BÀI tập lớn môn học CÔNG NGHỆ 4 0 TRONG LÃNH vực cơ KHÍ ME4063

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA  BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ 4.0 TRONG LÃNH VỰC CƠ KHÍ - ME4063 GVHD: TRẦN QUANG PHƯỚC SVTH Kiều Trung Tín Bùi Trung Kiên Huỳnh Nhật Trường Huỳnh Lê Hữu Tuấn Ngô Trần Quang Châu Lê Gia Khánh MSSV 1910610 1915762 1912766 1913734 Phân cơng Thuyết trình, Tổng hợp Tổng hợp, PowerPoint 2.2, Sử dụng phần mềm 2.3, 2.5 1.1, 1.2, 1.3 2.1, 2.4 Ghi Nhóm trưởng MỤC LỤC MỤC LỤC 1 TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM ROBOTSTUDIO 1.1 Giới thiệu phần mềm RobotStudio 1.2 Ưu điểm nhược điểm phần mềm RobotStudio 1.3 Giao diện phần mềm RobotStudio SỬ DỤNG CƠ BẢN PHẦN MỀM ROBOTSTUDIO 2.1 Tạo trạm 2.1.1 Tạo trạm 2.1.2 Thêm công cụ 2.1.3 Gọi tủ điều khiển 2.1.4 Di chuyển tủ điều khiển 2.1.5 Nhập thêm tệp CAD 10 2.1.6 Định vị trí bàn 11 2.1.7 Đặt vị trí hộp 12 2.2 Lập trình cho trạm 14 2.2.1 Điều khiển robot di chuyển 14 2.2.2 Tạo Workobject 17 2.2.3 Lập trình chuyển động 19 2.2.4 Chạy mô 22 2.2.5 Thêm vị trí bắt đầu vị trí home 23 2.2.6 Sử dụng Rapid Editor cho điều chỉnh 24 2.2.7 Cài đặt mô 25 2.2.8 Lưu chương trình robot 25 2.3 Tọa độ gốc 25 2.4 Tạo công cụ 30 2.5 Tạo khung tác vụ 37 1 TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM ROBOTSTUDIO 1.1 Giới thiệu phần mềm RobotStudio RobotStudio mô phần mềm lập trình ẩn ABB Nó cho phép lập trình robot để thực máy tính RobotStudio xây dựng ABB VirtualController Điều cho phép hồn tồn mơ thực tế thực 1.2 Ưu điểm nhược điểm phần mềm RobotStudio - Ưu điểm + Tạo vẽ đồ họa vô mượt mà, tạo sản phẩm sắc nét, thu phóng nhiều kích thước khác mà giữ nguyên chất lượng sản phẩm + Tích hợp nhiều hiệu ứng hữu ích hiệu ứng 3D + Hỗ trợ đa tảng (mac OS Windows), đa ngôn ngữ với giao diện trực quan + Bộ cơng gia tăng độ xác cho đồ họa + Bộ phím tắt thơng minh giúp tiết kiệm thời gian thiết kế - Nhược điểm + Khó sử dụng người phần mềm có nhiều công cụ số công cụ lại phức tạp cho bạn bắt đầu Số lượng công cụ, bảng điều khiển giao diện nhiều, việc học tập ban đầu khó khăn + Vì ứng dụng phức tạp đòi hỏi chuyên nghiệp, nên cần kiên nhẫn từ việc học hỏi đến thời gian để thiết kế sản phẩm + Thiếu hướng dẫn nâng cao, làm tốt việc hiển thị tính cơng cụ chương trình, nhiên, hướng dẫn phức tạp cụ thể lại khơng có sẵn bạn nên xem hướng dẫn Youtube từ nhà thiết kế nhà sáng tạo khác + Chiếm nhiều dung lượng nhớ Nếu máy tính bạn khơng đủ mạnh gặp khó khăn q trình sử dụng 1.3 Giao diện phần mềm RobotStudio  Các tab chức Các tab bao hàm lệnh điều khiển cài đặt cho mục đích khác  File: Danh mục tính Open, Save, Print…  Home: Xây dựng trạm, tạo hệ thống, đường dẫn chương trình, đặt đề mục  Modeling: Tạo nhóm thành phần, tạo phần thân, phép đo hoạt động CAD  Simulation: Cài đặt cấu hình, điều khiển, theo dõi, ghi chép mô  Offline: Đồng hóa, cấu