ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1

KHOA: CƠ KHÍ

LỜI NÓI ĐẦU
Trong quá trình sản xuất luôn luôn có bộ phận kiểm tra chất lượng sản phẩm ,
bất kỳ sản phẩm nào sau khi sản xuất xong đều có sai lệch so với bản thiết kế. Để đưa
ra thị trường hay sản xuất đồng loại đều phải được kiểm tra xem có đảm bảo điều kiện
làm việc của nó hay không, có an toàn khi sử dụng hay không.
Để sản phẩm sản xuất ra phải yêu cầu đúng như ý tưởng của ng thiết kế và đạt
được các yêu cầu kĩ thuật người ta phải kiểm tra chúng sau khi sản xuất. Tuy nhiên các
kĩ thuật đo truyền thống ngày nay được nhiều công ty áp dụng để kiểm tra hình dáng
và kích thước của sản phẩm nhưng theo thời gian yêu cầu đòi hỏi của thị trường cũng
như chất lượng sản phẩm phải đạt được các kĩ thuật truyền thống này hiện ra một số
hạn chế. Các kĩ thuật này chỉ thuận lợi khi đo các kích thước hình học cụ thể, còn các
bề mặt phúc tạp như mặt cong ba chiều các biên hạng khác nhau nếu đo được thì
nhiều khi phải đo nhiều thông số điều này dẫn đến mất thời gian và chi phí vào việc
sản xuất đôi khi có những vị trí hay bề mặt phương pháp này cũng không thể kiểm tra
được.
Từ những đòi hỏi phải kiểm tra sản phẩm bới kĩ thuật kiểm tra truyền thống
không đáp ứng được và cùng với sự phát triển không ngừng của các ngành khoa học
kĩ thuật đã thúc đẩy các nhà sản xuất tìm đến một phương pháp tối ưu hơn. Tiến tới đó
là các công nghệ đo kiểm tra 3D được ra đời va phát triển ngày một mạnh mẽ , công
nghệ 3D đã khắc phục được những khuyết điểm mà các phương pháp truyền thống
không làm được. Công nghệ 3D là công nghệ khá mới mẻ tại Việc Nam lên dù có
nhiều ưu điểm nổi bật như vậy nhưng những hiểu biết của chúng ta về công nghệ này
còn hạn chế.
Xuất phát từ thực tế trên, đồ án này em đã xin nguyên cứu ứng dụng công nghệ
quét và kiểm tra 3D đặc biệt ở đây em đang nguyên cứu và máy quét 3d quang học và

Lớp: 51M- TBTC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

3

KHOA: CƠ KHÍ

MỤC LỤC
.............................................................................................................................................76
4.4 Báo cáo kết quả kiểm tra sản phẩm ............................................................................76

DANH MỤC MỘT SỐ THUẬT NGỮ
-

CAD : Bản vẽ được vẽ đươi sự trợ giúp của máy tính

-

SCAN: Bản quét dữ liệu của vật thể

-

ZIC : Bộ phận gá đặt khung xe lên

-

UNDER : Sàn xe


Hình 2.11- Máy quét 3d quang học của hãng Breuckmann.
Hình 2.11- Máy quét 3d quang học của hãng steinbichter.
Hình 3.1- Cách để máy quét nhận điểm
Hình 3.2 – Hình ảnh thực của vật thể và hình ảnh thu được sau khi quét
Hình 3.3- Cấu tạo máy quét GOM
Hình 3.4- Tay nắm chỉnh hướng máy quét
Sinh Viên: Vũ Công Hiệp
Lớp: 51M- TBTC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

5

KHOA: CƠ KHÍ

Hình 3.5- Bộ phận gá máy quét
Hình 3.6- Chụp ảnh tritop
Hình 3.7- lưới điểm tạo sau khi chụp tritop
Hình 3.8- Các bộ phận để chụp tritop.
Hình 3.9 – Tạo một dữ liệu mới
Hình 3.10- Giao diện của phần mềm
Hình 3.11- Điều chỉnh hướng nhìn vật thể
Hình 3.12 -Quy trình vá lưới điểm
Hình 3.13- Quá trình làm mịn lưới
Hình 3.14- Làm giảm lưới điểm
Hình 3.14- Tạo cầu và vá lưới điểm
Hình 3.15- Tinh chỉnh lưới và xóa khuyết tật
Hình 3.16 Kiểm tra thành phần mặt cắt
Hình 3.17-Các nhãn đã được gắn vào và hiện ra giá trị sai số

Hình 4.17- Bảng yêu cầu chọn dữ liệu scan để link
Hình 4.18 – Kết quả thu được.

