báo cáo bài tập lớn thiết kế hệ thống cơ điện tử đề tài máy khắc laser. thiết kế hệ thống cơ điện tử đề tài máy khắc
Nhu cầu thị trường, công ty, môi trường
Nhu cầu thị trường
Ở nước ta hiện nay tuy có nhiều sức lao động và việc thuê nhân công rẻ nhưng bên cạnh đó so là con người thủ công nên có thẻ sai xót và không được ổn định Tuy vậy việc công nhân dồi dào nhưng nguồn lực chất lượng cao còn hạn chế, tác phong làm việc còn hạn chế Tại quý IV năm 2022, có hơn 38,3 triệu lao động Việt Nam đang làm việc trong các ngành nghề không đòi hỏi về trình độ chuyên môn hoặc chuyên môn thấp Phần lớn các doanh nghiệp đều phải đào tạo nghề cho công nhân Công nhân không lành nghề dẫn đến sản phẩm chất lượng thấp, năng suất cao, sản phẩm làm ra sẽ không nhiều trong cùng một đơn vị thời gian Đặc biệt các hoạt động in, ấn thủ công thì vẫn còn tốn khá nhiều thời gian và công sức của nhân công
Những nghành nghề in, ấn thủ công khắc bằng các vật dụng kim loại thô sơ có thể gây tổn thương cho công nhân tham gia công việc và cũng nhưu ảnh hưởng đến năng suất của quá trình Tốc độ đổi mới công nghệ còn chậm, chưa đồng đều và chưa có định hướng phát triển rõ rệt Phần lớn các doanh nghiệp của nước ta sử dụng các công nghệ tụt hậu so với các nước trên thế giới từ 2-3 thế hệ 80% - 90% công nghệ nước ta đang sử dụng là công nghệ nhập khẩu, 76% công nghệ máy móc nhập khẩu thuộc thập niên
50 – 60, 50% là công nghệ tân trang Sự lạc hậu về công nghệ sẽ tạo ra chất lượng sản phẩm thấp, điều này gây cho hàng hóa của chúng ta rất nhiều khó khăn trong vẫn đề cạnh tranh giá cả trên thị trường
Hình 1.1 Thị trường máy khắc laser
Hiện nay, nền công nghệ 4.0 cũng đang tác động đến như cầu toàn cầu về máy khắc laser Sự gia tăng nhu cầu về độ chính xác, tốc độ cao và tự động hóa từ các nghành công nghiệp khác nhau, chẳng hạn như thực phẩm, ô tô và đóng gói, là nguyên nhân chính dẫn đến việc áp dụng công nghệ này
Trên hết, thị trường máy dựa trên laser đang thiết lập sự tăng trườn thị trường mới
Nó đang làm nhưu vậy cho các nghành công nghiệp may mặc, vải, bảng hiệu kỹ thuật số và bán lẻ, tiện ích và thiết bị thể thao Tương tự, các phẩm chất kim loại, chạm khắc gỗ và đồ trang sức đang khuyến khích thị trường này phát triển.
