Đồ án tốt nghiệp đề tài nghiên cứu chế tạo mô hình máy khắc gỗ laser

TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐÀ NẴNG KHOA TỰ ĐỘNG HÓA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY KHẮC GỖ LASER Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện: : TRẦN NGỌC TÂN THI LÝ LỰC NGUYỄN PHÚC LÂM NGUYỄN ĐỨC KINH Nghề: Cơ điện tử Lớp: 20CĐT1A Đà Nẵng 2022 LỜI CẢM ƠN Qua thời gian thực đồ án Xưởng thực hành khí Trường em rút nhiều kinh nghiêm thực tế em chưa biết Để có kiến thức thực tế ngày hơm nay, trước hết em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa TỰ ĐỘNG HÓA nghề CƠ ĐIỆN TỬ trường CĐN ĐÀ NẴNG giảng dạy trang bị cho em kiến thức bản, đồng thời tận tình hướng dẫn giúp đỡ em qua trình học tập Bên cạnh đó, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy TRẦN NGỌC TÂN giúp đỡ tạo điều kiên thuận lợi để em hồn thành tốt nhiêm vụ qua trình làm Trong thời gian thực hiê Vn đồ án xưởng, em học nhiều kiến thức thực tế Như cách tổ chức làm viêcV phòng ban, cách làm viê Vc tác phong làm viê Vc, máy móc khí, điênV tử Đây kiến thức bổ ích cho cơng viê cV tương lai em Trong trình thực hiê Vn đồ án làm báo cáo, cịn nhiều sai sót Em mong thầy bảo thêm giúp em hồn thành đạt kết tốt Em xin chân thành cảm ơn Đà Nẵng, ngày………tháng………năm 2022 SINH V IÊN TRƯỜNG CĐN ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA TỰ ĐỘNG HÓA Độc l ậ p – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Tên đề tài đồ án Nghiên cứu chế tạo mơ hình máy cắt gỗ Laser Nội dung phần thuyết minh tính tốn - Mục lục - Lời mở đầu - Chương 1: Tổng quát đề tài - Chương 2: Tính tốn động, lực học khí - Chương 3: Thiết kế hệ thống điện điều khiển - Chương 4: Phần mềm lập trình điều khiển - Chương 5: Kết luận Cán hướng dẫn: Trần Ngọc Tân Ngày giao:21/10/2022 Ngày hoàn thành: Cán hướng dẫn Đà Nẵng, ngày …… tháng …… năm …… (ký ghi rõ họ tên) Trưởng khoa (ký ghi rõ họ tên) SINH IV ÊN THỰC HIỆN hoàn thành nộp toàn thiết kế cho Khoa (ký ghi rõ họ tên) TRƯỜNG CĐ NGHỀ ĐÀ NẴNG KHOA TỰ ĐỘNG HÓA TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên: Mã số: STT Tuần Nội dung công % công việc Tuần việc Nghiên cứu mô 20% GVHD Kiểm tra (ký) hình, tính tốn Tuần 2-3 thiết bị Bắt đầu lắp ráp 40% Tuần mơ hình Nghiên cứu 80% Tuần 5-6 chương trình Bắt đầu thử 90% Tuần nghiệm máy Sửa lỗi hoàn 100% thành máy Sau lần kiểm tra tiến độ, khoa Tự động hóa – Cơ điện tử Giáo viên hướng dẫn đồng ý cho phép: Sinh viên:………………………………………………… mã số:……………… Sinh viên:………………………………………………… mã số:……………… Sinh viên:………………………………………………… mã số:……………… trình bày đồ án tốt nghiệp trước Hội đồng bảo vệ đồ án tốt nghiệp KHOA TỰ ĐỘNG HÓA Trưởng khoa Giáo viên hướng dẫn Ghi chú: Sinh viên bảo vệ ĐATN sau có đầy đủ chữ ký Giáo viên kiểm tra tiến độ, Giáo viên hướng dẫn NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG D ẪN Đà Nẵng, ngày…………tháng…………năm 2022 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Đà Nẵng, ngày…………tháng…………năm 2022 GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN MỤC LỤC PHẦN 1: ĐẶT VẤN ĐỀ PHẦN 2: NỘI DUNG ĐỀ TÀI CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .2 1.1 Tổng quan kỹ thuật laser: .2 1.1.1 Khái niệm ánh sáng 1.1.2 Đặc tính ánh sáng 1.1.3 Tổng quan gia công tia Laser 1.1.4 Các loại Laser 26 1.1.5 Ưu nhược điểm phạm vi ứng dụng .30 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN ĐỘNG, LỰC HỌC, THIẾT KẾ CƠ KHÍ .42 2.1 TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC THIẾT BỊ: .42 2.1.1 Chọn động cơ: 42 2.1.2 Chọn công suất động động 44 2.1.3 Chọn số vòng quay động .44 2.1.4 Tính tốn chọn trục 45 2.1.5 Chọn ổ bi : 46 2.2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN: 47 2.3.THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ 48 2.3.1 Sơ đồ khối nguyên lý hoạt động cấu khí: 48 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN 53 3.1 SƠ ĐỒ ĐIỆN MÁY KHẮC LASER: .53 3.1.1 Sơ đồ khối nguyên lý hoạt động phần điều khiển: 53 3.1.2 Các khối điều khiển: 54 3.1.3 Sơ đồ kết nối khối điều khiển: 60 CHƯƠNG 4: PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN, THỬ NGHIỆM, KIỂM TRA ĐỘ CHÍNH XÁC .62 4.1 LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN MÁY KHẮC LASER CHO MỘT SỐ ĐỐI TƯỢNG ĐIỂN HÌNH: 62 4.1.1 Phần mềm tạo G-code (Inkscape): 62 4.1.2 Phần mềm điều khiển máy khắc laser (Grbl Controller): 63 4.1.3 Hướng dẫn vận hành cho đối tượng điển hình : .64 4.2 Chạy kiểm tra độ xác : 67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 69 Kết luận 69 Kiến nghị 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 DANH MỤC HÌNH ẢNH: Hình 1: Sơ đồ phân bố ánh sáng 16 Hình 2: Một số loại laser thơng dụng 19 Hình 3: Các trình tự phát cưỡng .20 Hình 4: sơ đồ lượng laser bán dẫn .29 Hình 1: Động bước .25 Hình 2: Động servo 26 Hình 3: Module arduino 27 Hình 4: Module điều khiển động bước 28 Hình 5: Sơ đồ nguyên lý cấu di chuyển 29 Hình 6: Nhơm định hình làm khung laserr 29 Hình 7: Mica bắt động giữ trục X 30 Hình 8: Ke nhôm bắt giữ khớp khung 30 Hình 9: Mica bắt giữ động trục Y 30 Hình 10:Động bước 31 Hình 11: Bản vẽ lắp máy khắc laser hoàn thiện 31 Hình 1: Sơ đồ khối V thống điều khiển 49 Hình 2: Khối nguồn Sử dụng nguồn 12V-5A 50 Hình 3: Khối điều khiển trung tâm 51 Hình 4: Ngun lí mạch Arduino uno R3 52 Hình 5: Module cnc shield V3 53 Hình 6: Nguyên lí mạch cnc shield v3 54 Hình 7: Module điều khiển động bước A4988 .54 Hình 8: Driver laser 55 Hình 9: Động bước .55 Hình 10: Laser diode 55 Hình 11: Sơ đồ kết nối cnc shield với arduino UNO 56 Hình 12: Sơ đồ kết nối cnc shield với modul thiết bị laser 56 Hình 1: giao diện phần mềm Inkscape 42 Hình 2: khung cài đặt thơng số Ở ta chọn kích thước vùng làm viê Vc đơn vị kích thước Như hình ta cài đặt khung làm viê Vc có chiều X 210mm chiều Y 297mm kích thước tờ giấy A4 4.1.2: H ướ ng dẫẫn sữ dụng phẫần mềầm Inkscape Các tính phần mềm Inkscape Giao diện phần mềm InkscapePhần mềm Inkscape quản lý vẽ theo lớp cho phép chuyển