Sinh Viên: Vũ Công Hiệp
Lớp: 51M- TBTC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

7

KHOA: CƠ KHÍ

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐO LƯỜNG, KIỂM TRA VÀ PHƯƠNG
PHÁP ĐO TỌA ĐỘ 3 CHIÈU
1.1- Các khái niệm cơ bản:
1.1.1-Khái niệm về đo lường mục đích của đo lường :
Trong kĩ thuật nói chung các sản phẩm trước khi được chế tạo hay sản xuất
đều phải bắt nguồn từ bản vẽ thiết kế trên may tính hay vẽ tay của người thiết kế.
Nhưng khi sản phẩm tạo ra nó sẽ không có kích thước đúng như trong bản vẽ ban
đầu do có sự sai khác khi chế tạo do nhiều yếu tố như tay nghề người thiết kế, hay
vấn đề về máy móc.
Vì vậy khái niệm dung sai được ra đời . Dung sai trong bản vẽ đặc trưng cho
giới hạn hạn cho phép sai số của cho tiết được sản xuất so với bản thiết kế ban
đầu.
Để kiểm tra xem kích thước của chi tiết được sản xuất có nằm trong giới hạn
cho phép của bản thiết kế không. Người ta có thêm một khái niệm về đo lường.
Đo lường là việc xác định độ lớn của các đại lượng vật lí hay những thứ có thể
so sánh được với nhau. Trong vật lí và công nghệ, đo lường được thực hiện bằng
cách so sánh giữa đại lượng vật lí cần đo với đại lượng vật lí cùng thể loại và

Mục đích của kiểm tra nhằm đưa ra nhằm đảm bảo chất lượng của sản
phẩm sau khi chế tạo. Kiểm tra sẽ đưa ra giá trị dung sai của vật thể nếu sai lệch
quá nhiều so với bản thiết kế sản phẩm đó sẽ được chế tạo lại hay chỉnh sửa để
đảm bảo với thiết kế ban đầu từ đó nâng cao thêm chất lượng sản phẩm. Ngoài ra
việc kiểm tra đánh giá sản phẩm sẽ đưa ra cho ta xu hướng sản xuất của vật đó,
nếu xu hướng sản xuất của vật thể đó càng xa giá trị thực nhiều ta phải điều chỉnh
lại quá trình sản xuất.
Sinh Viên: Vũ Công Hiệp
Lớp: 51M- TBTC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

9

KHOA: CƠ KHÍ

1.2- Giới thiệu về phương pháp đo 3 chiều:
1.21 Quá trình phát triển :
Phương pháp đo truyền thông dựa sự dụng các công cụ đo và cho số liệu
trực tiếp của sản phẩm. Phương pháp này cho kết quá nhanh chóng và cho độ
chính xác tương đối cao. Tuy nhiên nó đòi hỏi nhiều vào thiết bị đo , dung cụ đo
phải chính xác. Hơn nữa phương pháp này còn bị hạn chế. Nó cho kết quả chính
xác khi đo các kích thước hình học cụ thể nhưng lại rất mất nhiều thời gian khi
đo những bề mặt cong phức tạp, cong ba chiều…
Điều này đã thúc đẩy các nhà nghiên cứu hướng đến một phương pháp
kiểm tra mới có thể khác phục được những nhược điểm của phương pháp đo kiểm
truyển thống. Cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật các nhà nghiên cứu
khoa học đã phát minh và tiếp cận một phương pháp đo mới đó là sử dụng công
nghệ đo quét 3D.

.
Phương pháp đo tiếp xúc là phương pháp đo giữa đầu đo và bêh mặt
chi tiết đo tồn tại một loại áp lực là áp lực đo. Áp lực làm cho vị trí ổn định nên
Sinh Viên: Vũ Công Hiệp
Lớp: 51M- TBTC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

11

KHOA: CƠ KHÍ

làm cho kết qua đo rất ổn định tuy nhiên khi có áp lực đo tại điểm tiếp xúc sẽ
chịu một lực việc này sẽ không tránh khỏi sai số vì nó có thể làm chỗ tiếp xúc
biến dạng đặc biệt là với những vật liệu mềm , mỏng , dễ biến dạng . Thường
thích hợp cho đo các bề mặt có độ cứng cao
Phương pháp đo không tiếp xúc là phương pháp không có chịu áp lực
giữa các đầu đo và chi tiết. Vì không có áp lực lên bề mặt chi tiếp lên bề mặt chi
tiết sẽ không bị biến dạng hay cào xước… pháp pháp này thường dùng để đo các
chi tiết nhỏ ,mềm, mỏng, dễ biến dạng, các profile cong,.…

Sinh Viên: Vũ Công Hiệp
Lớp: 51M- TBTC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

12


-

Trục Oy tương đương với sống dẫn Y, trên sống dẫn Y là xe trượt Y, xe trượt Y
sẽ trượt đến từng điểm khác nhau trên trục Y tạo ra hoành độ điểm đo.

