Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển cho máy phay tự động ứng dụng cho phòng thí nghiệm cơ khí tại trường đại học sao đỏ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRẦN QUANG TRUNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO MÁY PHAY TỰ ĐỘNG - ỨNG DỤNG CHO PHÒNG THÍ NGHIỆM CƠ KHÍ TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ Chuyên ngành : Đo lường Các hệ thống điều khiển LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH: ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Nguyễn Quốc Cường Hà Nội – Năm 2010 LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan luận văn em thực hoàn toàn trung thực, kết đạt luận văn hoàn toàn xác Tài liệu tham khảo để thực luận văn em sử dụng ghi bảng tài liệu tham khảo Em xin chịu trách nhiệm trước lời cam đoan trên! Em xin trân trọng cám ơn! Formatted: Width: 8.27", Height: 11.69" LỜI NÓI ĐẦU Ngày với phát triển vược bậc khoa khọc công nghệ, đặc biệt phát triển ngành công nghệ thông tin điện tử Sự phát triển hai ngành làm xuất dòng thiết bị, sản phẩm Dòng thiết bị, sản phẩm kết hợp ba ngành Cơ khí, Điện tử công nghệ thông tin Các thiết bị, sản phẩm ngày áp dụng rộng rãi công nghiệp dân dụng Máy CNC robot công nghiệp hai sản phẩm điển hình dòng sản phẩm Sự phát triển dòng thiết bị sản phẩm đòi hỏi phải có ngành kỹ thuật sinh để nghiên cứu, phát triển dòng thiết bị sản phẩm Xuất phát từ nhu cầu thực tế mà ngành Cơ điện tử đời, từ đời Robot công nghiệp, máy CNC sản phẩm điển hình ngành Ở trường Đại học Sao Đỏ ngành công nghệ Cơ điện tử thức đưa vào nội dung đào tạo.Tuy nhiên, chưa có phòng thí nghiệm, hệ thống xưởng thực hành, thực tập riêng cho ngành công nghệ Cơ điện tử Hệ thống thực hành ngành học chưa đáp ứng nội dung ngành học, tất thực hành ngành học lấy từ hệ thống thực hành khoa trường, là: Khoa Cơ khí, khoa Điện, khoa Điện tử Tin học.Với sản phẩm Máy Phay tự động đề tài đưa vào hệ thống thực hành ngành học giúp sinh viên có mô hình trực quan lý tưởng, đồng thời mô hình để sinh viên thực hành tập vi xử lý, điều khiển động bước, giao tiếp máy tính Hiện nhà trường thức đưa ngành học công nghệ Cơ điện tử vào đào tạo, nhiên số lượng giáo viên đào tạo ngành lại Phần lớn giáo viên giảng dạy ngành chuyển từ ngành khác sang Với phạm vi luận văn mong tiếp cận với kiến thức nhằm đáp ứng tốt cho việc giảng dạy môn học ngành học Vì tác giả lựa chọn đề tài nghiên cứu với nội dung: “Nghiên cứu thiết kế điều khiển cho máy phay tự động – ứng dụng cho phòng thí nghiệm Cơ khí Trường Đại học Sao Đỏ’’ Do thời gian trình độ có hạn nên luận văn không tránh khỏi sai sót nhiều vấn đề cần phải hoàn thiện thêm Tác giả mong nhận ý kiến đóng góp, dẫn thày cô giáo đồng nghiệp Tác giả xin chân thành cám ơn tập thể thầy cô Bộ môn Kỹ thuật đo Tin học công nghiệp Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đặc