hình nhiệm vụ định cho Vitual Controller (mạch điều khiển ảo)  Online: Quản lý mạch điều khiển thực  Add-Ins: PowerPacs VSTA  Modify: Đây tab tùy thuộc theo ngữ cảnh, tab hữu đối tượng chọn Nó liệt kê lệnh đặc trưng cho đối tượng  Thanh cơng cụ truy cập nhanh Để truy cập nhanh đến lệnh cài đặt thông dụng Để thêm mục vào công cụ, nhấn chuột phải vào mục chọn add to quick access toolbar nhấn vào mũi tên kế bên cơng cụ chọn customize commands  Trình duyệt Layout Path&Target Trình duyệt Layout thể mục vật lý trạm robot coogn cụ Khi làm việc với đối tượng, bạn chọn cửa sổ đồ họa Trình duyệt Path&Target: thể liệu chương trình hệ điều hành, liệu, công cụ, không gian làm việc tọa độ mục tiêu  Cửa sổ Output Cửa sổ Output thể thông tin từ RobotStudio hệ điều khiển ảo Một số thông tin hoạt động , để tìm bạn click vào chúng  Cửa sổ đồ họa Thể đối tượng làm việc trạm Tại bạn chọn đối tượng phần đối tượng khhi xây dựng lập chương trình cho trạm Biểu tượng cho cấp độ lựa chọn chế độ bắt điểm đặt bên cửa sổ đồ họa Để sử dụng cấp độ lựa chọn chế độ bắt điểm cài đặt quan trọng để làm việc thành công cửa sổ đồ họa  Thanh trạng thái Là ô nằm bên phải thể trạng thái hệ diều khiển Đèn xanh cho thấy hệ điều khiển hoạt động chế độ AUTO Màu vàng MANUAL, màu đỏ hệ chưa khởi động  Điều hướng cửa sổ đồ họa chuột SỬ DỤNG CƠ BẢN PHẦN MỀM ROBOTSTUDIO 2.1 Tạo trạm 2.1.1 Tạo trạm  Một trạm thực ba cách - Với hệ thống khuôn mẫu, cách đơn giản để tạo trạm với robot đường dẫn đến hệ thống tiêu chuẩn mẫu - Với hệ thống có sẵn, tạo trạm gồm hay nhiều hệ thống robot xây dựng sẵn - Không hệ thống, bắt đầu làm việc với trạm trống sau thêm hệ thống hay hệ thống có sẵn vào  Tạo trạm mới: Trên tab File nhấn chọn New sau chọn Station with robot controller Theo mặc định, template system liệt kê ô bên phải cửa sổ Chọn IRB1600_5kg_1.2m typeA cách click đôi chuột Trên tab file chọn save as Duyệt đến thư mục \courseware\station lưu tên trạm: MyStation_1 2.1.2 Thêm công cụ Bây ta gọi gắn công cụ lên robot Được thực qua hai bước: lấy công cụ cho vào trạm, sau gắn vào robot Cơng cụ mà ta lấy thành phần thư viện (library) nghĩa đối tượng robotstudio mà lưu dạng file riêng biệt Việc lấy thư viện cho vào trạm, tạo kết nối từ trạm đến file thư viện ổ cứng Do vài trạm chia sử dụng thư viện Trên tab Home, bạn tìm thấy nút import library, có hai phần: Nút phía mở hộp thoại nơi mà bạn duyệt đến thư viện Phần bên mở thư mục robotstudio mặc định thư mục cá nhân  Gọi công cụ Mở Trạm tạo từ tập trước (Mystation_1) chưa mở sẵn Trên tab Home nhấn nút import library Vì tạo thư mục courseware danh mục từ trước, dễ dàng chọn thành phần thư viện cần thiết từ thư mục Nhấn vào thư mục courseware chọn Pen Công cụ nhập vào trạm đặt điểm gốc hệ tọa độ giới, bạn thấy Pen bị ẩn bên robot Tuy nhiên bạn thấy cơng cụ gọi ra, thấy công cụ Pen xuất cửa sổ Layout  Gắn công cụ lên Robot