Thiết kế hệ điều khiển dịch chuyển vị trí của máy đo 3 toạ độ

bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o céng hoµ x· héi chñ nghÜa viÖt nam tr­êng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi §éc lËp - Tù do - H¹nh phóc nhiÖm vô thiÕt kÕ ®å ¸n tèt nghiÖp Hä vµ tªn : Ph¹m QuyÕt Th¾ng Kho¸ : 46 Ngµnh häc : M¸y chÝnh x¸c & Quang häc 1. §Çu ®Ò thiÕt kÕ: ThiÕt kÕ hÖ ®iÒu khiÓn dÞch chuyÓn vÞ trÝ cña m¸y ®o 3 to¹ ®é 2. C¸c sè liÖu ban ®Çu: - HÖ ®iÒu khiÓn dïng ®éng c¬ 1 chiÒu cã biÕn ®æi tèc ®é - HÖ ph¶n håi vÞ trÝ b»ng th­íc ®o gia sè cã ®é ph©n gi¶i 0.04mm - Dïng m¸y tÝnh PC phèi hîp 3 trôc chuyÓn ®éng 3. Néi dung thuyÕt minh vµ tÝnh to¸n: - M¸y ®o 3 to¹ ®é - TÝnh to¸n thiÐt kÕ m¹ch ®iÖn ®iÒu khiÓn . - X©y dùng ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn 4. C¸c b¶n vÏ ®å thÞ: - Nguyªn lý vµ kÕt cÊu m« h×nh m¸y ®o 3 to¹ ®é - S¬ ®å nguyªn lý m¹ch ®iÖn ®iÒu khiÓn - S¬ ®å m¹ch ®iÖn - L­u ®å ®iÒu khiÓn 5. Hä vµ tªn c¸n bé h­íng dÉn TS. NguyÔn V¨n Vinh 6.Ngµy giao nhiÖm vô thiÕt kÕ: Ngµy th¸ng n¨m 2005 7. Ngµy hoµn thµnh nhiÖm vô: Ngµy th¸ng n¨m 2005 Ngµy...........th¸ng........n¨m 2005 chñ nhiÖm khoa c¸n bé h­íng dÉn (Ký vµ ghi râ hä tªn) (Ký vµ ghi râ hä tªn) kÕt qu¶ ®iÓm ®¸nh gi¸: häc sinh ®· hoµn thµnh Qu¸ tr×nh thiÕt kÕ............. Vµ nép toµn bé b¶n thiªt kÕ cho khoa) §iÓm uy............................. Ngµy.....th¸ng .......n¨m 2005 B¶n vÏ thiÕt kÕ................ (Ký tªn) Ngµy.......th¸ng........n¨m 2005 chñ tÞch héi ®ång (Ký vµ ghi râ hä tªn) NhËn xÐt cña gi¸o viªn h­íng dÉn …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… §¸nh gi¸ cña gi¸o viªn h­íng dÉn: Ph¹m QuyÕt Th¾ng : §iÓm Hµ néi, ngµy th¸ng 5 n¨m 2005 Gi¸o viªn h­íng dÉn TS. NguyÔn V¨n Vinh Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Tr­êng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi B¶n nhËn xÐt tèt nghiÖp Hä vµ tªn sinh viªn : Ph¹m QuyÕt Th¾ng Kho¸: 46 Khoa: C¬ khÝ Líp: M¸y chÝnh x¸c & Quanh häc C¸n bé h­íng dÉn: TS. NguyÔn V¨n Vinh C¸n bé duyÖt thiÕt kÕ: NhËn xÐt cña gi¸o viªn duyÖt: ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… §iÓm ®¸nh gi¸: Ph¹m quyÕt th¾ng : §iÓm Hµ néi, ngµy th¸ng 5 n¨m 2005 Ng­êi duyÖt Lêi Nãi §Çu Trong xu thÕ ph¸t triÓn cña khoa häc vµ kü thuËt, ®iÒu khiÓn tù ®éng ho¸ trong s¶n xuÊt ph¸t triÓn rÊt m¹nh mÏ. §Çu thÕ kØ XX ®· xuÊt hiÖn nh÷ng con robot lµm chÊn ®éng c¶ toµn cÇu, vµ nã ®· thùc hiÖn ®­îc ­íc m¬ ch¸y báng cña con ng­êi lµ t¹o ra nh÷ng ng­êi m¸y ®Ó thay thÕ m×nh trong nh÷ng c«ng viÖc nÆng nhäc, khã kh¨n,nhµm ch¸n vµ nguy hiÓm. Vµo kho¶ng n¨m 1940, mÉu robot ®Çu tiªn MSM(Master-slave Manipulators) ra ®êi t¹i phßng thÝ nghiÖm quèc gia Oak Ridge vµ Argonne cña Mü, ®Ó vËn chuyÓn c¸c chÊt phãng x¹. Vµ còng tõ ®ã c«ng nghÖ s¶n xuÊt robot ®· tá râ thÕ m¹nh còa m×nh trong ngµnh khoa häc kü thuËt, ®Æc biÖt lµ c¸c robot trong ®o l­êng, vµ còng tõ ®ã thuËt ng÷ “robotics” ra ®êi nã lµ sù kÕt hîp chÆt chÏ cña “c¬_tin_®iÖn tö” sù kÕt hîp nµy ®· t¹o nªn vÏ ®Ñp cña míi cho khoa häc vµ kü thuËt, ®ã lµ thiÕt bÞ kh«ng thÓ thiÕu ®­îc trªn c¸c hÖ thèng s¶n xuÊt, ®Æc biÖt lµ c¸c hÖ thèng s¶n xuÊt linh ho¹t. Robot ngµy cµng khÐo lÐo vµ th«ng minh, ®­îc coi lµ s¶n phÈm ®iÓn h×nh cña ngµnh khoa häc kü thuËt míi: c¬-tin-®iÖn tö. Trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt, ®o l­êng kiÓm tra lµ mét phÇn quan träng kh«ng thÓ thiÕu. Qua viÖc ®o l­êng kiÓm tra ng­êi s¶n xuÊt cã thÓ ®¸nh gi¸ ®­îc s¶n phÈm cña m×nh so víi yªu cÇu thiÕt kÕ. Víi sù ph¸t triÓn cña x· héi, ®o l­êng lµ mét b­íc tiÕn quan träng trong s¶n xuÊt. Tõ nh÷ng thiÕt bÞ ®o l­êng ®¬n giÎn ngµy nay