Thiết kế và thi công máy viết chữ tự động

Nội dung đề tài: nghiên cứu và xây dựng mô hình CNC 2D với mục đích là tự động vẽ để tạo ra hình ảnh bằng cách di chuyển một cây bút theo hai hướng trực giao có thể nâng và hạ bút theo yêu cầu để tạo ra các hình ảnh như mong muốn. Điều này được thực hiện bằng mạch Arduino, động cơ bước và phần mềm gcode sender.

- -

BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÁY VIẾT CHỮ TỰ ĐỘNG

PHAN ĐẶNG THẮNG NGUYỄN HOÀNG THỊNH HUỲNH VÕ THANH NGÀ NGUYỄN TUẤN KIỆT

BIÊN HÒA, THÁNG 12/2016

(Bìa lót)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CƠ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

- -

BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

Giảng viên hướng dẫn:

TS NGUYỄN VŨ QUỲNH

BIÊN HÒA, 12/2016

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN



Biên Hòa, ngày 1 tháng 12 năm 2016

Chữ ký của Giáo viên hướng dẫn

TS Nguyễn Vũ Quỳnh

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN



Biên Hòa, ngày 1 tháng 12 năm 2016

Chữ ký của cán bộ phản biện 1 Chữ ký của cán bộ phản biện 2

LỜI CẢM ƠN



Trải qua thời gian nghiên cứu và thực hiện bằng tất cả cố gắng và quyết tâm của chúng em, cuối cùng thì đề tài cơ bản cũng đã hoàn tất Cùng với những phấn đấu của bản thân còn có sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy hướng dẫn, của gia đình và những người bạn dành cho chúng em

Chúng em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Vũ Quỳnh, thầy là giảng viên trực tiếp hướng dẫn chúng em thực hiện đề tài này Thầy đã hướng dẫn tận tình, giúp chúng em giải đáp những thắc mắc, khó khăn gặp phải trong quá trình thực hiện, cung cấp nguồn tài liệu, chỉnh sửa những sai sót để đề tài được hoàn thành như ngày nay

Đồng thời, chúng em cũng xin chân thành cảm ơn gia đình và những người bạn đã hỗ trợ cả vật chất lẫn tinh thần giúp chúng em quyết tâm hoàn thành tốt đề tài đúng tiến độ

Ngoài ra chúng em muốn gửi lời cảm ơn đến: Lac Hong Open Workshop

đã giúp đỡ chúng em rất nhiều trong quá trình gia công mô hình máy viết chữ

Mặc dù đã rất cố gắng nhưng cũng khó tránh khỏi sai sót về mặt kiến thức

lý thuyết cũng như cách trình bày và cả lỗi chính tả Chúng em rất mong nhận được sự thông cảm và ý kiến đóng góp của thầy cô, bạn bè để báo cáo này ngày một hoàn thiện hơn!

LỜI CAM ĐOAN



Trong quá trình học tập, nhóm chúng em đã được biết đến một số hệ thống và thiết bị điều khiển có nhiều ý nghĩa thực tiễn đối với đời sống hiện nay Trong đó, chúng em thích nhất là máy viết chữ nghệ thuật Vì vậy, chúng em đã quyết định chọn đề tài “Thiết kế và thi công máy viết chữ tự động” cho nguyên cứu khoa học của nhóm

Do kiến thức của chúng em còn hạn hẹp nên khó tránh khỏi những sai sót trong quá trình thực hiện đề tài nhưng nội dung được trình bày trong quyển báo cáo này là những hiểu biết và thành quả chúng em đạt được dưới

sự giúp đỡ của giảng viên hướng dẫn là thầy Ts.Nguyễn Vũ Quỳnh

Chúng em xin cam đoan rằng: Những nội dung trình bày trong quyển báo cáo luận văn tốt nghiệp này không phải là bản sao chép từ bất kỳ công trình nghiên cứu nào trước đó Nếu không đúng sự thật chúng em xin chịu mọi trách nhiệm trước nhà trường

Biên Hòa, ngày 13 tháng 9 năm 2016 Nhóm sinh viên thực hiện

Phan Đặng Thắng Nguyễn Hoàng Thịnh

Huỳnh Võ Thanh Ngà Nguyễn Tuấn Kiệt

MỤC LỤC



NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH

DANH MỤC BẢNG

TÓM TẮT 1

ASBTRACT 1

3

Đặt vấn đề 3

Lịch sử giải quyết vấn đề 3

Phạm vi của đề tài 4

Phương pháp nghiên cứu 4

1.4.1 Lý thuyết 4

1.4.2 Phần cứng 5

1.4.3 Phần mềm 5

1.4.4 Thực nghiệm 5

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 6

1.5.1 Ý nghĩa khoa học 6

1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn 6

7

Khái quát về máy viết chữ tự động 7

Ứng dụng 8

Cấu tạo của máy viết chữ 10

2.3.1 Phần cơ khí 11

2.3.2 Phần điện 11

Cơ chế hoạt động của máy viết chữ 12

2.4.1 Tính năng [sửa |sửa mã nguồn] 13

a Phương pháp tạo hình quang hợp gồm các bước sau: 13

b Các bước thực hiện để tạo ra một bản mẫu 14

c Vật liệu 14

d Cách làm tăng độ mịn của máy 15

Phân loại các hệ thống điều khiển 15

2.5.1 Tổng quan về Gcode 16

e Giới thiệu 16

f Các chuyển động chạy nội suy là gì? 17

g Một số mã G cơ bản (Bảng 1) 17

h Các chức năng phụ 20

22

Ý tưởng thiết kế khối điều khiển 22

Các thành phần chính khối điều khiển 22

3.2.1 Phần truyền động cơ khí 22

a Động cơ bước: 22

b Động cơ servo SG90: 24

3.2.2 Phần điều khiển truyền động 27

a Phần cứng điều khiển truyền động: là bộ điều khiển trung tâm và bộ điều khiển ngoại vi 27

