آنالیز طراحی و برنامه های کاربردی لیزر بال بار برای دقت کالیبراسیون ماشینهای چند محور
22 صفحه در قالب word
چکیده :
روشهای معمول برای اندازه گیری خطای حجمی از مختصات دکارتی ماشین ابزار با استفاده از یک گام سنج یا تداخل سنج لیزر وقت گیر است. برای ماشینهای چند محور که اسپیندل مستواند نوسان کند, کالیبراسیون خطای حجمی حتی سختتر است.
در این تحقیق یک لیزر بال بار سه بعدی جدید (3D-LBB) برای راهاندازی و اندازهگیری سریع موقعیت ابزار نسبت به میز کار در هر نقطه کاری از ماشین چند محور توسعه داده شده است.دستگاه شامل استفاده از یک لیزر بال بار و دو انکودر لیزری دورانی برای تشخیص مسیر هدف در سیستم مختصات کروی است. طراحی ابزار مورد بحث است و ویژگیهای خطا برای ارتقاء دقت دستگاه تجزیه و تحلیل شدهاند.برنامههای کاربردی برای اندازهگیری خطای حجمی یک روبات و دو نوع از ماشین ابزار ,قابلیت دقت بالای لیزر بال بار سه بعدی را نشان میدهد.
معرفی
تکنیک انجام تست دقت ماشین ابزار CNC میتواند در خیلی از استانداردها مانندISO230 یا ASME B5.54(1993) یافت شود.اکثر ابزارهای اندازهگیری خطی موجود تک بعدی هستند. مانند تداخل سنج لیزر یا گام سنج. برای تست دایرهای در حرکت دو بعدی به طور مشخص در ISO230-4(1998) آمده است.بعضی ابزارها مانند دابل بال بار (DBB) توسط(Bryan1982) و (Burdekin و jwye 1992) ودر آخرین لیزر بال بار
(LBB) توسط (Ziegert و Mize , Schmitz و Ziegert 2000 ) توسعه داده شدند. اگرچه این ابزار ها قادر به اندازهگیری خطای دو محور هستند اما آنها هنوز تنها به یک بعد حساس هستند.
برای اندازهگیری خطای حجمی ماشین ابزار,روشهای زیادی برای تشخیص 21 خطای جزئی وجود داردو سپس از روش ماتریس انتقال همگن (HTM) یا روش آنالیز حرکتی (Soons,Theuws,و Schellenkens 1992) برای خطاهای فضایی در حالت خاموشی خط (OFF-LINE) استفاده میکنند.وانگ , در سال 2000 مطابق استاندارد ASME B5.54 برای اندازهگیری خطای حجمی به طور مستقیم عمل کرد. استاندارد یک لیزر داپلر تغییر مکان سنج (LDDM) و یک آینه تخت بزرگ برای اندازهگیری چهار قطر بدنه و ارزیابی خطای حجمی با استفاده از روش برداری را بکار میگیرد.استاندارد صرفه جویی در زمان است اما تنها برای سختی ماشینهای cnc نوع سریالی معتبر است.
ماشین ابزار های شش محور برای انعطاف پذیری در پنج محور حرکتی توجه بیشتری را جلب میکنند
(Patel و Ehman 1997). به هر حال با توجه به نوسان اسپیندل در جهات Pitch و yaw بیشتر سنسورها نیازمند به ایجاد امکان اندازهگیری حرکت حجمی هستند. (Parenti و Gregorio 1999) . به هر حال در عمل این تجهیزات برای اجرا در صنعت خیلی گران قیمت هستند . تا کنون بعضی سیستم های ردیابی لیزری خوب (LTSs) طراحی شده در سیستم مختصات کروی وجود دارد که مستقیما میتواند خطای حرکت سه بعدی را تشخیص دهد. (API 2002) . این سیستم در یک مسیر فعال در حال کار باید اجرا شود که نیاز به سنسور بازخورد و سرو کنترل برای ردیابی زمان واقعی هدف در حال حرکت دارد.این سیستمها نیاز به سیستمهای کنترل خیلی سریع و در نتیجه هزینه خیلی زیاد دارند.