hÖ thèng ®o ®· dÇn ®­îc tù ®éng ho¸. Trong ®o l­êng cã thÓ kÓ tíi c¸c m¸y nh­ m¸y ®o ba to¹ ®é CMM (Cooodinate Messuring Machine ) hay RMM (Roundness Mesuring Machine)...Nh÷ng m¸y ®o nµy cã thÓ gi¶i quyÕt ®­îc nh÷ng phÐp ®o phøc t¹p, khèi l­îng lín, ®o ®­îc ë c¸c vÞ trÝ khã ®o gãc c¹nh nhá, sè liÖu ®o ®­îc xö lý qua phÇn mÒm cho kÕt qu¶ nhanh vµ chÝnh x¸c. M¸y ®o ba toa ®é ®· vµ ®ang ®­îc nhËp nhiÒu vµo viÖt nam , do nhu cÇu cña c¸c c¬ së s¶n xuÊt vµ c¸c trung t©m ®o l­êng trong c¶ n­íc nh»m tù ®éng ho¸ d©y chuyÒn s¶n xuÊt vµ dïng trong c¸c phßng thÝ nghiÖm ®o l­êng. Do ®ã nghiªn cøu t×m hiÓu vµ chÕ t¹o robot ®o l­êng lµ vÊn ®Ò cÇn thiÕt hiÖn nay t¹i ViÖt Nam. NhiÖm vô cña ®å ¸n: ThiÕt kÕ hÖ ®iÒu khiÓn vÞ trÝ cña m¸y ®o 3 to¹ ®é Trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn ®å ¸n em ®· cè g¾ng t×m hiÓu, nghiªn cøu vµ hoµn thµnh nhiÖm vô ®­îc giao. Tuy nhiªn lóc ®Çu do tÝnh chÊt míi mÏ cña ®å ¸n nªn em ®· gÆp rÊt nhiÒu khã kh¨n, nh­ng ®­îc sù tËn t×nh gióp ®ì cña ThÇy gi¸o Ts.NguyÔn V¨n Vinh vµ c¸c ThÇy C« gi¸o trong Bé M«n cïng c¸c b¹n trong líp em ®· hoµn thµnh nhiÖm vô ®­îc giao. Dï vËy trong b¶n ®å ¸n nµy cßn cã nhiÒu thiÕu sãt, do vËy em mong cã ®­îc sù chØ b¶o thªm cña c¸c thÇy c« gi¸o vµ b¹n bÌ ®Ó b¶n ®å ¸n nµy ®­îc hoµn thiÖn h¬n, vµ em rÊt mong nã sÏ gióp Ých phÇn nµo trong nguyªn cøu vµ s¶n xuÊt. Ch­¬ng 1 Tæng quan vÒ m¸y ®o, M« t¶ c¬ khÝ vµ yªu cÇu ®iÒu khiÓn 1.1 Giíi thiÖu chung vÒ m¸y ®o täa ®é Ngay nay, m¸y ®o täa ®é (CMM) ®­îc sö dông réng r·i trong nÒn c«ng nghiÖp c¬ khÝ ®Ó ®o c¸c kÝch th­íc, vÞ trÝ vµ h×nh d¹ng cña mét bé phËn c¬ khÝ. M¸y ®o täa ®é lµ thiÕt bÞ kh«ng thÓ thiÕu trong nÒn c«ng nghiÖp ®Æc biÖt lµ trong nÒn c«ng nghiÖp s¶n xuÊt « t«, c«ng nghiÖp luyÖn thÐp. Trong nÒn c«ng nghiÖp « t« th× CMM ®­îc sö dông ®Ó ®o vµ kiÓm tra c¸c bé phËn cña « t«, trong khi ®èi víi c«ng nghiÖp luyÖn t«i thÐp ®Ó cã ®­îc kÕt qu¶ ®o c¸c s¶n phÈm mét c¸ch chÝnh x¸c ë nhiÖt ®é cao lµ rÊt khã kh¨n, CMM ®­îc sö dông ë ®©y lµ lo¹i CMM phøc t¹p nã dùa vµo c¸c sensor 3D ®Ó x¸c ®Þnh c¸c kÝch th­íc. Theo thèng kª cho thÊy th× viÖc x¸c ®Þnh sai kÝch th­íc cña c¸c s¶n phÈm trong c«ng nghiÖp t«i luyÖn thÐp ®· tiªu tèn rÊt nhiÒu chi phÝ cho c¸c c«ng ty bao gåm: chi phÝ cho c¸c mÈu s¶n phÈm thõa ph¶i c¾t bá vµ chi phÝ ®iÖn n¨ng ®Ó s¶n xuÊt ra s¶n phÈm ®ã. ChÝnh v× vËy mµ CMM ®ãng mét vai trß rÊt quan träng trong nÒn c«ng nghiÖp ngµy nay. §ång thêi th× cho tíi nay th× qua c¸c qu¸ tr×nh ph¸t triÓn víi nh÷ng yªu cÇu ngµy cµng cao cña nªn c«ng nghiÖp th× CMM ngµy cµng ®­îc nghiªn cøu vµ tèi ­u hãa ®Ó ®¸p øng ®­îc c¸c yªu cÇu trªn. NhiÒu tr­êng ®¹i häc vµ c¸c viÖn nghiªn cøu trªn thÕ giíi ®· cã nhiÒu c«ng tr×nh nghiªn cøu nh»m n©ng cao kh¶ n¨ng vµ tÝnh ­u viÖt cña m¸y CMM, vÝ dô nh­ tr­êng §¹i Häc ë Tokyo ®· nghiªn cøu t×m c¸ch thay ®æi kÕt cÊu c¬ khÝ cña m¸y CMM ®Ó lµm t¨ng ®é chÝnh x¸c cña m¸y ®o, thay cho c¸c kiÓu c¬ khÝ nèi tiÕp truyÒn thèng th× hä ®· chuyÓn c¸c kÕt cÊu nµy thµnh d¹ng song song, nhê ®ã mµ ®é v÷ng ch¾c vµ ®é chÝnh x¸c cña m¸y ®o ®· ®­îc n©ng cao lªn rÊt nhiÒu. MÆt kh¸c th× tÊt c¶ c¸c thiÕt bÞ ph¶i cã mét ph­¬ng ph¸p tÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ theo tiªu chuÈn ISO9000 hay ISO14000. Tuy nhiªn, kh«ng cã mét ph­¬ng tÝnh to¸n nµo tèt cho m¸y ®o täa ®é. §ã lµ nguyªn nh©n chÝnh t¹i sao CMM cã cÊu tróc phøc t¹p vµ 3 täa ®é cña ®iÓm ®o ph¶i ®­îc sö dông trong ®o l­êng täa ®é. H¬n n÷a th× ®Ó cã ®­îc kÕt qu¶ cña phÐp ®o th× CMM cÇn rÊt nhiÒu ®iÓm ®o. 1.2 CÊu tróc chung cña m¸y ®o cña m¸y ®o täa ®é Tïy thuéc mçi lo¹i m¸y ®o cña c¸c h·ng s¶n xuÊt vµ lÜnh vùc mµ nã ®­îc øng dông