Tải bản đầy đủ

Nghiên cứu chế tạo thiết bị kiểm tra âm thanh tự động

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
-------------------------

ĐỖ NGỌC QUỐC

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THIẾT BỊ
KIỂM TRA ÂM THANH TỰ ĐỘNG
Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ
Mã số: 60.52.01.14

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

Đà Nẵng – Năm 2017


Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: TS. LƯU ĐỨC BÌNH


Phản biện 1: PGS.TS. ĐINH MINH DIỆM
Phản biện 2: PGS.TS. PHẠM ĐĂNG PHƯỚC

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn
tốt nghiệp thạc sĩ (Kỹ thuật cơ điện tử) họp tại Trường Đại học
Bách Khoa ngày 17 tháng 6 năm 2017.

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học
Bách Khoa.
- Thư viện Khoa Cơ Khí, Trường Đại học Bách Khoa – Đại
học Đà Nẵng.


1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Hiện nay tại hầu hết tất cả các dây chuyển gia công chế tạo các
sản phẩm âm thanh tai nghe việc kiểm tra chủ yếu đều dựa vào thao tác
của công nhân là chủ yếu, công nhân sẽ cầm sản phẩm đưa vào máy đo
rồi đưa lên tai để nghe kiểm tra âm thanh lạ.
Tuy nhiên việc kiểm tra bằng phương pháp này có rất nhiều
nhược điểm như sau:
- Việc kiểm tra trong một thời gian dài dễ ảnh hưởng sức khỏe
vì công nhân phải nghe lien tục các tín hiệu âm thanh
- Độ ổn định của việc kiểm tra không cao vì khi công nhân
mệt mởi có thể bỏ sót các lỗi, đồng thời khi kiểm tra phụ thuộc vào
cảm tính của mỗi công nhân nên có thể mỗi người công nhân sẽ cho
ra những kết quả khác nhau.
- Tốn rất nhiều nhân lực vào việc kiểm tra sẽ là một lãng phí.
Chi phí khi kiểm tra bằng thủ công này đòi hỏi nhà máy phải
xây dựng các phòng cách âm với chi phí cao và tốn diện tích nhà máy.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chính của đề tài này là thực hiện nghiên cứu về âm
thanh và thiết bị kiểm tra âm thanh trong dây chuyền sản xuất sản
phẩm âm thanh và tai nghe.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
- Các thiết bị kiểm tra âm thanh và dây chuyền sản xuất các


sản phẩm về âm thanh và tai nghe.
- Sản phẩm card âm thanh nhằm thu và phát âm thanh.
- Bộ điều khiển PLC Mishubisi


2
- Dòng sản phẩm thu tín hiệu âm thanh microphone Panasonic
- Dòng robot cylinder và các sản phẩm cylinder của SMC
3.2. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu thiết bị kiểm tra âm thanh và việc kiểm tra âm
thanh trong dây chuyền sản xuất sản phẩm âm thanh và tai nghe.
4. Phương pháp nghiên cứu
Kết hợp phương pháp nghiên cứu lý thuyết và nghiên cứu thực
tế tại công ty TNHH Điện tử Foster Đà Nẵng
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Đề tài “ Thiết kế chế tạo thiết bị kiểm tra âm thanh tự động”
5.1. Ý nghĩa khoa học
Đề tài ”Nghiên cứu chế tạo thiết bị kiểm tra âm thanh tự động”
nhằm nghiên cứu về âm thanh và các đặc tính của âm thanh.
Ứng dụng Matlab trong việc xử lý và phân tích âm thanh
Xử dụng kết nối máy tính với PLC để điều khiển Robot
Cylinder
Tạo tiền đề cho việc chế tạo ra thiết bị kiểm tra âm thanh lạ
của thiết bị tai nghe, hiện tại hầu hết việc này đều sử dụng tai người
và kiểm tra thủ công.
5.2. Ý nghĩa thực tiễn
Đề tài ”Nghiên cứu chế tạo thiết bị kiểm tra âm thanh tự động”
nhằm đáp ứng xu hướng tự động hóa nâng cao hiệu quả trong các dây
chuyền sản xuất, đồng thời nâng cao độ tin cậy trong việc kiểm tra
âm thanh sản phẩm và đặc biệt là nâng cao môi trường làm việc cho
người lao động.
Giảm chi nhân công lao động và chi phí kiểm soát qui trình.


