máy vẽ tự động dùng vi điều khiển

LVTN: Máy Vẽ Tự Động Trang 1 CHƯƠNG I TÌM HIỂU VỀ CAD/CAM/CNC 1.1. KHÁI NIỆM VỀ CAD/CAM 1.1.1 Khái niệm về CAD. CAD là chử viết tắt (Computer Aided Design) chính là việc sử dụng hệ thống máy tính để tạo ra các bản vẽ thiết kế, khả năng sửa chữa và phân tích nhờ tính năng đồ họa và các chương trình phần mềm của máy tính. Hệ thống máy tính gồm phần cứng và phần mềm để thiết kế tùy theo yêu cầu sử dụng . - Phần cứng: bao gồm máy tính, thiết bị trình bày đồ họa và thiết bị ngoại vi. - Phần mềm: là các chương trình đồ họa và các chương trình tính toán. 1.1.2 Khái niệm về CAM. CAM (Coputer Aided Manufacturing) là việc sử dụng máy tính để trợ giúp quá trình sản xuất như: lập kế hoạch sản xuất, quản lý và điều khiển các thao tác. 1.2. CÁC CÔNG CỤ CỦA HỆ THỐNG CAD/CAM 1.2.1 Công cụ của hệ thống CAD Là phần giao của ba tập hợp sau: - Khái niệm đồ họa máy tính - Các công cụ thiết kế - Mô hình hóa hình học Công cụ CAD đòi hỏi nhanh chóng và đáng tin để có thể thiết kế chi tiết một cách có hiệu quả mặt khác còn phải có nhiều tiện ích để quá trình thiết kế đạt hiệu quả cao. 1.2.2 Công cụ của CAM . Là phần giao của ba tập hợp: - Các khái niệm nối mạng - Các công cụ sản xuất - Các công cụ CAD 1.2.3 Công cụ của CAD/CAM CAD/CAM là một công nghệ bao gồm cả phần cứng phần mềm. Ứng dụng nhiều nhất là các ngành sản xuất đòi hỏi độ chính xác cao và các chi tiết phức tạp. Do đó khi áp dụng được công cụ CAD/CAM vào quá trình sản xuất rẽ rút gắn được rất nhiều công đoạn. 1.3 NHỮNG LỢI ÍCH CỦA CAD/CAM 1.3.1 Lợi ích của CAD Có rất nhiều lợi ích từ CAD: chất lượng công việc tốt hơn, có nhiều thông tin bổ ích hơn, điều kiện điều khiển tốt hơn. Sau đây là những lợi ích mà hệ thống CAD/CAM có thể mang lại. LVTN: Máy Vẽ Tự Động Trang 2 - Năng suất thiết kế tăng - Thời gian thiết kế giảm - Giảm được số người thiết kế - Dễ đáp ứng nhu cầu khách hàng - Đáp ứng nhu cầu nhanh hơn - Ít có lỗi hơn trong quá trình làm việc - Chính xác hơn - Dễ nhận ra sự đụng nhau giữa các bộ phận - Phân tích tốt hơn, giảm được thử mẫu - Giúp chuẩn bị sơ đồ - Thiết kế hợp tiêu chuẩn hơn - Giảm thởi gian đào tạo để vẽ và lập trình NC - Lập trình NC ít hơn - Tiết kiện được vật liệu và thời gian nhờ quá trình thiết kế tối ưu - Đảm bảo kết quả làm việc - Quản lý đội ngủ thiết kế dự án hiệu quả hơn - Giúp kiển tra các chi tiết phức tạp - Giúp cho kỹ sư công nghệ, thiết kế, vẽ, quản lý và các nhóm khác tạo thành một ê kip làm việc hiệu quả và hiểu biết nhau nhiều hơn. 1.3.2 Lợi ích của CAM Cùng với những lợi ích của CAD đã làm cho CAM trở nên hữu ích như sau: - Thiết kế dụng cụ và đồ gá cho chế tạo - Lập trình NC - Lập kế hoạch gia công - Lập danh sách chi tiết ghép cho sản xuất - Kiểm tra nhờ máy tính - Lập kế hoạch Roboties - Công nghệ nhóm - Chu trình sản xuất ngắn hơn nhờ lên lịch trình sản xuất hợp lý 1.4 TƯƠNG LAI CỦA CAD/CAM Xu thế phát triển chung của các ngành công nghiệp chế tạo theo ông nghệ tiên tiến là liên kết các thành phần của quy trình sản xuất trong một hệ thống tích hợp điều khiển bởi máy tính điện tử (CIM). Các thành phần của hệ thống tích hợp điều khiển bởi máy tính được quản lý và điều hành dựa trên cơ sỡ dữ liệu trung tâm mà thành phần quan trọng là các dữ liệu từ quá trình CAD không chỉ là cơ sở dữ liệu để thực hiện phân tích kỹ thuật, lập qui trình chế tạo, gia