-

Trục Oz tương đương với sống dẫn Z, trên sống dẫn Z là xe trượt Z, xe trượt Z
sẽ trượt đến từng điểm khác nhau trên trục Z tạo ra cao độ điểm đo.

Như vậy giá trị X, Y, Z đã được hình thành và xác định cho mỗi điểm đo.
Sinh Viên: Vũ Công Hiệp
Lớp: 51M- TBTC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

13

KHOA: CƠ KHÍ

Hình-2.1-Cấu tạo máy đo CMM dạng cột.
B- Cấu tạo máy :
Máy CMM bao gồm 4 bộ phận chính sau :
- Thân máy
- Đầu dò
- Hệ thống điều khiển
- Phần mềm
Máy chính :
Bàn máy được làm bằng đá granit. Máy CMM có chuyển vị rất êm, nhẹ nhàng

Tính toán dung sai

-

Chọn và reset chuẩn

-

Lưu và gọi chuẩn

-

Nhập kích thước danh nghĩa và dung sai

-

Xác đinh đường tâm, tâm vòng tròn của lỗ

-

Chuyển đổi giữa các đơn vị đo lường.

Sinh Viên: Vũ Công Hiệp
Lớp: 51M- TBTC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

15


− Điểm cần đo đạt được độ chính xác 0,1 micromet.
− Tính tự động hóa cao, có thể tư động trong cả quá trình đo.
− Đầu đo đa dạng phù hợp với các đối tượng đo.
− Dễ dàng xử lí kết quả đo : Kết quả đo là các đại lượng curver thuận lợi cho tạo
các mặt trên các phần mêm thiết kế 3D.
− Kết quả đo là các file có định dạng chuẩn như STL, IGS, …
Nhược Điểm :
− Khả năng linh động kém.
− Bị hạn chế kích thước vật thể cần đo.
− Không đo kiểm được mặt đáy của vật thể
− Việc đo kiểm các mặt bên không thuận lợi
Sinh Viên: Vũ Công Hiệp
Lớp: 51M- TBTC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

17

KHOA: CƠ KHÍ

− Kích thước máy lớn. cồng kênh và chiếm nhiêu không gian lắp đặt
− Cả máy và vật cần đo đều phải lắp cố định
− Không kiểm tra được độ chính xác của bề mặt freeform surface.
− Do kích thước đường kính của đầu dò là cố định lên việc kiểm tra các khe rãnh
bị hạn chế
− Không phù hợp cho công nghệ chế tạo ngược.
2.2 Phương pháp đo không tiếp xúc
2.2.1 Máy quét laser
2.2.1.1 Nguyên lí làm việc :

cơ sở so sánh các góc lệch giữa chúng và đưa ra tín hiệu điện khác nhau.
Xử lí của phần mềm máy tính : Máy tính với sự hỗ trợ của phần mềm có nhiệm
vụ nhận tín hiệu từ CDD.
Xử lí của phần mềm máy tính : Máy tính với sự hỗ trợ của phần mềm của
máy tính có nhiệm vụ thu nhận tín hiệu fCDDD gửi tới và xứ lí tín hiệu đó để đưa ra
kết quả đám mấy điểm.
Chỉ thị : Đưa ra kết quả chi tiết được xử lí từ máy tính là đám mây điểm.
Thực chất về nguyên lí của scan giống như quá trình chụp ảnh thông thường
nhưng chụp ảnh scan laser là quá trình chụp các vật thể ở dạng ảnh 3 chiều cảm biến
trong khi đó nếu là chụp ảnh thông thường thì chỉ là ảnh 2D. Scan laser sử dụng cảm
biến laser và gắn vào một hệ thống đo, hệ thống này được định vị và được kiểm soát
bằng máy tính, các máy đo dùng trong scan laser là các máy đo có thể gắn với các máy
CNC từ 3 đến 5 trục có kích thước tương đối lớn kết cấu khá vững chắc hoặc có thể là
mô hình máy xách tay rất nhỏ gọn. Với sự hỗ trợ của phần mềm kiểm soát quét lái
cảm biến laser
Lướt trên bề mặt của vật cần quét bộ phận định vị 3D nằm ở trên bề mặt của bộ
cảm biến sẽ ghi lại các tín hiệu phản hồi đưa ra bởi hệ thống quét theo góc phản xạ của
trùm ánh sáng được bề mặt của chi tiết phản xạ lại và tín hiệu này được so sánh với
tham số mẫu, từ đó đưa ra kết quá của đám mây điểm.
Tất cả cá hệ thống quét trong công nghệ dựa trên phép đạc tam giác . Bản chất
của công nghệ này là máy ảnh 2 chiều chụp ảnh dựa vào dải sáng laser như trong hình
Sinh Viên: Vũ Công Hiệp
Lớp: 51M- TBTC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