Trong cửa sổ Layout, nhấn chuột trái vào công cụ Pen, kéo thả lên robot IRB1600 Đối với câu hỏi “ Do you want to update the position of pen?” Trả lời “Yes” Công cụ di chuyển tới khớp cổ tay robot Lưu lại trạm với tên: MyStation_2 2.1.3 Gọi tủ điều khiển Ta gọi mơ hình tủ điều khiển vào trạm mơ hình tủ điều khiển dùng để quan sát, hệ điều khiển ảo chạy dù có tủ hay không  Gọi tủ điều khiển Mở trạm tạo từ tập trước (Mystation_2) Trên tab home chọn import library (phần phía dưới) Trong thư mục equipment chọn thư viện IRC5_Control-module Hộp cho vào trạm đặt gốc hệ tọa độ world Lưu trạm tên: Mystation_3 2.1.4 Di chuyển tủ điều khiển Giờ ta di chuyển tủ điều khiển tới vị trí thích hợp trạm Nếu vị trí xác khơng quan trọng, di chuyển freehand cách dễ dàng để thay đổi vị trí đối tượng Robotstudio có vài cách để di chuyển đối tượng, cách thích hợp cho tình khác Trong tập vị trí xác chủ thể khơng quan trọng miễn nằm ngồi tầm tay :với robot ta di chuyển freehand  Di chuyển tủ điều khiển Mở trạm tạo từ trước (Mystation_3) Trên hình layout chọn IRC5_Control-Module sử dụng mức lựa chọn part để tạo lựa chọn trực tiếp đến cửa sổ đồ họa Trên tab home, nhóm freehand chọn nút Move Nhấn giữ mũi tên màu xanh biểu tượng di chuyển freehand sau kéo tủ điều khiển hai vng sàn (khoảng mét) phía bên phải robot (hướng âm trục Y) sau nhấn giữ mũi tên đỏ kéo lùi lại ô vuông (hướng âm trục X) Bây bạn nhận giá trị vị trí cách trực tiếp Để xoay góc -90 độ, nhập giá trị vào ô Orientation X nhấn Apply Local origin di chuyển vị trí chi tiết nguyên station Sự khác biết Local origin xác định điểm gắn Tool Để thấy kết ta đổi vị trí Trong hộp thoại Set Position, chọn Reference world sửa tất ô giá trị Nhấn Apply Local origin chuyển tới gốc hệ tọa độ World Gắn Tool vào robot để thấy khác biệt Tool gắn vào cách xác Detach lần  Đề xuất thành chi tiết hình họa (Geometry) Giờ ta xuất geometry với tên để sử dụng sau Trong tab Modify, nhóm Export vốn sau chọn SpintecTool trình duyệt, nhấn Export Geometry 29 Trong hộp thoại Save as, đổi tên thành MyspintecTool Nhấn nút Save Hiện lại robot 2.4 Tạo công cụ Ta tạo Tool từ file CAD lưu trước lưu thành phần thư viện Để làm điều ta phải nhập vào geometry tượng trưng cho Tool Từ hình này, ta định rõ Tool Center Point (TCP) vài thơng số khác Khi cơng cụ hồn tất lưu thành phần thư việc gắn vào robot Sau tạo xong công cụ, geometry chỉnh sửa dùng lại để tạo công cụ khác Do ta nên chép xuất geometry vào file trước tạo công cụ ta không sẵn có geometry khác Mở Pack&Go file Taskframe.rspag từ Courseware\Stations Nhập geometry mySpintecTool.sat từ thư mục Courseware Một geometry Tool nhập vào station đặt điểm gốc hệ tọa độ world Lưu ý geometry ta chỉnh sửa phần tập Local Origin Nên tạo nguyên thư mục Solutions cần thiết Trong trình duyệt Layout, click chuột phải vào robot bỏ chọn visible 30 Nhấn vào geometry để bỏ dấu