công điều khiển số (CAM) mà nó chính là dữ liệu điều khiển thiết bị sản xuất điều khiển số, như các loại máy công cụ, máy gia công , người máy và các thiết bị phụ trợ khác. Rộng hơn, dữ liệu từ quá trình CAD là cơ sở để hoạch định sản xuất và điều khiển quá trình kiểm soát chất lượng sản phẩm. LVTN: Máy Vẽ Tự Động Trang 3 1.5 SỰ RA ĐỜI VÀ PHÁT TRIỂN CỦA MÁY CNC. Cùng với việc phát triển máy tính, khoàng cuối năn 50 máy CNC ra đời. Ở máy cắt kim loại thông thường, việc điều khiển các chuyển động cũng như thay đổi vận tốc của các bộ phận máy đều thực hiện bằng tay. Với cách điều khiển này thời gian phụ khá lớn, nên không thể tăng năng suất lao động cũng như đảm bảo độ chính xác của vật gia công. Do đó để giảm thời gian phụ ta cần thiết tiến hành tự động hóa quá trình điều khiển. trong sản xuất hàng loạt, từ lâu người ta dùng phương pháp gia công tự động với việc tự động bằng các dấu tì, bằng cam trên trục phân phối …Đặc điển của loại máy tự động này là rút ngắn đựoc thời gian phụ, nhưng thời gian chuẩn bị sản xuất dài(thời gian thiết kế và chế tạo cam, thời gian điều chỉnh máy…) Nhược đểm này không đáng kể nếu sản xuất với số lượng lớn. Trái lại với sản xuất nhở, mặt hàng phải thay đổi thường xuyên, loại máy tự động này trở nên không kinh tế. Do đó cần phải tìm ra phương pháp điều khiển mới, đảm bảo thời gian điều chỉnh máy để gia công tử loại chi tiết này sang loại chi tiết khác được nhanh. Yêu cầu này được thực hiện vơi việc điều khiển theo chương trình. Điều khiễn theo chương trỉnh là một dạng điều khiển tự động mà tín hiệu điều khiển(tín hiệu ra) thay đổi theo một quy luật đã định trước. Nói cách khác, trên máy điều khiển theo chương trình, thứ tự giá trị của chuyển động cũng như thứ tự giá trị của chuyển động, thứ tự chuyển động của các bộ phận của máy, đóng mở các hệ thống làm nguội, bôi trơn, thay giao… đều đưôc thực hiện theo một trình tự đã được lập trình sẵn. Các cơ cấu mang chương trình này được đặt vào thiết bị điều khiển và máy sẽ làm việc tự động theo chương trình đã chọn. Nếu các chương trình trên được ghi lại bằng các vấu tì, bằng hệ thống cam, bằng mẫu chép hình… ta gọi hệ thống điều khiển đó là hệ thống điều khiển vi số. Nếu các chương trình được biểu thị bằng các chữ số dưới dạng mã hiệu, ta gọi đó là chương trình điều khiển theo dạng số. Như vậy điều khiển theo chương trình số là một quá trình tự động cho phép đưa một cơ cấu di động từ vị trí này đến vị trí khác bằng một lệnh. Sự dịch chuyển này có thể là lượng di động thẳng hay góc quay theo các bậc tự do. Trong nhiều trường hợp phương pháp điều khiển theo chương trình số được thiết kế tự động hóa việc di chuyển một cơ cấu từ vị trí này đến vị trí khác, ta gọi là điều khiển theo điển. nhưng ta chũng thực hiện dễ dàng khi rút ngắn vô hạn khoảng cách giữa hai điển di động kế tiếp nhau và sẽ đạt được một quá trình điều khiển quĩ đạo gọi là “điều khiển theo đường”. Phương pháp điều khiển chương trình số có thể được dùng để di động bất kỳ một cơ cấu nào được truyền động bằng cơ. Phạm vi sử dụng của nó rất rộng, nhưng chủ ỵếu là tự động hóa máy công cụ. Chương trình ghi bằng các chữ số được thực hiện ở ngoài máy, dưới dạng băng xuyên lỗ, bằng từ. đĩa từ, film… Các chương trình này có thể cât giữ vào kho, khi cần sử dụng ta chỉ cần nạp vào máy để máy thực hiện chương trình và điều khiển các chuyển