3
Ngoài ra việc chế tạo máy kiểm tra âm thanh tự động sẽ giảm
được chi phí đầu tư vì các thiết bị kiểm tra âm thanh hiện tại trên thị
trường có chi phí rất cao.
6. Dự kiến kết quả đạt được
- Nêu tổng quan về nguyên lý kiểm tra âm thanh sản phẩm tai nghe.
- Xây dựng được thuật toán kiểm tra âm thanh và đặc biệt là
kiểm tra âm thanh lạ tự động.
- Chế tạo máy kiểm tra âm thanh tự động bao gồm cụm cấp
vào và cụm gắp ra.
- Xây dựng được chương trình kiểm tra kết nối với máy để có
thể hiệu chỉnh tiêu chuẩn kiểm tra thèo từng mã hàng riêng biệt, đồng
thời xuất dữ liệu thống kê kết quả ra định dạng excel để kiểm soát.
Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ ÂM THANH VÀ XỬ LÝ TÍN
HIỆU ÂM THANH
1.1. Tổng quan về âm thanh
1.1.1. Lý thuyết về âm thanh
1.1.1.1. Khái niệm về âm thanh
1.1.1.2. Các đặc tính của âm thanh
1.2. Xử lý tín hiệu số
1.2.1. Lấy mẫu và khôi phục tín hiệu liên tục theo thời gian.
1.2.2. Các bộ lọc số (Digital Filters)
1.2.3. Cửa sổ tín hiệu
1.2.4. Vectơcơsở - Tích chập - Tích nội-Tính trực giao
Chương 2 - GIỚI THIỆU VỀTAI NGHE VÀ CÁC THÔNG SỐ
CẦN KIỂM TRA
2.1. Giới thiệu về tai nghe Headphone
2.1.1. Phân loại
2.1.2. Cấu tạo của tai nghe Headphone


4
Thành phần cơ bản gồm 3 phần:
Đầu cắm và dây cord dẫn điện (Cord assy with plug)
Bộ điều chỉnh và micro (Mic box)
Phần phát âm (Earset)

2.1.2.1. Đầu cắm và dây cord dẫn điện ( Cord assy with plug )
Cấu tạo: Dây cáp dẫn điện được cắt theo kích thước sau đó
được hàn vào đầu cắm và được bao bọc bằng lớp nhựa cách điện.
Chức năng:Truyền tín hiệu điện từ thiết bị phát tới hộp mic

2.1.2.2. Bộ điều chỉnh và micro ( Mic box )
Cấu tạo: Gồm mạch điện điều khiển có gắn micro và nút điều
chỉnh, đồng thời được bao bọc bằng nắp nhựa trên và dưới
Chức năng: Hộp mic dùng để chứa mic thu, nút nhấn chức
năng và truyền tín hiệu điện


5

2.1.2.3. Phần phát âm ( Earset )
Cấu tạo: bao gồm tổng hợp nam châm màng rung và cuộn
đồng dẫn điện được bao bọc bên trong lớp vỏ gọi là protector, tùy
theo mẫu mã chất lượng mà có hình dạng protector khác nhau
Chức năng: Nhận tín hiệu điện từ thiết bị phát qua các dây
dẫn và chuyển thành âm thanh có thể nghe được.