b Chức năng: 28

c Board Arduino UNO R3 Atmega 328DIP : 31

d Board CNC Shield V3 : 32

e Mạch điều khiển động cơ bước A4988: 32

f Mạch điều khiển động cơ bước DRV8825: 33

Phần mềm điều khiển 37

g Phần mềm Arduino IDE để điều khiển phần cứng hoạt động 37

Lưu đồ chương trình chính 40

h Phần mềm điều khiển Universal GcodeSender 44

47

Ý tưởng thiết kế cơ khí 47

4.1.1 Chức năng 48

Phân tích các bộ phận 48

a Phần cơ khí bộ phận bàn đỡ máy 49

b Phần cơ khí trục y 49

c Phần cơ khí trục x 50

d Phần cơ khí trục z 51

4.2.1 Cơ cấu truyền động 51

Kết nối mạch điện điều khiển (CNC Controller) 52

4.3.1 Chức năng mạch điều khiển 52

4.3.2 Sơ đồ khối hệ thống 53

a Sơ đồ nguyên lý truyền động 53

Tiến hành thực hiện gia công thực tế 55

59

Sử dụng phần mềm Inkscape 59

 Các thành phần trong phần mềm Inkscape: 59

 Tạo lập nội dung trong phần mềm Inkscape 60

Phần mềm điều khiển Universal Gcode Sender 62

5.2.1 Sử dụng phần mềm Universal Gcode Sender 62

67

Các kết quả đạt được 67

6.1.1 Về phần cơ khí 67

6.1.2 Về phần mạch điện 68

6.1.3 Về phần mềm 68

Nhận xét về ưu điểm khuyết điểmError! Bookmark not defined. 6.2.1 Ưu Điểm Error! Bookmark not defined. 6.2.2 Khuyết Điểm Error! Bookmark not defined Kết luận và đề nghị Error! Bookmark not defined PHỤ LỤC 69

1 Giới thiệu AVR 70

2 Công cụ 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO 72

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Sơ đồ khối cho đề tài “Thiết kế và thi công máy viết chữ” 4

Hình 2.1: Biến người không biết vẽ thành họa sĩ 7

Hình 2.2: Mô phỏng chữ kí viết tay 8

Hình 2.3: Máy viết chữ thể hiện về những bản kí họa mỹ thuật 9

Hình 2.4: Thay thế viết thư tay 10

Hình 2.5: Cấu tạo máy viết chữ 10

Hình 2.6: Giao diện phần mềm inkscape 12

Hình 2.7: Sơ đồ cơ chế hoạt động 14

Hình 2.8: Sơ đồ cơ cấu tương quan 14

Hình 2.9: Điều khiển điểm – điểm 15

Hình 2.10: Điều khiển đoạn thẳng 16

Hình 2.11: Điều khiển 2D trên máy phay 16

Hình 3.1: Động cơ bước 23

Hình 3.2: Sơ đồ ghép nối động cơ servo SG90 24

Hình 3.3: Động cơ servo SG90 25

Hình 3.4: Dây đai răng 26

Hình 3.5: Ray trượt tròn 26

Hình 3.6: Các chi tiết ghép nối 27

Hình 3.7: Khung cơ khí máy viết chữ 27

Hình 3.8: Module Arduino R3 28

Hình 3.9: Sơ đồ chân của Atmega328 và module Arduino tương ứng 29

Hình 3.10: Sơ đồ nguyên lí của module Arduino 30

Hình 3.11: Kết nối các chân module Arduino với các bộ phận khác 31

Hình 3.12: Board CNC shield V3 32

Hình 3.13: Mạch điều khiển động cơ bước A4988 33

Hình 3.14: Sơ đồ chân ic DRV8825 33

Hình 3.15: Sơ đồ nguyên lí khối điều khiển động cơ bước 35

Hình 3.16: Mạch điều khiển động cơ bước DRV8825 36

Hình 3.17: Sơ đồ giải thuật chương trình chính 40

Hình 3.18: Giao diện chính của phần mềm Arduino IDE 41

Hình 3.19: Arduino Toolbar 41

Hình 3.20: IDE MenuFile menu 42

Hình 3.21: File menu 42

Hình 3.22: Click Examples 42

Hình 3.23: Edit menu 42

Hình 3.24: Sketch menu 43

Hình 3.25: Tool menu 43

Hình 3.26: Chọn Board 44

Hình 3.27: Giao diện chương trình Universal GcodeSender 44

Hình 3.28: Giao diện Universal GcodeSender khi đã kết nối 45

Hình 4.1: Mô hình cơ khí thiết kế trên máy tính 48

Hình 4.2: Bộ phận bàn đỡ máy 49

Hình 4.3: Kết cấu trục Y 50

Hình 4.4: Kết cấu trục X 51

Hình 4.5: Kết cấu trục z tay cầm bút 51

Hình 4.6: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển máy CNC 2D 53

Hình 4.7: Sơ đồ nguyên lí khối nguồn và cách li 53

Hình 4.8: Sơ đồ nguyên lí mạch giới hạn 54

Hình 4.9: Gia công khung mô hình 55

Hình 4.10: Lắp ráp các bộ phận khung trục y 55

Hình 4.11: Lắp ráp các bộ phận khung trục x 56

Hình 4.12: Lắp ráp kết nối bộ phận trục z 56

Hình 4.13: Lắp ráp động cơ các trục vào mô hình 57

Hình 4.14: Lắp ráp bộ điều khiển( gắn kết nối dây điện) 57

Hình 4.15: Hình ảnh máy hoạt động 58

Hình 5.1: Giao diện làm việc của Inkscape 59

Hình 5.2: Thiết lập giao diện bản vẽ 60

Hình 5.3: Tạo nội dung bài viết vào bản vẽ 60

Hình 5.4: Đổi đối tượng lại sang dạng đường nét 61

Hình 5.5: Xuất file sang gcode 61

Hình 5.6: Giao diện Universal Gcode Sender 62

Hình 5.7: Chọn cổng kết nối và tốc độ truyền 63

Hình 5.8: Mở file Gcode 63

Hình 5.9: Kết nối động cơ 63

Hình 5.10: Bảng điều khiển và thiết đặt gốc cho các trục 64

Hình 5.11: Tiến hành chạy và bật mô phỏng 64

Hình 5.12: Chương trình chạy bài vẽ 65

Hình 5.13: Chương trình vẽ hoàn thành và thời gian vẽ 65

Hình 5.14: Sản phẩm hoàn thành 66

Hình 6.1 Mô Hình cơ khí thực tế Error! Bookmark not defined Hình 6.2 Khối mạch điều khiển Error! Bookmark not defined Hình 6.3 Sản phẩm khi hoàn thành Error! Bookmark not defined.

