Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy cnc laser đồ án tốt nghiệp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA – VŨNG TÀU KHOA CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT NÔNG NGHIỆP CÔNG NGHỆ CAO - - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY CNC LASER Giảng viên hướng dẫn : ThS Lê Quốc Đạt Lớp : DH17CD Sinh viên thực : Bùi Minh Cường Phạm Văn Thắng Bà Rịa – Vũng Tàu, tháng 1, năm 2021 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 NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Sinh viên : Lớp : Bùi Minh Cường - MSSV : 17032601 Phạm Văn Thắng - MSSV: 17032172 DH17CD- Ngành Cơ Điện Tử Tên đề tài : Nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy CNC laser CÁC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Người hướng dẫn: Họ tên : Lê Quốc Đạt Học hàm, học vị : Thạc Sỹ Cơ quan công tác : Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu Nội dung hướng dẫn : Toàn đề tài Đề tài tốt nghiệp giao ngày: 07 tháng 09 năm 2020 Yêu cầu phải hoàn thành: xong trước ngày 20 tháng năm 2021 Đã nhận nhiệm vụ Đ.T.T.N Đã giao nhiệm vụ Đ.T.T.N Cán hướng dẫn Sinh viên Bùi Minh Cường Phạm Văn Thắng Th.S Lê Quốc Đạt Vũng Tàu, ngày 20 tháng năm 2021 HIỆU TRƯỞNG MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 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 khắc Laser 1.2.1 Tổng quan máy CNC, đặt vấn đề 1.2.2 Khái niệm máy CNC 1.3 Tổng quan máy CNC nước 1.3.1 Tình hình nghiên cứu nước 1.3.2 Các máy móc sản phẩm tương tự 1.3.3 Mục đích nghiên cứu 1.3.4 Mơ tả đề tài: Thiết kế mơ hình máy CNC khắc Laser 1.3.5 Phân loại mơ hình máy CNC 1.3.6 Các đặc trưng máy CNC khắc Laser 10 1.3.7 Ứng dụng 10 1.3.8 Hướng giải 10 1.3.9 Những yêu cầu chung mơ hình máy CNC .10 PHÂN TÍCH XÁC ĐỊNH MÁY THIẾT KẾ MÁY 11 2.1 Yêu cầu thiết kế hệ thống 11 2.1 Tổng quan kỹ thuật điều khiển số 11 2.1.1 Các định nghĩa điều khiển số .11 2.1.2 Phương pháp truyền thông tin đầu vào .13 2.1.3 Ưu nhược điểm máy điều khiển số 13 2.2.4 Phân loại theo cấu trúc điều khiển 13 2.2.5 Phân loại kiểu điều khiển .13 2.2 Nhiệm vụ máy thiết kế 15 2.3 Nguyên lý hoạt động máy 15 2.4 Các thành phần máy 16 2.4.1 Phần điều khiển 16 2.4.2 Phần chấp hành .16 TÍNH TỐN THIẾT KẾ MƠ HÌNH CỦA MÁY 18 3.1 Phân tích, chọn phương án, kích thước quy mơ mơ 18 C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 3.1.1 Phân tích chọn phương án 18 3.1.2.Kích thước quy mơ mơ hình .18 3.2 Tính tốn thiết kế thành phần máy 19 3.2.1 Cơ cấu dẫn hướng 19 3.2.2 Cơ cấu truyền động .20 3.2.3 Các loại động sử dụng .21 3.2.3 Tính tốn động cho cấu xoay phơi 29 3.2.4 Một số linh kiện khác cần sử dụng chế tạo máy cnc khắc Laser 30 3.3 Bản vẽ tổng thể mơ hình thực tế 31 THIẾT KẾ PHẦN ĐIỀU KHIỂN 34 4.1 Yêu cầu hoạt động tự động máy 34 4.2 Các thành phần hệ thống 34 4.3 Phân tích chọn lựa phương án điều khiển 35 4.4 Thiết kế điều khiển kết nối máy tính 36 4.5 Giới thiệu phần điều khiển 36 4.5.1 Giới thiệu Arduino 36 4.5.2 Module điều khiển CNC Shield V3 .42 4.5.3 Driver điều khiển động bước A4988 .42 4.6 Xác định, sơ đồ nối dây 43 4.7 Các phần mềm cần dùng 44 4.7.1 Phần mềm tạo file khắc Laser 44 4.7.2 Phần mềm tạo G-code 44 4.7.3 Phần mềm điều khiển máy CNC ( LaserGRBL 2.8.40) .44 4.8 Chương trình điều khiển: 45 4.8.1 Đoạn chương trình điều khiển giao tiếp máy vi tính máy CNC .45 4.8.2 Chương trình điều khiển chuyển động bàn xoay phơi 53 SẢN PHẨM ĐÃ KHẮC .54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an NHẬN XÉT C ỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN - Cho điểm cán chấm phản biện ( Điểm ghi số chữ) Ngày……tháng…….năm 2021 Người phụ trách (Ký ghi rõ họ tên) Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an LỜI NÓI ĐẦU Ngày khoa học kỹ thuật nói chung cung nhƣ nghành kỹ thuật điên tử nói riêng phát triển có đóng góp nhiều đời sống Nắm tầm quan trọng đó, em nghiên cứu làm đề tài : “ Khảo sát thiết kế máy CNC trục laser” thầy Lê Quốc Đạt hướng dẫn Nhằm giúp việc giá công họa tiết điêu khắc cung