Nhu cầu người tiêu dùng và doanh nghiệp
Nhóm đã đặt ra một số câu hỏi và tiến hành khảo sát ngườ tiêu dùng và doanh nghiệp để đưa ra cái nhìn khách quan nhất về thị trường Việt Nam hiện nay
Hình 1.2 Bảng khảo sát nhu cầu khách hàng
Hình 1.3 Bảng khảo sát nhu cầu khách hàng
Sau khi khảo sát thu được kết quả sau:
Hình 1.4 Biểu đồ khảo sát thông tin cá nhân
Hình 1.5 Biểu đồ khảo sát độ tìm hiểu máy khắc laser
Theo khảo sát, đa phần giới trẻ độ tuổi từ 18-22 tuổi đang đi làm tại các doanh nghiệp hoặc có doanh nghiệp đều biết đến sản phẩm máy khắc laser chiếm 96,8% Số người đã
6 biết và tìm hiểu về máy khắc laser lên đến 87,1%, số người biết nhưng chưa tìm hiểu 9,7% Nhìn chung gần hết số người đã tìm hiểu về máy khắc laser cho thấy máy phổ biến trên nhiều lĩnh vực và hoạt đông tại thị trường
Hình 1.6 Biểu đồ khảo sát mục địch sử dụng
Theo biều đồ ta thấy tỉ lệ chọn mục đích của máy khắc trên các loại vật chiếm gần hết tỉ lệ lựa chọn
Hình 1.7 Biểu đồ khảo sát vật liệu khắc
Theo nhu cầu thị trường tỉ lệ những người thích các đồ vật nghệ thuật tạo từ máy khắc laser từ vật liệu Gỗ chiếm 90,3% Đa phần các đồ nghệ thuật này đều bắt mắt, thường xuất hiện ở các khu du lịch là những sản phẩm đồ lưu niệm hay mang tính nghệ thuật cao
Hình 1.8 Biểu đồ khảo sát mức giá Đa phần tỉ lệ những người có nhu cầu mong muốn giá từ 3 – 5 triệu chiếm 54,8%
Từ bàng khảo sát ta nhu cầu khác hàng
- Mục đích: khắc trên các vật liệu
- Giá thành bán ra: 3 – 5 triệu
Cấu tạo máy khắc laser
Hệ thống máy khắc laser gồm hai thành phần chính:
Thành phần cơ khí: Hệ máy chính, cơ cấu chuyển động, đầu khắc laser Bộ phận quan trọng nhất của máy là đầu khắc laser, đầu laser tạo ra một chùm tia năng lượng cao được sinh ra bởi máy phát laser sẽ được tập trung trên bề mặt chị tiết gia công nhờ hệ thống thấu kính Bên cạnh đó máy khắc còn có cơ cấu chuyển động cơ khí theo hai phương X-Y
Thành phần điều khiển: Có vai trò giám sát trạng thái và điều khiển máy khắc laser hoạt động ổn định Thành phần điều khiển bao gồm bộ xử lý trung tâm, các thiết bị cảm biến giám sát hoạt động, thiết bị hiển thị và phát tín hiệu cảnh báo Việc điều khiển hoạt động máy khắc laser có thể can thiệp bởi con người qua hệ thống nhập liệu và các tác động cảnh báo với hệ thống.
Thiết lập danh sách yêu cầu
Bảng 1.1 Danh sách yêu cầu
Nhóm 15 Danh sách yêu cầu cho máy khắc laser
+ Kích thước khung máy: Chiều rộng 300 – 400 mm Chiều dài 350 – 460 mm
Chiều cao 300 – 400 mm + Tải trọng: 5 – 8 kg
+ Trọng lượng: 7 – 10 kg + Có rãnh để con trượt trượt trên thanh có kích thước chiều rộng 8 – 12 mm, chiều sâu 20 – 25 mm
+ Sử dụng hợp kim cứng có độ bền cao, chống va dập, nhẹ
+ Chắc chắn bền bỉ, có khả năng chịu được lực lớn + Nhỏ gọn, dễ di chuyển, dễ tháo lắp
+ Chống ăn mòn, rỉ sét
+ Kích thước: Chiều dài 300 – 400 mm Chiều rộng 50 – 100 mm Chiều cao 50 -100 mm + Có vị trí ghép nối vs mắt laser + Có rãnh để con trượt trên thanh + Sử dụng hợp kim cứng chất lượng cao, chống trầy xước, nhẹ, bền bỉ, có khả năng chịu lực tốt
+ Kích thước: Chiều dài 300 – 400 mm Chiều rộng 50 – 100 mm Chiều cao 50 – 100 mm + Gồm 4 chân để lắp vào 4 góc của khung máy để tạo độ thăng bằng