biệt thầy giáo TS Nguyễn Quốc Cường cho dẫn quý báu tạo điều kiện để tác giả hoàn thành đề tài tốt nghiệp Xin cám ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp - người động viên tạo điều kiện thuận lợi trình tác giả làm đề tài Hà Nội, tháng 10 năm 2010 Tác giả Trần Quang Trung MỤC LỤC Deleted: ¶ Trang Lời nói đầu Mục lục Chương 1: Giới thiệu hệ thống máy phay 1.1 Sơ lược hệ thống máy phay Formatted: Right 1.2 Giới thiệu hệ thống máy phay Trường đại học Sao Đỏ .5 1.2.1 Rôbốt công nghiệp .5 1.2.2.Máy phay 1.2.3 Băng tải hệ thống cấp phôi tự động .8 1.3 Hệ thống điều khiển máy phay Chương 2: Phân tích thiết kế điều khiển hệ thống máy phay 10 2.1 Sơ đồ khối chức điều khiển hệ thống máy phay 10 2.2 Giới thiệu máy phay hệ thống .11 2.2.1 Sơ đồ khối máy phay .11 2.2.2 Nguyên lý, cấu trúc, hoạt động máy phay 12 2.3 Thiết kế điều khiển 13 Formatted: Right 2.3.1 Sơ đồ cấu trúc điều khiển máy phay .13 2.3.2 Lựa chọn linh kiện thiết bị .14 2.3.2.1 Linh kiện .14 2.3.2.2 Thiết bị 22 2.3.3 Sơ đồ nguyên lý 24 2.3.4 Sơ đồ mạch in 25 Chương 3: Thiết kế chương trình 26 3.1 Chức chương trình .26 3.2 Thiết kế chương trình 27 3.2.1 Lưu đồ thuật toán vi điều khiển nhận tín hiệu từ máy tính điều khiển động 27 3.2.2 Lưu đồ thuật toán chương trình tính toán xuất liệu điều khiển Formatted: Right, Indent: First line: 0" máy tính 29 Chương 4: Kết thử nghiệm 33 Formatted: Right 4.1 Ảnh hệ thống máy phay 33 4.2 Mô tả thí nghiệm 33 4.2.1 Thiết lập chương trình gia công cho chi tiết 34 4.2.2 Lựa chọn thông số khởi động .36 4.3 Ảnh mẫu sản phẩm trước sau gia công 38 4.3.1 Ảnh mẫu sản phẩm trước gia công 38 Formatted: Right Formatted: Centered, Indent: First line: 0" 4.3.2 Ảnh mẫu sản phẩm sau gia công .39 4.4 Đánh giá kết thu 39 Formatted: Right Kết luận hướng phát triển luận văn .40 Tài liệu tham khảo 41 Phụ lục A 42 Phụ lục B 58 Formatted: Centered CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG MÁY PHAY 1.1 Sơ lược hệ thống máy phay Hiện máy phay sử dụng để phục vụ cho việc thực tập tay nghề học sinh – sinh viên nghành khí, điện tử chủ yếu máy phay máy phay FWD32, Phay đứng, Phay ngang Bộ điều khiển máy phay sử dụng mạch rơle công tắc tơ để điều khiển cho trình công nghệ, rơle nhiệt để bảo vệ tải Do điều khiển cồng kềnh, làm việc với độ tin cậy, độ xác không cao, hiệu suất thấp Mặt khác số lượng máy phay hạn chế để phục vụ cho học sinh thực tập với số đông khó, thiết bị có độ xác khí khả tự động hoá thấp; chủ yếu phục vụ cho học sinh - sinh viên nghành khí Ngoài để giúp cho học sinh - sinh viên nghành điện tử hiểu rõ mạch điện tử, cấu, thiết bị có khả lập trình hệ thống máy phay làm việc tự động với độ tin cậy độ xác cao Giới thiệu hệ thống máy phay trường ĐH Sao Đỏ Hệ thống máy phay có trường máy phay FWD32, Phay đứng, Phay ngang sử dụng học sinh thực tập