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1: Thông số kỹ thuật của module Arduino R3 28 Bảng 2: Thông số kỹ thuật chính của IC DRV8825 34 Bảng 3: Các chế độ điều khiển của IC DRV8825 34 Bảng 4: Chức năng các chân I/O trong chương trình và các chân tương ứng trên module Arduino .37 Bảng 5: Chức năng các thông số cài đặt $x cho máy CNC 38

TÓM TẮT

Máy CNC là một thiết bị gia công tự động các bộ phận trong công nghiệp mà không có sự tham gia của con người Điều này có thể bởi vì máy CNC được điều khiển bằng một chuỗi các lệnh từ máy tính đến bộ phận điều khiển trung tâm Những lệnh này được mã hóa bằng các mã ngôn ngữ lập trình điều khiển số Các mã được sử dụng để lập trình cho máy CNC được gọi là G-CODE Trong đề tài này, chúng tôi nghiên cứu và xây dựng mô hình CNC 2D với mục đích là tự động vẽ để tạo ra hình ảnh bằng cách di chuyển một cây bút theo hai hướng trực giao có thể nâng và

hạ bút theo yêu cầu để tạo ra các hình ảnh như mong muốn Điều này được thực hiện bằng mạch Arduino, động cơ bước và phần mềm gcode sender

Kết quả chúng tôi đã hoàn thành máy CNC 2D như mong muốn Tuy nhiên, vẫn còn một vài hạn chế như: mô hình cơ khí chưa hoàn toàn chính xác, động cơ phát ra tiếng ồn… Chúng tôi dự kiến sẽ nghiên cứu để hoàn thiện đề tài hơn nữa đồng thời tìm kiếm cơ hội đưa sản phẩm của chúng tôi ứng dụng vào thực tế

ASBTRACT

Computer numerical control (CNC) machines are automated milling machines that make industrial components without human assistance This is possible because CNC machines are fed a series of instructions that are delivered to an internal computer controller These instructions are in the form of codes that belong to the numerical control programming language The code used to program CNC machines is generically called G-code In this project, we study and build the CNC 2D model with aims to automate Plotter to produce images by moving a pen held by structure that can move the pen in two orthogonal directions the plotter can raise and lower the pen as required to create the desired image This is done using Arduino board, Stepper Motor and gcode sender software

The results we have completed the desired 2D CNC machine However, there are still a few drawbacks such as mechanical model not completely accurate, the engine emits noise, etc Our study is expected to complete the project further and to seek opportunities for our products in practical applications

Key words: CNC, 2D CNC machine, Gcode, Arduino board, Stepper Motor, Gcode sender software

Ở Việt Nam, các máy điều khiển 3 trục tọa độ XYZ theo dạng máy CNC

đã được đưa vào sử dụng trong một số xí nghiệp dân sự và quốc phòng nhưng vẫn chưa phổ biến Bên cạnh đó, chế tạo máy từ mẫu máy CNC thành 1 chức năng mới cũng đang là vấn đề quan tâm của nhiều kỹ sư và sinh viên thuộc lĩnh vực cơ khí, điện tử Tuy nhiên, vấn đề này ở nước ta vẫn còn nhiều hạn chế

Đề tài “Thiết kế và thi công máy viết chữ tự động” với mong muốn học hỏi, nâng cao khả năng thiết kế và thi công các bộ phận cơ khí, mạch điện và cả phần lập trình điều khiển, đồng thời biết ứng dụng công nghệ vào cuộc sống Mục đích của đề tài chính là thiết kế hoàn chỉnh một máy dùng để viết chữ, vẽ tranh nghệ thuật cũng như khả năng vẽ lại hình ảnh được thiết kế trên máy tính

và một số ứng dụng khác

Máy viết chữ tự động sẽ được sử dụng rất nhiều trong thư pháp, giáo dục

và một số sản phẩm có độ chính xác cao như mẫu chữ giảng dạy, một số bức tranh nổi tiếng, viết vẽ bản vẽ thi công chính xác một cách tự động,… và có thể phát triển phức tạp, hoàn thiện hơn

Lịch sử giải quyết vấn đề

Trên thế giới, công nghệ CNC nói chung và công nghệ viết chữ tự động nói riêng đã và đang rất phát triển ở các nước công nghiệp Đối với Việt Nam, những nghiên cứu và ứng dụng xoay quanh vấn đề này chỉ phổ biến ở một số trường đại học, cao đẳng và một bộ phận kỹ sư Mặc dù đã đạt được một số thành quả nhưng cũng còn nhiều hạn chế về độ chính xác, tốc độ và công suất làm việc

của máy… Trong phạm vi trường Đại học Lạc Hồng thì đây là đề tài khá xa lạ với sinh viên

Phạm vi của đề tài

Mục tiêu chính của đề tài là thiết kế mô hình máy viết chữ ở mức độ cơ bản nhất (hoặc chức năng khác tùy thích) có kích thước 550mm x 550mm, có hai động cơ chính điều khiển 2 trục X và Y (còn một động cơ servo điều khiển trục Z chỉ đơn giản là tạo độ nâng hạ viết) thực hiện chức năng viết, vẽ lại hình ảnh được viết, vẽ trên PC Một số vấn đề cần được giải quyết như:

- Thiết kế và thi công mô hình cơ khí chính xác

- Giao tiếp được giữa PC và phần mạch điện (dùng vi điều khiển)

- Tìm hiểu và lựa chọn loại động cơ sử dụng cho đề tài sau đó phân tích phương pháp điều khiển phù hợp với yêu cầu đặt ra

- Sử dụng phần mềm Inkscape và Gcode sender để vẽ và xử lí được hình ảnh sao cho có thể xuất gcode và thực hiện truyền từ PC xuống vi điều khiển Điều khiển các trục X, Y và Z vẽ lại chính xác hình ảnh dựa trên gocde

Qua phân tích cho thấy phạm vi của đề tài là toàn bộ vấn đề đã đặt ra

Phương pháp nghiên cứu

Muốn giải quyết vấn đề một cách khoa học thì trước hết ta cần phải có sơ

đồ khối tổng quát cho đề tài để từ đó phân tích, định hướng đúng đắn, mang lại hiệu quả tốt nhất

1.4.1 Lý thuyết

Phần lý thuyết trong đề tài này được nghiên cứu từ tài liệu cơ sở ngành và chuyên ngành Tự động hóa đã được học cộng thêm một số tài liệu kỹ thuật khác như: giáo trình cơ sở kỹ thuật CNC, vi điều khiển AVR, tài liệu về module Arduino dùng để giao tiếp với PC và các chức năng khác, tài liệu hướng dẫn sử

Hình 1.1: Sơ đồ khối cho đề tài “Thiết kế và thi công máy viết chữ”

dụng phần mềm Inkscape dùng để vẽ và xử lí hình ảnh, tài liệu về Gcode và nhiều tài liệu được tìm trên các web trong và ngoài nước cùng với những kiến thức được trao đổi với giảng viên hướng dẫn

1.4.2 Phần cứng

 Phần cứng bao gồm hai phần nhỏ là phần cơ khí và phần điện:

- Phần cơ được thiết kế sau khi đã tham khảo một số mô hình máy CNC có trên thị trường hiện nay Chọn phương pháp dẫn động cho máy Dùng phần mềm Solidwork 2014 thiết kế các chi tiết của máy viết chữ Sau đó tìm và lựa chọn các vật tư, thiết bị cơ khí cho quá trình thi công