+ Làm từ các vật liệu có tính đàn hồi hoặc cứng + Chống ăn mòn, rỉ sét
+ Có khả năng giảm chấn
+ Kích thước: 40 x 50 x 15 + Công suất 0,5 – 5,5 W + Độ chính xác định vị: ± 0,01 mm + Bước sóng laser: 445 – 635 nm + Nhiệt độ làm việc: 10 - 40°C + Có thể chỉnh được độ đậm nhạt - độ sâu + Điều chỉnh được tốc độ cắt khắc nhanh: 20 – 1500 mm/s + Có thể khắc trên nhiều vật liệu: gỗ, nhựa, mica, da…
+ Chiều dài: 40 – 60 mm + Đường kính trục: 5 – 10 mm + Góc bước: 1,8 – 2,5 độ + Điện áp làm việc: 9 – 42 V + Tốc độ di chuyển: 80 – 100 mm/s + Động cơ: dẫn động các trục X hoặc Y + Có khả năng di chuyển mượt mà và dễ bảo trì
Dẫn hướng + Làm bằng vật liệu bền, có khả năng chịu lực cao + Được bọc bên ngoài bằng các vật liệu có tính đàn hồi
+ Làm dần hướng các trục chuyển động trên cách rãnh của thanh nhôm định hình, giúp hệ thống làm việc một cách mượt mà và ổn định
+ Chịu được lực kéo cao + Có độ bền cơ học cao, khó bị đứt hay xé rách
+ Điện áp vào: AC 100 – 240V + Tần số: 50-60 Hz
+ Điện áp ngõ ra: 12 - 24 W + Công suất: 40 – 60 W + Nhiệt độ môi trường thích hợp: 10-50°C
Đầu vào + Phím chức năng: nhận yêu cầu thiết lập từ con người
+ Bộ nhớ: lưu trữ các lệnh và dữ liệu truyền vào + Cổng kết nối: Nhận và truyền dữ liệu từ thiết bị ngoại vi + Vi xử lý: Điều khiển toàn bộ hoạt động, xử lý các yêu cầu dữ liệu + Cảm biến: Thu nhận các thông tin từ môi trường
+ Màn hình: Hiển thị thông số cần khắc + Khối gia nhiệt: Nóng chảy vật liệu tới nhiệt độ sử dụng + Khối tản nhiệt: Làm mát động cơ và tản nhiệt cho đầu khắc laser
+ Tín hiệu đèn báo hiển thị + Đèn cảnh báo
+ Hiển thị các thông số quá trình in trên màn hình
+ Hệ thống: Bảo vệ quá dòng và quá nhiệt + Vật liệu: Sử dụng vật liệu thân thiện với môi trường + Con người: Bảo vệ khỏi rò rỉ điện
+ Có hệ thống dừng khẩn cấp + Có hướng dẫn sử dụng an toàn
+ Sai số định vị: Trục X: 0.012 mm
Trục Y: 0.012 mm Trục Z: 0.004 mm + Độ bền: trung bình 2-3 năm + Hao mòn: 5-10% trong 2-3 năm
Vận hành + Vùng hoạt động:
+ Phương thức sản xuất: Sản xuất hàng loạt số lượng lớn + Chất lượng hoàn thành: Đạt chuẩn dung sai xấp xỉ 0.1mm + Lãng phí: = 36 tháng
+ Vật liệu thân thiện với môi trường, có thể tái chế
+ Tổng giá thành sản phẩm: 3 triệu – 5 triệu
Xác định các vẫn đề cơ bản
Dựa vào danh sách yêu cầu ta có thể xác lập được các vẫn đề cơ bản cho sản phẩm máy khắc laser:
- Kích thước: khung máy và đầu khắc laser phù hợp với môi trường sử dụng là các nhà máy, xưởng sản xuất
- Cơ cấu chuyển động: động cơ êm ái, không gây tiếng ồn, di chuyển mượt mà, truyền động ổn định
- Năng lượng: sử dụng nguồn điện tại nơi làm việc
- Tín hiệu vào/ra: chính xác, nhanh nhạy, không có tình trạng nhiễu loạn tín hiệu
- An toàn: đàm bảo an toàn về điện, cảnh báo khi có trục trặc hay sự cố xảy ra, đảm bảo an toàn về con người khi xảy ra vấn đề
- Sản xuất: sản xuất hàng loạt với số lượng lớn, chất lượng sản phẩm cao và tối ưu hoá chi phi sản xuất
- Bảo trì bảo dưỡng: dễ dàng trong việc tháo lắp để vệ sinh sản phẩm, có thời gian bảo trì định kì, thời gian bảo hành đẩm bảo và tuổi thọ sản phẩm cao
Cấu trúc chức năng
Chức năng tổng thể
Hình 2.1 Chức năng tổng thể của máy khắc laser
Chú thích Đường tín hiệu Đường năng lượng Đường vật liệu