2.1.3. Nguyên lý phát âm trong tai nghe
2.2. Các thông số của âm thanh cần kiểm tra
2.2.1. Kiểm tra trở kháng của tai nghe (IMP)
Trở kháng (IMP) của tai nghe chính là tổng trở của tai nghe tại
tần số 1kHz, được tính bởi công thức sau:
Trong đó:
RDC là điện trở thuần của cuộn dây dẫn điện (Moving coil)
L là là điện cảm của cuộn dây dẫn điện, nhỏ hơn rất nhiều so
với RDC


6
Ω là tần số góc
Mạch điện tương đương như sau:

Trở kháng trong tai nghe là giá trị của tất cả các yếu tố ảnh
hưởng, cản trở sự dao động.
2.2.2. Kiểm tra tần số cộng hưởng (Fo)
Tần số cộng hưởng là giá trị tần số mà ở đó xảy ra sự dao động
cộng hưởng.Dao động cộng hưởng xảy ra khi tần số cưỡng bức trùng
với tần số dao động riêng của hệ.

Với hệ dao động đơn giản, gồ 1 lò xo mềm Co và một hệ vật
có khối lượng Mo thì tần số cộng hưởng được tính bởi công thức sau:

Việc kiểm tra tần số cộng hưởng Fo nhằm xác định giá trị này
nằm trong giới hạn cho phép đặt ra theo yêu cầu của thiết kế và yêu
cầu khách hàng.
Giá trị tần số cộng hưởng phụ thuộc vào độ cứng của màng
rung, độ thông thoáng buồng khí và khối lượng hệ dao động gồm
vòng dây dẫn điện, keo dính và màng rung


7
2.2.3. Kiểm tra giá trị độ nhạy SPL : Sound pressure level
Giá trị cường độ âm được tính bằng công thức sau đây:
𝑆𝑃𝐿 = 20log⁡(𝑃

𝑃

𝑟𝑒𝑓

) (dB)

Trong đó:
P : Áp suất âm.
Pref : Áp suất âm tham chiếu, bằng với ngưỡng nghe của con
người (20 µPa).
Việc kiểm tra SPL là nhằm xác định mức độ âm đo được tại vị
trí 1KHz hoặc 500Hz không nằm trong giới hạn cho phép, to hơn
hoặc nhỏ hơn.
Mức tần số từ 500Hz tới 1KHz là khoảng tần số mà tai con
người nghe rõ nhất nên được đặt làm tần số chuẩn.
Đồ thị trên máy đo SPL là đồ thị tương đối với điểm tần số
1KHz được đưa về giá trị 0dB nên lỗi SPL không thể hiện trên đồ thị
mà được thể hiện bằng giá trị đo được.
Đối với tai nghe headphone giá trị SPL sẽ ảnh hưởng đến biên
độ dao động (hay cường độ âm) nhỏ hơn hoặc lớn hơn mẫu chuẩn,
hay còn gọi là âm phát ra nhỏ hơn hoặc lớn hơn mẫu chuẩn

2.2.4. Kiểm tra đường sóng cường độ âm FC
Đường tần song FC là một dạng đồ thị hàm số biểu thị độ lớn
của âm thanh do một vật cơ dao động sinh ra khi ta cho nó dao động
cưỡng bức với một tần số nào đó.
Đối với tai nghe Headphone đường đặc tính tần sóng thể hiện
độ lớn âm thanh sinh ra khi ta cho lần lượt từng tần số ngoại lực biến


8
đổi tăng dần từ 0 đến 10Khz hoặc 20Khz trong một thời gian nhất
định nào đó..

Việc kiểm tra đường tần sóng (FC) nhằm đảm bảo đường sóng
có nằm trong giới hạn cho phép hay không
2.2.5. Kiểm tra lỗi âm thanh lạ ( Buzz sound )
Âm thanh lạ là những sắc thái âm nghe được không giống âm
thanh ta mong muốn hoặc là âm thanh bị nhiễu bởi các yếu tố vật lý:
âm bị rè, do bụi...
Âm thanh lạ phát sinh khi có các dao động khác không giống
với dao động chuẩn mong muốn.
Khi kiểm tra sản phẩm nếu các âm thanh có cường độ lớn hơn
ngưỡng nghe được của tai thì đó chính là âm thanh lạ (Buzz sound)
mà ta nghe được trong sản phẩm
Để phát hiện được Buzz sound, cần khuếch đại âm lên bằng
cách tăng điện áp đặt lên headphone nhưng vẫn đảm bảo công suất
mà nó chịu được để không bị hỏng hoặc méo âmthường thì ta chọn
mức điện áp là 0.25V, điện áp chuẩn là 0.18V.