động theo yêu cầu. Vì làm các chương trình số có thể tiến hành xa máy và máy có hệ thống đo lường riêng, nên hệ thống này có thể thay đổi dễ dàng và nhanh chóng. LVTN: Máy Vẽ Tự Động Trang 4 Hệ thống điều khiển theo chương trình số còn được gọi là hệ thống NC (Numerical Control) và máy điều khiển theo chương trình số được gọi là máy NC. Như thế máy NC là loại máy công cụ hoạt động tự động một phần hoặc toàn phần với các lệnh được thể hiện bằng dạng tín hiệu số được ghi trên phiếu đục lỗ, đĩa từ, băng từ… Công nghệ ngày càng được phát triển cao hơn nữa, đặc biệt là CAD (Computer Aided Design), CAM (Computer Aided Menufacturer) giúp cho công việc sản xuất diễn ra nhanh hơn và linh hoạt hơn, từ đó máy CNC ra đời. máy CNC là máy NC nhưng được hỗ trợ bằng máy tính. 1.6 MÁY CNC NGÀY NAY Xu thế phát triển máy NC là càng ngày càng hoàn thiện hơn máy NC. Trên cơ sở máy NC tạo nên các trung tâm gia công (CNC), các hệ thống gia công (DNC), các hệ thống sản xuất tổng hợp(CIM) và nhà máy tự động đi cùng với sự phát triển của ngành vi địện tử, phát triển trí tuệ nhân tạo và công nghệ người máy. CNC- Computer Numerical Control Hệ thống dựa trên máy vi tính, chứa một hoặc một vài máy vi tính (bộ xử lý) trong đó phần mềm giữ chức năng thi hành các thuật toán của việc điều khiển máy công cụ. CNC là một loại máy điều khiển theo chương trình số, có cơ cấu vận hành tự động thực hiện nhiều công việc khác nhau sau mỗi lần phôi được gá với sự điều khiển của máy tính. Về cơ bản, hoạt động của may CNC do chương trình của máy tính lắp trên consol của máy điều khiển. Chương trình điều hành cơ bản được cài đặt để thực hiện các nhiệm vụ:  Nạp dữ liệu chương trình và ghi nhớ dữ liệu  Xử lý các dữ liệu để nhận được các chuyển động của máy và các chức năng phụ như hệ thống đóng ngắt.  Điều khiển các chuyển động của máy: chuyển dịch tọa độ, tính toán sai số và hiệu chỉnh. DNC – Direct Numerical Control Đây là một hệ thống điều khiển phân phối với một máy chủ trung tâm, duy trì một cơ sở dữ liệu của các kênh NC và phân phối chúng để đáp ứng yêu cầu của các đơn vị điều khiển máy thông qua mạng liên kết giao tiếp. Các máy công cụ có thể có các kiểu điều khiển đa dạng, bao gồm CNC. DNC là một hệ thống gồm nhiều máy NC ghép lại và được điều khiển bởi một máy tính điện tử trung tâm thực hiện mối liên hệ trực tiếp với các máy. DCN đầu tiên ra đời vào năm 1961. Ở hệ thống này người ta có thể loại bỏ các cơ cấu mang thông tin trung gian. Các chương trình gia công được lưu trữ trong bộ nhớ của máy tính trung tâm và được truyền đến các cụm điều khiển số trên máy NC bằng hệ thống dây cáp. Thông thường các cụm điều khiển số có bộ nhớ khá lớn để lưu chương trình và có thể hiệu chỉnh và sửa chữa, xóa và lập trình mới. Nên không cần có bộ thích nghi trung gian để đảm bảo chức năng này. Từ máy tính trung tâm, các thông tin chuyển đến các cụm điều khiển số gồm nội dung chương trình điều khiển, số thứ tự của chương trình chi tiết gia công, danh mục dụng cụ cắt và dữ liệu điều khịển máy. Ngược lại, các cụm điều khiển số có thể gởi về máy tính trung tâm các thông tin như: một chương trình của chi tiết sau khi gá lắp lên trên máy, danh mục các dụng cụ cắt, tình trạng máy, các tính toán hiệu chỉnh… LVTN: Máy Vẽ Tự Động Trang 5 Ở hệ thống này các chương trình có thể thay đổi một cách dễ dàng và nhanh chóng. Đây