Vật liệu khắc Mẫu vật
Tín hiệu điều khiển Tín hiệu điện
Xây dựng cấu trúc chức năng
Hình 2.2 Sơ đồ cấu trúc chức năng tổng thể của máy khắc laser
- Bảo vệ hệ thống điện
Hình 2.3 Sơ đồ cấu trúc chức năng bảo vệ hệ thống điện
Hình 2.4 Sơ đồ cấu trúc chức năng dừng khần cấp
Hình 2.5 Sơ đồ cấu trúc chức năng dẫn động
Hình 2.6 Sơ đồ cấu trúc chức năng điều tốc
Hình 2.7 Sơ đồ cấu trúc chức năng kiểm soát vị trí
Hình 2.8 Sơ đồ cấu trúc chức năng kiểm soát tốc độ
- Kiểm soát nhiệt độ đầu khắc
Hình 2.9 Sơ đồ cấu trúc chức năng kiểm soát nhiệt độ đầu khắc
- Kiểm soát cường độ laser
Hình 2.10 Sơ đồ cấu trúc chức năng kiểm soát cường độ laser
Hình 2.11 Sơ đồ cấu trúc chức năng nhập liệu
Phát triển cấu trúc làm việc
Bảng 2.1 Nguyên tắc làm việc cho từng chức năng của máy khắc laser
1 Nguồn Nguồn biến áp một pha
2 Bảo vệ hệ thống điện
3 Ngắt điện khi quá tải
4 Chuyển đổi điện cơ Động cơ servo Động cơ bước
5 Chuyển đổi quang Laser CO 2 Laser Diode
6 Xử lý và điều khiển Arduino Bộ điều khiển
7 Dừng khẩn cấp Nút nhấn Công tắc
Truyền động Dây đai răng Dây đai dẹt Dây đai thang
9 Dẫn hướng Ray dẫn hướng Con lăn Khe dẫn hướng
10 Giảm tốc Dây đai thang Dây đai dẹt Dây đai răng
Kiểm soát vị trí Đo vị trí Công tắc hành trình
12 Hiển thị Màn hình LED Màn hình LCD Màn hình máy tính
13 Thay đổi vị trí Động cơ bước Động cơ servo Motor
Kiểm soát tốc độ Đo tốc độ Cảm biến động cơ
15 Hiển thị Màn hình LCD Màn hình LED Màn hình máy tính
16 Thay đổi tốc độ Động cơ bước Động cơ servo Motor
Kiểm soát nhiệt độ đầu khắc Đo nhiệt độ Laser Cảm biến nhiệt Hồng ngoại
18 Báo quá nhiệt Chuông Màn hình Đèn báo
19 Hiển thị Màn hình LCD Màn hình LED Màn hình máy tính
20 Tản nhiệt Quạt làm mát Tản nhiệt nhôm
21 Kiểm soát cường độ laser Đo chiều cao vật
Thước Cảm biến đo chiều cao
22 Thay đổi tiêu cự Ống kính tiêu cự khác nhau
Núm xoay Thay đổi chiều cao máy
Nút bấm Màn hình cảm ứng Bàn phím
USB type A USB type C Kết nối không dây
25 Bộ nhớ Thẻ nhớ Ổ cứng Đĩa DVD
26 Hiển thị Màn hình LED Màn hình LCD Màn hình máy tính
17 a Kết hợp nguyên tắc làm việc
Các nguyên tắc làm việc được kết hợp thành các biến thể được biểu diễn như trong bảng… Cụ thể nhưng nguyên tắc được ký hiệu sẽ tạo thành một biến thể Theo bảng…ta có thể thấy có ba biến thể khác nhau được chọn ra tương ứng với biến thể 1, biến thể 2, biến thể 3 Từ đâu ta xét tới tính khả thi của các biến thể được tạo ra b Lựa chọn biến thể
Sau khi kết hợp các nguyên tắc làm việc, ta được 3 biến thể tiểu biểu :
12.2 – 13.1 – 14.2 – 15.1 – 16.3 – 17.1 – 18.2 – 19.2 – 20.1 – 21.2 – 22.3 – 23.1 – 24.1 – 25.3 – 26.2 Để lựa chọn ra được biến thể phù hợp nhất, ta tiến hành xây dựng các tiêu chí để đánh giá và so sánh các biến thể Tuy nhiên độ phức tạp và quan trọng của các tiêu chí để đánh giá là khác nhau, vì thế có thể bao quát và thấy được mức độ quan trọng của các tiêu trí, ta xây dựng một xây mục tiêu
Trong cây mục tiêu bao gồm những tiểu chí đặt ra cho biến thể Trong các tiểu chí lớn có những tiểu chí nhỏ hơn được đặt ra Số điểm bên trải (W) là độ quan trọng của tiêu chí đó với tiểu chí lớn hơn, số bên phả (Wt) là độ quan trọng của tiểu chí đó với tổng thể hệ thống hình.
