(Luận văn) khảo sát thiết kế và thi công máy cnc 3 trục vẽ hình trên giấy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU KHOA CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT NÔNG NGHIỆP CÔNG NGHỆ CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP lu an n va ĐỀ TÀI: p ie gh tn to KHẢO SÁT THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÁY CNC TRỤC VẼ HÌNH TRÊN GIẤY w d oa nl Giảng viên hướng dẫn: ThS Lê Việt Thanh lu Nhóm thực hiện: an SV Lê Hữu Dương MSSV: 17032139 va SV Nguyễn Thành Long ll u nf MSSV: 17032188 SV Bùi Đình Trọng Khóa: DH17CD z at nh Lớp: oi m MSSV: 17032253 2017-2021 z m co l gm @ Bà Rịa-Vũng Tàu – 2021 an Lu n va ac th si 11 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Lê Việt Thanh Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc o0o BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA - VŨNG TÀU lu an n va p ie gh tn to d oa nl w NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Lê Hữu Dương – MSSV : 17032139 Nguyễn Thành Long – MSSV : 17032188 Bùi Đình Trọng – MSSV : 17032253 DH17CD- Ngành Cơ Điện Tử ll u nf va an lu Sinh viên : oi z at nh Tên đề tài : m Lớp : Khảo sát thiết kế thi công máy CNC trục vẽ hình giấy z m co l gm @ an Lu n va ac th si Đồ án tốt nghiệp GVHD: Lê Việt Thanh CÁC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Người hướng dẫn thứ nhất: Họ tên : Lê Việt Thanh Học hàm, học vị : Thạc Sỹ Cơ quan công tác : Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu Nội dung hướng dẫn : Toàn đề tài Người hướng dẫn thứ hai: lu an : Học hàm, học vị : Cơ quan công tác : n va Họ tên gh tn to Nội dung hướng dẫn : p ie Đề tài tốt nghiệp giao ngày 07 tháng 09 năm 2020 d oa nl w Yêu cầu phải hoàn thành xong trước ngày tháng năm 2021 lu Đã nhận nhiệm vụ Đ.T.T.N va an Đã giao nhiệm vụ Đ.T.T.N Cán hướng dẫn Đ.T.T.N ll u nf Sinh viên oi m Th.S Lê Việt Thanh z at nh Lê Hữu Dương Nguyễn Thành Long Bùi Đình Trọng z gm @ Vũng Tàu, ngày tháng năm 2020 an Lu GS.TS.NGUYỄN LỘC m co l HIỆU TRƯỞNG n va ac th si Đồ án tốt nghiệp GVHD: Lê Việt Thanh NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA NGƯỜI CHẤM PHẢN BIỆN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Đánh giá chất lượng đề tài tốt nghiệp mặt thu thập phân tích số liệu ban đầu, sở lý luận chọn hướng án tối ưu, cách tính tốn chất lượng thuyết minh vẽ, giá trị lý luận thực tiễn đề tài lu an va n gh tn to p ie w d oa nl an lu u nf va ll m Cho điểm cán chấm phản biện oi 1.3.4 z at nh ( Điểm ghi số chữ) z Ngày……tháng…….năm 2021 Người chấm phản biện (Ký ghi rõ họ tên) m co l gm @ an Lu n va ac th si Đồ án tốt nghiệp GVHD: Lê Việt Thanh MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu sơ lược ý tưởng – lý chọn đề tài : 1.2 Khái niệm máy CNC giới thiệu máy CNC trục vẽ hình giấy 1.2.1 Tổng quan máy CNC, đặt vấn đề 1.2.2 Khái niệm máy CNC 1.3 Tổng quan máy CNC nước 10 1.3.1 Tình hình nghiên cứu nước 