là ưu điểm nổi bật của máy DNC. Mặt khác nhờ có máy tính điện tử trung tâm, DNC có thể cài đặt quá trình công nghệ vào hệ thồng xử lý dữ liệu của xí nghiệp, và như thế toàn bộ quá trình gia công được tự động hóa hoàn toàn. ANC – Adaptive Numerical Control ANC là tập hợp các phần tử điều khiển số áp dụng các đặc tính tự thích nghi vào hệ thống điều khiển hay bảo đảm tự động sửa chữa các lỗi trong trường hợp một thông tin không đầy đủ. Nó có thể là một phần của hệ thống NC. ANC được ra đời nhằm nâng cao năng suất máy và làm giảm thời gian chính. Vì thế vào năm 1965 loại điều khiển thích nghi AC được đưa vào sử dụng lần đầu tiên trên máy NC, và máy NC được điều khiển bằng hệ thống AC được gọi là máy ANC. Điều khiển là một hệ thống nhằm điều khiển các thông số đặc trưng cua một quá trình nào đó để đạt được một già trị phù hợp nhất, tối ưu nhất. Nói một cách khác, AC có nhiệm vụ so sánh khả năng có thể có với một giá trị được cho trước nhằm đạt đến một kết quả tối ưu(vd: lực cắt, độ dày mỏng đường cắt, moment, giá thành tối thiểu…). Thông thường ở hệ thống AC phải cần máy tính điện tử. Trong hệ thống AC việc đo đạc các đại lượng (vd: chiều sâu cắt, vận tốc cắt…) được làm một cách tự động. Công suất, biến dạng trục chính, biến dạng dao cắt…có thể được đo một hoặc nhiều đại lượng một lúc. Trị số lớn nhất cho phép của các đại lượng này tạo thành các điều kiện giới hạn đưa cào máy qua nút nhấn hoặc qua cơ cấu chương trình. FMS – Flexible Manufacturing System FMS là một thuật ngữ chung để chỉ một bộ phận chế tạo và điều khiển bằng máy tính mà có thể tự động gá, đặt, để các chi tiết khác nhau để sản xuất, được nhóm thành các họ. FMM – Flexible Manufacturing Module. Một phần trang thiết bị sản xuất của FMS. Thí dụ một máy công cụ đa chức năng có bộ phận cấp phôi tại chổ (cơ cấu truyền) chuyển chi tiết gia công và dụng cụ. FML – Flexible Manufacturing Line. Một phân xưởng hay môt phần của phân xưởng bao gốm một vài FMM với một hệ thống điều khiển dựa trên máy tính thông thường, một băng chuyền và nhà kho. Máy tính lưu trử các dữ liệu chương trình điều khiển, truyền chúng tới các bộ phận (MCU) và cũng đảm bảo điều khiển và lập kế hoạch. FMF – Flexible Manufacturing Factory. Một FMF bao gồm một vài FML, một vài FMM với một hệ thống vận chuyển hệ thống thông thường, một nhà kho và một hệ thống điều khiển dựa trên máy tính kiểu phân cấp phân phối thông tin thông qua một mạch cục bộ LAN (Logical Area Network). Ý tưởng kết hợp giữa máy NC và máy tính điện tử trong quá trình sản xuất đã được M.E.Merchant đề ra năm 1961 và năm 1965 hệ thống sản xuất điều khiển D.Williamson bằng máy tình đầu tiên đã ra tại Mỹ năm 1967 D.williamson (người Anh) đã đưa ra hệ thống sản xuất mang đầy đủ ý nghĩa linh hoạt của nó. Hệ thống máy sản xuất linh hoạt là hệ thống có trình độ tự động hóa cao, bao gồm một số máy Nc,CNC, các thiết bị tự động cấp phôi, cấp dao, đo lường, vận chuyển và lưu trữ chi tiết… với sự điều khiển của máy tính để đảm bảo linh hoạt và năng suất cao cho sản xuất nhỏ, trung và lớn. Tính linh hoạt cao của hệ thống được thể hiện ở các mặt sau:  Có khả năng sản xuất 20-30 loại chi tiết có quy trình gia công khác nhau. LVTN: Máy Vẽ Tự Động Trang 6  Có khả năng thay đổi nhanh số lượng sản phẩm và thực hiện các đơn đặp hàng cấp tốc.  Tổn phí cho việc tạo lập phần mềm it.  