đỏ, robot ẩn, ta nhìn thấy cơng cụ sàn Trong trình duyệt layout, icon biểu tượng robot đánh dấu thêm kính phóng đại, cho biết khơng cửa sổ Graphics  Để tạo khung hệ tham khảo (frame) Để đơn giản hóa việc xác định TCP sau này, ta bắt đầu việc tạo frame Phóng đại xoay tới có tầm nhìn rõ tới chóp cơng cụ điều quan trọng để nhìn rõ cách xoay trịn chóp Tool Trong tab Home, mục Frame xuống chọn Create frame Trong cửa sổ Graphics, chọn cấp độ surface selection snap center 31 Trong hộp thoại nhấn chuột vào Frame position sau cửa sổ Graphics click vào bề mặt chóp cơng cụ Snap đến trung tâm bề mặt cấp độ lựa chọn chế độ snap Nhấn vào nút Create 32 Vì ta chưa xác định hướng nên frame mô hướng hệ tọa độ world Giờ ta sử dụng đồ họa để xác định hướng Tool Trong trình duyệt Layout, click chuột phải vào Frame_1 chọn Set normal to surface Trong hộp thoại Set normal to surface nhấp chuột vào phía sau cửa sổ Graphics nhấp vào bề mặt chóp công cụ Chọn Apply Theo xác định mặc định hướng dương trục Z hướng bên bề mặt 33  Để tạo Tool mới: Bây có geometry frame, ta sử dụng chúng để tạo Tool Trong nhóm Mechanism tab Modeling chọn nút Create tool để khởi động wizard Trong wizard Create tool, phần tool name điền MySpintecTool Để chọn geometry nhấn nút Use Existing, danh sách trổ xuống chọn phần mySpintec Tool Điền 3kg phần Mass Trong cửa sổ Graphics, chọn cấp độ Part selection Snap gravety Trong hộp thoại Create tool, nhấp vào phần Center of Gravity, sau cửa sổ Graphics, nhấp vào Tool để bắt điểm tâm trọng lượng Chú ý: Snap gravity giả định chủ thể có mật độ dự tính trung tâm trọng lực điền phần moment of inertia robotstudio chức cho phần phải lấy liệu từ bên 34 Nhấn Next Trong phần TCP name nhập tSpintec Đây tên liệu công cụ (tooldata) sử dụng RAPID Trong Values from Target/frame nhấp vào ô sau nhấp chuột vào Frame_1 cửa so Layout 10 Nhấn vào dấu mũi tên lớn [->] để nhập TCP 11 Nhấn done 35 Trong cửa sổ Layout ta thấy phần geometry thay tool mechanism Nhưng frame giữ lại 12 Trong trình duyệt layout, nhấp chuột phải vào khung Frame_1 chọn delete  Lưu công cụ thành phần thư viện Lưu công cụ thành phần thư viện để sử dụng trạm khác Điều có nghĩa bạn nâng cấp thư viện tất station sử dụng thư viện nâng cấp vào lần tới mở chúng Trong trình duyệt Layout, click chuột phải vào công cụ MySpintecTool chọn Save as library từ tab Modify Trong hộp thoại Save as nhập courseware\Libraries\mySpintecTool Lưu ý hình móc khóa nhỏ lên công cụ tệp library  Để gắn công cụ vào robot Nhấp chuột phải vào cửa sổ Graphics chọn View all Station phóng to nên tất chủ thể lên Trong trình duyệt Layout, nhấn chuột phải vào robot, chọn Visible để lên lại 36 Gắn công cụ vào robot Trong hộp thoại update the position chọn Yes Luru station tên \courseware\Stations\MyStation_NewTool.rsstn 2.5 Tạo khung tác vụ Định nghĩa: RobotStudio World Coordonate System(RS_WC):hệ thống tọa độ world đặc trưng cho toàn station hay tramh nhỏ robot robotstudio Dây hệ tọa độ có thứ bậc cao tất hệ khác có liên quan Basefram(BF): robot station – kể robotstudio thực tế có hệ tọa độ ln đặt tâm mặt đế robot Taskfram(TF): Taskfram biểu trưng cho khởi nguồn hệ tọa độ hệ điều khiển robot(RC-WCS) robotstudio Trong hệ thống tối đa di chuyển, Taskfram giúp khởi tạo tác vụ khác nhau, tác vụ robot khác hoạt động cách độc lập Hình khác biệt base fram task frame Trong hình bên trái, taskfra, vị trí với basefram robot Ở hình bên phải taskfram di chuyển tới vị trí khác 37 Ở bạn thẤy taskframe mơi trường robotstudio thể lên hệ tọa độ hệ điều khiển robot thực tế  Để di chuyển Taskframe Mở MySation_NewTool.rsstn 38 Nhập vào geometry Stand.sat từ thư mục \Coursewave\Geometry Trong tab Offline, chọn hệ thống nhấn nút Set Task Frames Trong phần Posision XYZ điền 0,0,600 chọn reference: World Nhấn Apply Vì bạn khơng muốn có khoảng lệch đến Baseframe, trả lời Yes với câu hỏi “Do you also want to move the base frame(s)?” Vì workoject bao gồm targetn tạo trạm mà bạn không muốn di chuyển khoảng Trả lời Yes trồng câu hỏi “ Do you want to keep the positioning of all stationary RAPID ojects?”  Tạo điều chỉnh cuối Giờ ta chắn với tất target chạy cấu hình tự động để thiết lập cấu hình trục thích hợp Khởi động View Robot at target lướt qua tất target phần việc, obWorkpiece 39 Vì tất target với tới được, ta khóa View Robot at target lại Thiết lập mẫu lệnh MoveL cơng cụ phía với thơng số sau Đa số chọn tất target thêm chúng vào path cách nhấp vào Add a new path tab Modify Thêm Approach target( đích đến) vào thành câu lệnh Lần đặt mẫu lệnh MoveJ 40 Chạy Auto Configuration để thiết lập cấu hình trục Có menu Path tab modify Với cấu hình cho target đầu tiên, chọn(0,),-1,0) Nhấn Apply Sau cấu hình cho target cịn lại tính Giờ sữ dụng hiểu biết thân có từ phần trước từ khóa để thiết lập chạy mô Trước tiên bạn cần đồng hóa với VC sau thiết lập mơ Lưu station tên MyStation_NewPath.rsstn ỨNG DỤNG HÀN CHI TIẾT TRONG PHẦN MỀM ROBOTSTUDIO 3.1 Khái niệm Nắp xi lanh (tiếng Anh: cylinder head), hay gọi nắp máy[1], nắp quy lát (từ tiếng Pháp: culasse) phận nằm phía xi lanh đỉnh thân máy động đốt Nắp xi lanh với thành xi lanh đỉnh piston kết hợp tạo thành buồng đốt thể tích làm việc động cơ.[2] Mối nối nắp xi lanh thân động bịt kín miếng đệm nắp máy (head gasket) Trong hầu hết động cơ, nắp máy có nhiệm vụ cung cấp khơng gian gắn phận dẫn khí nhiên liệu vào xi lanh, đồng thời cho phép khí thải ngồi Nắp xi lanh nơi để lắp xupap, bugi (ở động xăng), kim phun nhiên liệu (ở động diesel) Nắp máy động xe Ford Windsor V8 302/5.0L 41 3.2 Cấu tạo Nắp xi lanh phận quan trọng cấu tạo động đốt Nắp xi lanh có hình dáng phức tạp phụ thuộc vào loại động vị trí đặt xupap Đối với động sử dụng cấu xupap hông, cấu tạo nắp xi lanh đơn giản nhiều so với động