10 1.3.2 Các máy móc sản phẩm tương tự 11 lu an 1.3.3 Mục đích nghiên cứu 11 n va 1.3.4 Mơ tả đề tài: Thiết kế mơ hình máy CNC trục vẽ hình giấy 11 1.3.6 Các đặc trưng máy CNC trục vẽ hình giấy 12 gh tn to 1.3.5 Phân loại mơ hình máy CNC 12 p ie 1.3.7 Ứng dụng 13 1.3.8 Hướng giải 13 nl w 1.3.9 Những u cầu chung mơ hình máy CNC 13 d oa PHÂN TÍCH XÁC ĐỊNH MÁY THIẾT KẾ MÁY 14 2.1 Yêu cầu thiết kế hệ thống 14 2.1 Tổng quan kỹ thuật điều khiển số 14 2.1.1 Các định nghĩa điều khiển số .14 u nf va an lu 2.1.2 Phương pháp truyền thông tin đầu vào 16 ll oi m 2.1.3 Ưu nhược điểm máy điều khiển số 16 2.2.4 Phân loại theo cấu trúc điều khiển 16 z at nh 2.2.5 Phân loại kiểu điều khiển 16 z 2.2 Nhiệm vụ máy thiết kế 18 2.3 Nguyên lý hoạt động máy 18 2.4 Các thành phần máy 19 2.4.1 Phần điều khiển 19 m co l gm @ 2.4.2 Phần chấp hành 19 an Lu TÍNH TỐN THIẾT KẾ MƠ HÌNH CỦA MÁY 21 3.1 Phân tích, chọn phương án, kích thước quy mơ mơ 21 3.1.1 Phân tích chọn phương án 21 n va ac th si Đồ án tốt nghiệp GVHD: Lê Việt Thanh 3.1.2.Kích thước quy mơ mơ hình 21 3.2 Tính tốn thiết kế thành phần máy 22 3.2.1 Cơ cấu dẫn hướng 22 3.2.2 Cơ cấu truyền động 23 3.2.3 Các loại động sử dụng 24 3.2.3 Tính tốn động cho cấu xoay phơi 32 3.2.4 Một số linh kiện khác cần sử dụng chế tạo máy CNC trục vẽ hình giấy 33 lu 3.3 Bản vẽ tổng thể mơ hình thực tế 34 THIẾT KẾ PHẦN ĐIỀU KHIỂN 35 4.1 Yêu cầu hoạt động tự động máy 35 4.2 Các thành phần hệ thống 35 4.3 Phân tích chọn lựa phương án điều khiển 36 4.4 Thiết kế điều khiển kết nối máy tính 37 an n va gh tn to 4.5 Giới thiệu phần điều khiển 37 4.5.1 Giới thiệu Arduino 37 p ie 4.4.4 Module điều khiển CNC trục vẽ hình giấy 43 4.4.5 Driver điều khiển động bước IM483 43 d oa nl w 4.5 Xác định, sơ đồ nối dây 44 4.6 Các phần mềm cần dùng 44 4.6.1 Phần mềm tạo file mạch in 44 lu va an 4.6.2 Phần mềm tạo G-code 43 u nf 4.6.3 Chương trình điều khiển máy CNC ( NCStudio ) 45 ll 4.7 Chương trình điều khiển: 46 4.7.1 Đoạn chương trình điều khiển giao tiếp máy vi tính máy CNC 46 oi m z at nh 4.7.2 Chương trình điều khiển chuyển động bàn xoay phơi 53 z m co l gm @ an Lu n va ac th si Đồ án tốt nghiệp GVHD: Lê Việt Thanh LỜI NÓI ĐẦU lu an n va p ie gh tn to Hiện nay, khoa học cơng nghệ ngày phát triển, việc ứng dụng kỹ thuật tiên tiến vào sản xuất nhằm tạo sản phẩm có suất, chất lượng cao, mà giá thành chấp nhận ngày trở nên cần thiết, đặc biệt nước phát triển Việt nam Đóng góp vào phát triển nhanh chóng khoa học cơng nghệ thời gian gần đây, tự động hoá sản xuất có vai trị quan trọng Nhận thức điều này, chiến lược cơng nghiệp hố đại hố kinh tế, cơng nghệ tự động ưu tiên đầu tư phát triển Ở nước có cơng nghiệp phát triển, tự động hố ngành kinh tế kỹ thuật có cơ-điện tử thực từ năm trước Một vấn đề định tự động hoá ngành khí chế tạo kĩ thuật điều khiển số công nghệ máy điều khiển số Các máy công cụ điều khiển số dùng phổ biến nước phát triển NC