Tùy thuộc vào quy mô cấu trúc, hệ thống sản xuất linh hoạt có thể phân thành các loại sau:  Đơn vị sản xuất linh hoạt (FMC- Flexible Manufacturing Cell). Nhóm sản xuất linh hoạt bao gồm hai hay nhiều máy NC, tối thiểu là một CNC với bàn gá dao và cơ cấu cấp phôi, cấp dao tự động ở tùng máy. Điều khiển của máy và toàn bộ hoạt động của FMC do may tình trung tâm thực hiện phối hợp với các mạng may vi tính độc lập. Phôi được hoàn tất tòan phần hay môt phần sau khi rời MFC. MFC chủ yếu dùng cho sản xuất hàng loạt nhỏ hay trung bình.  Hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS – Flexible Manufacturing System): FMS bao gồm một hoặc nhiều FMC do hệ thống do hệ thống vận chuyển tự động (xe điều khiển tự động như xe bốc xếp băng tải… điều khiển máy tính) Hệ thống vận chuyển di động các bàn gá dao, phôi vật liệu, dụng cụ giữa các máy, kho và nơi làm việc. Điều khiển toàn bộ hệ thống là máy tính điện tử trung tâm. FMS dùng cho sản xuất hàng loạt trung bình và lớn cho những chi tiết có dạng gần giống nhau. Với sự phát triển hạn chế trong những năm đầu đến nay các nước đều tiếp nhận hiệu quả kinh tế của FMS. Cho đến năm 1980 toàn thế giới đưa vào sử dụng khoảng 70 FMS, cho đến năm 1987 đã có gần 300 hệ thống. CIM – Computer Integrated Manufacturing. CIM là sự liên kết toàn bộ giữa CAD và CAM vào một quá trình được giám sát và điều khiển hoàn toàn bằng máy tính. Với sự phát triển của họ máy NC như CNC, DNC, của các hệ thống sản xuất linh hoạt FMC, FMS; của kỹ thuật người máy và hệ thống phần mềm điều khiển tự động của máy tính điện tử, đã dẫn đến sự ra đời của hệ thống sản xuất tổng hợp vào năm 1978. Hiện SIM mới chỉ phát triển ở các nước công nghiệp phát triển và nó gần như là một kho công cụ về thể chất và tinh thần của xu thế tự động hóa ngày nay. CIM là một hệ thống sản xuất sử dụng trí tuệ nhân tạo tổng hợp ở trình độ cao, các thiết bị sản xuất, các hệ thống thông minh, các phần mềm điều khiển để thực hiện môt quá trình công tác tự động. Đứng về mặt xử lý thông tin, CIM là: - Một hệ thống tổng hợp các hệ thống thiết kế và kiển tra tất cả các tài nguyên của quá trình sản xuất. - Một phương tiện phục vụ cho tự động hóa thu thập thông tin giữa các hệ thống máy tính và sử dụng nó cho việc hình thành một hệ thống phản hồi kín để thiết kế và điều khiển. Về phần cứng SIM có : - Nhiều đơn vị gia công dùng cho từng mục tiêu riêng biệt, hoặc xây dựng thành một hệ thống sử dụng cho nhiều mục đích. - Hệ thống băng tải tự động nối liền các đơn vị gia công. - Hệ thống cấp phôi và cấp dao tự động cũng như hệ thống tải phôi. - Một máy tính điện tử trung tâm. Sự khác biệt giữa một máy CIM và NC là trình độ tự động hóa tổng hợp của quá trình công tác. Ở máy NC tự động hóa được thực hiện trên từng phần công việc, không có mối quan hệ trực tiếp giữa các khâu công tác của các máy độc lập. Ở CIM các đơn LVTN: Máy Vẽ Tự Động Trang 7 vị gia công thực hiện từng phần công việc liên quan chặt chẻ với nhau tạo thành một quá trình sản xuất tổng hợp. Mối quan hệ giữa từng công đoạn không chỉ theo thứ tự công nghệ mà còn rất nghiêm ngặt về nhịp độ thời gian để chi tiết gia công đi từ may này sang máy khác một cách ngắn nhất. CIM có thể sản xuất với bất kỳ loại nào thậm chí có thể sản xuất cùng một lúc nhiều loại chi tiết khác nhau. Về thực chất, nội dung hoạt động của SIM là tổng hợp của năm lĩnh