- Phần mạch điện sử dụng các linh kiện như: Chọn động cơ bước và động cơ servo làm động cơ dẫn động cho các trục Chọn module Arduino là module

sử dụng vi điều khiển

AVR để giao tiếp với PC, module này được mua tại công ty Thiên Minh ở

TP Hồ Chí Minh có trang web www.tme.vn Thiết kế mạch driver điều khiển các động cơ bước sử dụng IC DRV8825 của hãng TI và một số linh kiện khác

1.4.3 Phần mềm

- Tìm hiểu code AVR có sẵn, vẽ lại lưu đồ giải thuật giao tiếp giữa vi điều khiển với PC

- Hiểu được gcode, cách xuất và đọc file gcode

- Dùng phần mềm Inkscape thực hiện được chức năng vẽ hoặc xử lí hình ảnh

có sẵn, setup kích thước hình ảnh, kiểu khoan… và xuất được file gcode

- Tìm hiểu phần mềm Gcode sender và đưa ra giải thuật truyền mã gcode từ

PC xuống vi điều khiển

- Viết chương trình trên PC dùng C# thay thế cho phần mềm Gcode sender (nếu kịp thời gian)

1.4.4 Thực nghiệm

Nếu chỉ dựa vào những nghiên cứu lí thuyết thì chưa thể đưa đề tài vào vận hành thực nghiệm được mà phải kết hợp với những kỹ năng, kinh nghiệm thực tế đã tích lũy được trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu Bên cạnh đó chúng em cần biết về những sản phẩm tương tự hiện có trên thị trường để phân tích, thiết kế các tính năng của máy phù hợp và hữu ích

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

1.5.1 Ý nghĩa khoa học

Trong điều kiện hiện nay, nhờ những tiến bộ kỹ thuật đã cho phép chúng

ta giải quyết các bài toán phức tạp hơn với độ chính xác cao hơn mà trước đây hoặc chưa đủ điều kiện hoặc quá phức tạp khiến ta phải bỏ qua một số yếu tố và dẫn đến một kết quả gần đúng Chính vì vậy đã cho phép các nhà Chế tạo máy thiết kế và chế tạo các máy với các cơ cấu có hiệu suất cao, độ chính xác truyền động cao cũng như những khả năng chuyển động tạo hình phức tạp và chính xác hơn

Đề tài này sẽ là tiền đề việc cho học tập và nghiên cứu khoa học trong phạm vi công nghệ sáng tạo của Trường Đại học Lạc Hồng, cụ thể đối với những sinh viên các ngành kỹ thuật (cơ khí, cơ điện tử, tự động hóa…) Góp phần làm phong phú các lĩnh vực nghiên cứu cho sinh viên, đồng thời rèn luyện những kỹ năng đã được học

1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn

 Những ưu điểm của máy viết chữ tự động:

- Tính kinh tế cao nhờ tốc độ gia công cũng như thời gian gia công cơ bản, thời gian phụ, thời gian chuẩn bị và thời gian kết thúc giảm

- Chất lượng sản phẩm tốt, tính ổn định cao

- Làm tăng tốc độ chính xác bài viết

- Thời gian vận hành máy cao

- Tính linh hoạt trong sản xuất cao bởi hệ thống gia công và do vậy gia công hợp lí cho loạt nhỏ hoặc gia công đơn chiếc với độ phức tạp cao

Ta thấy, máy viết chữ sẽ được ứng dụng hiệu quả mang lại nhiều lợi ích chất lượng cao đẩy mạnh sự phát triển của nền công nghiệp nước ta theo hướng hiện đại Vì vậy đề tài “Thiết kế và thi công máy viết chữ” ra đời còn có mong muốn được góp phần thúc đẩy sự phát triển và phổ biến của máy ở Việt Nam

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Khái quát về máy viết chữ tự động

Ngày nay, chữ viết tay ít phổ biến hơn do sự tiện dụng của máy vi tính Vì

thế chữ viết của chúng ta ngày càng xấu đi và khó đọc Hiện nay ,công nghệ đã

và đang phát triển với một tốc độ chóng mặt Tuy nhiên, bạn sẽ còn ngạc nhiên

hơn nữa khi biết rằng bây giờ công nghệ đã đạt đến độ đặc biệt tinh vi, cho phép

máy móc làm được những việc vốn chỉ dành riêng cho con người đó là: viết và

vẽ

Chuyện tạo ra chữ cái và hình vẽ trên máy tính vốn không có gì là lạ

Nhưng rõ ràng chữ và hình vẽ từ máy in không thể đạt đến độ mềm mại và có gì

đó rất “lỗi” như khi viết và vẽ bằng tay Chính vì thế, khi sản phẩm Máy viết chữ

tự động do nhóm chế tạo dựa trên sản phẩm của một hãng công nghệ của Mỹ

làmđượcđiều này, nhiều ngườiđãphải giật mình kinh ngạc

Hình 2.1: Biến người không biết vẽ thành họa sĩ

Về cơ bản, Máy viết chữ là một cánh tay máy hoạt động gần như tương tự máy in, được điều khiển bằng máy tính thông qua phần mềm vector đồ họa

"Inkscape"

Chỉ có điều thay vì sử dụng mực in, máy viết chữ lại có thể sử dụng các dạng bút viết như bút máy, phấn, bút bi, bút chì, bút lông Nhưng dù sử dụng loại bút nào thì máy cũng có thể tạo ra những nét vẽ, nét chữ viết tay rất "nghệ thuật" rất “con người” mà không bị "công nghiệp"và cứng ngắc như máy in hiện nay

Ứng dụng

Máy viết chữ đang ngày càng phát triển, không chỉ giúp cho việc viết chữ theo khuôn mẫu được chính xác và dễ dàng hơn, mà còn giúp tạo ra được nhiều ứng dụng trong thực tế cuộc sống

Máy viết chữ được sử dụng để tạo mẫu chữ cho học sinh, thiết kế mĩ thuật, giáo dục, viết thư tay

Hình 2.2: Mô phỏng chữ ký viết tay

Việc áp dụng công nghệ máy viết trong quy trình nghiên cứu và phát triển sản phẩm mới sẽ giúp cho giáo dục gia tăng tỉ lệ học sinh vở sạch chữ đẹp và phát triển khắp cả nước

- Máy viết chữ được dùng trong giáo dục như:

 Mĩ thuật: Giúp học sinh hình dung ra các ý tưởng hình học và mô phỏng

 Tiếng Việt: Là hình mẫu hữu hiệu nhất để học sinh hiểu rõ hơn về cách trình bày bố trí bài viết sao cho đẹp nhất mà luôn tuân theo mẫu của bộ giáo dục trên sách vở, vẽ thư pháp nghệ thuật