CNC năm gần nhập vào Việt nam sử dụng rộng rãi viện nghiên cứu công ty liên doanh Máy công cụ điều khiển số đại (máy CNC) thiết bị điển hình cho sản xuất tự động, đặc trưng cho ngành khí tự động.Vậy để làm chủ cơng nghệ cần làm chủ thiết bị quan trọng điển hình Trong đề tài đồ án tổng hợp Cơ Điện Tử, mục tiêu trước tiên mà em hướng tới chế tạo mơ hình máy CNC trục vẽ hình giấy PCB hoạt động ổn định với sai số nhỏ, sau chúng em hướng tới khắc phục dao động, sai số nâng cao tính tự động máy khả thay dao tự động, hệ thống cấp phôi tự động Tuy nhiên kinh nghiệm hạn chế thời gian thực có hạn, nên đồ án em cịn thiếu xót, mục tiêu ổn định dao động thiết kế modun thay dao tự động hệ thống cấp phơi tự động chúng em chưa thể hồn thiện.Chúng em mong nhận ý kiến đóng góp thầy để hồn thiện để tài Chúng em xin chân thành cảm ơn! Đặc biệt, cảm ơn thầy Lê Việt Thanh tận tình hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành đồ án này! d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si Đồ án tốt nghiệp GVHD: Lê Việt Thanh CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu sơ lược ý tưởng – lý chọn đề tài: Với thời đại phát triển ngày nay, đứng trước thời kì cơng nghiệp hóa, đại hóa diễn khắp nơi giới, từ châu lục sang chậu lục kia, từ nước phát triển nước phát triển, đại lu an n va p ie gh tn to Với phát triển tốc độ đó, máy móc ngày sử dụng nhiều sản xuất, đặc biệt lĩnh vực tự động hóa, diễn với tốc độ mạnh mẽ, với xuất máy CNC nhanh chóng thay đổi việc sản xuất cơng nghiệp Với máy CNC đường cong thực dễ dàng đường thẳng, cấu trúc phức tạp chiều dễ dàng thực hiện, lượng lớn thao tác người thực giảm thiểu Việc gia tăng tự động hóa q trình sản xuất với máy CNC tạo nên phát triển đáng kể xác chất lượng Kỹ thuật tự động CNC giảm thiểu sai sót giúp người thao tác có thời gian cho cơng việc khác Ngồi cịn cho phép linh hoạt thao tác sản phẩm thời gian cần thiết cho thay đổi máy móc để sản xuất linh kiện khác Trong môi trường sản xuất, loạt máy CNC kết hợp thành tổ hợp, gọi cell, để làm nhiều thao tác phận Máy CNC ngày điều khiển trực tiếp từ vẽ phần mềm CAM, phận hay lắp ráp trực tiếp từ thiết kế sang sản xuất mà không cần vẽ in chi tiết Có thể nói CNC phân đoạn hệ thống robot công nghiệp, tức chúng thiết kế để thực nhiều thao tác sản xuất (trong tầm giới hạn) Dựa ưu điểm máy CNC với phát ngành công nghiệp chế tạo, chúng em định nguyên cứu thiết kế chế tạo mơ hình máy phay CNC loại nhỏ với chức máy CNC dựa kiến thức học nghiên cứu trường 1.2 Khái ni ệm máy CNC gi ới thiệu máy CNC trục vẽ hình giấy d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z 1.2.1 Tổng quan máy CNC, đặt vấn đề Tự động hóa q trình sản xuất yêu cầu xúc đối gm @ với doanh nghiệp sản xuất nước hầu hết lĩnh vực m co l Đối với lĩnh vực sản xuất khí yêu cầu cấp thiết nhằm tiến đến “tăng suất, nâng cao chất lượng, hạ giá thành sản phẩm” an Lu n va Nhiều doanh nghiệp