vực hoạt động riêng đó là: hệ thống thiết kế sản xuất bằng máy tính điện tử CAD (Computer Aided Disign), hệ thống thiết kế quá trình và điều khiển sản xuất bằng máy tính CAPPC (Coputer Aided Planing Control), hệ thống thiết kế quy trình công nghệ bằng máy tính CAPE (Computer Aided Production Engineering), hệ thống tồn trữ và vận chuyển bằng máy tính CAST (Computer Aided Storage and Transporttation), hệ thống tổ chức và điều khiển sản xuất bằng máy tính CAM (Computer Aided Manufacturing). CIM đang có xu hướng phát triển mạnh ở Mỹ và Canada. Tóm lại điều khiển theo chương trình số ngày nay đã phát triển trên nền tảng vi điện tử, thực sự đã làm nên cuộc cách mạng thứ hai của tự động hóa. Các máy NC với khả năng định vị nhanh và chính xác, sử dụng các dụng cụ tiêu chuẩn, sử dụng các chương trình có thể thay đổi nhanh trên các băng từ , đĩa từ… thực sự đã trở thành công cụ tự động hóa có ý nghĩa kinh tế cao. Với việc điều khiển hệ thống bằng các thiết bị thích nghi, kỹ thuật NC đã có thể thay thế vai trò của công nhân kỹ thật vì hệ thống AC có khả năng xác định và điều chỉnh các điều kiện gia công tối ưu. Với sự ra đời của máy CNC, các chức năng thiết kế đơn giản để tạo thành các quỷ đạo chuyển động phức tạp cũng được tự động hóa. Hệ thống DNC đã có thể điều chỉnh chất lượng sản phẩm . CIM đã thực sự trở thành hệ thống tổng hợp để chế biến vật liệu và xử lý thông tin. Từ hệ thống này, nếu trình tự động hóa quá trình tổ chức và điều khiển sản xuất cũng như quá trình vận chuyển và tốn trữ vật liệu được nâng lên một bậc, nhà máy tự động sẽ ra đời. Nhà máy tự động loại này đã có nhưng để cho trình độ tự động của hệ thống sản xuất được to và rộng hơn, cần phải tiến hành nghiên cứu thiết kế công nghệ một cách hiệu quả hơn. CCNC Cimple Computer Numerical Control Ngày nay, người ta đã quen với máy CNC và không lấy làm ngạc nhiên về sự huyền diệu của nó. Điều này làm cho giá của nhiều loại máy CNC giảm xuống, nhiều cơ sở nhỏ và gia đình cũng đã có khả năng sử dụng nó. Tuy nhiên máy CNC sẽ không thể phát huy được hết các ưu điểm của nó nếu không có một phần mềm chuyên tạo các thiết kế một cách nhanh chóng và có độ chính xác cao. Các phần mềm CAD, chẳng hạn như Autocad , sẽ giúp được chúng ta trong việc tạo các bản vẽ đạt được những yêu cầu trên. Vậy tất cả những cái ta cần là một máy tính, phần mềm CAD, phần mềm CNC, mạch điều khiển và phần cơ khí dùng được tích hợp hàng loạt động cơ bước. LVTN: Máy Vẽ Tự Động Trang 8 CHƯƠNG II GIỚI THIỂT TỔNG QUÁT VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐỒ HỌA 2.1 MỘT SỐ THIẾT BỊ ĐỒ HỌA 2.1.1 Thiết bị quét Raster. Thiết bị quét Raster (gọi tắt là Raster) cũng là một loại thiết bị thể hiện (màn hình) chính. Thiết bị Raster thể hiện hình ảnh từ những điểm màu thay vì đường. mỗi điểm còn được gọi là pixel. Giới thiệu một số thiết bị Raster: - Màn hình ( Monitor): màn hình hiển thị trong hệ thống đồ họa máy tính là càu nối chính trong việc trao đổi thông tin giữa người sử dụng và hệ thống. có nhiều loại công nghệ được sử dụng để phối hợp các loại màn hình đồ họa. Độ phân dải liên quan đến khả năng màn hình thể hiện các chi tiết hình ành. Các màn hình đạt đến độ phân giải 1280x1024 là rất tốt. Ở đây các con số thể hiện các điểm có thể phân biệt trên màn hình. - Vùng đệm khung: Vùng đệm khung chiếm rất nhiều bộ nhớ. Giả sử kích