vào tập như: phay mặt phẳng song song (vuông góc), phay bánh răng, phay lục lăng, phay đai ốc Hệ thống máy phay chủ yếu để phục vụ tập với mức độ đơn giản, độ xác không cao Mô hình hệ thống máy phay phục vụ cho phòng thí nghiệm khí Trường Đại học Sao Đỏ gồm: • Một rôbốt Công nghiệp • Một Máy phay • Hai băng tải tất điều điều khiển thông qua máy tính 1.2.1 Rôbốt Công nghiệp: Rôbốt công nghiệp thiết kế gồm khâu động liên kết với khớp quay Các khớp quay điều điều khiển động bước, thông qua hộp số với tỷ số truyền 1:30 truyền đai Các hộp số bố trí phía thân robot thông qua truyền đai chuyền chuyển động lên 0.6 19 17 1.0 khớp 247.0 19 47.0 Hình1.1 Sơ đồ động robot Công nghiệp Hình1.2 Mô hình robot Công nghiệp 1.2.2 Máy Phay: Máy phay thiết kế bao gồm trục thẳng Các trục truyền động vítme bi động bước Động trục máy phay truyền động động AC, trục có dải tốc độ Phần bàn máy máy phay bố trí đồ gá tự động, đồ gá thiết kế để gá đặt kẹp chặt phôi có dạng trụ tròn Máy phay có khả gia công bề mặt 2D chi tiết Hình1.3 Mô hình máy phay trục 1.2.3 Băng tải hệ thống cấp phôi tự động: Băng tải truyền động đai dẹt, 100x2mm, độ dài 960mm Bao gồm băng tải vận chuyển phôi băng tải vận chuyển chi tiết gia công kho chứa sản phẩm gia công Băng tải vận chuyển phôi vận chuyển chi tiết đẫn động động DC, phía cuối băng tải vận chuyển phôi trang bị cảm biển hồng ngoại để phát phôi Hệ thống cấp phôi tự động thiết kế theo kiển hệ thống cấp phôi trọng lực, sử dụng động DC để gạt phôi, cảm biển hồng ngoại làm nhiêm vụ giám sát trình cấp phôi, phôi cấp phôi lại theo trọng lực vị trí Hình1 Mô hình hệ thống cấp phôi băng tải vận chuyển phôi End Sub Private Sub cmdquykhong_Click() MSComm1.Output = "$" MSComm1.Output = "q" MSComm1.Output = "k" MSComm1.Output = Chr$(1) MSComm1.Output = "#" End Sub Private Sub cmdrefresh_Click() If cnn.State = adStateOpen Then cnn.Close cnn.Provider = "Microsoft.Jet.OLEDB.4.0" cnn.CursorLocation = adUseClient cnn.Open App.Path & "\Data\data.mdb" Set rs = New ADODB.Recordset rs.Open "SELECT toado.* FROM toado", cnn, adOpenDynamic, adLockOptimistic 'countt = i=0 index1 = GetDataToTextbox countt = rs.RecordCount 'textrxd.Text = countt End Sub Private Sub cmdrun_Click() MSComm1.Output = "$" MSComm1.Output = "r" MSComm1.Output = "d" MSComm1.Output = Chr$(1) MSComm1.Output = "#" MSComm1.Output = "$" MSComm1.Output = "c" MSComm1.Output = "p" MSComm1.Output = Chr$(1) MSComm1.Output = "#" End Sub Private Sub cmdstop_Click() MSComm1.Output = "$" MSComm1.Output = "s" MSComm1.Output = "t" 76 MSComm1.Output = Chr$(1) MSComm1.Output = "#" End Sub Private Sub Form_Load() controlcommand = maycncchay = Xgoc = Ygoc = Zgoc = 70 step = 0.03 step3 = 0.01 'tocdochaydao = 20 'tocdokhong = 10 tocdoandao = 20 index1 = index2 = maycncchay = robotchay = cn = 'thong so cho robot ang1goc = ang2goc = 