đầu tư để đổi công nghệ, ứng dụng công nghệ cao, công nghệ tiên tiến sản xuất Tuy nhiên, hạn chế khả tự nghiên ac th si Đồ án tốt nghiệp GVHD: Lê Việt Thanh lu an n va p ie gh tn to cứu cơng nghệ mới, lực vốn đầu tư gặp có nhiều khó khăn… dẫn đến chậm đổi cơng nghệ Hiện nhu cầu máy CNC phục vụ công nghiệp ngành sản xuất khác lớn, doanh nghiệp thiết kế máy nước đáp ứng phần nhỏ Chủ yếu nhập máy CNC từ nước hay nhập máy cũ (seconhand) Đối với trình khắc CNC việc tiếp xúc trực tiếp chỗ làm việc tốn thời gian an toàn ảnh hưởng tới sức khỏe: môi trường bị ô nhiễm nặng (bột gỗ, …) nguy hiểm cho mắt, da, phổi…Tai nạn lao động nhiều, tốn thời gian nhiều để hoàn thành xong sản phẩm …Nên điều khiển gián tiếp biện pháp hiệu Máy đặt môi trường kín đảm bảo an tồn lao động cho cơng nhân Trong tình hình hội nhập với kinh tế giới với cạnh tranh gắt gao từ nhà sản xuất nước ngồi Điều địi hỏi nhà sản xuất nước cần phải nâng cao lực cạnh tranh sản phẩm cách cải tiến đầu tư máy móc, trang thiết bị an tồn, bảo vệ sức khỏe cơng nhân để phục vụ sản xuất Đặc biệt tình hình lao động nay, nguồn lao động có tay nghề ngành khí thiếu hụt trầm trọng Chính điều mà vấn đề đặt là: để phát triển ngành sản suất khí nước việc trang bị máy móc tự động phục vụ phần cho công việc trình sản xuất vơ quan trọng Ngồi lý việc thiết kế, chế tạo sử dụng thiết bị CNC tiền đề cho việc phát triển lĩnh vức khí tự động hóa sản xuất Hưởng ứng phong trào thiết kế máy CNC phục vụ nước nước ta 1.2.2 Khái niệm máy CNC CNC (Computer Numerical Control) xuất vào khoảng đầu thập niên 1970 máy tính bắt đầu dùng hệ điều khiển máy công cụ thay cho NC, Numerical Control (Điều khiển số) CNC đề cập đến việc điều khiển máy tính máy móc với mục đích sản xuất (có tính lặp lại) phận kim khí (hay vật liệu khác) phức tạp, cách sử dụng chương trình viết ký hiệu chuyên biệt theo tiêu chuẩn EIA-274-D, thường gọi mã G CNC phát triển cuối thập niên 1940 đầu thập niên 1950 phịng thí nghiệm Servomechanism trường MIT Trước khoảng thời gian này, chương trình NC thường phải mã hố xử lý băng đục lỗ, hệ điều khiển trục máy chuyển động Cách cho thâý nhiều bất tiện, chẳng hạn sửa chữa, hiệu chỉnh chương trình, băng chóng mịn, khó lưu trữ, truyền tải, dung lượng bé Hệ điều khiển CNC khắc phục nhược điểm nhờ khả điều khiển máy cách đọc hàng loạt ngàn bit thông tin lưu trữ nhớ, cho phép giao tiếp, truyền tải xử lý, điều khiển trình cách nhanh chóng, xác d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si Đồ án tốt nghiệp GVHD: Lê Việt Thanh lu an va n Hình 1.1 Máy CNC dùng công nghiệp p ie gh tn to Sự xuất máy CNC nhanh chóng thay đổi việc sản xuất công nghiệp Các đường cong thực dễ dàng đường thẳng, cấu trúc phức tạp chiều dễ dàng thực hiện, lượng lớn thao tác người thực giảm thiểu Việc gia tăng tự động hóa q trình sản xuất với máy CNC tạo nên phát triển đáng kể xác chất lượng Kĩ thuật tự động CNC giảm thiểu sai sót giúp người thao tác có thời gian cho cơng việc khác Ngồi cịn cho phép linh hoạt thao tác sản phẩm thời gian cần thiết cho thay đổi máy móc để sản xuất linh kiện khác Trong môi trường sản xuất, với nhiều loại máy CNC đời nhầm đáp ứng nhu cầu thị trường có máy khắc gỗ CNC, nhầm đáp ứng việc gia cơng gỗ cách hiệu xác d oa nl w u nf va an lu ll 1.3 Tổng quan máy CNC nước m oi 1.3.