19

KHOA: CƠ KHÍ


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

20

KHOA: CƠ KHÍ

- Máy quét laser của hãng ROMER

Hình 2.8- Máy quét laser của hãng Romer
Là máy quét laser do hexagon phát triển
Máy quét có khả năng thu thập và phân tích hơn 230000 điểm từ đó tạo dựng
lên bề mặt của vật thể. Ngoài dã dữ liệu quét có thể hiện ngày lên bản Cad để so sánh
trực tiếp dựa vào bảng mã màu.
- Máy quét laser của hãng Kreon

Hình 2.9- Máy quét laser của hãng Kreon

Sinh Viên: Vũ Công Hiệp
Lớp: 51M- TBTC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

21

KHOA: CƠ KHÍ

Là máy quét laser sản xuất tại pháp. Với các tính năng quét sản phẩm thông
thường và cho hình ảnh 3d của vật thể.

phẩm. Những vân sáng này khi chiếu vào bề mặt sản phẩm sẽ phản xạ lại. Khi đó hai
thấu kính 2 bên sẽ thu lại những vân sáng phản xạ đó. Dữ liệu thu được chuyển tải trực
tiếp vào máy tính. Sau đó chúng được xử lí trên phần mềm dựa trên tính toán, các công
thực mà phần mềm đã lập trình. Chúng sẽ dựng lại vật thể ở dạng 3D. Với camera có
độ phân giải cao trong 1 lần chụp chúng có thể thu lại được 6 triệu điểm trong 1 lần
chụp.
2.2.2.2 Cấu tạo :
-

Thân máy
Camera trái phải
Projecter.

Sinh Viên: Vũ Công Hiệp
Lớp: 51M- TBTC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
-

22

KHOA: CƠ KHÍ

Dây cáp
Bộ phận giá đỡ.

Sinh Viên: Vũ Công Hiệp
Lớp: 51M- TBTC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

24

KHOA: CƠ KHÍ

___________________________________________________________________________________

-

Máy quét 3d quang học của hãng steinbichter

Hình 2.11- Máy quét 3d quang học của hãng steinbichter
Là hãng máy quét 3D quang học của Pháp có ứng dụng công nghệ ánh sáng
xanh vào việc đo quét. Máy có thể đo nhiều loại hình dạng khác nhau
2.2.2.3 Các tính năng chính :
- Có khẳ năng Scan toàn bộ bề mặt sản phẩm.
- Dữ liệu quét được so sánh trực tiếp với bản CAD thiết kế.
- Các báo cáo có thể xuất ra dưới nhiêu dạng khác nhau.
- Không cần thiết lập tọa độ vật đo.
- Có thể kiểm tra được độ đảo , song song, đồng trục... và nhiều loại dung sai
hình học khác trong một lần kiểm tra.
2.2.2.4 Ưu điểm, nhược điểm
a, Ưu điểm :
-

Dữ liệu thu được nhiều trong 1 lần chụp.
Kích thước nhỏ gọn không cần gá đặt phức tạp
Có thể thay đổi thấu kính 2 bên để tăng giảm độ phân giải nhằm mục đích tạo
ra thể tích làm việc với từng sản phẩm thích hợp.

nhà sản xuất nhanh chóng kiểm tra chất lượng sản phẩm và các vẫn đề xảy ra trong
quá trình sản xuất. Dễ dàng kiểm tra các khuôn mẫu với tính chính xác cao, chỉ ra các
điểm nơi bị lỗi của khuôn để khắc phục.
Các tính năng chính :
-

Tích hợp trực tiếp CAD 3D

-

Hỗ trợ cho tất cả các thiết bị phần cứng tiêu chuẩn trong công nghiệp và hỗ trợ
định dạng cho các tập tin mở rộng.

-

Kiểm tra GD&T tốt ( đo kích thước tiêu chuẩn và tham chiều hình học )

2.3.2 Phầm mềm SCENE LT
Là một phần mềm xem miễn phí, cho phép người dùng không chuyên nghiệp có
thể xem toàn bộ dữ liệu quét FARO đã có và không gian làm việc. Phần mềm có
thể mô hình CAD trong định dang VRML để so sánh chúng với các điểm dữ liệu
quét.
Các tính năng chính
-

Đơn giản và dễ dàng cho người dùng tìm hiểu.

-

Công cụ đo lường trực quan 2D cũng như 3D