thước hình là d dòng, c cột và cần cho b bit cho một điểm thì cần d*c*b bit. Một thiết bị Raster chất lượng cao có thể có d=1024, c=1024,b=24.Nhưvậy cần 25 triệu bit (3MB), như thế vùng đệm này nằm ở đâu và làm sao truy cập được nó. Với một số hệ Raster, vùng đệm khung thực sự là một phần bộ nhớ của máy, chúng được gọi là thiết bị bit_maped. Bộ xử lý có thể truy xuất từng điểm và có một mạch logic để làm tươi màn hình. Để tạo ảnh ứng dụng sẽ ghi màu(là giá trị) trực tíêp lên bộ nhớ thích hợp. Tại cấp thấp nhất, sẽ có những chỉ thị máy làm việc này.tuy nhiên để tạo thuận tiện người ta tạo thủ tục Setpixel(row,col,A) để nạp giá trị A cho điểm tại(raw,col). - Máy in kim: Cơ cấu in của máy in ma trận điểm là tập hợp từ 7 đền 24 cây kim cứng sắp xếp trên đầu in, di chuyển theo phương nằm ngang trên bề mặt tờ giấy. Các máy in này làm việc như thiết bị quét dòng và càn có sự chuyển đổi cho các hình ảnh dạng quét vecter. Việc in màu nhờ thực hiện ruy ban màu. Các màu được bổ sung bằng cách gõ hai vùng đệm trên suy ban lên cùng một điểm trên giấy. - Máy in, vẽ phun: Cũng là thiết bị quét dòng(raster scan), nó là thiết bị in màu rẽ tiền. Cơ cấu của nó là gốm các đầu vòi mực gắn ở đầu in, di chuyển trên bề mặt giấy và phun mục với các màu sắc khác nhau. Các vòi phun được gắn với các hốc mực bằng các rãnh rất nhỏ được bao bọc bởi các tinh thể áp điện. một xung điện đặt vào các tinh thể sẽ tạo ra một cái giật nhẹ, làm bắn ra một giọt mực độ phân dải của máy in này được quy định bởi kích thước vòi phun tạo ra nó. Vòi phun thường rất nhỏ nên khi in thường gặp một số vấn đề phức tạp. - Máy in Lazer: là thiết bị quét dòng (raster scan), trong đó chùm tia lazer quét lên một cái trống quay được tích điện dương, phủ bằng một lớp selen. Phần mặt trống được chiếu bởi chùm tia lazer sẽ bị mất điện tích dương. Nhựng phần tích điện còn lại tương ứng với những phần đen trên giấy. một bộ vi xử lý trên LVTN: Máy Vẽ Tự Động Trang 9 máy in lazer sẽ thực hiện việc chuyển đổi sang dạng quét dòng. - Máy in tĩnh điện: là thiết bị nạp điện tích âm cho các phần của loại giấy được chế tạo đặc biệt, sau đó làm cô đặc bột tỉnh điện dạng lỏng, tích điện dương lên tờ giấy. Bột tĩnh điện ẽ phủ lên và làm tối phần giấy tích điện âm. Đây là thiết bị dạng quét dòng , chứa bộ xử lý để thực hiện ciệc chuyển đổi. 2.1.2. Thiết bị vẽ đường: Có hai loại thường gặp nhất của máy vẽ là dạng trống và dạng phẳng. - Máy vẽ dạng phẳng: máy vẽ dạng phẳng truy cập đến các vị trí xy trên mặt phẳng bàng cách chyển động các cần vẽ gắn trên bàn vẽ. Trên cần vẽ gắn một cây viết vẽ có thể chuyển động dọc theo hai hướng x và y. Cây viết có thể hạ xuống hoặc nhấc lên, tùy theo việc đường vẽ hay vị trí cây viết thay đổi. Tờ giấy được giữ trên mặt bàn vẽ bằng tĩnh điện hoặc chân không. - Máy vẽ dạng trống: máy vẽ dạng trống có một vài điểm rất phức tạp hơn dạng phẳng, mặc dù các chế độ hoạt động tương đối giống nhau. Trong máy vẽ dạng trống, tờ giấy được cuốn lên trống vẽ sao cho không có sự trượt. Trống xẽ sẽ quay tới quay lui, trong khi đầu vẽ trượt trên một cần vẽ cố định, truy cập đến các điểm trên tờ giấy.  