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước Có thể phân loại máy CNC sau: z at nh z - Các máy CNC dùng để cắt gọt kim loại dụng cụ cắt (theo công nghệ truyền thống): máy vẽ CNC, máy tiện CNC, trung tâm tiện vẽ CNC, máy mài CNC - Các máy CNC dùng để gia công theo công nghệ phi truyền thống: máy xung tia lửa điện, máy cắt dây tia lửa điện, máy cắt Plasma, cắt Laser, máy tạo mẫu nhanh RP - Các máy CNC dùng để gia công biến dạng áp lực: máy đột tự động theo chương trình, máy cán, máy ép, máy dập điều khiển số - Các máy CNC chuyên dụng phục vụ cho ngành công nghiệp sản xuất hàng loạt đặc biệt: sản xuất phụ tùng tơ, đồ tiêu dùng, sản xuất vũ khí, hố chất độc hại,… m co l gm @ an Lu n va ac th si 10 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Lê Việt Thanh lu an n va p ie gh tn to Việc làm chập mạch nguồn vào Arduino UNO biến thành miếng nhựa chặn giấy khuyên bạn nên dùng nguồn từ cổng USB +Các chân 3.3V 5V Arduino chân dùng để cấp nguồn cho thiết bị khác, chân cấp nguồn vào Việc cấp nguồn sai vị trí làm hỏng board Điều không nhà sản xuất khuyến khích +Cấp nguồn ngồi khơng qua cổng USB cho Arduino UNO với điện áp 6V làm hỏng board +Cấp điện áp 13V vào chân RESET board làm hỏng vi điều khiển ATmega328 +Cường độ dòng điện vào/ra tất chân Digital Analog Arduino UNO vượt 200mA làm hỏng vi điều khiển +Cấp điệp áp 5.5V vào chân Digital Analog Arduino UNO làm hỏng vi điều khiển +Cường độ dòng điện qua chân Digital Analog Arduino UNO vượt 40mA làm hỏng vi điều khiển Do khơng dùng để truyền nhận liệu, bạn phải mắc điện trở hạn dịng +Khi nói bạn “có thể làm hỏng”, điều có nghĩa chưa hỏng thông số kĩ thuật linh kiện điện tử ln có tương đối định Do tuân thủ theo thông số kĩ thuật nhà sản xuất bạn không muốn phải mua board Arduino UNO thứ Bộ nhớ : w oa nl -Vi điều khiển Atmega328 tiêu chuẩn cung cấp cho người dùng : d +32KB nhớ Flash: đoạn lệnh bạn lập trình lưu trữ nhớ Flash vi điều khiển Thường có khoảng vài KB số dùng cho bootloader đừng lo, bạn cần 20KB nhớ đâu va an lu ll u nf +2KB cho SRAM (Static Random Access Memory): giá trị biến bạn khai báo lập trình lưu Bạn khai báo nhiều biến cần nhiều nhớ RAM Tuy vậy, thực nhớ RAM lại trở thành thứ mà bạn phải bận tâm Khi điện, liệu SRAM bị +1KB cho EEPROM ( Electrically Eraseble Programable Read Only Memory ): giống ổ cứng mini – nơi bạn đọc ghi liệu vào mà lo bị cúp điện giống liệu SRAM -Các cổng vào/ra : oi m z at nh z gm @ m co l +Arduino UNO có 14 chân digital dùng để đọc xuất tín hiệu Chúng có mức