 Địa Lí: Bản đồ của đất nước sẽ được mô tả cụ thể và chi tiết sử dụng công nghệ vẽ để tạo ra bản sao hoàn hảo nhất

- Dùng trong các lĩnh vực: Y học, kiến trúc, xây dựng, quân sự …

 Trong Y học: Mô phỏng chính những sơ đồ Gen trên cơ thể thay cho vẽ tay sẽ chính xác hơn, mở ra triển vọng mới cho ngành y học, giúp các bác sĩ có chữ viết tốt hơn cho những đơn thuốc sẽ thực hiện

 Trong Quân sự: thiết kế vũ khí và trang bị mới cho quân đội

Máy viết chữ còn được ứng dụng trong ngành kiến trúc, xây dựng Một máy viết chữ Những ngôi nhà được xây dựng bằng bản thiết kế vẽ từ máy viết chữ có thiết kế chuẩn và kích thước nhỏ, tuy nhiên giá thành của chúng khá rẻ Bên cạnh đó, thời gian hoàn thành bản vẽ một ngôi nhà được xây dựng rất nhanh

Hình 2.3: Máy viết chữ thể hiện về những bản kí họa mỹ thuật

Cấu tạo của máy viết chữ

Hình 2.4: Thay thế viết thư tay

Hình 2.5: Cấu tạo máy viết chữ

2.3.1 Phần cơ khí

- Khung máy thường được làm từ gỗ ép, nhựa mica (arcrylic), thép tấm (sheetmetal) hoặc thép ống… Các kích thước được quy chuẩn tùy theo kích thước của máy

- Khớp nối Reprap: chúng được làm bằng nhựa ABS hoặc PLA với độ chính xác ở mức tương đối Quan trọng là các lỗ bắt bu lông và lỗ trượt phải chính xác về vị trí cũng như tương quan lắp ghép

- Truyền động Reprap: Để máy hoạt động, cần có các cơ cấu truyền năng

lượng từ động cơ bước sang cơ cấu chấp hành (dây đai răng-dây cu roa, thanh inox 8mm, con trượt, ròng rọc, bạc đạn LM8UU…)

 Động cơ bước không quay theo cơ chế thông thường, chúng quay theo từng bước nên có độ chính xác rất cao Động cơ bước làm việc nhờ các

bộ chuyển mạch điện tử đưa các tín hiệu điều khiển vào stato theo thứ tự với một tần số nhất định Tổng số góc quay của rôto tương ứng với số lần chuyển mạch, cũng như chiều quay và tốc độ quay của rôto phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi

 Ứng dụng của động cơ bước: động cơ bước được ứng dụng nhiều trong ngành Tự động hoá, chúng được ứng dụng trong các thiết bị cần điều khiển với đọ chính xác cao Trong công nghệ máy tính, động cơ bước được sử dụng cho các loại ổ đĩa cứng, ổ đĩa mềm, máy in

- Mạch điều khiển động cơ:

 Hiện nay, các máy reprap dùng bo mạch điều khiển Board CNC Shield

V3 với nhiều cải tiến về hiệu suất Mạch Board CNC Shield V3 bao

gồm Arduino điều khiển, các mạch mở rộng…

 A4988 là bộ kit điều khiển máy 2 động cơ bước giao tiếp với Arduino Mega bằng nhiều cổng kết nối mở rộng Trên Arduino UNO R3 có các module tích hợp để điều khiển động cơ bước

- Động cơ servo SG90

 Là động cơ servo SG90 nhỏ và nhẹ với công suất đầu ra cao

 Động cơ servo SG90 có thể xoay 1800

 Ứng dụng: Công dụng chính của động cơ servo là đạt góc chính xác

từ khoảng 900 đến 1800 Việc điều khiển này có thể ứng dụng để lái robot, di chuyển lên xuống, quay một cảm biến để quét khắp phòng

Cơ chế hoạt động của máy viết chữ

- Máy viết chữ chủ yếu hoạt động theo phần mềm Inkscape

- Inkscapelàphần mềm mã nguồn mởchoxử lý đồ họa vec tơ Mục đích phát triển của dự án Inkscape là để tạo ra một phần mềm có tính năng xử lý

đồ họa véc tơ tốt đồng thời phù hợp với chuẩnXML, SVG và CSS Nó là một phần mềmđa nền tảng, chạy trênMicrosoft Windows, Mac OS

X và Unix; mặc dù đa số các phát triển chính là dành choGNU/Linux

Hình 2.6: Giao diện phần mềm inkscape

Inkscape được bắt đầu vào năm2003, phỏng theo phần mềm xử lý đồ họa véctơSodipodi Tuy Inkscape vẫn chưa có được nhiều tính năng như các phần mềm xử lý đồ họa vec tơ thương mại, nhưng hiện nay nó có thể được dùng trong nhiều ứng dụng Inkscape chưa hỗ trợ đầy đủ SVG và CSS Nó chưa có các hiệu ứng lọc SVG, hoạt hình, và font chữSVG Inkscape hiện đang được phát triển mạnh, và ngày càng có nhiều tính năng mới

2.4.1 Tính năng [sửa |sửa mã nguồn]

- Inkscape quản lí bản vẽ theo các lớpvà cho phép chuyển giữa các lớp một cách linh hoạt

- Chức năng nhân bảnđối tượng (clone) rất có ích khi cần sao chép với số

lượng lớn hay tạo ra các họa tiết.

- Inkscape hiện đang phát triển tính năngnhận diện hình: đổi từ ảnhbitmapra cácđường nét

- Cho phép xuất ra nhiều định dạng, Inkscape có thể tạo ra các fileEPS,EMF, và các định dạngảnh bitmap(PNG,JPEG, v.v )

- Các đối tượng hình vẽ gồm có một số loại đặc biệt: hình sao,đường cong Bézier,gradient màu

a Phương pháp tạo hình quang hợp gồm các bước sau:

 Tạo dữ liệu của file mẫu

 Dựa vào dữ liệu trên file inkscape vào các vị trí cần

 Sau khi viết xong một từ lại nâng viết lên và chuyển qua từ tiếp theo

 Lặp lại các bước 2, 3 cho đến khi viết xong mẫu bài

Để máy có thể hoạt động được thì bạn cần phải lập trình, viết mã nguồn (firware) để nạp vào board mạch Lúc đó máy viết chữ mới có thể hiểu được và làm theo những gì ta ra lệnh

