ارائه‌کننده: حسین باباخانی

استاد راهنما: دکتر محمد حسین صادقی

استاد مشاور: دکتر محمد رضا کرفی

استاد ناظر داخلی: دکتر مجید ساده دل

استاد ناظر خارجی: دکتر پوریا بدری     

تاریخ:  1405/07/28

ساعت: 13

مکان: دانشکده مهندسی مکانیک، طبقه اول، کلاس 154

چکیده:

ماشین‌کاری با لیزر فیبری به دلیل تمرکز بالای پرتو، امکان کنترل دقیق موقعیت پرتو و ماهیت غیرتماسی فرآیند، قابلیت ایجاد ویژگی‌های هندسی با دقت بالا را فراهم کرده و در کاربردهای میکروماشین‌کاری مورد توجه قرار گرفته است. با این حال، در بسیاری از سامانه‌های ماشین‌کاری لیزری، موقعیت فوکوس پرتو برای عمق مشخصی تنظیم می‌شود و با ادامه برداشت ماده و افزایش عمق، سطح در حال ماشین‌کاری به‌تدریج از ناحیه فوکوس فاصله می‌گیرد که می‌تواند موجب کاهش دقت فرآیند شود.

 ازاین‌رو، نیاز به روشی وجود دارد که بتواند تغییرات ارتفاعی ایجادشده بر سطح قطعه را به‌صورت دقیق، غیرتماسی و با سرعت مناسب اندازه‌گیری کند. در میان روش‌های اندازه‌گیری نوری، مثلث‌بندی لیزری یکی از روش‌های مناسب برای این منظور است که با تحلیل جابه‌جایی خط لیزر در تصویر دوربین، امکان استخراج تغییرات ارتفاعی سطح و بازسازی سه‌بعدی هندسه آن را فراهم می‌کند. هدف این پژوهش، توسعه و ارزیابی یک سامانه اندازه‌گیری سه‌بعدی مبتنی بر اصل مثلث‌بندی لیزری است که با استفاده از بینایی ماشین، تغییرات ارتفاعی سطح را اندازه‌گیری کرده و هندسه سه‌بعدی قطعات را بازسازی می‌کند.

 در این پژوهش، ابتدا پارامترهای تصویربرداری دوربین از طریق کالیبراسیون تعیین شد و سپس صفحه لیزری برای محاسبه موقعیت سه‌بعدی نقاط و صفحه مبنا به‌عنوان مرجع اندازه‌گیری ارتفاع مشخص گردید. پیش از مرحله بازسازی سه‌بعدی، دقت اندازه‌گیری ارتفاع در سطح مقطع و بر اساس پروفیل استخراج‌شده از خط لیزر، با استفاده از قطعات مرجع ارزیابی شد و برای کاهش خطای سیستماتیک، یک رابطه اصلاحی استخراج گردید. سپس اعتبار این اصلاح با استفاده از قطعات مستقلی که در استخراج رابطه اصلاحی نقشی نداشتند، مورد بررسی قرار گرفت. در ادامه، یک قطعه دارای سطوح منحنی برای ارزیابی قابلیت بازسازی سه‌بعدی سامانه اسکن شد و با حرکت قطعه و ثبت و ترکیب پروفیل‌های متوالی سطح، ابرنقاط سه‌بعدی تشکیل و هندسه سطح بازسازی گردید

. نتایج اعتبارسنجی با قطعات مستقل نشان داد که اعمال رابطه اصلاحی، میانگین خطای مطلق اندازه‌گیری ارتفاع را از حدود 0.14 میلی‌متر به 0.03 میلی‌متر کاهش داد که بیانگر کاهش حدود 79 درصدی خطا در محدوده ارتفاعی مورد بررسی است. همچنین، بررسی محدود اثر تغییر موقعیت قطعه در میدان دید دوربین نشان داد که در شرایط مورد آزمایش، جابه‌جایی قطعه تاثیر محدودی بر نتیجه اندازه‌گیری داشته است. نتایج بازسازی سه‌بعدی نیز نشان داد که فرم کلی قطعه و تغییرات هندسی نواحی منحنی با تطابق مناسبی بازسازی شدند. مقایسه ابعاد کلی و ارتفاع نواحی منحنی با مقادیر واقعی، میانگین خطای مطلق حدود 0.12 میلی‌متر و میانگین خطای نسبی حدود 2.68 درصد را نشان داد. در مجموع، نتایج بیانگر قابلیت مناسب سامانه پیشنهادی برای اندازه‌گیری غیرتماسی تغییرات ارتفاعی و بازسازی سه‌بعدی سطح است و این سامانه می‌تواند مبنایی برای توسعه روش‌های پایش برخط در کاربردهای ماشین‌کاری لیزری باشد.