điện áp 0V 5V với dòng vào/ra tối đa chân 40mA Ở chân có điện trở pull-up từ cài đặt vi điều khiển ATmega328 (mặc định điện trở không kết nối) +Một số chân digital có chức đặc biệt sau : an Lu n va ac th si 41 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Lê Việt Thanh • chân Serial (RX) (TX): dùng để gửi (transmit – TX) nhận (receive – RX) liệu TTL Serial Arduino Uno giao tiếp với thiết bị khác thơng qua chân Kết nối bluetooth thường thấy nói nơm na kết nối Serial khơng dây Nếu không cần giao tiếp Serial, bạn không nên sử dụng chân khơng cần thiết • Chân PWM (~) : 3, 5, 6, 9, 10, 11: cho phép bạn xuất xung PWM với lu độ phân giải 8bit (giá trị từ → 28-1 tương ứng với 0V → 5V) hàm analogWrite() Nói cách đơn giản, bạn điều chỉnh điện áp chân từ mức 0V đến 5V thay cố định mức 0V 5V chân khác • Chân giao tiếp SPI : 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK) Ngoài chức thơng thường, chân cịn dùng để truyền phát liệu giao thức SPI với thiết bị khác • LED 13 : Arduino UNO có đèn led màu cam (kí hiệu chữ L) Khi bấm nút Reset, bạn thấy đèn nhấp nháy để báo hiệu Nó nối với chân số 13 Khi chân người dùng sử dụng , LED sáng • Arduino UNO có chân analog (A0 → A5) cung cấp độ phân giải tín an n va tn to p ie gh hiệu 10bit (0 → 210-1) để đọc giá trị điện áp khoảng 0V → 5V Với chân AREF board, bạn để đưa vào điện áp tham chiếu sử dụng chân analog Tức bạn cấp điện áp 2.5V vào chân bạn dùng chân analog để đo điện áp khoảng từ 0V → 2.5V với độ phân giải 10 bit -Đặc biệt , Arduino UNO có chân A4 (SDA) A5 (SCL) hỗ trợ giao tiếp I2C/TWI với thiết bị khác -Lập trình cho Arduino : d oa nl w va an lu ll u nf +Các thiết bị dựa tảng Arduino lập trình ngơn riêng Ngơn ngữ dựa ngơn ngữ Wiring viết cho phần cứng nói chung Và Wiring lại biến thể C/C++ Một số người gọi Wiring, số khác gọi C hay C/C++ Riêng gọi “ngơn ng ữ Arduino”, đội ngũ phát triển Arduino gọi Ngôn ngữ Arduino bắt nguồn từ C/C++ phổ biến dễ học, dễ hiểu Nếu học tốt chương trình Tin học 11 việc lập trình Arduino dễ thở bạn +Để lập trình gửi lệnh nhận tín hiệu từ mạch Arduino, nhóm phát triển dự án cấp đến cho người dùng mơi trường lập trình Arduino gọi Arduino IDE (Intergrated Development Environment) oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 42 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Lê Việt Thanh 4.4.4 Module điều khiển CNC trục vẽ hình giấy lu an n va p ie gh tn to - Board Arduino CNC shield v3 board mở rộng Arduino UNO R3 dùng để điều khiển máy CNC mini Board có khay dùng để cắm mô đun điều khiển động bước A4988, board điều khiển3 trục X, Y, Z thêm trục thứ tùy chọn máy CNC mini - Các tính bật : +Tương thích GRBL (mã nguồn mở chạy Arduino UNO R3 để điều khiển CNC mini) +Hỗ trợ lên tới trục (trục X, Y, Z trục thứ tư tùy chọn) +Hỗ trợ tới Endstop cho trục +Tính điều khiển spindle, cơng suất laser +Tính điều khiển dung dịch làm mát máy hoạt động +Sử