Máy chỉ có thể hiểu được ngôn ngữ G-code vì thế, phải dùng phần mềm

để chuyển một bản thiết kế 2D sang ngôn ngữ G-code Các phần mềm thường được sử dụng là Inkspace, Kisslicer…

Phần mềm viết chữ giúp bạn lựa chọn chế độ kiểu chữ phù hợp cho bản

vẽ CAD của bạn, những yêu cầu về độ phân giải, tốc độ viết,… và chuyển những yêu cầu đó thành G-code để ra lệnh cho máy viết chữ

 Sơ đồ cơ chế hoạt động:

 Sơ đồ tương quan

b Các bước thực hiện để tạo ra một bản mẫu

- Hoạt động của trục X,Y

- Nạp chương trình điều khiển

- Tạo Gcode với Gctrl

- Tạo file Gcode từ chương trình inkscape

- Kết nối cáp cắm vào máy tiến hành viết

c Vật liệu

- Với vật liệu :

- Khung bàn bằng gỗ tăng độ chắc chắn

- Vật liệu lắp rặp bằng nhựa và mica

- Sử dụng 2 động cơ bước và 1 động cơ servo

Hình 2.7: Sơ đồ cơ chế hoạt động

Hình 2.8: Sơ đồ cơ cấu tương quan

- Lập trình trên Aduino UNO

- Cài đặt thông số firmware Arduino

Phân loại các hệ thống điều khiển

Tùy theo yêu cầu của từng loại máy và từng loại cơ cấu điều khiển, hệ điều khiển mà có thể phân thành 3 loại cơ bản: điều khiển điểm – điểm, điều khiển đoạn thẳng và điều khiển đường (tuyến tính hoặc phi tuyến) Tất nhiên các máy điều khiển đường đều có thể sử dụng để điều khiển điểm – điểm và đoạn thẳng

Điều khiển điểm – điểm: là kiểu điều khiển mà trong quá trình gia công người ta cho định vị nhanh dụng cụ đến tọa độ yêu cầu và trong quá trình dịch chuyển nhanh dụng cụ, máy không thực hiện việc cắt gọt Chỉ đến khi đạt đến tọa

độ theo yêu cầu nó mới thực hiện các chuyển động cắt gọt (hình 2.9)

Điều khiển đoạn thẳng: ngoài chức năng dịch chuyển nhanh theo các trục tọa độ như ở điều khiển điểm, còn có thể thực hiện việc gia công trong quá trình dịch chuyển theo các trục này (hình2.10)

Hình 2.9: Điều khiển điểm – điểm

Ngoài các chức năng như điều khiển điểm và điều khiển đoạn thẳng, người ta còn có thể điều khiển được dụng cụ chuyển động theo các đường bất kỳ trong mặt phẳng hoặc trong không gian có thực hiện gia công cắt gọt Tùy vào đường được điều khiển là phẳng hay không gian mà người ta có thể bố trí số trục được điều khiển đồng thời là khác nhau Từ đó cũng xuất hiện thuật ngữ máy 2 trục, máy 3, 4, 5 trục

2.5.1 Tổng quan về Gcode

e Giới thiệu

Như đã được nhắc đến ở phần 2.1.1, mã G (Gcode) là những kí hiệu chuyên biệt theo tiêu chuẩn EIA-274-D mà máy tính sử dụng để điều khiển các máy móc khác với mục đích sản xuất (có tính lập lại) các bộ phận kim khí (hay các vật liệu khác) phức tạp

Mã G là một loại ngôn ngữ lập trình được sử dụng trong điều khiển số có chứa các thông tin định vị một công cụ làm công việc thực tế Ngoài mã G còn

có các loại mã M, mã T, và một số mã điều khiển máy và dụng cụ khác

Hình 2.10: Điều khiển đoạn thẳng

Hình 2.11: Điều khiển 2D trên máy phay

f Các chuyển động chạy nội suy là gì?

- Biên dạng cho trước trong kỹ thuật được hình thành từ các phần tử đường thẳng và đường tròn

- Nếu một dụng cụ chạy theo đường thẳng từ một điểm xuất phát tới điểm đích không song song với trục thì gọi là nội suy đường thẳng Để có thể đạt được quỹ đạo thẳng của dụng cụ thì các chuyển động dịch chuyển của các trục thành phần phải được xác định tương ứng Do vậy mối tương quan bước tiến của từng trục khẳng định hướng chuyển động thẳng

g Một số mã G cơ bản (Bảng 1)

Mã G có thể coi là mã lệnh chuẩn bị Mã G bao gồm các địa chỉ G và giá trị số, sau đó xác định các phương pháp gia công và chuyển động trên các trục trong một câu lệnh Hệ NC sẽ thiết lập các dạng điều khiển để đáp ứng mã G được chỉ ra

- Giá trị số theo sau địa chỉ G định nghĩa các lệnh được viết trong từng khối Phụ thuộc vào các mã G tiếp sau, chúng sẽ được phân loại thành 2 kiểu sau:

 Dạng mã G đơn (mã G trong một nhóm 00 ngoại trừ G10 và G11) có ý nghĩa: chỉ có hiệu lực trong một khối xác định

 Dạng mã G module (mã G theo nhóm) có ý nghĩa: mã G có hiệu lực cho đến khi một mã G khác được đưa ra

- Ví dụ: G00 và G01 cả 2 đều là dạng mã theo module, chúng đều là dạng mã

G theo nhóm, trừ nhóm 00

G00 X_Y_;

Trên cơ sở của các ký tự, chương trình được hình thành từ các block và mỗi block gồm các từ chương trình hay gọi là từ lệnh và mỗi từ lệnh được hình thành từ các ký tự và các con số đứng sau nó

- Ví dụ: N15 G01 X40 Y50 Z75 F30 S1200 là một block Trong đó:

 N15: số câu lệnh theo thứ tự của chương trình

G01 X_Y_;

X_; G01 có hi ệu lực trong đoạn ch ương tr ình này Y_;

 G01: từ lệnh điều khiển sự dịch chuyển thẳng của dụng cụ có cắt gọt (linear Interpolation)

o X40, Y50, Z75: tọa độ các điểm trong hệ tọa độ X, Y, Z

o F30: F lượng chạy dao (Feedrate) 30mm/ph hoặc inch/ph

o S1200: số vòng quay trục chính (speed) 1200 v/ph hoặc tốc độ cắt m/ph, inch/ph

 Ta có một số mã G thường sử dụng như sau:

Chức năng mà G thông thường được ghép thêm sau 2 chữ số từ G00 đến G99 dùng để điều khiển sự dịch chuyển của dụng cụ (chức năng dịch chuyển) Dưới đây sẽ giới thiệu các chức năng Gcode thông dụng:

G00: Lệnh dịch chuyển nhanh không cắt vật liệu phôi (Positioning/RapidTraverse)

Dạng câu lệnh: N_G00 X_Y_Z_

Trong đó, tọa độ X, Y, Z là tọa độ của điểm đến Trong quá trình dịch chuyển, quỹ đạo chuyển động của dụng cụ có thể được thực hiện theo kiểu tối ưu hay theo từng trục riêng rẽ Chức năng này chi phối cho tất cả các câu lệnh tiếp sau nếu chưa có một chức năng G01, G02, G03 hủy bỏ nó

G01: Nội suy theo đường thẳng/chuyển động cắt theo đường thẳng (Linear Interpolation/Feed)

Dạng câu lệnh N_G01 X_Y_Z_F_S_

Trong đó: X, Y, Z là tọa độ điểm đến, F là lượng chạy dao (Feedrate) và S (Speed) là tốc độ cắt m/ph (hoặc có thể là tốc độ quay của trục chính v/ph) Cũng như ở trên, chức năng này sẽ chi phối cho tất cả các câu lệnh tiếp sau nếu như chưa có một chức năng G00, G02, G03 hủy bỏ nó

G02: lệnh nội suy vòng tròn theo chiều kim đồng hồ (Cicular Interpolation Clockwise)

Dạng câu lệnh: N_G01 X_Y_Z_I_J_K_F_S_

Hoặc: N_G02 X_Y_Z_R_F_S_

Trong đó: X, Y, Z là tọa độ điểm đến I, J, K là tọa độ của tâm vòng tròn nội suy so với tọa độ của điểm đầu (điểm bắt đầu thực hiện nội suy vòng tròn) tương ứng với các trục X, Y, Z có tính đến dấu (+) và (-)

R là bán kính vòng tròn nội suy, cần chú ý rằng khi sử dụng tham số này chỉ cho phép giới hạn trong một cung chuyển động nội suy lớn nhất là 90o (với tham số này chỉ có trên cụm máy CNC được mã hóa)

F và S như được giới thiệu ở trên

G03: Nội suy theo đường tròn ngược chiều kim đồng hồ (Cirular Interpolation Counter Clockwise)

Dạng câu kệnh: N_G03 X_Y_Z_I_J_K_F_S

Hay: N_G03 X_Y_Z_R_F_S_

Ý nghĩa của các chữ cái trong câu lệnh cũng như ở trường hợp G02

G04: Dừng chuyển động cắt với thời gian nhất định (Dwell)

Ví dụ: N20 G01 Z57.5 F12 S1000

N25 G04 X3 (thời gian tại vị trí cuối cùng là 3s với F=0)

Tùy theo các hệ điều khiển số khác nhau mà có tham số được gọi là khác nhau, có thể là X, K, P…

G20/70: Đơn vị đo lường được sử dụng là inch (Inch units)

Thông thường chức năng này được bố trí ở phần đầu của chương trình để khẳng định hệ thống đo lường nào được sử dụng trong chương trình gia công, nó chi phối không chỉ tọa độ của các điểm lập trình mà còn chi phối cả lượng chạy dao và tốc độ cắt tính theo hệ thống đơn vị nào

G21/71: Đơn vị đo lường được sử dụng là millimeter(Metric units)

Cũng tương tự như lệnh G20/70, khi gọi lệnh này trong chương trình, tất cả mọi tọa độ dịch chuyển của dụng cụ đều được xác định theo hệ đo lường milimet

G28: Trở về điểm gốc (Reference Point Return)

Chức năng này vào đầu hoặc cuối chương trình, máy sẽ tự động trở về điểm chuẩn lúc ban đầu gia công và khi kết thúc việc gia công Công việc này có một ý nghĩa quan trọng đối với các máy phay vì hầu hết các máy này đều thay dao tự động và khi thay dao thì máy phải trở về điểm chuẩn để tránh sự va chạm

có thể xảy ra

G90, G91: Các lệnh tọa độ

 Lệnh G90: Lập trình trong hệ tọa độ tuyệt đối (Absolute programming) Khối lệnh tuyệt đối xác định tọa độ điểm đích theo hệ tọa độ của gốc phôi (X0, Y0, Z0)

Dạng câu lệnh: G90 X_Y_Z_

X, Y, Z chỉ ra hướng và khoảng cách tới điểm đích, tính từ gốc phôi

 Lệnh G91: Lập trình trong hệ tọa độ tương đối (Incremental programming) Lệnh với hệ tọa độ gia số định nghĩa tọa độ điểm đích bằng hành trình cần di chuyển trên các trục để tới điểm đó tính từ vị trí hiện tại Chiều dương chỉ ra rằng vị trí điểm tiếp theo nằm theo hướng dương so với điểm hiện tại

Dạng câu lệnh: G90 X_Y_Z_

X, Y, Z chỉ ra khoảng di chuyển tới điểm đích tính từ điểm hiện tại

Chú ý: Khi sử dụng G90, nó sẽ có hiệu lực cho đến khi G91 được sử dụng trong chương trình Tương tự như vậy, G91 sẽ có hiệu lực nếu được chỉ ra trong chương trình, cho đến khi đưa ra G90

h Các chức năng phụ

M00: Dừng chương trình (Program Stop)

M01: Dừng tuỳ chọn (Optional Stop)

M02: Đặt lại chương trình (Program Reset)

M03: Trục chính quay theo chiều thuận/tiến (Spindle Forward)

- A, B, A: Các chuyển động quay xung quanh các trục OX, OY, OZ

- D, E: chuyển động quay thứ 2 hoặc thứ 3 xung quanh một trục khác

- F: lượng chạy dao (Feedrate)

- I, J, K: thông số tọa độ tâm vòng tròn nội suy (hoặc bước ren) song song với các trục X, Y, Z

- S: tốc độ cắt (speed)

- T: số hiệu dao (Tool)

- U, V, W: chuyển động tịnh tiến thứ hai song song với trục X, Y, Z

- X, Y, Z: chuyển động theo các trục tọa độ

THIẾT KẾ KHỐI ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

Ý tưởng thiết kế khối điều khiển

Chuyện tạo ra chữ cái và hình vẽ trên máy tính vốn không có gì là lạ Nhưng rõ ràng chữ và hình vẽ từ máy móc không thể đạt đến độ mềm mại và có chất gì đó rất lỗi như khi viết và vẽ bằng tay Chính vì thế, sinh viên Lạc Hồng đưa ra ý tưởng máy viết chữ- với một công nghệ mới tạo làm được điều này

Về cơ bản máy viết chữ là một cánh tay máy hoạt động gần như tương tự máy in, được điều khiển bằng máy tính thông qua phần mềm vecto đồ họa