یک طراحی جدید که مزایای LBB و LTSs را ادغام میکند در این تحقیق برای اندازهگیری سه بعدی اجسام در حال حرکت در زمان واقعی آمده است . این سیستم لیزر بال بار سه بعدی (3D-LBB) نام گذاری شده که بر اساس اصل مختصات کروی شامل تنها یک دستگاه اندازهگیری خطی لیزری دقیق و دو انکودر چرخشی لیزری دقیق در حلقه پایه با یک بال بار قابل تغییر طول میباشد. در این صورت یک چنین سیستمی میتواند با یک کلگی مغناطیسی توسط هر هدف در حال حرکت سه بعدی تغییر طول دهد و حرکت آزادانه در فضا داشته باشد .این سنسورها به طور همزمان موقعیت گوی را ضبط کرده و تبدیل به مختصات دکارتی در زمان واقعی میکنند.سیستم توسط یک تداخل سنج لیزری HP کالیبره میشود که دقت سیستم میتواند جبران شده باشد و به درجه بالاتری ارتقاء یابد. از آنجائیکه این سیستم در حالت غیر فعال در فضای سه بعدی اجرا شده, هزینه ارزان است.
اصل طراحی لیزر بال بار سه بعدی (3D-LBB)
طراحی سازه
شکل 1 پیکربندی سیستم 3D-LBB را نشان میدهد. سیستم در مختصات کروی ساخته شده که مرکز نصب حلقه مبدا (O) است.لوله تلسکوپی قابل تغییر طول (ساخته شده از الومینیوم الیاژی سخت کاری شده در سطح داخلی) روی مرکز حلقه نصب شده که میتواند بسته به طول شعاع حرکت در دو یا سه بخش طراحی شده باشد. بین لوله داخلی و خارجی در یک جفت کشویی یک یاتاقان خطی در انتهای لوله خارجی و یک یاتاقان کشویی کوپر(مسی) در نزدیکی انتهای لوله داخلی به صورت ثابت برای جلوگیری از حرکت جانبی در هنگام تغییر طول میله نصب شده است.
حرکت 3D-LBB بوسیله انتهای دقیق گوی ایجاد میشود که میتواند توسط یک سوکت مغناطیسی که با هر جسم در حال حرکتی حمل میشود کشیده شده باشد.حرکت شعاعی گوی (R) توسط یک سیستم اندازهگیری خطی لیزری سایز کوچک مشخص شده که پرتو از میان لوله تلسکوپی عبور میکند و بوسیله یک بازتابنده (رفلکتور) در انتهای میله به عقب بازتابیده میشود .یک قطعه فولاد ضد زنگ مخروطی بازتابنده و میله را به هم متصل میکند که اجازه چرخش زاویهای وسیعتر بین سوکت مغناطیسی و میله را میدهد. برای کاهش وزن سیستم یک سیستم لیزر خطی ممکن است خیلی کمتر مورد نیاز باشد . این طرح ما بود. بنابراین به یک مغیاس فشرده لیزر داپلر ( مدل 109N LDS ساخته شده توسط شرکت Optodyne ) با ثبات طول موج تا 0.1ppm و دقت سیستم تا 1.0ppm تغییر داده شد.
حرکت Picth (θ) و yaw (Ф) در میله با توجه به پایه حلقه توسط دو انکودر دوار لیزری دقیق (مدل k-1 ساخته شده توسط شرکت کانن ) مشخص شده است. هر انکودر مغیاس خیلی خوب از 81,000 ppr با یک برد تقسیم داخل کننده
(interpolator ) 16-di (مدل 2-16 ) اضافه دارد که رزولوشن میتواند به یک آرک در ثانیه (arc-sec ) برسد.
ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است
متن کامل را می توانید در ادامه دانلود نمائید
چون فقط تکه هایی از متن برای نمونه در این صفحه درج شده است ولی در فایل دانلودی متن کامل همراه با تمام ضمائم (پیوست ها) با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند موجود است
آنالیز طراحی و برنامه های کاربردی لیزر بال بار برای دقت کالیبراسیون ماشینهای چند محور