dụng mô đun điều khiển động bước, giúp tiết kiệm chi phí thay thế, nâng cấp Thiết lập độ phân giải bước động jump đơn giản +Thiết kế nhỏ gọn, đầu nối tiêu chuẩn thông dụng +Điện áp nguồn cấp đa dạng từ 12V tới 36V 4.4.5 Driver điều khiển động bước IM483 - Module điều khiển động bước IM483 trình điều khiển động vi bước hồn chỉnh với việc tích hợp dịch cho hoạt động dễ dàng Sản phẩm hỗ trợ nhiều chế độ hoạt động động bước lưỡng cực như: Full, Half, ¼, 1/8 1/16 - Thơng số kỹ thuật: - Công suất lái ngõ lên tới 35V ± 1A - Bao gồm điều chỉnh dòng cố định chạy hai chu kỳ, thời gian mà máy chạy khơng, dịng nhỏ bị phân rã - Phù hợp với vi xử lý phức tạp: giao tiếp với IM483 phù hợp với dòng vi xử lý phức tạp - Tự động lựa chọn: hoạt động vi bước, chopping bên IM483 tự động chọn chế độ sâu (thấp mix mode) - Mạch bảo vệ điện tử bao gồm: bảo vệ ngắn mạch tải, bảo vệ dòng điện chéo d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 43 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Lê Việt Thanh - Mạch điều khiển điều chỉnh bên cung cấp nhằm cải thiện hoạt động PWM để giảm việc tiêu thụ điện lu an n va p ie gh tn to - Ưu điểm: + Làm việc ổn định môi trường khắc nghiệt, kích thước gọn nhẹ + Đáp ứng nhanh, điều khiển trực tiếp qua máy tính dễ dàng - Nhược điểm: + Giá thành cao d oa nl w + Phải có phần mềm để điều khiển driver thông qua giao tiếp cổng USB hay LPT máy tính 4.5 Xác định, sơ đồ nối dây u nf va an lu - Kết nối phần cứng (Arduino UNO R3 + CNC + IM483) để điều khiển động bước dẫn động trục X,Y Z 4.6 Các phần mềm cần dùng ll 4.6.1 Phần mềm tạo file mạch in - Hiện có nhiều phần mềm tạo file mạch in PCB như: Altium, Eagle, Proteus, Orcad,… Sau vẽ mạch xuất mạch in dạng file PDF 4.6.2 Phần mềm tạo G-code - Trước tạo G-code cần phải chuyển file pdf mạch in sang dạng file bitmap Ta dùng phần mềm Photoshop hay PDF converter ,… - JDPaint phần mềm mạnh mẽ thiết kế cho thiết kế sản xuất định tuyến, cho phép bạn vẽ, cắt tạo mơ hình 2D, 3D chi tiết JDPaint kiến trúc sư sử dụng rộng rãi để tạo mơ trang trí cửa vào, in kiến trúc, nhiều Aspire có giao diện tương tác dễ sử dụng, bạn nhanh chóng thay đổi hình dạng đặc điểm phận, xây dựng thiết kế phức tạp cách sử dụng đơn giản hình dạng 2D, 3D - JDPaint bao gồm bổ sung cải tiến lớn tất lĩnh vực phần mềm bao gồm: Tùy chọn để thêm đường dốc vào 3D Roughing, thao tác thành phần oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 44 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Lê Việt Thanh chế độ xem 3D, bóng đổ bóng mới, tối ưu hóa cho hệ thống 64-bit , trình duyệt clipart bố trí, cứu trợ bù đắp nhiều - Phần mềm tạo G-code để chạy máy CNC chúng em dùng JDPaint lu an n va gh tn to p ie 4.6.3 Chương trình điều khiển máy CNC ( NCStudio ) - Trong công nghệ khí ứng dụng cơng nghệ cao phần mềm NCStudio sử dụng ứng dụng máy tiện CNC NCStudio chịu trách nhiệm việc lệnh máy CNC thực theo công