Đánh giá các biến thể
Bảng 2.2 Bảng đánh giá tiêu chí 3 biến thể
STT Tiêu chí Điểm tiêu chí Điểm đánh giá
Hệ thống điện an toàn, ổn định
Bảo vệ hệ thống điện
Chống ngắn mạch 0.035 0.015 0.01 0.01 Ngắt khi quá tải 0.035 0.01 0.015 0.01
Kiểm soát cường đô laser Đo chiều cao vật 0.1 0.03 0.04 0.03
3 Hoạt động trơn chu Dẫn động
Khả năng ứng biến linh hoạt
Kiểm soát vị trí Đo vị trí 0.025 0.01 0.007 0.008
Hiển thị 0.015 0.004 0.007 0.004 Điều chỉnh vị trí 0.03 0.01 0.015 0.005
Khống chế tốc độ Đo tốc độ 0.025 0.008 0.01 0.007
Hiển thị 0.015 0.007 0.004 0.004 Điều chỉnh tốc độ 0.03 0.015 0.007 0.008
Kiểm soát nhiệt độ đầu khắc laser Đo nhiệt độ 0.03 0.01 0.01 0.01
Hiển thị 0.015 0.004 0.004 0.007 Báo quá nhiệt 0.02 0.01 0.005 0.005
5 Cài đặt vận hành Nhập liệu
Nhập lệnh 0.02 0.008 0.006 0.006 Truyền dữ liệu 0.025 0.007 0.01 0.008
Có thể thấy biến thể 1 có giá trị tổng thể cao nhất và xếp hạng tổng thể tốt nhất với trọng số chiếm 39,5% Tuy nhiên biến thể 2 theo sát phía sau Với xếp hạng trọng số là 33%, biến thể 1 đại diện cho một giải pháp nguyên tắc tốt để bắt đầu giai đoạn thiết kê phương án
Thiết kế sơ bộ
Tạo sơ đồ hệ thống
Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống
Nhóm chức năng
Hình 3.2 Nhóm chức năng hệ thống
Khối điều khiển và lưu trữ
Khối quản lý an toàn
Bố trí hình học
Hình 3.3 Bố trí hình học thô
Khối điều khiển và lưu trữ
Khối quản lý an toàn
Xác định layout thô – xác định các bộ phận thực hiện chức năng chính
Đây là một bước quan trọng trong việc thiết kế lớp sản phẩm Từ các khối chức năng tổng hợp được, nhóm thiết kế sẽ tiến hành bố trí hình học cho sản phẩm máy khắc laser bằng việc xây dựng một bản phác thảo biểu thị rõ vị trí hình học tương đối giữa các khối trong sản phẩm sao cho sản phẩm có thể hoạt động một cách thuận tiện nhất có thể Sau khi định hình layout vị cho các bộ phận, ta tiến hành ghép nhóm cho một số các các cụm bộ phận có chung thiết kế để bố trí trí hình học và có được bố trí hình học tương quan giữa các layout như sau
Với mỗi nhóm bộ phận thiết kế sẽ có một vài chi tiết chung có tương quan hình học và vị trí không với nhau Do vậy, ta sắp xếp cho các nhóm có bộ phận chung cùng thiết kế với nhau Bảng dưới đây thể mô tả một số chức năng và nhiệm vụ đặt ra cho các nhóm thiết kế:
STT Tên nhóm Bộ phận
Bộ chuyển đổi điện áp
2 Bảo vệ điện Cầu chì
3 Động cơ Động cơ bước Motor
4 Điều khiển và lưu trữ Vi xử lý
Nguồn laser Ống kính Quạt tản nhiệt
Cảm biến nhiệt độ Cảm biến vị trí Cảm biến tốc độ
7 Quản lý an toàn Màn hình LCD
Khung máy Chân máy Thanh trượt ngang
Thiết kế chi tiết
Thiết kế cơ khí
Khung máy của máy khắc laser mini là nền tảng cơ bản và cấu trúc chính của thiết bị Nó cung cấp sự ổn định và hỗ trợ các thành phần chính khác của máy khắc laser Ở đây nhóm thiết kế sử dụng hợp kim nhôm vật liệu này được chọn để đảm bảo sự cứng cáp và độ bền cho máy khắc laser, đồng thời giảm trọng lượng tổng thể của thiết bị
Hình 3.4 Khung máy khắc laser b Động cơ
