ ra tiếp điểm relay 30VDC 3A, 250VAC 3A tải thuần trở, cấu tạo tiếp điểm: 1c;

+ Chỉ thị hoạt động: đèn led xanh lá (chỉ thị nguồn, sự ổn định), led vàng (chỉ thị hoạt động);

+ Thời gian đáp ứng: Max.1ms, 20ms;

+ Điều chỉnh độ nhạy: biến trở điều chỉnh

- Xử lý tín hiệu đo:

Sử dụng cảm biến laser CCD để đo độ nhám, tia laser được chiếu vuông góc vào bề mặt mẫu và dịch chuyển theo chiều dài chuẩn L Cường độ ánh sáng phản xạ tại từng điểm trên đoạn thẳng L được thu thập qua tín hiệu analog từ bộ điều khiển của cảm biến, sau đó đo bằng đồng hồ vạn năng Dựa vào các số liệu này, chúng ta xác định ngưỡng điện áp phản xạ của từng mẫu trong bộ so sánh độ nhám Áp dụng tương tự cho bề mặt chi tiết cần đánh giá, chúng ta có ngưỡng điện áp của chi tiết Cuối cùng, so sánh ngưỡng điện áp của chi tiết với các mẫu độ nhám và sử dụng công thức tính toán để suy ra độ nhám của bề mặt chi tiết.

2.5.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác khi đo lường a) Thiết kế quang học (quang sai thấu kính thu)

Hình 2.19: Ảnh hưởng của quang sai thấu kính thu đến độ chính xác của cảm biến

Khi sử dụng thấu kính thu đơn, đường kính của điểm hình thành trên phần tử nhận ánh sáng sẽ tăng lên khi khoảng cách đo thay đổi so với khoảng cách tham chiếu, dẫn đến quang sai của thấu kính Sự gia tăng đường kính điểm này ảnh hưởng đến các yếu tố độ chính xác của phép đo, bao gồm "độ phân giải".

Để đảm bảo độ tuyến tính và độ phân giải quét không bị giảm sút theo khoảng cách đo, cần phát triển một hệ thống quang học giữ kích thước điểm không đổi ở mọi khoảng cách tham chiếu.

49 b) Độ ổn định của cường độ ánh sáng và hình dạng sóng nhận được

Cảm biến laser CCD phát hiện dịch chuyển bằng cách đo khoảng cách đến mục tiêu thông qua việc tập trung ánh sáng phản xạ từ mục tiêu vào phần tử nhận ánh sáng.

Khi ánh sáng phản xạ từ mục tiêu thay đổi do màu sắc, độ bóng và điều kiện bề mặt như độ nhám và độ nghiêng, tình trạng của chùm tia sáng trên cảm biến nhận ánh sáng cũng sẽ thay đổi Sự biến đổi này ảnh hưởng đến độ chính xác trong việc đo của cảm biến phát hiện dịch chuyển laser Đặc biệt, dạng sóng ánh sáng nhận được khi chiếu tia laser vào mục tiêu gốm trắng sẽ phản ánh những thay đổi này.

THIẾT KẾ CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐO ĐỘ NHÁM BỀ MẶT

THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ THIẾT BỊ

THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ ĐỘ NHÁM BỀ MẶT TRỤC ĐƯỜNG KÍNH NHỎ

Định dạng
Số trang	202
Dung lượng	10,05 MB