nhƣ chi tiết gia khí đƣợc nhanh xác Những kiến thức lực đạt trình học tập trường đánh giá qua đợt bảo vệ đồ án tốn nghiệp Em cố gắng tận dụng tất kiến thức học trường với tìm tịi nghiên cứu, để hồn thành tốt đồ án tốt nghiệp Kết sản phẩm đạt ngày hôm không lớn lao nhƣng thành năm học trường thành công e trước trường Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu sơ lược ý tưởng – lý chọn đề tài : Với thời đại phát triển ngày , đứng trước thời kì cơng nghiệp hóa , đại hóa diễn khắp nơi giới , từ châu lục sang chậu lục , từ nước phát triển nước phát triển , đại Với phát triển tốc độ , 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 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 niệm máy CNC giới thiệu máy CNC laser 1.2.1 Tổng quan máy CNC, đặt vấn đề Tự động hóa q trình sản xuất yêu cầu xúc doanh nghiệp sản xuất nước hầu hết lĩnh vực 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” 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 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an cứu công nghệ mới, lực vốn đầu tư gặp có nhiều khó khăn… dẫn đến chậm đổi công 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 tồn ảnh hưởng tới sức khỏe: mơi 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 mơi 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 công 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 cơng việc q 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 hoá 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 q trình cách nhanh chóng, xác Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Hình 1.1 Máy CNC dùng công nghiệp 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 công gỗ cách hiệu xác 1.3 Tổng quan máy CNC ngồi nước 1.3.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước Có thể phân loại máy CNC sau: - 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 ô tơ, đồ tiêu dùng, sản xuất vũ khí, hố chất độc hại,… Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an + Một số chân digital có chức đặc biệt sau : − chân Serial (RX) (TX): dùng để gửi (transmit – TX) nhận (receive – RX) liệu TTL Serial Arduino Uno giao tiếp với thiết bị khác thông qua chân Kết nối bluetooth thường thấy nói nơm na kết nối Serial khơng dây Nếu khơng cần giao tiếp Serial, bạn không nên sử dụng chân không cần thiết − Chân PWM (~) : 3, 5, 6, 9, 10, 11: cho phép bạn xuất xung PWM với 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) Ngồi chức thơng thường, chân 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 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 : +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 “ngôn 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) Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 41 C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 4.5.2 Module điều khiển CNC Shield V3 -Board Arduino CNC shield v3 board mở rộng Arduino UNO R3 dùng để điều khiển máy CNC mini Board có khay dùng để cắm mơ 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 4.5.3 Driver điều khiển động bước A4988 - Module điều khiển động bước A4988 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 - Thông 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 A4988 phù hợp với dòng vi xử lý phức tạp - Tự động lựa chọn: hoạt động vi bước, chopping bên A4988 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 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 42 C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an - Mạch điều khiển điều chỉnh bên cung cấp nhằm cải thiện hoạt động PWM để giảm việc tiêu thụ điện - Ưu điểm: Làm việc ổn định mơi trường khắc nghiệt, kích thước gọn nhẹ Đáp ứng nhanh, điều khiển trực tiếp qua máy tính dễ dàng + Nhược điểm: Giá thành cao Phải có phần mềm để điều khiển driver thông qua giao tiếp cổng USB hay LPT máy tính 4.6 Xác định, sơ đồ nối dây -Kết nối phần cứng (Arduino UNO R3 + CNC Shield + A4988) để điều khiển động bước dẫn động trục X,Y Z Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 