Nhóm chọn động cơ bước để dẫn động các trục vì loại động cơ này dễ hiểu khiển, giá thành hợp lí và dễ tìm mua Động cơ bước phổ biến ở thị trường hiện này là động cơ có công suất khoảng 50W
Loại động cơ Hybrid, 4 dây
Cường độ định mức 1.2 A Điện áp định mức
12V (các driver sẽ điều khiển dòng cấp động cơ theo phương pháp PWM, do đó điện áp cấp cho driver có thể từ 5 – 36V)
Góc quay mỗi bước 200 bước/chu kỳ (1.8 độ/bước)
Kích thước mặt bích 42x42 mm
Chiều dài thân 44m c Đầu laser diode Đầu khắc laser 0.5W 405Nm 12V được sử dụng trong các máy CNC, máy khắc dung để làm máy khắc laser, có thể khắc lên các vật liệu như: gỗ, da, nhựa, sừng, … cho ra những đường khắc đẹp và tinh xảo Đầu khắc laser đã có driver tích hợp, chỉ cần cắm vào board là có thể sử dụng được ngay Đầu khắc còn được thiết kế sẵn 1 quạt tản nhiệt giúp tăng tuổi thọ và độ bền của sản phẩm khi làm việc liên tục
Hình 3.6 Đầu khắc laser diode
+ Với công suất 500m W phù hợp khắc cái vật liệu mỏng, dễ bị hư hỏng nếu công suất đầu khắc quá lớn
+ Sản phẩm có quạt tản nhiệt tích hợp, đảm bảo nhiệt độ ổn định cho đầu khắc
+ Sản phẩm có driver tích hợp, chỉ cần cắm vào board điều khiển là có thể sử dụng + Các vật liệu có thể khắc: gỗ, nhựa, PCB, tre, sừng, da…
+ Các vật liệu không thể khắc: kim loại, đá, gốm sứ, thuỷ tinh… d Quạt tản nhiệt Đối với linh kiện khi hoạt động toả nhiệt nhiều như đầu khắc laser, vậy nên việc làm mát rất quan trọng để có thể giúp tuổi thọ của nó được kéo dài Vì vậy quạt tản nhiệt
3010 sẽ giúp đầu khắc laser giữ nhiệt độ ổn định trong quá trình làm việc
Kích thước 30x30x10 mm Đầu nối 2 pin (2.0mm) Điện áp định mức DC 5V 12V 24V
Dòng điện định mức 0.11 plusmn 0.02 Amp
Tốc độ định mức 6500 plusmn 10% vòng/phút
Lưu lượng không khí 9.8 CFM
Con lăn nhựa sử dụng để làm dẫn hướng các trục chuyển động trên các rãnh của thanh nhôm định hình, giúp hệ thống làm việc một cácg mượt mà và ổn định Con lăn được làm bằng nhựa cứng có độ bền cao
- Vành con lăn đường kính 23mm
- Moay ơ có taro ren M5 f Dây đai răng, bánh răng
Bộ truyền đai là bộ truyền ma sát gián tiếp nhờ vào ma sát sinh ra giữa dây đai và bánh đai (dùng puly) Mà cơ năng được truyền từ bánh chủ động sang bánh bị động Dây đai răng là dây đai dạng vòng có lớp cường lực làm từ dây cáp bằng sợi thuỷ tinh, bề mặt bên ngoài bọc bởi PU hoặc cao su tổng hợp, phía trong dây đai có hình răng, giúp cho dây đai và con lăn ăn khớp
+ Chiều rộng rãnh: 7mm/0.28 inch
Bánh xe dẫn dây (puly) dùng để chỉ ròng rọc và bánh đai, puly dùng để chuyển hướng cáp, có dạng đĩa tròn và có rãnh để bỏ dây cáp Nhiệm vụ truyền momen lực chuyển động giúp máy móc có thể vận hành ổn định
+ Đường kính doa: 5mm/0.19 inch
+ Chiều cao: 16mm/0.62 inch g Các chi tiết khác
Các chi tiết bộ phân kết cấu cơ khí sau quá trình thiết kế từng chi tiết riêng biệt theo một số chi tiết Đồng thời dựa vào những cơ cấu đã có sẵn nhằm giảm thiểu chi phí