mµ m¸y ®o ®­îc cÊu tróc riªng ®Ó phï hîp víi chøc n¨ng sö dông. Tuy nhiªn nh×n chung th× c¸c m¸y ®o ®Òu cã mét cÊu tróc chung nh­ sau: H×nh 1.1: M« h×nh chung cña m¸y ®o HÖ thèng truyÒn ®éng trªn c¸c trôc HÖ thèng truyÒn ®éng trªn c¸c trôc ®­îc thiÕt kÕ tïy theo d¹ng m¸y vµ tïy theo h·ng thiÕt kÕ m¸y ®o. Cã thÓ dïng bé truyÒn b»ng b¸nh r¨ng hay dïng d¹ng ®ai truyÒn. §èi víi bé phËn dÉn ®éng th× c¸c hÖ thèng ®Çu ®o ®­îc dÞch chuyÓn b»ng Vime-§ai èc hay b¸nh r¨ng-thanh r¨ng: H×nh 1.2 HÖ truyÒn ®éng trªn c¸c trôc HÖ thèng mang ®Çu dß HÖ thèng mang ®Çu dß lµ mét hÖ thèng truyÒn ®éng ®­îc thiÕt kÕ rÊt tèt ®Ó mét mÆt ®¶m b¶o cã kÕt cÊu v÷ng ch¾c, nhÑ vµ Ýt chÞu ¶nh h­ëng cña c¸c chuyÓn ®éng trªn trôc kh¸c lµm ¶nh h­ëng ®Õn kÕt qu¶ ®o. Bµn CMM: Bµn cña m¸y ®o täa ®é ®­îc thiÕt kÕ v÷ng ch¾c ®Ó t¨ng ®é æn ®Þnh cho c¸c chuyÓn ®éng trªn c¸c trôc ®o. Trªn thÕ giíi th× cã rÊt nhiÒu h·ng ®· lÊy ®¸ granite ®Ó lµm bµn m¸y mét phÇn nã ®¶m b¶o ®é ph¼ng cña mËt bµn vµ ®¶m b¶o ®é v÷ng ch¾c cho bµn m¸y. Gèi gi¶m chÊn §Ó t¹o ®é chÝnh x¸c cao cho m¸y ®o th× c¸c h·ng ®· t×m c¸ch h¹n chÕ sai sè do qu¸ tr×nh chuyÓn ®éng g©y ra. ChÝnh v× vËy mµ gèi gi¶m chÊn ®­îc sö dông ®Ó ®¶m b¶o chuyÓn ®éng trªn c¸c trôc ªm vµ lµm cho c¸c chuyÓn ®éng trªn c¸c trôc kh«ng g©y ra sai sè cña phÐp ®o. Bé ®iÒu khiÓn m¸y ®o Bé ®iÒu khiÓn lµ hÖ thèng ®iÓu khiÓn cho m¸y ®o ho¹t ®éng, thùc hiÖn c¸c phÐp ®o vµ xö lý sè liÖu cña phÐp ®o. Bé ®iÒu khiÓn th­êng tÝch hîp lu«n m¸y tÝnh ®Ó ghÐp nèi víi c¸c bé ®iÒu khiÓn c¸c truyÒn ®éng, t¹o giao diÖn cho ng­êi vËn hµnh thùc hiÖn c¸c thao t¸c ®o. MÆt kh¸c th× ®Ó cã ®­îc c¸c th«ng sè ®o ®­îc trªn mçi trôc th× m¸y ®o ba täa ®é cã c¸c bé phËn hay c¸c phÇn ®Ó lÊy sè liÖu. Cã thÓ sö dông c¸c th­íc ®o th¼ng cã chia v¹ch trªn mçi trôc chuyÓn ®éng, sö dông kÕt hîp c¸c ®Çu ®äc tÝn hiÖu quang sau ®ã ®­a tíi c¸c phÇn xö lý th«ng sè ®Ó lÊy kÕt qu¶ ®o. HoÆc lµ dông c¸c läai ®éng c¬ cã s½n Encoder khi ®éng c¬ chuyÓn ®éng trªn mçi trôc th× Encoder trªn mçi trôc ®éng c¬ ®äc ®­îc c¸c tÝn hiÖu vµ ®­a tÝn hiÖu nµy tíi phÇn xö lý kÕt qu¶ ®o. Ngoµi ra th× c¸c h·ng cßn cã c¸c c¸ch kh¸c ®Ó lÊy ®­îc th«ng sè cã ®é chÝnh x¸c cao vµ ®é sai lÖch cho phÐp lµ rÊt bÐ (nm). Mét bé phËn rÊt ®ãng vai trß quan trong vµ ¶nh h­ëng rÊt lín ®Õn kÕt qu¶ cña c¸c phÐp ®o lµ ®Èu dß hay ended-effecter. §Çu dß nµy ®­îc mang bëi bé ph©n mang ®Çu dß (carrier) vµ mçi mét h·ng th× còng cã mét bé mang vµ kÕt cÊu cña c¸c bé mang nµy còng kh¸c nhau. Bé phËn ®Çu dß Bé phËn ®Çu dß nµy cã chøc n¨ng lµ khi mµ ®Çu dß ch¹m vµo chi tiÕt th× sÏ ngõng ho¹t ®éng cña chuyÓn ®éng cña c¸c trôc vµ b¾t ®Çu ®äc c¸c gi¸ trÞ cña täa ®é ®o vÒ. ChÝnh v× vËy mµ ®Çu dß nµy ®­îc thiÕt kÕ rÊt tinh tÕ. Mét mÆt lµ ph¶i ®¶m b¶o c©n b»ng trong qu¸ tr×nh chuyÓn ®éng ®Ó khi chuyÓn ®éng cña bé phËn mang ®Çu dß kh«ng bÞ rung vµ lµm cho chuyÓn ®éng ®o cã thÓ bÞ ng¾t vµ dÉn tíi kÕt qu¶ cña phÐp ®o sÏ kh«ng chÝnh x¸c. Mét mÆt th× ®Çu dß nµy còng ph¶i rÊt nh¹y v× mçi khi mµ ®Çu dß võa ch¹m vµo bÓ mÆt chi tiÕt t¹i ®iÓm ®o th× ®Çu dß sÏ ng¾t chuyÓn ®éng cña c¸c trôc. §Ó ®¶m b¶o ®­îc c¶ hai chøc n¨ng trªn mét c¸ch ®ång thêi lµ rÊt khã vµ phôc thuéc c«ng nghÖ chÕ t¹o cña tõng h·ng. §Çu dß nµy sÏ quyÕt ®Þnh ®é sai lÖch vµ sai sè cña phÐp ®o. D­íi ®©y giíi thiÖu cÊu t¹o cña mét trong nh÷ng ®Çu dß. H×nh 1.3: Bé phËn mang ®Çu dß vµ ®Çu dß 1.3 Giíi thiÖu mét sè lo¹i m¸y ®o täa ®é ®­îc sö dông trªn thÕ giíi HotEye-Based Measuring Machine H×nh 1.4: M« h×nh lµm viÖc cña HEBMM C¸c m¸y ®o th«ng th­êng th× ®Ó ®o ®­îc c¸c chi tiÕt hay c¸c bé phËn cña m¸y th× ph¶i th«ng qua viÖc tiÕp xóc cña ®Çu dß, tuy nhiªn m¸y ®o