2.3. Phương pháp kiểm tra âm thanh hiện tại
Hiện tại hầu hết các dây chuyền sản xuất sản phẩm Headphone đều
sử dụng phương pháp kiểm tra thủ công kết hợp với thiết bị máy Etani.


9
Máy Etani này sẽ chỉ kiểm tra được các thông số như: Trở
kháng, tần số cộng hưởng, độ nhạy, cực tính và đường song cường độ
âm. Tuy nhiên thông số âm thanh lạ thì máy này không kiểm tra được,
vì thế người kiểm tra phải kiểm tra âm thanh lạ bằng tai của mình.

2.3.1. Nguyên lý đo của máy Etani
Sơ đồ nguyên lý của máy Etani
Nguyên lý đo lường
Hệ thống được kết nối với Headphone hoặc Loa, nó phát ra
một tần số vàđiện áp chuẩn, nói chung là âm thanh chuẩn.
Âm thanh này được headphone hoặc loa phát ra, âm thanh phát
ra được đưavào MIC của hệ thống.
Sau khi nhận được âm thanh, hệ thống sẽ tiến hành phân tích,
tính toán(Thường thì nó dự vào tín hiệu logarit và biến đổi liên tục)
và dựng nên sóng hình sin: Nó gồm có đường sóng hài, đường Imp…
2.3.2. Cách sử dụng máy đo Etani
Phương pháp kiểm tra bằng máy Etani như sau:
Đầu tiên người thao tác đặt sản phẩm vào Coupler kiểm tra.
Tiếp theo bộ phát sẽ tiếp xúc với sản phẩm đặt vào sản phẩm
một tín hiệu vào


10
Bên dưới coupler có một microphone sẽ thu tín hiệu ra từ sản
phẩm và đưa tín hiệu này về máy Etani để xử lý
Sau khi máy Etani xử lý sẽ phán định là sản phẩm đạt hay
không đạt
Khi màn hình hiển thị GO tức là sản phẩm đạt các tiêu chuẩn
(trờ kháng, cực tính, tần số cộng hưởng, độ nhạy và đường cường độ
âm), nếu hiển thị NG tức là sản phẩm không đạt
Sau khi kiểm tra các thông số trên người thao tác sẽ đặt sản
phẩm sát tai mình để nghe âm thanh, từ đó phát hiên là sản phẩm có
bị âm thanh lạ hay không. Nếu nghe những tiếng rè bất thường đó là
sản phẩm bị âm thanh lạ.
Nhược điểm:
Việc kiểm tra sản phẩm bằng thủ công này có những nhược
điểm sau:
Năng suất làm việc thấp vì mỗi lần chỉ kiểm tra được 1 sản phẩm
Chi phí nhân công cao
Do việc kiểm tra âm thanh lạ thủ công bằng tai người nên độ
tin cậy của quá trình kiểm tra không cao, thường hay bị sót lỗi
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
Chương 3 - THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠOMÁY KIỂM TRA ÂM
THANH TỰ ĐỘNG
3.1. Thiết kế cơ khí máy kiểm tra âm thanh tai nghe tự động
3.1.1. Yêu cầu chung thiết kế máy kiểm tra âm thanh tự động
Khi thiết kế mô hình sản xuất tự động dùng để ứng dụng vào
sản xuất nhằm nâng cao hiệu suất dây chuyển kiểm soát hàng lỗi, đã
xác định một số tiêu chí như sau :
Kiểm soát hàng lỗi nghiêm ngặt , nâng cao chất lượng sản phẩm.
Đảm bảo chu kỳ máy hoàn thành công đoạn nhỏ hơn hoặc
bằng kiểm tra thủ công


