การสอบเทียบระบบกลไกแขนกลแบบขนาน

Abstract

งานวิจัยนี้ศึกษาและหาวิธีการสอบเทียบสำหรับกลไกแขนกลนำ 6 องศาอิสระที่มีโครงสร้างแบบขนาน เพื่อปรับปรุงความแม่นยำให้กับระบบกลไกแบบขนานซึ่งใช้สำหรับการสร้างชิ้นงานต้นแบบ การสอบเทียบในงานวิจัยนี้จำกัดอยู่ที่การสอบเทียบระดับ 2 คือครอบคลุมเฉพาะความผิดพลาดที่เกิดจากขนาดทางกายภาพของแขนกล แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของกลไกที่สามารถใช้เพื่อการสอบเทียบหาค่าพารามิเตอร์มีอยู่ 2 แบบ คือ สมการคิเนแมติกส์ของกลไกและสมการจาโคเบียนของกลไก จากการเปรียบเทียบในแง่ของการจัดหาอุปกรณ์ภายนอกซึ่งจำเป็นในการสอบเทียบและความเหมาะสมกับระดับการสอบเทียบ พบว่าการใช้สมการคิเนแมติกส์สำหรับงานวิจัยนี้มีความเหมาะสมมากกว่าการใช้สมการจาโคเบียน โดยสมการคิเนแมติกส์ที่เลือกใช้คือ สมการฟอร์เวิร์ดคิเนแมติกส์ อุปกรณ์ภายนอกซึ่งจำเป็นต้องใช้ในการสอบเทียบในงานวิจัยนี้ คือ อุปกรณ์สอบเทียบ ซึ่งทำหน้าที่เสมือนอุปกรณ์ตรวจรู้ทางตำแหน่ง โดยการนำอุปกรณ์สอบเทียบดังกล่าววัดหาพิกัดตำแหน่งของจุดบนตัวมันเองด้วยเครื่องซีเอ็มเอ็ม จากนั้นจึงวัดหาตำแหน่งจุดดังกล่าวด้วยกลไกแขนกลนำ ซึ่งตำแหน่งที่ได้จากกลไกแขนกลนำกับตำแหน่งที่ได้จากเครื่องซีเอ็มเอ็มย่อมมีค่าแตกต่างกันอันเนื่องมาจากพารามิเตอร์ของกลไกที่คลาดเคลื่อนจากการสร้างและการประกอบ แล้วจึงประยุกต์การหาค่าที่เหมาะสมที่สุดกับผลต่างระหว่างค่าพิกัดที่ได้จากกลไกแขนกลนำกับเครื่องซีเอ็มเอ็ม งานวิจัยนี้ได้ทำการทดลองหาจำนวนพารามิเตอร์ที่เหมาะที่สุดสำหรับกลไกแขนกลนำ โดยพบว่าจำนวนพารามิเตอร์ที่ดีที่สุดอยู่ที่ 51 พารามิเตอร์ จากนั้นจึงได้ทำการทดลองความแม่นยำของกลไกโดยใช้พารามิเตอร์ 51 ตัว โดยการวัดตำแหน่งบนอุปกรณ์สอบเทียบ 16 จุด พบว่า ความแม่นยำของกลไกแขนกลนำทั้ง 3 แกน มีความละเอียดอยู่ที่ต่ำกว่า 1 มิลิเมตร การเพิ่มจำนวนพารามิเตอร์ไม่สามารถเพิ่มความแม่นยำให้กับกลไกได้อีกเนื่องมาจาก ระยะเผื่อในแบริ่ง ความผิดพลาดที่เกิดจากแรงกดจากการใช้เครื่องซีเอ็มเอ็มวัดตำแหน่งอุปกรณ์สอบเทียบ การเปลี่ยนอุปกรณ์ตรวจรู้ให้มีความละเอียดยิ่งขึ้นและการใช้เทคนิคการสอบเทียบแบบอื่นๆแทนการใช้อุปกรณ์สอบเทียบซึ่งอาจจะมีความผิดพลาดจากแรงกดที่ไม่เท่ากันในขั้นตอนการวัดหาตำแหน่งบนอุปกรณ์สอบเทียบด้วยเครื่องซีเอ็มเอ็ม น่าจะส่งผลให้ผลการสอบเทียบดีขึ้นได้อีก