dïng trong c«ng nghiÖp t«i luyÖn thÐp th× cÊu tróc cña nã l¹i kh¸c so víi c¸c lo¹i m¸y ®o th«ng th­êng: Lo¹i m¸y nµy dïng ®Ó ®o c¸c chi tiÕt ®ang cßn ë nhiÖt ®é rÊt cao, chÝnh v× thÕ mµ kh«ng thÓ dïng ®Çu dß qua ph­¬ng ph¸p tiÕp xóc ®Ó ®o ®­îc. Thay v× dïng ph­¬ng ph¸p tiÕp xóc th«ng th­êng th× m¸y ®o nµy dïng c¸c sensor 3D ®Ó do c¸c chi tiÕt sau ®o ®­a vµo bé ®iÒu khiÓn ®Ó thùc hiÖn ®o vµ kiÓm tra c¸c chi tiÕt ®ã. Theo thèng kª th× l­îng phÕ liÖu trong nÒn c«ng nghiÖp t«i luyÖn thÐp cña Mü chiÕm h¬n 15% l­îng s¶n phÈm s¶n xuÊt ra hµng n¨m. Nã tiªu tèn mét sè l­îng khæng lå n¨ng l­îng, thêi gian vµ chi phÝ. Nguyªn nh©n ®Çu tiªn g©y ra phÕ liÖu trong c«ng nghiÖp t«i luyÖn lµ do kh«ng thÓ kiÓm tra c¸c chi tiÕt khi ®ang ë nhiÖt ®é cao. Víi HotEye-Based Measuring Machine (HEBMM) cho phÐp tÝnh to¸n chÝnh x¸c kÝch th­íc cña c¸c chi tiÕt ë nhiÖt ®é rÊt cao mµ t¹i nhiÖt ®é ®ã th× c¸c m¸y ®o täa ®é th«ng th­êng kh«ng thÓ lµm viÖc ®­îc víi ph­¬ng ph¸p ®o tiÕp xóc. Ph­¬ng ph¸p ®o míi nµy ®­îc hi väng lµm gi¶m l­îng phÕ liÖu cña c¸c chi tiÕt sinh ra trong nÒn c«ng nghiÖp t«i luyÖn thÐp. HEBMM cã c¸c Sensor 3D cho phÐp ®o c¸c chi tiÕt hay c¸c bé phËn ¬ nhiÖt ®é lªn tíi 14500C, c¸c sensor 3D nµy víi ®é chÝnh x¸c 0,1mm tèc ®é quÐt cña c¸c sensor lµ bÐ h¬n 10 gi©y trªn mét diÖn tÝch 100mmx100mm. ChÝnh v× c¸c ®Æc tÝnh rÊt cao cña HEBMM nµy mµ trong nÒn c«ng nghiÖp t«i luyÖn thÐp cña Mü cã h¬n 500 MEBMM ®­îc sö dông, mçi m¸y MEBMM ®­îc sö dông ®· tiÕt kiÖm 1.6 ngµn tû Btu (®¬n vÞ nhiÖt l­îng cña Anh) mçi n¨m. M¸y ®o täa ®é RAPID cña h·ng ThomePräzision M¸y RAPID CMM lµ lo¹i m¸y ®o täa ®é cña h·ng ThomePräzision m¸y ®o nµy cã c¸c bé phËn gi¶m chÊn trªn tÊt c¶ c¸c trôc ®Ó gi¶m sai sè do qu¸ tr×nh chuyÓn ®éng trªn c¸ trôc g©y ra. C¸c ®éng c¬ truyÒn ®éng trªn c¸c trôc lµ ®éng c¬ Sevor motors nhê thÓ mµ nã cho phÐp ®o ®¹c mét c¸ch chÝnh x¸c c¸c chi tiÕt cÇn ®o. H×nh 1.5: M« h×nh m¸y ®o RAPID B¶ng 1.1: C¸c th«ng sè kü thuËt cña m¸y ®o RAPID CMM Vïng lµm viÖc Trôc x [mm] Trôc y [mm] Trôc z [mm] 800 1000 1200 600 600 600 500 500 500 ChiÒu cao lµm viÖc 850 KÝch th­íc tæng thÓ Trôc x [mm] L Trôc y [mm] W Trôc z [mm] H 1560 1760 1960 1100 2350 §é chÝnh x¸c [mm] 2,5+(L/400) §é ph©n gi¶i [mm] 0,5 Tèc ®é ®o 0 – 70mm/s Gia tèc [mm/s2] 1200 M¸y ®o täa ®é Bright-Strato - CNC CMM cña h·ng Mitutoyo Mitutoyo lµ mét h·ng cung cÊp rÊt nhiÒu thiÕt bÞ trong ®o l­êng. M¸y ®o CNC Coordinate Measuring Machine lµ mét s¶n phÈm 3D CMM ®ång thêi mang l¹i ®é chÝnh x¸c cao cña phÐp ®o vµ tèc ®é ®o cña m¸y lµ rÊt nhanh trong d©y chuyÒn s¶n xuÊt. H×nh 1.6: M¸y ®o CNN CMM cña hang Miutoyo Víi tÝnh chÊt cho phÐp lùa chän chÕ ®é scanning cña ®Çu dß vµ phÇn mÒm SCANMeasure cho phÐp ng­êi sö dông cã thÓ scan c¸c nÐt mÆt, bÒ mÆt víi chÕ ®é liªn tôc nhanh h¬n rÊt nhiÒu so víi scan tõng ®iÓm mét. Dùa vµo thiÕt kÕ scan t­¬ng tù hay sè cña ®Çu dß mµ cho phÐp thu thËp mét chuçi sè liÖu cña c¸c ®iÓm ®o cña vËt thÓ, nhê ®ã mµ x¸c ®Þnh ®­îc c¸c ®­êng nÐt cña vËt thÓ. VÝ dô lµ mét mòi dß chÝnh x¸c bao gåm 6 ®Õn 8 ®iÓm ®o cho ta hµng ngh×n d÷ liÖu trong kho¶ng chuyÓn ®éng ®ã. Víi mËt ®é dµy ®o ®­îc cho phÐp tÝnh to¸n chÝnh x¸c c¸c vËt thÓ ®o. H¬n n÷a th× víi ph­¬ng ph¸p ®o nh­ trªn vµ víi c¸c gi¸ trÞ ®äc vÒ th× ch­¬ng tr×nh cã thÓ tÝnh to¸n ®­îc ®é trßn, ®é trô vµ vu«ng cña c¸c gi¸ trÞ ®äc vÒ trªn mét ®­êng scan cña ®Çu dß. TÝnh n¨ng cao cña m¸y Strato cho phÐp ®o ®­îc c¸c kÝch th­íc rÊt bÐ, c¸c bÒ mÆt ®µn håi hay c¸c bÒ mÆt rÊt ph¼ng mµ c¸c m¸y ®o CMM th«ng th­êng kh«ng thÓ thùc hiÖn ®­îc. M¸y CMM cã c¸c phô tïng kÌm theo nh­ thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn cÇm tay, bµn tr­ît, thiÕt bÞ kÑp bµn m¸y vµ tñ ®ùng c¸c phô tïng kÌm theo. C¸c th«ng sè kü thuËt cña m¸y Strato ®­îc cho ë b¶ng d­íi ®©y. B¶ng 1.21: C¸c th«ng sè kü thuËt cña m¸y ®o Strato CMM ChiÒu cao lµm viÖc Strato 710 Strato 910 Strato 916 Vïng lµm viÖc Trôc x [mm] Trôc y [mm] Trôc z [mm] 950 1005 1005 1605 605 ChiÒu cao lµm viÖc 740 KÝch th­íc tæng thÓ [L truc X] 840x1620 1040x1720 1040x2320 §é chÝnh x¸c [mm] 1,3+(3*L/1000) 1,7+(3*L/1000) VËt liÖu bµn §¸ Granite KÕt luËn Theo nh­ nh÷ng m« t¶ cÊu tróc chung cña c¸c m¸y ®o täa då th× chóng ta thÊy r¨ng m¸y ®o täa ®é cã cÊu t¹o rÊt phøc t¹p, ®ång thêi th× ch­¬ng tr×nh xö lý tÝnh to¸n còng rÊt phøc t¹p. MÆt kh¸c th× ®Ó cho m¸y täa ®é ®¹t ®­îc ®é chÝnh x¸c cao th× ®ßi hái c¸c truyÒn ®éng trªn c¸c trôc ph¶i ®­îc ®iÒu chÝnh rÊt chÝnh x¸c, ®iÒu ®ã ®ßi hái mét hÖ truyÒn ®éng cho c¸c trôc ph¶i ®­îc thiÕt kÕ rÊt tèt. H¬n n÷a th× c¸c kÕt c¸u c¬ khÝ cña m¸y ®o ph¶i ®­îc thiÕt kÕ rÊt tèt ®Ó ®¶m b¶o ®­îc c¸c yªu cÇu truyÒn ®éng trªn c¸c trôc. C¸c khíp nèi vµ c¸c bé phËn ph¶i ®­îc thiÕt kÕ mét c¸ch ch¾c ch¾n ®Ó ®¶m b¶o kh«ng g©y ra sai sè cho phÐp ®o. 1.4 Kh¶o s¸t cÊu tróc vµ c¸c th«ng sè cña m« h×nh thùc nghiÖm M« t¶ cÊu tróc m« h×nh thùc nghiÖm Theo nh­ m« h×nh m¸y ®o täa ®é th× m« h×nh thùc nghiÖm còng cã m« h×nh cÊu tróc nh­ mét m¸y ®o th«ng th­êng. KÕt cÊu c¬ khÝ cña m¸y ®o to¹ ®é ®· ®­îc thiÕt kÕ s½n víi c¸c kÕt cÊu c¬ khi cô thÓ nh­ sau: Toµn bé phÇn c¬ khÝ cña m¸y ®o ®­îc thiÕt kÕ b»ng thÐp. Bµn m¸y: Bµn m¸y lµ mét tÊm ®¸ Granit ph¼ng cã t¸c dông t¨ng ®é v÷ng ch¾c cho m¸y. C¸c ®­êng dÉn ®éng: Bé phËn dÉn ®éng trªn c¸c trôc x, y lµ c¸c thanh thÐp ph¼ng, bé phËn mang ®Çu do chuyÓn ®éng trªn c¸c thanh thÐp ph¼ng nhê bi l¨n. HÖ truyÒn ®éng trªn c¸c trôc x, y, nhê vitme-®ai èc ®­îc thiÕt kÕ däc ®­êng chuyÓn ®éng song song víi c¸c thanh thÐp ph¼ng- ®­êng tr­ît bi thay cho ®Öm khÝ. ChuyÓn ®éng trªn trôc ®éng c¬ qua bé truyÒn ®ai tíi b¸nh r¨ng ®­îc g¾n chÆt trªn trôc vÝtme. Cßn ®èi víi hÖ truyÒn ®éng trªn trôc z th× trôc ®éng c¬ g¾n trôc vÝt lµm quay b¸nh vÝt g¾n trªn bé phËn mang ®Çu dß. Khi ®éng c¬ quay th× trôc vÝt quay lµm quay b¸nh vÝt g¾n chÆt víi bé phËn mang ®Çu dß. Lµm cho bé phËn nµy chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn theo ph­¬ng z. KÝch th­íc cña c¸c trôc vµ kho¶ng dÞch chuyÓn trªn c¸c trôc t­¬ng øng cho bëi b¶ng sau. B¶ng 1.2: KÝch th­íc vµ kho¶ng dÞch chuyÓn cña c¸c trôc Trôc KÝch th­íc trôc Kho¶ng dÞch chuyÓn X 60cm 40cm Y 60cm 40cm Z 40cm 15cm Trªn c¸c trôc chuyÓn ®éng ®­îc g¾n s½n c¸c encoder ®Ó ®äc vÞ trÝ chuyÓn ®éng t­¬ng øng. C¸c encoder ®äc vÞ trÝ chuyÓn ®éng trªn th­íc th¼ng ®­îc chÕ t¹o víi ®é ph©n gi¶i lµ 16mm. C¸c vitme-®ai èc ®ều ®­îc chän lµ vitme cã chiÒu dµi l=700mm, ®­êng kÝnh cña vitme lµ d=9.0mm, b­íc ren lµ 1.5mm. Cho phÐp chuyÓn ®éng Vmax=1000mm/s. TruyÒn ®éng qua ®ai víi tû sè truyÒn: i=63/18. Nh­ vËy th× víi vËn tèc cho phÐp cña vitme ®ai ècVmax = 1000mm/s th× ta cã vËn tèc cña ®éng c¬ truyÒn ®éng trªn c¸c trôc cho phÐp lµ: Vdcmax =1000*63/(18*1.5)= 140000v/pht. 1.5 kÕt luËn Tõ qu¸ tr×nh t×m hiÓu c¸c robot vµ c¸c m¸y ®o 3 to¹ ®é nhËn thÊy: C¸c robot ®o thùc hiÖn qu¸ tr×nh ®o rÊt chÝnh x¸c nhê cã c¸c sèng tr­ît cã ®é chÝnh x¸c rÊt cao, vµ hiÖn nay chñ yÕu sö dông c¸c dÞch chuyÓn theo c¸c ph­¬ng X,Y hay Z b»ng ®Öm khÝ, ®©y lµ dÞch chuyÓn chÝnh x¸c nhê sù chÝnh x¸c cña phÇn ®Öm khÝ, dÞch chuyÓn ªm, ngoµi ra ®iÒu khiÓn cña phÇn lËp tr×nh lµ rÊt chÝnh x¸c nhê cã c¸c th«ng tin ph¶n håi ®Ó võa so s¸nh víi kÕt qu¶ nhËn ®­îc ®Ó tõ ®ã cã thÓ bï kÕt qu¶ ®Ó qu¸ tr×nh thùc hiÖn lµ chÝnh x¸c nhÊt vËy dùa vµo qu¸ tr×nh