Nhóm đã thiết kế, bố trí được các chi tiết bộ phận cơ khí khác của máy một cách thích hợp như những hình sau đây
Hình 3.11 Mica bắt giữ động cơ trục X
Hình 3.12 Mica bắt giữ, cân bằng động cơ trục X
Hình 3.13 Ke nhôm bắt giữ các khớp khung
Hình 3.14 Mica bắt giữ động cơ trục Y
Hình 3.15 Mica bắt giữ, cân bằng động cơ trục Y
Thiết kế điện – điện tử
Nguồn 12V 5A được dùng rộng rãi trong các thiết bị công nghiệp và dân dụng như lắp đặt tủ điện, lắp đèn, camera giám sát, máy tính, loa đài,… hoặc bất cứ thiết bị nào sử dụng nguồn một chiều có thông số tương ứng Nguồn 12V 5A thường được dùng trong các mạch ổn áp, cung cấp dòng áp đủ trong trường hợp dòng ảnh hưởng tới mạch, sụt áp
Bộ nguồn này có công dụng nổi bật như chỉnh lưu, biến tần, nắn dòng,… nhằm làm dòng điện, điện áp, tần số dao động ổn định Không những có vai trod quan trọng, nguồn 12V 5A làm tăng tuổi thọ của các thiết bị điện lâu hơn
Sai số điện áp đầu ra 1 – 3%
33 b Khối điều khiển trung tâm
Qua quá trình tìm hiểu thì nhóm chọn bộ điều khiển arduino làm bộ điều khiển hệ thống Arduino là một bộ hoàn chỉnh gồm nguồn 5V, một ổ ghi, một bộ dao động, một vi điều khiển, truyền thông nối tiếp, LED và các lỗ cắm
Sử dụng vi điều khiển Atmega328 họ 8 bit Điện áp hoạt động 5V DC
Tần số hoạt động 16 MHz
Số chân Digital I/O 14 (6 chân hardware PWM)
Số chân Analog 6 (độ phân giải 10 bit)
Dòng tối đa trên mỗi chân I/O 30 mA
Dòng ra tối đa (5V) 500 mA
Bộ nhớ flash 32 KB (Atmega328) với 0.5 KB dung bởi bootloader
Arduino CNC shield V3 là board mở rộng của Arduino UNO R3 dùng để điều khiển các máy khắc laser Arduino CNC shield V3 có 4 khay dùng để cắm các module điều khiển động cơ bước A4988, khi đó board có thể điều khiển 3 trục X, Y, Z và thêm 1 trục thứ 4 tuỳ chọn trên các máy khắc laser
+ Tương thích GRBL (mã nguồn mở chạy trên Arduino UNO R3 để điều khiển máy khắc laser )
+ Hỗ trợ 4 trục (trục X, Y, Z và một trục tuỳ chọn)
+ Hỗ trợ 2 Endstop cho mỗi trục
+ Sử dụng các module điều khiển động cơ bước, giúp tiết kiệm chi phí khi thay thế, nâng cấp
+ Thiết lập độ phân giải bước động cơ bằng junp đơn giản
+ Điện áp nguồn cấp đa dạng từ 12V tới 36V
+ Tương thích với module A4988 và DRV8825 d Các Module Driver
Module điều khiển động cơ bước A4988
Mạch điều khiển động cơ bước Stepper Motor A4988 Module được sử dụng rộng rãi Dùng với board CNC Shield v2 cho điều khiển động cơ bước Mạch điều khiển động cơ bước A4988 là driver điều khiển động cơ bước cực kỳ nhỏ gọn, hỗ trợ nhiều chế độ hoạt động của động cơ bước như: full, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16 Ngoài r, module này có thể điều chỉnh dòng tối đa thông qua 1 biến trở Cho phép động cơ bước hoạt động với công suất tối đa Chế độ bảo vệ sẽ tự động ngắt điên khi quá nóng
+ Thích hợp điều khiển động cơ bước 8V~35V 2A
+ Giao tiếp và điều khiển đơn giản
+ Chế độ điều khiển: full, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16
+ Điều chỉnh biến trở để thay đổi dòng ngõ ra max, tốc độ bước cao hơn