43 C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 4.7 Các phần mềm cần dùng 4.7.1 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 4.7.2 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 ,… -Vectric Aspire 8.5 phần mềm mạnh mẽ thiết kế cho thiết kế sản xuất định tuyến, cho phép bạn vẽ, cắt tạo mô hình 2D, 3D chi tiết Vectric Aspire kiến trúc sư sử dụng rộng rãi để tạo mô 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 -Vectric Aspire 8.5 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 chế độ xem 3D, bóng đổ bóng mới, tối ưu hóa cho hệ thống 64bit , trình duyệt clipart bố trí, cứu trợ bù đắp nhiều -Phần mềm tạo G-code để chạy máy CNC chúng em dùng Aprie 8.5 4.7.3 Chương trình điều khiển máy CNC ( LaserGRBL 2.8.40) LaserGRBL công cụ stream GCode dành cho máy khắc laze hỗ trợ hệ điều hành Windows Phần mềm tải stream đường dẫn GCode lên dịng mạch Arduino, khắc hình ảnh, tranh hay logo với công cụ chuyển đổi bên Để ghép ảnh vào khung với nhiều chủ đề đẹp mắt, bạn khai thác với phần mềm Picture Collage Maker cho phép lựa chọn từ hàng trăm mẫu cắt dán, tùy chỉnh ảnh cắt Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 44 C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an dán bạn hình kỹ thuật số, bên cạnh Picture Collage Maker cịn cung cấp cơng cụ thiết kế poster, thiệp mừng, logo Khác với GUI khác, LaserGRBL phát triển dành riêng cho máy khắc máy cắt laze Để khai thác tất chức LaserGRBL, máy khắc bạn phải hỗ trợ mô-đun điều biến công suất qua lệnh S Phiên tải LaserGRBL phát hành hồn tồn miễn phí, hỗ trợ bạn chuyển đổi hình ảnh dạng mành sang GCode (khắc hình ảnh), giải pháp thay cho phần mềm Benbox hay T2laser phức tạp Để tạo tranh vẽ ấn tượng, bạn tham khảo phần mềm PaintTool SAI với giao diện tích hợp nhiều chức tiện dụng, tái tạo chi tiết chân thực gam màu nhờ kênh màu ARGB 16-bit, PaintTool SAI cịn có tính bảo vệ liệu tạo Các tính LaserGRBL: - Tải GCode - Khắc hình ảnh với chức chuyển đổi grayscale, vector hóa hình ảnh tạo ảnh dithering - Nhập / xuất cấu hình Grbl - Cấu hình, cảnh báo khử code lỗi cho Grbl v1.1 - Hỗ trợ chế độ xem trước - Bảo vệ liệu thời gian thực - Hỗ trợ tảng NET 3.5 4.8 Chương trình điều khiển: 4.8.1 Đoạn chương trình điều khiển giao tiếp máy vi tính máy CNC Chương trình điều khiển Arduino sử dụng để điều khiển “máy khắc CNC Laser” 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 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 45 C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an #include #include #define LINE_BUFFER_LENGTH 512 const int penZUp = 180; const int penZDown = 155; const int penServoPin = 6; const int stepsPerRevolution =20; Servo penServo; Stepper myStepperY(stepsPerRevolution, 2,3,4,5); Stepper myStepperX(stepsPerRevolution, 8,9,10,11); struct point { float x; float y; float z; }; struct point actuatorPos; float StepInc = 1; int StepDelay = 0; int LineDelay = 50; int penDelay = 50; float StepsPerMillimeterX =6.0; float StepsPerMillimeterY =6.0; float Xmin = 0; float Xmax = 40; float Ymin = 0; float Ymax = 40; float Zmin = 0; float Zmax = 1; float Xpos = Xmin; float Ypos = Ymin; float Zpos = Zmax; boolean verbose = false; void setup() { Serial.begin( 9600 ); penServo.attach(penServoPin); penServo.write(penZUp); delay(200); Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 46 C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an myStepperX.setSpeed(250); myStepperY.setSpeed(250); myStepperX.step(-250); myStepperY.step(-250); Serial.println("Mini CNC Plotter alive and kicking!"); Serial.print("X range is from "); Serial.print(Xmin); Serial.print(" to "); Serial.print(Xmax); 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; Serial.println("ok"); } else { if ( (lineIsComment) || (lineSemiColon) ) { if ( c == ')' ) lineIsComment = false; } else { if ( c = LINE_BUFFER_LENGTH-1 ) { Serial.println( "ERROR - lineBuffer overflow" ); lineIsComment = false; lineSemiColon = false; } else if ( c >= 'a' && c