Chương ĐO BIÊN DẠNG BỀ MẶT CHI TIẾT 5.1 Đo độ nhám bề mặt chi tiết 5.1.1 Phương pháp đo tán xạ tích phân toàn phần Cường độ lượng tia tán xạ I scatter với độ nhám bình phương trung bình bề mặt Rq qua công thức: I scatter = (4πRq / λ )2.I0 I0 cường độ tia phản xạ Công thức xác với bề mặt có độ nhám bình phương trung bình RMS nhỏ bước sóng λ chùm tia tới 5.1.2 Phương pháp đo nhám giao thoa laser Phương pháp đo sử dụng giao thoa kế kiểu Mai ken xơn CCD G CT Nguån Laser S α a a) Mau b b) Hình 5.2 Sơ đồ nguyên lý đo độ nhám giao thoa kế laser Maikenxon Khoảng cách vân b độ khuếch đại chiều cao vân phụ thuộc vào góc nêm α Chiều cao nhám cần đo xác định : h = ( a / b) λ - a chiều cao vân -λ bước sóng laser 5.2 Đo biên dạng tế vi bề mặt chi tiết 5.2.1 Thiết bị đo thay đổi điểm hội tụ Sự thay đổi điểm hội tụ theo biên dạng bề mặt đo Độ phân giải đứng nhỏ tới 10 nm Phạm vi quét theo phương đứng từ vài mm tới khoảng 20 mm hay lớn Phạm vi đo ngang XxY xác định vật kính phạm vi thường từ (0,14 x 0,1) mm tới (5 x 4) mm phép đo đơn lẻ., phạm vi đo X x Y tới (100 Hình 5.3: Thiết bị đo theo thay đổi tiêu điểm x 100) mm 5.2.2 Giao thoa kế hoạt động theo nguyên lý dịch pha Giao thoa kế dịch pha (PSI) bao gồm giao thoa kế tích hợp với kính hiển vi ,hình 5.4 Trong giao thoa kế, gương tách tia hướng chùm sáng xuống theo đường chuẩn, Gương tách tia hướng chùm tia thứ hai tới bề mặt đo phản xạ lại Hai chùm tia trở lại tách tia kết hợp, chồng chất lên tạo thành ảnh vân giao thoa bề mặt cảm biến Các thiết bị đo PSI thường sử dụng hai kết cấu tùy thuộc vào xếp vật kính hiển vi Hình 5.5 a cho thấy kết cấu vật kính Mirau, phần tử A, B C dịch chuyển tham chiếu tới D Hình 5.5 b thể kết cấu vật kính Linnik, phần tử B C dịch chuyển tham chiếu tới D E Hình 5.5a) Vật kính Mirau Vật kính Linik b) Kết cấu Mirau nhỏ gọn cần tới điều chỉnh kiểu Linnik Đối với hai loại vật kính, giao thoa gương chuẩn đối tượng đo tiêu điểm Với vật kính Mirau, điều thực qua điều chỉnh độ nghiêng vị trí gương chuẩn Còn với vật kính Linnik, gương chuẩn đối tượng phải tiêu điểm hai nhánh vật kính Linnik phải chế tạo phạm vi vân giao thoa Hệ Linnik bao gồm hai vật kính phải phù hợp với nhau, gấp đôi chi phí Một lợi Linnik khu vực trung tâm vật kính bị chặn không gian bên vật kính cần thiết cho việc gắn thêm gương tách tia PSI đạt độ phân giải độ lặp lại nm khó xác định độ xác chúng, ví dụ phụ thuộc vào bề mặt đo Những bề mặt có điểm liền kề chênh lệch không 1/4 bước sóng đo PSI Phạm vi đo PSI bị giới hạn khoảng vân hay xấp xỉ 1/2 bước sóng nguồn sáng Do thiết bị đo PSI thường sử dụng để đo bề mặt tương đối phẳng Một quy tắc theo kinh nghiệm cho thấy bề mặt có Ra hay Sa nhỏ λ /10 đo PSI Hạn chế khắc phục cách kết hợp thiết bị PSI với thiết bị đo giao thoa quét kết hợp (CSI), thường chuyển thành chế độ quét dọc 5.2.3 Kính hiển vi số chụp ảnh toàn ký 3D Kính hiển vi chụp ảnh số toàn ký (DHM) kính hiển vi giao thoa ,hình 5.6 DHM có độ phân giải tương đương PSI bị giới hạn phạm vi 1/2 bước sóng nguồn sáng Tuy nhiên, DHM bước sóng kép hay đa bước sóng cho phép tăng phạm vi đo dọc tới vài µm Hình 5.7: Thiết bị đo tự động dò điểm hội tụ 5.2.4 Phương pháp đo chép hình theo nguyên lý tự động điều tiêu theo điểm Các thiết bị đo nhám bề mặt tự động theo nguyên lý điều tiêu hoạt động bằngcách hội tụ chùm tia laser cách tự động thành điểm bề mặt đo Tia tới qua phía vật kính, tia phản xạ qua phía đối diện sau hội tụ bề mặt đo tâm trục quang Nó hình thành ảnh cảm biến tự động điều tiêu sau qua thấu kính tạo ảnh Hình 5.7: Thiết bị đo tự động dò điểm hội tụ Hình 5.8: Các trạng thái thiết bị tự động dò tiêu điểm Ưu điểm máy quét laser 3D: Không định hướng lại suốt trình quét: Số hóa nhanh Số hóa 3D kết xác độ xác cao đặc trưng phép đo Phương pháp đo Laser 3D phương pháp đo không tiếp xúc Các hệ thống đo lường không tiếp xúc ngày đạt độ xác độ phân giải tương đương với đầu dò tiếp xúc, với tốc độ quét nhanh hơn, số lượng đo lớn thời gian quay vòng ngắn Các loại máy quét 3D Laser quét với tốc độ cực nhanh, độ xác cao Thiết bị quét Handyscan 3D có tốc độ quét nhanh lên đến 25000 điểm/s, độ xác 40µm, không hạn chế kích thước, hình dạng đối tượng quét, tính linh động cao… Nhược điểm máy quét 3D laser: Chế tạo đầu dò phức tạp, đòi hỏi độ xác cao, kết đo phụ thuộc vào độ phân giải Camera thu, độ mảnh chùm Phạm vi ứng dụng: Xác định biên dạng mặt cắt chi tiết, qua xác định kích thước hình học mặt cắt( đường kính…), sai số hình học ( độ ovan, độ tròn…) Việc xác định biên dạng thực với chi tiết gia công giúp theo dõi, điều chỉnh kích thước gia công, thông số công nghệ… đo đạc, kiểm tra chi tiết thành sản phẩm để kiểm soát, đảm bảo chất lượng sản phẩm Ứng dụng scan 3D để kiểm tra biên dạng bề mặt, chép tạo mẫu nhanh… Một số loại máy đo Laser 3D hãng tiếng giới: Hình5.21: Máy quét FaroArm kết cấu tay máy bậc tự hãng Faro quét phương pháp đường Hình 5.22: Thiết bị quét 3D cầm tay EXAscanTM hãng Creaform Một số mô kết quét từ máy quét 3D laser Hình 5.24: Kết quét từ thiết bị ViVid 9i hãng Konica Minolva Dòng máy lần quét đo 684x480 điểm bề mặt chi tiết, cấp xác đạt 50μm Hình mô kết quét dòng máy Handy scan hãng Creatform, tốc độ quét nhanh 25000 điểm/s, cấp xác đạt lên đến 40μm Hình 5.25: Mô kết quét thiết bị quét cầm tay Handy Scan Hình 5.16: Ảnh mẫu vật đoHình 5.17: Ảnh mô sau đo Typical Products Plastic and rubber profiles Electrical cable in general Special cables e.g figure 8, NM cables, sectors etc Medical products Metal profile Shaped wire Special tubes (oval, rectangular, div shapes) and more