dùng xupap treo (như OHV OHC) Nắp xi lanh có nhiệm vụ làm giá đỡ để gắn phận cấu phân phối khí, kim phun nhiên liệu, trục cam (trong động trục cam đỉnh – OHV), ống dẫn hướng xupap, đế xupap, cấu cổ hút cổ xả Ngoài ra, thân nắp xi lanh cịn có nhiều lỗ vị trí đặt để lắp phận kim phun, vòi phun, ống dẫn phun nhiên liệu, ngăn chứa dung dịch làm mát, khoang dẫn nhiên liệu dầu bôi trơn Những loại cảm biến, cảm biến nhiệt độ cảm biến vị trí cam, đặt nắp xi lanh Nắp xi lanh cần ráp chặt với thân máy để tạo buồng đốt kín động cơ, giúp động trì áp suất nén áp suất cháy cao Mặc dù bề mặt tiếp xúc nắp xi lanh thân máy gia công nhẵn, phẳng, song song, nhiên, thực tế tồn điểm không phẳng tuyệt đối Do vậy, bề mặt nối nắp xi lanh thân động bịt kín đệm nắp máy nhờ vào tính dẻo tính đàn hồi vật liệu đệm nắp máy Khi nắp máy siết chặt với thân máy, đệm nắp máy chịu nén, bề mặt tiếp xúc tạo ma sát đủ lớn để bịt kín chống lại tác động áp suất khí cháy xi lanh Đối với động diesel, tỷ số nén cao nhiều so với động xăng, nên nắp xi lanh có thiết kế chắn hơn, đồng thời phải dùng cấu chốt ngàm để đóng chặt nắp máy 3.3 Vật liệu Nắp máy thường làm gang hợp kim nhôm, giống thân máy cácte Việc lựa chọn vật liệu để sản xuất nắp xi lanh tùy vào nhiều yếu tố dung dịch làm mát (vốn có tính ăn mịn), lưu lượng độ nhớt dầu nhờn, mục đích sử dụng động (quyết định đến áp suất nhiệt độ vận hành), yêu cầu trọng lượng động Gang vật liệu truyền thống dùng sản xuất nắp xi lanh có ưu điểm độ bền, khả chịu mài mòn cao, dễ sản xuất, dễ gia cơng, tính chịu nhiệt tốt Tuy nhiên, nhiều loại vật liệu sử dụng để làm nắp máy nhờ vào tính chất nhẹ, độ bền cao, yêu cầu bảo trì thường xuyên, đồng thời tăng hiệu tiết kiệm nhiên liệu Hợp kim nhơm, ngồi tính chất nhẹ, cịn có ưu điểm có tính dẫn nhiệt cao, giúp nhiệt độ phân bổ toàn nắp xi lanh động hoạt động Đồng thời, điều giúp tăng tỷ số nén động lên mà khơng gây tượng kích nổ (knocking) Ở loại động làm mát khơng khí, nắp xi lanh hợp kim nhơm thường dùng kết hợp với thân máy cácte, vốn làm gang, để tăng hiệu truyền nhiệt Ở động có nắp xi lanh nhơm, nhiệt độ xupap giảm đến 200 °F (93 °C), giúp giảm sai lệch khe hở nhiệt xupap tăng độ bền xupap toàn động 42 Vật liệu nhơm có số nhược điểm so với gang dùng làm vật liệu nắp xi lanh Hợp kim nhôm đắt tiền gang, dễ bị cong vênh nứt bị nhiệt, đồng thời dầu nhờn cũ bẩn gây mài mòn ma sát với bề mặt nhôm Nắp máy sử dụng hợp kim có hàm lượng nhơm cao dễ bị ăn mịn điện hóa so với gang Hệ số giãn nở nhiệt nhôm cao gang từ đến lần, dẫn đến việc chọn lựa vật liệu đệm nắp máy tính tốn cấu siết nắp máy khó khăn Ngồi hai vật liệu phổ biến trên, nắp xi lanh số động diesel đại làm gang graphit ngắn (compacted graphite iron) hay gọi "gang graphit thiêu kết" (sintered graphite) Nắp máy làm gang graphit CGI có trọng lượng với hợp kim nhơm lại có độ bền độ cứng cao thép 3.4 Kết đạt 43