11
Máy kiểm tra âm thanh phải được vận hành liên tục đảm bảo
tính ổn định của phép đo.
Cơ cấu máy cứng vững, tuổi thọ cao, phụ tùng dễ thay thế
Sử dụng dễ dàng, đáp ứng linh động đối với nhiều loại mã
hàng khác nhau
3.1.2. Lựa chọn cấu tạo của mô hình máy tự động
3.1.2.1. Lựa chọn số lượng điểm đo
Số lượng điểm đo phụ thuộc vào số lượng đầu hút sản phẩm
vào trong máy.
Để giảm chi phí đầu tư và đồng thời giảm thao tác cho người
vận hành khi thiết kế máy ta phải tận dụng lại vĩ đựng sản phẩm như
hiện tại như bên dưới:
Với thiết kế vĩ như hình 1.2 khoảng cách giữa 2 sản phẩm là
20mm theo chiều ngàng và 20mm theo chiều dọc. Với khoảng cách
hẹp này việc thiết kế đầu hút sẽ rất 2 sản phẩm liên tiếp sẽ rất khó
khăn vì không có không gian bố trí cơ cấu. Vì lý do này ta chọn
phương án sẽ gắp cách nhau 1 sản phẩm, như vậy khoảng cách giữa 2
đầu hút là 40mm.
Như vậy mỗi hàng ta chỉ gắp vào 5 sản phẩm.
Ngoài ra đối với card âm thanh NI, thời gian mỗi lần xử lý là
24 giây.
Thời gian đo sản phẩm theo phương pháp hiện tại là 3 giây.
 Ít nhất ta phải đo 8 sản phẩm/1 lần thì mới đảm bảo được
hiệu suất so với hiện tại, vì thế ta chọn số lượng dầu gắp là 10 đầu.
Trong quá trình đo sản phẩm, nếu chỉ sử dụng 1 hộp đo thì
tay gắp sẽ chờ đo xong rồi mới đặt sản phẩm tiếp theo vào hộp đo, vì
thế sẽ gây lãng phí hiệu suất.
 Chính vì lý do này ta chọn thiết kế 2 hộp đo hoạt động
song song với nhau để đảm bảo hiệu suất tối đa của máy.
 Như vậy số điểm đo của máy là 20 điểm đo.
3.1.2.2. Lựa chọn phương án cách âm


12
Để đảm bảo việc kiểm tra chính xác thì việc cách âm phải đặc
biệt chú trọng.
Vì ta đo một lúc 10 sản phẩm/ 1 lần nên sẽ xảy ra tình trạng
aamthanh thanh của sản phẩm này gây nhiễu cho sản phẩm khác. Vì
lý do này nên ta chọn phương án cách âm chi từng vị trí đo riêng biệt.
Như hình 1.2.2.1 và hình 1.2.2.2 bên dưới

Hình 3.2
Tại mỗi vị đo đều được lót xốp cách âm để đảm bảo âm thanh
không lọt được vào bên trong.
3.1.2.3. Mô hình như thiết kế máy kiểm tra âm thanh tự động
Sau khi phân tích việc lựa chọn số lượng điểm đo và phương
án cách âm ta thiết kế máy theo mô hình như bên dưới

Hình 3.3. Mô hình máy kiểm tra âm thanh tự động
Việc thiết kế máy kiểm tra âm thanh tự động được chia thành 3
modun chính sau đây:


13
Cụm gắp đưa sản phẩm vào và ra khỏi hộp kiểm tra
Cụm hộp kiểm tra cách âm
Cụm băng tải đưa hàng ra
3.1.3. Thiết kế cụm gắp đưa sản phẩm vào và ra khỏi hộp kiểm tra
3.1.3.1. Yêu cầu thiết kế cụm gắp đưa sản phẩm vào và ra
Việc thiết kế bộ cấp vào và lấy ra phải đảm bảo các yêu cầu
sau đây:
Kết cấu nhỏ gọn để giảm tải khi bố trí trên Robocylinder.
Hoạt động độc lập trong quá trình kiểm tra để nâng tối đa hiệu
suất của máy.
Hạn chế tối đa việc rung lắc nhằm giảm nhiễu khi kiểm tra.
Hoạt động của đầu hút phải đạt được 2 vị trí chiều cao khác
nhau khác nhau.
Mô hình thiết kế như sau:
Thanh đỡ

Gân tăng cường

Đế tay gắp

Đế gắn lên
Robot

Tham khảo bản vẽ chi tiết theo phụ lục 1.
3.1.3.2. Lựa chọn Robot

Đế đầu hút


14
Dựa trên những yêu cầu thiết kế ta lựa chọ Robot trục đơn
Robot trục đơn là thiết bị truyền động điện từ một thiết bị
truyền động vít me đai ốc bi tuyến tính linh hoạt với dẫn động của
động cơ Step hoặc servo được điều khiển thông minh đa chức năng
tích hợp vào nhiều hệ thống định vị trục Descartes từ thiết bị truyền
động thông minh
Thanh trượt vít me đai ốc bi được bố trí trong hộp kín bằng
khung nhôm hợp kim chắn chắn,động cơ và hộp giảm tốc được nối
với vít me qua khớp nối trục đàn hồi

Độ chính xác của trục là 1/100, nghĩa là ta có thể cho trục di
chuyển một lần với đoạn đường 0.01mm.
3.1.4. Thiết kế hộp đo cách âm
Việc thiết kế hộp đo cách âm phải đảm bảo về các tiêu chuẩn
sau đây
Đảm bảo cách âm cách âm để tránh các tiến hiệu bên ngoài
gây nhiễu với yêu cầu độ ồn dưới 65dB
Giảm tối đa sự rung lắc khi hoạt động.
Thiết kế hộp cách âm để hoạt động song song 20 điểm đo để
tăng hiệu suất của máy, tăng số lượng đầu ra.
Bên trong hộp đo này phải lót xốp nhằm mục đích tiêu âm
Các vị trí có khe hở đều được lót xu để ngăn âm thanh từ bên
ngoài vào


15

Đầu gá
kim đo
Hộp cách âm

Đế trên

Coupler tiêu
chuẩn
Đế dưới

Đế Coupler

Tham khảo bản vẽ chi tiết theo phụ lục 2.
3.1.5. Lựa chọn cơ cấu chuyển hàng đến công đoạn kế tiếp
3.1.5.1. Sử dụng bộ truyền đai
Truyền động đai thường được dùng để truyền dẫn giữa các trục
tương đối xa nhau và yêu cầu làm việc êm. Cấu tạo của nó bao gồm
buly và dây đai. Dây đai có thể được làm bằng vải hoặc cao su.
Với phương án bố trí được chọn ở trên thì theo cách này sử
dụng một bộ đai bố trí trực tiếp để thực hiện chuyển động

3.1.5.2. Một số thông số thiết kế ban đầu
3.2. Nguyên lý thiết kế điều khiển thiết bị kiểm tra
Sơ đồ kết nốiđiện của thiết bị kiểm tra gồm các thành phần như sau:


16

3.2.1. Kiểm tra tổng trở
Mô hình đo tổng trở:
Các bước tiến hành đo:
Nối đầu vào Headphone với một điện trở (33 Ω) như hình trên.
Ở đầu vào cung cấp một điện áp hình Sin V1 với tần số f =
1000 Hz, Biên độ hiệu dụng Vrms1=0.186V.
Sau đó thu tín hiệu điện áp hình sin V2 từ điểm nối Heaphone
với điện trở bằng card thu tín hiệu.