việc ý muốn bạn Nhiệm vụ phần mềm mơ tả chuyển động trục bề mặt vật liệu để máy CNC hiểu thực lập trình có sẵn d oa nl w an lu ll u nf va - Phần mềm NCStudio kết hợp với số phần mềm khác JDPaint JD Soft Artcam để giúp người cắt hồn thiện sản phẩm theo yêu cầu khách hàng, mang lại bề mặt cắt gần xác tuyệt đối oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 45 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Lê Việt Thanh lu an n va gh tn to p ie Các tính NCStudio: + Gửi lệnh G-code tới máy CNC + Chế độ vận hành tay tự động + Giao diện người dùng đơn giản + Cắt vật thể với độ xác cao + Tích hợp cơng cụ G-code JDPaint 4.7 Chương trình điều khiển: d oa nl w an lu ll u nf va 4.7.1 Đoạn chương trình điều khiển giao tiếp máy vi tính máy CNC Chương trình điều khiển Arduino sử dụng để điều khiển “máy CNC trục vẽ hình giấy ” địi hỏi độ xác cao Do khả lập trình cịn hạn chế, thời gian thực đề tài gấp rút Để đảm bảo hoàn thành tiến độ giao, hệ thống hoạt động đảm bảo yêu cầu thiết kế đặt Nhóm xin phép sử dụng code chương trình nguyên cứu thử nghiệm thành công #include oi m z at nh z @ #include gm #define LINE_BUFFER_LENGTH 512 m co l const int penZUp = 180; const int penZDown = 155; an Lu const int penServoPin = 6; const int stepsPerRevolution = 20; n va Servo penServo; ac th si 46 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Lê Việt Thanh Stepper myStepperY(stepsPerRevolution, 2,3,4,5); Stepper myStepperX(stepsPerRevolution, 8,9,10,11); struct point { float float x; y; float z; }; struct point actuatorPos; float StepInc = 1; int StepDelay = 0; int LineDelay = 50; int penDelay = 50; float StepsPerMillimeterX = 6.0; lu an float StepsPerMillimeterY = 6.0; n va float Xmin = 0; float Xmax = 40; to tn float Ymin = 0; float ie gh Ymax = 40; float p Zmin = 0; float Zmax w = 1; float Xpos = oa nl Xmin; float Ypos = Ymin; float Zpos = d an lu Zmax; boolean verbose = false; ll Serial.begin( 9600 ); u nf va void setup() { z myStepperX.setSpeed(250); z at nh delay(200); oi penServo.write(penZUp); m penServo.attach(penServoPin); @ gm myStepperY.setSpeed(250); myStepperY.step(-250); Serial.println("Mini CNC Plotter alive and kicking!"); m co l myStepperX.step(-250); an Lu Serial.print("X range is from "); va Serial.print(Xmin); Serial.print(" n to "); Serial.print(Xmax); ac th si 47 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Lê Việt Thanh Serial.println(" mm."); Serial.print("Y range is from "); Serial.print(Ymin); Serial.print(" to "); Serial.print(Ymax); Serial.println(" mm."); processIncomingLine( line, lineIndex ); lineIndex = 0; } else { } lineIsComment = false; lineSemiColon = false; lu Serial.println("ok"); an va } n else { ( c == ')' ) lineIsComment = false; } p ie gh tn to if ( (lineIsComment) || (lineSemiColon) ) { if w else { oa nl if ( c = LINE_BUFFER_LENGTH-1 ) { lineSemiColon = false;} an Lu else if ( c >= 'a' && c