t×m hiÓu vµ m« h×nh s½n cã ®Ó ®­a ra nh÷ng yªu cÇu cÇn thùc hiÖn lµ: Yªu cÇu vÒ ®iÒu khiÓn : , Dùa trªn c¬ cÊu c¬ khÝ ®· cã s½n th× yªu cÇu thiÕt kÕ mét hÖ ®iÒu khiÓn chuyÓn ®éng trªn c¸c trôc: X, Y vµ trôc Z. Víi truyÒn ®éng trªn trôc x vµ y lµ truyÒn dÉn th«ng qua vitme ®ai èc. Cßn truyÒn ®éng trªn trôc z lµ nhê trôc vÝt vµ b¸nh vÝt. , HÖ thèng ®iÒu khiÓn ph¶i cã ®é chÝnh x¸c cao. §é chÝnh x¸c cho phÐp trªn trôc chuyÓn ®éng lµ 16mm. §Ó ®¹t ®­îc yªu cÇu ®iÒu khiÓn nh­ trªn th× hÖ truyÒn ®éng trªn c¸c trôc ®ßi hái ph¶i cã c¸c m¹ch vßng ph¶n håi tèc ®é vµ ph¶n håi vÞ trÝ (nhê encoder ®äc trªn th­íc). 3, HÖ thèng ®iÒu khiÓn ph¶i ®­îc ghÐp nèi víi m¸y tÝnh vµ cã ch­¬ng tr×nh xö lý kÕt qu¶, ®Ó ®äc ®­îc c¸c kÕt qu¶ trªn c¸c trôc x, y vµ trôc z. Ch­¬ng II cÊu tróc vµ ho¹t ®éng cña m¸y ®o 3 to¹ ®é nguyªn lý ho¹t ®éng cña c¸c bé phËn dÞch chuyÓn c¬ khÝ : H×nh 2.1 S¬ ®å nguyªn lý dÞch chuyÓn hÖ c¬ §éng c¬ trôc X Nguån cÊp §éng c¬ trôc Y §éng c¬ trôc Z Bé truyÒn ®ai Bé truyÒn ®ai Bé truyÒn ®ai VÝt me_®ai èc VÝt me_®ai èc VÝt me_®ai èc §Çu ®o h×nh 2.2: s¬ ®å khèi m« t¶ nguyªn lý ho¹t ®éng Trong qu¸ tr×nh xö lý ®o , m¸y ®o 3 to¹ ®é b¾t ®Çu khi ®éng c¬ cña mét trong 3 trôc X, Y, Z ho¹t ®éng cña ®éng c¬ ®­îc x¸c ®Þnh theo hai c¸ch : xö lý ®iÒu khiÓn ®éng c¬ trong m¸y ®o 3 to¹ ®é lµ cã thÓ ®iÒu khiÓn theo tõng trôc riªng, khi kÕt thóc ®éng c¬ nµy th× tiÕp tôc thùc hiÖn ®iÒu khiÓn ®éng c¬ kh¸c, qu¸ tr×nh kÕt thóc khi ®· ®¹t ®­îc môc ®Ých ®o ( ®Çu dß ®· tiÕp xóc ®­îc víi vËt cÇn ®o) trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn nµy th× lËp tr×nh ®iÒu khiÓn cã thÓ ®Ó xö lý phÇn cøng lµ ®¬n truyÒn th«ng hay ®a truyÒn th«ng xö lý ®éng c¬ ho¹t ®éng ®ång thêi mét lóc 3 ®éng c¬ hay hai ®éng c¬, ®iÒu kiÖn b¾t buéc trong qu¸ tr×nh nµy lµ lËp tr×nh ®iÒu khiÓn phÇn cøng ph¶i lµ ®a truyÒn th«ng Ta coi nh­ qu¸ tr×nh thùc hiÖn b¾t ®Çu tõ trôc X: khi ®éng c¬ phÇn trôc X ®­îc cÊp nguån vµo th× ®éng c¬ sÏ ho¹t ®éng, nhê cã bé truyÒn ®ai gi÷a ®éng c¬ vµ trôc vÝt lµm cho trôc vÝt quay kÐo theo ®ai èc chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn song song víi trôc X, mang toµn bé bé phËn n©ng trôc Y chuyÓn ®éng, trªn bé phËn nµy cã ®éng c¬ (®éng c¬ trôc Y) ®éng c¬ nµy ho¹t ®éng th× sÏ lµm cho bé truyÒn ®ai ho¹t ®éng vµ lµm cho trôc vÝt trôc Y quay, lµm cho ®ai èc trªn trôc Y chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn theo ph­¬ng Y mang theo bé phËn n©ng trôc Z dÞch chuyÓn t­¬ng tù nh­ trôc X vµ Y, ®éng c¬ trôc Z mang theo ®Çu ®o dÞch chuyÓn theo ph­¬ng Z ®Õn chi tiÕt cÇn ®o. Tõ s¬ ®å khèi ta nhËn thÊy, ®Ó c¬ cÊu dÞch chuyÓn chÝnh x¸c th× ®iÒu khiÓn ®éng c¬ lµ vÊn ®Ò rÊt cÇn thiÕt, v× sù ho¹t ®éng chÝnh x¸c cña ®éng c¬ phô thuéc rÊt lín ®Õn nh÷ng ®Æc ®iÓm cña ®éng c¬, ngoµi ra ®Ó thu nhËn tÝn hiÖu chÝnh x¸c cÇn nãi ®Õn ®Çu dß: ®éng c¬ ®Çu dß 2.1.1 §éng c¬: §éng c¬ lµ thµnh phÇn rÊt quan träng trong chøc n¨ng ho¹t ®éng cña m¸y ®o 3 to¹ ®é, v× mäi sù ho¹t ®éng ®Òu b¾t nguån tõ ®éng c¬, nªn t×m hiÓu ®éng c¬ lµ ®iÒu kiÖn quan träng quyÕt ®Þnh ®é chÝnh x¸c cña tÝn hiÖu ®o. Điều kiện sử dụng: Đặc tình của một cơ cấu chấp hành không chỉ giới hạn bởi đặc tính quan hệ vào ra mà còn phụ thuộc cả vào vai trò của người sử dụng nó. Trên thực tế, sự sử dụng một cơ cấu chấp hành trong một ứng dụng đưa ra tuân thủ các ứng suất, nhiệt, điện …, liên quan đến môi trường hoặc những điều kiện áp đặt lên chính quá trình chấp hành. Những điều kiện đó có thể gây nhiễu đến chức năng của cơ cấu chấp hành bằng cách sinh ra vài thay đổi của một số thông số. Những điều kiện sử dụng không những đặc trưng của môi trường mà còn cả chức năng