Từ đó tính giá trị hiệu dụng Vrms2 của V2.
Sau khi có hiệu dụng Vrms2 của V2 ta có thể tính giá trị tổng trở
bằng công thức sau:
Imp = 𝑉

𝑉𝑟𝑚𝑠2 𝑅

𝑟𝑚𝑠1 −𝑉𝑟𝑚𝑠2

3.2.2. Kiểm tra góc pha
Mô hình đo góc pha


17

Headphone

Micro phone
Bộ khếch đại
Phương pháp đo
Đặt vào Headphone một tín hiệu điện áp hình Sin V1 , tần số
1000Hz, giá trị hiệu dụng 0.186V.
Dùng Micro phone để thu âm thanh từ headphone phát ra, sau
khi qua bộ khuếch đại ta thu được tín hiệu điên áp hình sin V2.
So sánh góc pha giữa V1 và V2 để kết luận Capsule đó cùng
pha hay ngược pha. (Như hình dưới)
Tín hiệu
V2

Tín hiệu
V1

Ngược pha

Cùng pha

3.2.3. Kiểm tra giá trị độ nhạySPL tại 1KHz (Sound Pressure Level)
SPL (Sound Pressure Level) Mức áp suất âm được tính bằng
công thức sau
𝑆𝑃𝐿 = 20log⁡(𝑃

𝑃

𝑟𝑒𝑓

Trong đó:
P : Áp suất âm.

) (dB)


18
Pref : Áp suất âm tham chiếu, bằng với ngưỡng nghe của con
người (20 µPa).
Ta dùng micro có: 17.8mV = 1 Pa
Mô hình đo:

Phương pháp đo:

Đặt vào Headphone một điện áp hình Sin với công suất 1mW
(Vì Headphone có điện trở vào khoảng 33 Ω, nên với công suất 1mW
thì điện áp tương ứng là Vrms1 = 0.18V)
Tín hiệu từ Microphone thu đi qua bộ khếch đại lên 50 lần vào
card DAQ. Tín hiệu thu được là V2.
Từ V2 tính được giá trị áp suất P (Do Micro có tham số độ
nhạy biểu thị mối quan hệ giữa Áp suất âm vào và điện áp đầu ra).
Cuối cùng, tính giá trị SPL theo công thức tính SPL ở trên.
3.2.4. Kiểm tra tần số cộng hưởng Fo
Fo là tần số cộng hưởng, tức là tại tần số đó thì mức áp suất
âm (SPL) được tạo ra bởi Headphone là lớn nhất. Tần sốFo được quét
trong khoảng từ 200 đến 400 Hz.
Phương pháp đo:


19
Lấy giá trị SPL trong khoảng từ 200 đến 400 Hz.
Nội suy giá trị SPL ở trên để được khoảng chia nhỏ hơn.
Xác định tần số mà ở đó giá trị SPL là lớn nhất.
SPL tại 1KHz

3.2.5. Kiểm tra đường tần sóng Fc ( Frequency cuvre)
Mô hình đo :
Đường tần sóng là đường đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa giá
trị SPL với các tần số tương ứng. Phương pháp xác định đường tần
sóng như sau:

Phương pháp đo:
Đặt vào Headphone một điện áp có công suất tương ứng 1mW,
ở các tần số khác nhau.
Vì đường SPL được mô tả trên thang độ Logarit cơ số 10, nên
dãy tần số sử dụng là hàm mũ cơ số 10 để đạt được bước nhảy đều và
độ mượt trên đồ thị đường tần sóng. Cụ thể trong máy kiểm tra âm


20
thanh này dãy tần số được sử dụng là 10n/80(n là số nguyên lớn hơn
160 và nhỏ hơn 345).
Đo giá trị SPL tương ứng ở các tần số đó.
Vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa SPL và tần số.
3.2.6. Kiểm tra âm thanh lạ
Phương pháp xác định âm thanh lạ:
Đặt vào headphone một điện áp hình sin với các tần số khác
nhau trong dãy tần số quét. Biên độ của điện áp thường lớn khoảng
0.3 đến 0.35 V.
Tín hiệu thu được từ Microphone được chia thành các khung
tín hiệu với độ dài 0.2 (giây).
Các khung tín hiệu này được phân tích Fourier để chuyển tín hiệu
sang miền tần số. Tuy nhiên trước khi phân tích FFT thì khung tín hiệu
được nhân với hàm cửa sổ nhằm chống rò rỉ khi phân tích FFT.
Mô hình đo:

Những Headphone bị âm thạnh lạ thường xuất hiện những
sóng hài có biên độ lớn ở miền tần số cao khác với tần số cơ bản.
Bằng cách cài đặt các đường giới hạn và vùng tầng số kiểm tra
(Đường màu đỏ và màu đà) để xác định Headphone có bị lỗi âm
thanh lạ hay không. Nếu cao hơn đường giới hạn thì bị lỗi còn thấp
hơn là không bị lỗi.


21

Headphone OK

Headphone bị lỗi âm thanh lạ
3.3. Sơ đồ khối chương trình PLC
Tham khảo chương trình PLC ở phụ lục 3
3.4. Thiết kế giao diện chương trình
Tham khảo chương trình Mat-lab theo phụ lục 4
3.5. Chế tạo thiết bị kiểm tra âm thanh tự động
Trong quá trình lắp đặt máy kiểm tra âm thanh tự động đã phát
sinh một số vấn đề và đã được xử lý để máy đi vào hoạt động.
Thứ nhất: là cơ cấu tay kẹp, theo thiết kế ban đầu là sử dụng
đầu kẹp bằng xylanh, tuy nhiên khi sử dụng thì phát sinh gắp và thả
không xuống được vì trên sản phẩm có keo dính nên chố keo này bị
dính vào đầu gắp. Sau quá trình phân tích ta chuyển sang dùng nam
châm điện (như hình bên dưới) nam châm điện này có ưu điểm là chi
phí thấp, bố trí gọn gàng, đơn giản đặc biệt là hạn chế việc dính keo.


22

Sau khi chế tạo đầu gắp bằng nam châm điện có hình như sau:

Thứ hai: Theo thiết kế ban đầu là sử dụng xylanh khí cho cơ
cấu di chuyển lên xuống của tay gắp hàng, tuy nhiên khi sử dụng
xylanh khí lại gây nhiễu và đồng thời cơ cấu chạy không êm gây rớt
hàng… Sau khi phân tích và tìm hiểu nguyên nhân ta thay đổi chuyển
sang sử dụng robo cylinder để cơ cấu hoạt động êm hơn và ít gây
nhiễu hơn, như hình bên dưới
Trước

Sau


23
Thứ ba: Trong quá trình chế tạo việc cách âm qua các khe
ghép nỗi giữa các chi tiết không tốt nên âm thanh vẫn lọt vào gây
nhiễu trong quá trình đo, làm cho kết quả sai lệch. Vì thế, việc đối
ứng bằng cách dùng xốp để tiêu âm đồng thời dùng keo chuyên dụng
để bịt các khe nối lại như hình bên dưới

Cuối cùng: trong quá trình lắp đặt bệ điều khiển, ban đầu theo
thiết kế là dùng nguồn xung, tuy nhiên sau khi xử dụng nguồn xung
thì là gây nhiễu tín hiệu đầu ra, kế quả đo không chính xác, sau đó đã
được chuyển đổi sang sử dụng nguồn cách lý và đạt được kết quả
chính xác hơn:

Nguồn xung

Nguồn cách ly

Sau khi đã giải quyết tất cả các vấn đề phát sinh trong quá
trình lắp đặt ta đã chế tạo thành công máy kiểm tra âm thanh tự
độngvà đưa vào thử. Việc đánh giá độ tin cậy của máy cũng đã được
thực hiện bằng cách kiểm tra thực tế với 10000 sản phẩm khác nhau
và cho kết quả chính xác. Hình ảnh máy như bên dưới:
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×