Nhận xét: Các thiết bị vẽ đường (lines drawing) chỉ có thể vẽ đường. Thông dụng nhất là bút vẽ Plotter. Khi Plotter vẽ đường, trước hết bút được di chuyển đến điểm đầu, đặt bút xuống, sau đó bút di chuyền theo đường thẳng tới đầu kia của đường. Các thiết bị vẽ đường có hệ tọa độ định sẵn cho bút vẽ. 2.2 CÁC KHÁI NIỆM CẦN BIẾT KHI THIẾT KẾ MỘT CHƯƠNG TRÌNH ĐỒ HỌA. 2.2.1 Khái niệm: Chúng ta đã gặp nhiều dạng “lệnh thiết bị” tùy theo thiết bị. Các thiết bị vẽ đường như Plotter thì có các thủ tục Pen_up, Pen_down,Go_to(x,y). thiết bị Raster thì có các thủ tục Setpixel, line. Trong mọi trường hợp ta phải gởi đi tọa độ thiết bị, và mỗi thiết bị có riêng hệ tọa độ định sẵn. Điều đó gây ra hai vấn đề: - Khó để tìm hiểu các ý tưởng và phương pháp cơ bản mà không biết chi tiết về thiết bị. - Khó thay đổi một ứng dụng viết cho thiết bị này sang thiết bị khác. Như vậy cần phải “che giấu” chi tiết về thiết bị trong các thủ tục điều khiển để có được dạng giao tiếp thống nhất cho ứng dụng. Ví dụ: Chúng ta cần thủ tục như Draw_line(x1,y1,x2,y2:real) để vẽ đường thẳng từ điểm(x1,y1) đến (x2,y2). Bên trong là những lệnh có thể phụ thuộc tọa độ thiết bị, nhưng chương trình ứng dụng không cần biết ứng dụng này. Vì vậy nó được xem như thủ tục”độc lập thiết bị”. 2.2.2 Sự độc lập thiết bị: Xuất phát từ nhu cầu “Nếu ta dùng thiết bị khác, mà không phải viết lại chương trình điều khiển khác hoặc ngay cả không cần biên dịch lại, mà chỉ cần nới kết chương trình với thiết bị điều khiển mới”.Độc lập thiết bị sẽ giúp bạn làm được điều đó. LVTN: Máy Vẽ Tự Động Trang 10 Để đảm bào tính linh động, các tiêu chuẩn đồ họa đã thiết lập cho chương trình ứng dụng các thay đổi tối thiểu, cho phé có định địa chỉ các thiết bị nhập khác nhau. Khởi đầu, người lập trình tạo ra một hệ thống tọa độ mô hình, trong mô tả một đối tượng gọi là hệ tọa độ thực. Tiếp theo, người lập trình mô tả một hệ thống tọa độ thiết bị chuẩn, bằng cách xác định các vùng hai chiều của bề mặt quan sát mà trên đó hình ảnh sẽ xuất hiện. Sau đó các tọa độ thiết bị chuẩn sẽ chuyển sang tọa độ thiết bị. Chương trình ứng dụng sẽ giao tiếp với hệ thống tọa độ chuẩn theo cách thức phù hợp, không quan tâm đến thiết bị xuất được sữ dụng. Do đó tạo ra được sự độc lập thiết bị trong việc tạo ảnh của đối tượng. Hệ thống t ọa độ Hệ thống tọa độ chu ẩn(NDC) Hệ thống tọa đ ộ thiết Thiết bị v ật lý [...]... đã có thể thiết kế được một sơ đồ ngun lý giao tiếp giữa vi xử lý AT89C51 với máy tính qua RS-232 như sau: LVTN: Máy Vẽ Tự Động Trang 29 CHƯƠNG VI KHẢO SÁT VI ĐIỀU KHIỂN AT89C51 6.1 GI ỚI THIỆU CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỌ VI XỬ LÝ 8051 Đặc điểm và chức năng hoạt động của các IC họ MSC-51 hồn tồn giống nhau Ờ đây giới thiệu 8051 là một loại vi điều khiển do hảng Intel của Mỹ sản xuất Chúng có các đặc điểm... THỨC GIAO TIẾP MÁY TÍNH Ngày nay máy tính đựơc dùng vào rất nhiều vi c và trơ nên phổ biến trong cuộc sống cũng như trong kỹ thuật Trong kỹ thuật nó được dùng nhiều nhất trong vi c thu thập dữ liệu sau tính tốn rồi xuất ra tín hiệu điều khiển cho các thiết bị bên ngồi Để các hệ thống đo lường và điều khiển ghép nối với máy tính có thể hoạt động đuợc thì ngồi vi c thiết kế Card giao tiếp với máy tính chúng... d+2x+3 y= y-1 x . thiết tiến hành tự động hóa quá trình điều khiển. trong sản xuất hàng loạt, từ lâu người ta dùng phương pháp gia công tự động với vi c tự động bằng các. được thực hiện vơi vi c điều khiển theo chương trình. Điều khiễn theo chương trỉnh là một dạng điều khiển tự động mà tín hiệu điều khiển( tín hiệu ra)