riêng. Nó dẫn đến những lựa chọn được làm trong pha thiết kế. Những điều kiện đặc trưng cho môi trường có thể lấy ví dụ là: nhiệt độ, chất độc hoá học hay vật lý của môi trường khí quyển (có thể là oxy, tia xạ), đặc tính nổ hay không nổ, chất lượng nguồn, những h×nh 2.3 m« h×nh ®éng c¬ dao động môi trường, … Ở mức đoọ chức năng riêng của cơ cấu chấp hành, ta có thể được đặc trưng bởi khả năng quá tải (quá dòng, gia tốc giới hạn, …), số lượng tổng hay tỉ lệ thời gian trễ, thời gian có thể chấp nhận được của quá trình liên tục, … Mỗi thông số (hoặc kết hợp các thông số) mà đặc trưng cho những điều kiện sử dụng có thể ảnh hưởng đến một miền thay đổi của hiệu năng vào ra của cơ cấu chấp hành là đảm bảo: miền sử dụng danh nghĩa. Ngoài miền danh nghĩa này (có nghĩa là trường hợp không tuân theo một vài điều kiện sử dụng), người ta có thể phân biệt một vùng không gây hư hại, bên trong nó hiệu năng không còn được đảm bảo, nhưng có tìm lại khi quay lại miền danh nghĩa, bên trong đó có những việc xảy ra đột ngột mà không thể tránh được: sự trở lại xung quanh miền sử dụng danh nghĩa không cho phép tìm lại được hiệu năng ban đầu của nó. Sự mất hiệu năng là tạm thời trong trường hợp đầu, và được xác định trong lần thứ hai (phá huỷ một số thành phần và xuất hiện vài chức năng bị hư hỏng thậm chí không hoạt động được nữa). Sự làm việc chắc chắn theo chức năng: Sự làm việc chắc chắn theo chức năng được đặc trưng bởi hiệu năng của cơ cấu chấp hành mà tại đó nó thể hiện khả năng hoàn thành nhiệm vụ. Nó có thể phân tích ra theo hai tiêu chí chính: sự sẵn sàng (khả năng vận hành tốt và tính bảo trì được) mà mục đích của nó là làm rõ những nguy hiểm của những vấn đề xảy ra, và tính tin cậy (sự làm việc chắc chắn và tính tích hợp) cái được đặc trưng bởi cư xử trong các trường hợp có vấn đề xảy ra. Đối với một cơ cấu chấp hành, sự phân tích tính làm việc chắc chắn theo chức năng nghỉ dựa vào sự xác định những hỏng hóc mà có thể ảnh hưởng đến các thành phần của nó, tiếp sau là dựa trên nghiên cứu những liên kết của những hỏng hóc đó có thể dẫn đến hỏng thiết bị. Ổn định tốc độ làm việc của truyền động điện một chiều Ổn định hoá tốc độ trong truyền động điện có ý nghĩa rất lớn trong việc cải thiện các chỉ tiêu chất lượng của truyền động điện. Biện pháp chủ yếu để ổn định tốc độ làm việc là tăng độ cứng của đặc tính cơ bằng điều khiển theo mạch kín. Các đặc tính cơ của hệ hở có giá trị: không đổi trong toàn dải điều chỉnh. Ở tốc độ thấp nhất ứng với đặc tính thấp nhất có sđđ Ebo nếu cho một momen tải Mc = Mdm thì tốc độ làm việc sẽ là và sai số tĩnh thường thấp hơn giá trị cho phép: Để cho sai số tĩnh có thể đạt được S = Scp cần tìm biện pháp tăng tốc độ đến . Điểm làm việc đã nằm trên đặc tính khác của hệ có và . Nối điểm với điểm và kéo dài ra ta được đặc tính mong muốn có độ cứng và Giá trị của được xác định bởi công thức: Các giao điểm của đặc tính cơ mong muốn với những đặc tính cơ của hệ hở cho biết các giá trị cần thiết của Eb khi thay đổi momen tải. Điều chỉnh Eb theo dòng điện tải Đặc tính cơ của hệ hở có dạng: Nguyên lý điều chỉnh Eb theo dòng phụ tải được thực hiện nhờ mạch phả Làm rõ quan hệ vào ra trong miền thời gian Tín hiệu vào dạng bậc thang mô tả một tín hiệu đặt phát sịnh sau một bậc thang biến độ đơn vị, đặt theo thời gian. Tín hiệu ra sinh ra theo chế độ quá độ, theo một chế độ tĩnh, tuỳ theo những đặc tính có thể được tính toán. Hình trên minh hoạ một vài đặc tính: Trễ dòng Thời gian đáp ứng d Độ quá điều chỉnh e sai số tĩnh wp Tần số riêng Các đặc tính khác, liên quan đến cách ứng xử phức tạp hơn cũng có thể