+ Tự động dò cường độ dòng điện
+ Có mạch shutdown khi quá nhiệt, quá áp và quá dòng
+ Mạch bảo vệ ngắn mạch
+ IPS: hiện tại là phiên bản mới nhất của sản phẩm Các sản phẩm cũ hơn là điện dung cắm vào, còn tất cả các sản phẩm mới là tụ điện SMD
+ Thêm cổng 5521DC, để giải quyết vấn đề không thể kết nối trực tiếp trình điều khiển laser giai đoạn với nguồn điện Không chỉ dành cho việc điều khiển laser mà dùng cho tất cả các lạo nguồn điện hiện tại không đổi
+ Được sử dụng trên tất cả các nguồn điện DC, AC-DC bất kể đầu vào dương và âm + Mạch điều khiên bộ nguồn laser mới được phát triển này tốt hơn với phiên bản trước, vì vậy nó có thể mang lại cho người dùng nhiều sự tiện lợi hơn
Vật liệu Tấm đồng phủ sợi thuỷ tinh FR-4
Mạch bước xuống 12V, đầu ra dòng điện không đổi (dòng điện và điện áp có thể điều chỉnh ngược) Điện áp đầu vào 8 – 14 V (khuyến nghị 12 VDC)
Thông số đầu ra Tối đa 3A
200 mW – 3 W 405/445/450/520 nm đỏ/xanh lá cây/xanh lam …
Cung cấp năng lượng ổ đĩa laser
Bản vẽ hoàn chỉnh
Ngày nay, nhu cầu vê các sản phẩm có tính thẩm mỹ cao nên ngành công nghiệp trang trí, điêu khắc trên các vật liệu khác nhau được hình thành và phát triển mạnh mẽ và cũng vì thế đòi hỏi những công cụ máy móc gia công chính xác và gia tăng năng suất Nắm được tầm quan trọng đó, nhóm em đã làm đề tài Thiết kế sản phẩm cơ điện tử “Máy khắc laser” là một hệ thống có tính ứng dụng cao và đóng vai trò quan trọng trong đời sống hiện đại Hiểu được điều này, báo cáo Thiết kế sản phẩm cơ điện tử “Máy khắc laser” đã được tiến hành tìm hiểu, nghiên cứu và hoàn thành giai đoạn thiết kế Với kết cấu cơ khí bền vững, gia công hoàn toàn tự động theo yêu cầu, độ chính xác gia công tốt, máy làm việc êm và ít tiếng ồn, phần mềm điều khiển hoạt động tương đối ổn định và đáp ứng yêu cầu đặt ra Với sự trợ giúp của Internet, cơ sở học tập và nghiên cứu đầy đủ của nhà trường đã góp phần lớn vào tiến độ của qáu trình nghiên cứu và thiết kế sản phẩm cơ điện tử “Máy khắc laser” Bên cạnh đó, quá trình thực hiện đề tài còn được sự hướng dẫn của thầy giáo bộ môn, có kinh nghiệm và chuyên về lĩnh vực chuyên ngành giúp việc trao đổi về các vấn đề gặp phải khi nghiên cứu dễ dàng hơn Từ phía sinh viên, các thành viên của nhóm khá năng động và tích cực trong việc học tập tìm tòi và nghiên cứu Quá trình thực hiện được lên kế hoạch từng bước và được thực hiện nghiêm túc, đúng tiến độ qua đó tạo nên được tính thống nhất và hiệu quả trong hoạt động của nhóm Tuy nhiên trong quá trình nghiên cứu không thể tránh được những khó khăn và sai sót vì vậy chúng em rất cần ý kiến, góp ý của thầy cô Nhóm cũng xin được gửi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn Văn Trường đã hết lòng tận tình hướng dẫn và truyền đạt cho chúng em những kiến thức và kinh nghiệm Bên cạnh đó thầy đã dành thời gian quý báu để nhận xét và đánh giá báo cáo của chúng em Đó là những lời nhận xét có ý nghĩa rất lớn đối với chúng em