'do ang3goc = ang4goc = step4 = 0.06 step5 = 0.06 step6 = 0.02 step7 = 0.02 'test robot tocdorobot = 15 ang1(0) = ang2(0) = 65 ang3(0) = 64 ang4(0) = goc1 = 35 ang1(1) = ang2(1) = 50 ang3(1) = 50 '53 ang4(1) = goc2 = 125 ang1(2) = 77 ang2(2) = 76 ang3(2) = 100 ang4(2) = goc3 = 125 time_pause = 2000 cophoi = phoisansang = sosanpham = buocnang = 800 buocnang2 = 300 buocnhac1 = buocnhac2 = 400 buocnhac3 = If cnn.State = adStateOpen Then cnn.Close cnn.Provider = "Microsoft.Jet.OLEDB.4.0" cnn.CursorLocation = adUseClient cnn.Open App.Path & "\Data\data.mdb" Set rs = New ADODB.Recordset rs.Open "SELECT toado.* FROM toado", cnn, adOpenDynamic, adLockOptimistic 'countt = i=0 GetDataToTextbox countt = rs.RecordCount 'textrxd.Text = countt If txtcom.Text = "" Then MsgBox "Chua chon comg Com ", vbInformation, "Thong bao" Else MSComm1.CommPort = txtcom.Text MSComm1.Settings = "9600,n,8,1" MSComm1.InputLen = 100 MSComm1.PortOpen = True End If MSComm1.Output = "$" MSComm1.Output = "k" MSComm1.Output = "n" MSComm1.Output = Chr$(1) MSComm1.Output = "#" i=0 cmdquykhong.Enabled = False 'cmdrefresh.Enabled = False cmdapply.Enabled = False cmdrun.Enabled = False 78 Formatted: French (France) End Sub 'Private Declare Sub Sleep Lib "kernel32" (ByVal dwMilliseconds As Long) 'End Sub Private Sub GetDataToTextbox() On Error Resume Next Set DataGrid1.DataSource = rs End Sub Private Sub mnudraw_Click() draw.Show End Sub Private Sub mnugapvat_Click() frmrobot.Show End Sub Private Sub cnc_active() 'Text1.Text = Text1.Text & "," & (chieu1(index1)) & "," & (dsobuoc1(index1) \ 256) & "," & (dsobuoc1(index1) Mod 256) & "," & (speed1(index1) \ 256) & "," & (speed1(index1) Mod 256) 'Text2.Text = Text2.Text & "," & (chieu2(index1)) & "," & (dsobuoc2(index1) \ 256) & "," & (dsobuoc2(index1) Mod 256) & "," & (speed2(index1) \ 256) & "," & (speed2(index1) Mod 256) 'Text3.Text = Text3.Text & "," & (chieu3(index1)) & "," & (dsobuoc3(index1) \ 256) & "," & (dsobuoc3(index1) Mod 256) & "," & (speed3(index1) \ 256) & "," & (speed3(index1) Mod 256) MSComm1.Output = "$" MSComm1.Output = "s" MSComm1.Output = "t" MSComm1.Output = Chr$(chieu1(index1)) MSComm1.Output = Chr$(dsobuoc1(index1) \ 256) MSComm1.Output = Chr$(dsobuoc1(index1) Mod 256) MSComm1.Output = Chr$(speed1(index1) \ 256) MSComm1.Output = Chr$(speed1(index1) Mod 256) MSComm1.Output = Chr$(chieu2(index1)) MSComm1.Output = Chr$(dsobuoc2(index1) \ 256) MSComm1.Output = Chr$(dsobuoc2(index1) Mod 256) MSComm1.Output = Chr$(speed2(index1) \ 256) MSComm1.Output = Chr$(speed2(index1) Mod 256) MSComm1.Output = Chr$(chieu3(index1)) MSComm1.Output = Chr$(dsobuoc3(index1) \ 256) 79 MSComm1.Output = Chr$(dsobuoc3(index1) Mod 256) MSComm1.Output = Chr$(speed3(index1) \ 256) MSComm1.Output = Chr$(speed3(index1) Mod 256) MSComm1.Output = Chr$(0) MSComm1.Output = Chr$(0) MSComm1.Output = Chr$(0) MSComm1.Output = Chr$(0) MSComm1.Output = Chr$(0) MSComm1.Output = Chr$(0) MSComm1.Output = Chr$(0) MSComm1.Output = Chr$(0) MSComm1.Output = Chr$(0) MSComm1.Output = Chr$(0) MSComm1.Output = Chr$(0) MSComm1.Output = Chr$(0) MSComm1.Output = Chr$(0) MSComm1.Output = Chr$(0) MSComm1.Output = Chr$(0) MSComm1.Output = Chr$(0) MSComm1.Output = Chr$(0) MSComm1.Output = Chr$(0) MSComm1.Output = Chr$(0) MSComm1.Output = Chr$(0) MSComm1.Output = Chr$(3) 'pause MSComm1.Output = Chr$(3) MSComm1.Output = Chr$(control_cc(index1)) '0 robot khong kep,1robot kep,2 khong kep phoi cnc,3 cnc kep phoi MSComm1.Output = "#" End Sub Private Sub robot_active() MSComm1.Output = "$" MSComm1.Output = "s" MSComm1.Output = "t" MSComm1.Output = Chr$(0) MSComm1.Output = Chr$(0) MSComm1.Output = Chr$(0) MSComm1.Output = Chr$(0) MSComm1.Output = Chr$(0) MSComm1.Output = Chr$(0) MSComm1.Output = Chr$(0) MSComm1.Output = Chr$(0) MSComm1.Output = Chr$(0) 80 MSComm1.Output = Chr$(0) MSComm1.Output = Chr$(0) MSComm1.Output = Chr$(0) MSComm1.Output = Chr$(0) MSComm1.Output = Chr$(0) MSComm1.Output = Chr$(0) MSComm1.Output = Chr$(chieu4(index2)) MSComm1.Output = Chr$(dsobuoc4(index2) \ 256) MSComm1.Output = Chr$(dsobuoc4(index2) Mod 256) MSComm1.Output = Chr$(speed4(index2) \ 256) MSComm1.Output = Chr$(speed4(index2) Mod 256) MSComm1.Output = Chr$(chieu5(index2)) MSComm1.Output = Chr$(dsobuoc5(index2) \ 256) MSComm1.Output = Chr$(dsobuoc5(index2) Mod 256) MSComm1.Output = Chr$(speed5(index2) \ 256) MSComm1.Output = Chr$(speed5(index2) Mod 256) MSComm1.Output = Chr$(chieu6(index2)) MSComm1.Output = Chr$(dsobuoc6(index2) \ 256) MSComm1.Output = Chr$(dsobuoc6(index2) Mod 256) MSComm1.Output = Chr$(speed6(index2) \ 256) MSComm1.Output = Chr$(speed6(index2) Mod 256) MSComm1.Output = Chr$(chieu7(index2)) MSComm1.Output = Chr$(dsobuoc7(index2) \ 256) MSComm1.Output = Chr$(dsobuoc7(index2) Mod 256) MSComm1.Output = Chr$(speed7(index2) \ 256) MSComm1.Output = Chr$(speed7(index2) Mod 256) MSComm1.Output = Chr$(pause(index2) \ 256) 'pause MSComm1.Output = Chr$(pause(index2) Mod 256) MSComm1.Output = Chr$(control_dc(index2)) '0 robot khong kep,1robot kep,2 khong kep phoi cnc,3 cnc kep phoi MSComm1.Output = "#" End Sub Private Sub MSComm1_OnComm() If (MSComm1.CommEvent = comEvReceive) Then inport = MSComm1.Input lbrxd.Caption = inport If inport = "k" Then If maycncchay = Then 'If phoisansang = Then If index2 Then MSComm1.Output = "$" MSComm1.Output = "c" MSComm1.Output = "p" MSComm1.Output = Chr$(1) MSComm1.Output = "#" hetphoi = Else hetphoi = End If If hetphoi = Then MSComm1.Output = "$" MSComm1.Output = "r" MSComm1.Output = "d" MSComm1.Output = Chr$(1) MSComm1.Output = "#" End If End If 'End If End If If chuyensangcnc = Then chuyensangcnc = Else If maycncchay = Then If index1