lớp cách linh hoạt.Chức nhân đối tượng tiện lợi cần chép với số lượng lớn hay tạo họa tiết.Inkscape với tính nhận diện hình: đổi từ ảnh bitmap đường nét.Cho phép xuất nhiều định dạng: EPS, EMF, định dạng ảnh bitmap (PNG, JPEG, v.v…)Các đối tượng hình vẽ gồm có số loại đặc biệt: đường cong Bézier, hình sao, gradient màu 4.2Các bước sử dụng Inkscape để tạo gcode khắc laser Bước 1: Chọn file ảnh Vector file ảnh Bước 2: Chọn kích thước hình ảnh, chữ viết cần gia công Bước 3: Chọn vị trí cần gia cơng, tính từ gốc tọa độ Bước 4: Xuất file Gcode dùng cho máy khắc laser Bước 5: Chọn tốc độ cắt khắc lưu tên file Bước 6: Chọn đơn vị đo gia công 4.2.1 Phần mềm điều khiển máy khắc laser (Grbl Controller): - Giao diênV phần mềm: Hình 3: Giao diện phần mềm Grbl Controller 4.2.2 Hướng dẫn vận hành cho đối tượng điển hình : Bước 1: Vào phần mềm tạo G-code (Inkscape) Chúng ta vào cài đặt khung làm viêcV hình: Hình 4: Khung làm việc Inkscape Bước 2: Tạo đối tượng cần in, khắc Ví dụ: Tạo dịng chữ hình Hình 5: Tạo đói tượng cần khắc Bước 3: Để tạo G-code cho hình vẽ ta làm theo công đoạn sau: Trên công cụ ta chọn Extensions -> Laserengraver -> Laser Đặt tên file code , chọn nơi lưu Apply để lưu Hình 6: Tạo G-Code Bước 4: Chúng ta mở phần mềm Grbl Controller để điều khiển máy khắc laser chạy theo file code vừa tạo Trên giao diênV GRBL ta click Open để kết nối máy tính với driver máy khắc laser Và chọn tốc độ Baud Rate 115200 Tiếp theo click Choose file để đến file code lưu Tiếp đến ta đưa bàn máy điểm gốc ta muốn đặt làm gốc máy click Zero Position để đặt gốc máy.Cuối click Begin để máy bắt đầu hoạt động Hình 7: Chạy máy khắc laser 4.3 Chạy kiểm tra độ xác : Vẫn vẽ vị trí đó, ta cho máy khắc chạy chạy lại lần để kiểm tra độ xác sai số máy khắc laser SAI SỐỐ CÓ LOẠI - SAI SỐỐ VỀỀ HÌNH DÁNG HÌNH H Ọ C ( BAO GỐỀM KIỂM TRA XEM HÌNH DÁNG CĨ ĐÚNG NH ƯTHIỀỐT KÉ KHỐNG VÍ D ỤNH ƯĐ ỘĐỐỀNG TÂM, ĐỘ VUỐNG GĨC, ĐỘ TRỊN - SAI SỐỐ VỀỀ KÍCH THƯỚC, XEM KÍCH THƯỚC THỰC KHI GIA CỐNG SO VỚI KÍCH THƯỚC BẢN VEẼ Hình 8: Khắc kiểm tra lần Hình4 9: Khắc kiểm tra lần Sau chạy lần lần ta thấy, sản phẩm lần không chênh lêch V với lần nhiều nên sai số không đáng kể 4.4 Một số sản phẩm: Hình 10: Sản phẩm Hình 11: Sản phẩm Hình 12: Sản phẩm Hình 13: Sản phẩm Tổng kết chương: - Thử nghiê m V thành công chạy máy khắc laser - Kiểm tra độ xác hoàn thành, độ sai số sau lần chạy thử không đáng kể KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Đề tài tốt nghiêpV “ Nghiên cứu chế tạo mơ hình máy khắc gỗ laser " hoàn thành nhiêm V vụ giao Qua rút số kết sau: Nghiên cứu, tìm hiểu sở lý thuyết công nghê V CNC, công nghê V laser Thiết kế số phận V thống: trục CNC, đầu phát laser, mạch điều khiển Kiến nghị Đề tài cịn nhiều thiếu xót như: chưa có trục z, chưa xác định điểm chiếu tia laser, làm trục x y Dođó, em kiến nghị năm sau nên cải tiến thêm trục Z nên làm đầu laser công suất thấp để xác định điểm phóng laser hoạt động để máy hoạt động tốt đa dụng