"Inkscape" Chỉ có điều thay vì sử dụng mực in,máy viết chữlại có thể sử dụng các dạng bút viết như bút máy, phấn, bút bi, bút chì Nhưng dù sử dụng loại bút nào thì chúng cũng có thể tạo ra những nét vẽ, nét chữ viết tay mà vẫn rất "nghệ thuật " không bị "công nghiệp"và “ cứng ngắc” như máy in hiện nay

Thiết kế ra một mô hình đơn giản không quá cầu kì , giá thành hợp lí, có khả năng ứng dụng trong thực tế cao tại các Trường Tiểu học và Trung Học Cơ

Sở, v.v

Các thành phần chính khối điều khiển

Mô hình máy viết chữ gồm 2 phần chính: Phần truyền động cơ khí và Phần điều khiển truyền động

3.2.1 Phần truyền động cơ khí

a Động cơ bước:

Động cơ truyền động cho 3 trục X, Y, Z thông thường sử dụng động cơ bước Việc lựa chọn động cơ bước là phù hợp vì tính khách quan của mô hình có giá thành rẻ và đáp ứng được yêu cầu phục vụ nghiên cứu Nó có các đặc điểm thích hợp cho mô hình máy viết chữ như sau:

Mạch Driver Đơn giản (Chúng ta có thể chế hoặc mua với giá thành

rẻ)

Hiện tượng trượt

bước

Có thể xảy ra

Giá thành Rẻ, dễ tìm kiếm trên thị trường hiện nay

Độ phân giải Phổ biến 1,8 độ (200 bước/vòng) còn lại nhỏ hơn 0,72 và

0,36 độ

 Thủ tục lựa chọn động cơ bước:

- Xác định cơ cấu và thông số kỹ thuật yêu cầu: Trước hết phải xác định được đặt điểm kết cấu, đường kính thô, khoảng cách di chuyển và chu kì định vị

- Tính toán độ phân giải cần thiết: Từ độ phân giải theo yêu cầu tăng hoặc giảm độ phân giải cho phù hợp

- Xác định vận tốc và momen cần thiết: tính toán vận tốc và momen động cơ

có thể đáp ứng

 Chế độ hoạt động của động cơ bước:

- Chế độ full step: Động cơ bước tiêu chuẩn có roto 200 răng hoặc 200 full step cho mỗi trục xoay động cơ Chia 200 cho 360 o ta được mỗi góc full step là 1,8o Thông thường chế độ full step thực hiện bằng cách tiếp điện cho theo thứ tự liên tiếp số cuộn dây chẳn hoặc số cuộn dây lẻ Về cơ bản mỗi đầu vào từ trình điều khiển tương đương một bước

- Chế độ half step: Half step đơn giản là động cơ quay 400 bước 1 vòng Trong chế độ này, một trong những cuộn dây được tiếp điện và sau đó hai cuộc dây được tiếp điện luân phiên, mỗi góc đạt 0,9o

- Chế độ micro step: Công nghệ vi bước điều khiển dòng điện tại cuộn dây đến một mức độ mà số vị trí giữa các cực được chia nhỏ hơn nữa.Vi bước

Nguồn: www.mayankits.com Hình 3.1: Động cơ bước

được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi định vị chính xác và sự chuyển hóa tốt hơn nhiều tốc độ Mô hình máy viết chữ sử dụng chế độ micro step mỗi góc đạt 1/32 o

b Động cơ servo SG90:

- Có kích thước nhỏ gọn, là loại hay được sử dụng nhiều nhất để làm mô

hình nhỏ hoặc các cơ cấu kéo không dùng đến lực nặng Nó có tốc độ phản ứng nhanh , các bánh răng được làm bằng nhựa

- Servo SG90 là một dạng động cơ điện đặc biệt Không giống như động cơ thông thường cứ cấp nguồn vào động cơ là chạy liên tục, nó chỉ hoạt động khi được cấp nguồn (2 dây) và được điều khiển (1 dây) với góc quay nằm trong khoảng bất kì từ 0o - 180o

- Nguyên lí hoạt động : Kết nối dây màu đỏ với nguồn 5V , dây màu nâu với cực âm, dây màu cam với chân phát xung của vi điều khiển Ở chân xung cấp 1 xung từ 1ms =>2ms theo để điều khiển góc quay theo ý muốn

 Bộ truyền động :

Truyền động đai: Truyền động đai là truyền động bằng phương tiện kéo Chúng truyền mômen xoắn và tốc độ giữa hai trục, và có thể có một khoảng cách lớn hơn so với bộ truyền bánh răng Vì tất cả các dây làm bằng nhựa hoặc vải dệt, đặc tính của chúng khác biệt đáng kể với các bộ truyền bánh răng hoặc xích.Có nhiều loại đai như đai thang, đai dẹt, dây đai có răng

Với yêu cầu của máy viết chữ ta nên chọn đai răng là phù hợp nhất cho chuyển động trên 2 trục X và Y vì các yếu tố sau:

Ưu điểm:

- Việc truyền lực có tính đàn hồi

- Chạy êm và ít ồn, chịu sốc

- Thêm tải trọng lên ổ trục do lực căng cần thiết của dây đai

- Căng dây đai phải được thực hiện trước khi vận hành lắp ráp

Hình 3.3: Động cơ servo SG90

 Ray trượt tròn:

- Ray trượt tròn chất lượng cao Độ cứng HRC 60°

- Ray trượt tròn được sử dụng rộng rãi trong các máy móc công nghiệp, các

cơ cấu trượt như trong máy khắc cắt cnc mini, máy khắc cắt laser

 Ghép nối cơ khí:

Các chi tiết được ghép nối với nhau nhờ bu lông đai ốc ở phần khung cơ

khí, trục động cơ và vít me được nối với nhau nhờ nối trục đàn hồi, giữa đai thang và động cơ nhờ pu-li

Hình 3.4: Dây đai răng

Hình 3.5: Ray trượt tròn

 Khung cơ khí:

Được gia công bằng vật liệu mica, gỗ, nhựa in 3D, inox, sắt, v.v

3.2.2 Phần điều khiển truyền động

Gồm 2 phần: phần cứng điều khiển và phần mềm điều khiển

a Phần cứng điều khiển truyền động: là bộ điều khiển trung tâm và bộ điều khiển ngoại vi

- Bộ điều khiển trung tâm : Sử dụng máy tính làm bộ điều khiển trung tâm

lưu trữ các file lập trình từ các phần mềm thiết kế và điều khiền như : Inkscape, Arduino IE, Universal Gcode Sender

Hình 3.6: Các chi tiết ghép nối

Hình 3.7: Khung cơ khí máy viết chữ