được xác định (số lượng dao động, chu kỳ dao động, hệ số tắt dần, …). Đáp ứng của cơ cấu chấp hành đối với một chuỗi các bậc thang tín hiệu vào lần lượt có biên độ khác nhau cũng dẫn đến xác định đặc tính tĩnh của hệ và chứng minh một vài tính phi tuyến. Liên quan đến mẫu đánh giá, một cơ cấu chấp hành sẽ được xem xét bởi: Các chất lượng tĩnh: độ chính xác vị trí, sai số cố định nhỏ. Những chất lượng động lực học: độ nhạy định vị, thời gian đáp ứng và độ quá điều chỉnh. Một điểm quan trong mà phù hợp để chú ý là những chất lượng phải là hằng số theo thời gian, để đảm bảo sự lặp lại của chức năng. Chän ®éng c¬: Lo¹i ®éng c¬ §èi víi m« h×nh thùc nghiÖm th× t¶i cña trªn trôc ®éng c¬ lµ kh«ng lín, do ®ã chóng ta chän lo¹i ®éng c¬ bÐ. C¸c th«ng sè ®­îc cho ë b¶ng sau. B¶ng 2.1: Th«ng sè cña ®éng c¬ P [W] L [H] R [W] I®m (A) U®m (A) n®m (v/pht) nc® (v/pht) J [Nm] 5 0,0257 4,4 0.3 12 3000 3000 0,253.10-3 §©y lµ lo¹i ®éng c¬ cña §øc trªn ®éng c¬ cã s½n Encoder g¾n trªn trôc ®éng c¬. Encoder QEDS cña h·ng HP cã ®Üa quay 500 v¹ch, ®Çu ra cña Encoder cã 5 ch©n. Hai ch©n nguån 5V vµ ch©n dÊt Mét ch©n xung sin (ch©n C) Hai ch©n xung vu«ng (A vµ B) 2.2 HÖ thèng ®Çu dß : 2.2.1.Sù tiÕp xóc b»ng mòi dß h×nh cÇu: ë ®©y chóng ta sö dông hai chuyÓn ®æi: chän mét mòi dß h×nh cÇu vµ dïng computer. Dß b»ng h×nh cÇu lµ ph­¬ng ph¸p thÝch hîp nhÊt ®Ó ®o c¸c phÇn tö h×nh häc tõ bÊt kú ®iÓm nµo trªn bÒ mÆt cña nã ®Òu c¸ch t©m mét kho¶ng c¸ch cè ®Þnh b»ng b¸n kÝnh cÇu . To¹ ®é hiÓn thÞ trªn m¸y tÝnh lu«n lµ to¹ ®é cña t©m cÇu. Tuy nhiªn, c¸c kho¶ng c¸ch ®­îc ®o sÏ cho kÕt qu¶ lín hay nhá h¬n ®­êng kÝnh mòi dß. §èi víi nh÷ng vËt thÓ cã h×nh d¹ng ®¬n gi¶n th× computer chØ viÖc thªm vµo hay trõ ®i ®­êng kÝnh mòi dß, cßn ®èi víi nh÷ng vËt h×nh d¹ng phøc t¹p h¬n th× chóng ®Òu tu©n thñ ®Þnh luËt c¬ häc lµ: B¸n kÝnh h×nh cÇu ®i qua ®iÓm tiÕp xóc lu«n vu«ng gãc víi mÆt ph¼ng tiÕp xóc t¹i ®iÓm ®ã. B¸n kÝnh c¸c mòi dß lu«n ®­îc computer ghi l¹i vµ tÝnh to¸n trong kÕt qu¶ ®o. H×nh 2.4 m« h×nh ®Çu dß 2.2.2 Qu¸ tr×nh ®o tiÕp xóc : Sensor ®¬n gi¶n nhÊt lµ ®Çu dß chuyÓn m¹ch dïng trong m¸y NC. Nã liªn kÕt chÆt chÏ víi mét c¬ cÊu kho¸ mµ cung cÊp sù ®µn håi theo n¨m hay s¸u h­íng trong hÖ to¹ ®é. Khi tiÕp xóc víi vËt ®o, qu¶ cÇu lÖch khái vÞ trÝ c©n b»ng. VÞ trÝ nµy ®­îc x¸c ®Þnh chÝnh x¸c bëi ba vÞ trÝ ®¬n bao gåm ba ®«i h×nh trô vµ ba qu¶ cÇu tiÕp xóc. C¸c ®«i h×nh trô vµ tõng h×nh cÇu ®­îc s¾p xÕp tõng ®«i mét vµ nèi tiÕp nhau. Khi mòi dß ch¹m vµo vËt ®o: ®iÓm tiÕp xóc më ra, m¹ch ®iÖn bÞ ng¾t vµ kÕt qu¶ ®o ®é dµi tøc thêi ®­îc ghi l¹i trªn tÊt c¶ c¸c trôc vµ dÉn tíi viÖc ®äc cña m¸y. Sau ®ã kÕt qu¶ ®äc ®qîc chuyÓn vµo bªn trong bé nhí t¹i thêi ®iÓm tiÕp xóc. Qu¸ tr×nh nµy ®­îc gäi lµ qu¸ tr×nh ®o ®éng, nã ®­îc t¹o nªn bëi sù chuyÓn ®éng liªn quan gi÷a ®Çu ®o vµ vËt ®o. §Ó ®¹t ®­îc ®é chÝnh x¸c cao: CMM ph¶i cã cÊu tróc v÷ng vµng, nÕu kh«ng khi di chuyÓn sÏ g©y ra rung ®éng lµ nguyªn nh©n cña sù sai lÖch vµ kh«ng chÝnh x¸c §Çu ®o ®éng lµ lý t­ëng cho c¸c tr­êng hîp ph¶i ®o c¸c ®iÓm ®¬n lÎ víi tèc ®é cao. Nã cã thÓ dß tíi 60 ®iÓm trong mét phót khi vËn hµnh tù ®éng. 2.2.3 CÊu t¹o ®Çu dß : §Çu dß quÐt gåm cã ba lß xo l¸ h×nh b×nh hµnh ®Æt song song chång lªn nhau vµ trùc giao víi nhau. Ba lß xo l¸ nµy cã thÓ dÞch chuyÓn trong giíi h¹n 2,5 mm theo ba ph­¬ng X, Y, Z. C¸c lß xo l¸ h×nh b×nh hµnh nµy cã thÓ biÕn d¹ng ë tèc ®é di chuyÓn cao theo h­íng dÞch chuyÓn ®Ó c¶m nhËn sù bï do qu¸n tÝnh vµ kho¶ng c¸ch ®Ó b¶o vÖ ®Çu dß trong tr­êng hîp bÞ va ch¹m. Mét hÖ thèng ®o c¶m øng rong mçi trôc ghi l¹i sù dÞch chuyÓn ( ®é lÖch ) cña mçi lß xo l¸ vµ khi kh«ng._.