Thiết kế mạch điều khiển máy CNC 3 trục sử dụng động cơ servo DC giao tiếp với phần mềm Mach3.. Kết quả: Hoàn thành được những mục tiêu đã đề ra: Thiết kế được mạch điều khiển máy CNC 3
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN MÁY PHAY
TƯƠNG THÍCH PHẦN MỀM MACH3
Họ và tên sinh viên: TRẦN VĂN NGHĨA Ngành: ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Niên khóa: 2009 – 2013
Tháng 06 năm 2013
Trang 2THIẾT KẾ CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN MÁY PHAY
Giáo viên hướng dẫn:
Ths LÊ VĂN BẠN
Tháng 06 năm 2013
Trang 3LỜI CẢM ƠN
Chân thành biết ơn Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Nông Lâm Tp.HCM, Ban
chủ nhiệm khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường Đại Học Nông Lâm Tp.HCM đã tạo
điều khiện thuận lợi cho em trong suốt thời gian theo học tại trường và hoàn thành
luận văn này
Em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Văn Bạn và anh Lê Tấn Phúc đã tận tình
hướng dẫn và tạo điều kiện tốt nhất cho em trong suốt thời gian thực hiện luận văn
Em chân thành gửi lời cảm ơn đến toàn thể thầy cô trong bộ môn Điều Khiển
Tự Động cùng tập thể thầy cô khoa Cơ Khí – Công Nghệ đã tận tình dạy dỗ truyền đạt
kiến thức kỹ thuật, kinh nghiệm chuyên môn cũng như kinh nghiệm sống trong 4 năm
học vừa qua
Cuối cùng em xin cảm ơn gia đình, người thân và bạn bè đã giúp đỡ và động
viên em những lúc khó khăn để có thể hoàn thành luận văn đúng thời hạn
Tp Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2013
Trần Văn Nghĩa
Trang 4TÓM TẮT
Trong lĩnh vực cơ khí đặc biệt là cơ khí chính xác và lĩnh vực tự động hóa, máy
CNC là một trong những thiết bị được sử dụng nhiều để gia công những chi tiết phức
tạp với độ chính xác cao mà các máy phay thường không thực hiện được Máy CNC
có ưu điểm là khả năng sản xuất hàng loạt với độ chính xác cao nhưng hầu hết đây là
những máy nhập từ nước ngoài và có giá thành rất đắt Do vậy đề tài này tập trung
thiết kế chế tạo bộ điều khiển máy CNC tương thích phần mềm Mach3 Quá trình thực
hiện đề tài được tiến hành tại phòng thực tập bộ môn Điều Khiển Tự Động và theo
trình tự sau:
Nghiên cứu, tìm hiểu phần mềm Mach3
Khảo sát phần cơ khí máy phay CREATOR EDM MODEL: CJ-530
Thiết kế mạch điều khiển máy CNC 3 trục sử dụng động cơ servo DC giao tiếp
với phần mềm Mach3
Thiết kế mạch giao tiếp giữa vi điều khiển và máy tính thông qua cổng máy in
Tìm hiểu về thước quang (linear encoder) là bộ hồi tiếp của máy CNC
Lập trình cho vi điều khiển STM32F100C8T6 tương thích với phần mềmMach3
để điều khiển động cơ DC
Kết quả: Hoàn thành được những mục tiêu đã đề ra:
Thiết kế được mạch điều khiển máy CNC 3 trục bằng vi xử lýSTM23F100C8T6
và IC LMD18200 tương thích với phần mềm Mach3 qua cổng LPT
Chương trình lập trình viết trên Keil C cho vi xử lý đã hoạt động và điều khiển
phần cứng đúng với phần điều khiển của phần mềm Mach3 trên máy tính
Mạch điều khiển giao tiếp với Mach3 điều khiển mô hình máy CNC thực hiện
việc phay chi tiết cơ khí trên các vật liệuphi kim
Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện:
Ths Lê Văn Bạn Trần Văn Nghĩa
Trang 5MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ii
TÓM TẮT iii
MỤC LỤC iv
DANH SÁCH CÁC HÌNH viii
DANH SÁCH CÁC BẢNG xi
Chương 1 MỞ ĐẦU 1
1.1.Đặt vấn đề 1
1.2.Tầm quan trọng của đề tài 2
1.3.Mục đích của đề tài 2
1.3.1.Mục đích chung 2
1.3.2 Mục đích cụ thể 2
1.4 Giới hạn của đề tài 3
Chương 2 TỔNG QUAN – TRA CỨU TÀI LIỆU 4
2.1 Tổng quan về công nghệ CNC 4
2.2.Một số máy CNC tiêu biểu 6
2.3.Tra cứu các bộ phận cần thiết của một máy CNC 9
2.3.1.Động cơ DC 9
2.3.2.Động cơ servo DC 9
2.3.3.Công tắc hành trình 11
2.3.4.Linear encoder 12
2.4.Tra cứu các linh kiện điện tử 13
2.4.1.Driver cầu H-LMD18200 13
2.4.2.Ổn áp LD1117-3.3V 14
2.4.3.Opto cách ly quang HCPL2631 14
Trang 62.4.4.IC cổng not 74HC14 15
2.5.Cổng LPT 15
2.6.Tìm hiều về phần mềm Mach3 18
2.6.1.Giới thiệu 18
2.6.2.Giao diện phần mềm Mach3 18
2.7.Tìm hiểu vi điều khiển STM32 21
2.7.1.Tìm hiểu vi điều khiển STM32F100C8T6 21
2.7.2.Tìm hiểu vi điều khiển STM32F103RDT6 23
2.8.Tìm hiểu phần mềm Keil ARM lập trình cho vi điều khiển ARM 24
2.9.Tìm hiểu phần mềm biên soạn chương trình Souce Insight 24
2.10.Tìm hiểu mạch nạp J-Link nạp cho vi điều khiển 25
Chương 3 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 27
3.1.Địa điểm và thời gian thực hiện đề tài 27
3.1.1.Địa điểm 27
3.1.2.Thời gian 27
3.2.Phương pháp nghiên cứu 27
3.2.1.Chọn phương pháp thiết kế 27
3.2.2.Chọn phương pháp thiết kế phần mạch điện tử 28
3.3.Phương tiện thực hiện 28
Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29
4.1.Mô hình máy phay CNC 29
4.2 Tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của linear encoder 36
4.2.1 Cấu tạo linear encoder 36
4.2.2 Nguyên lý hoạt động của linear encoder 37
Trang 74.3.Thiết kế mạch điều khiển các trục XYZ của máy CNC bằng động cơ Servo DC
tương thích phần mềm Mach3 38
4.3.1.Khối mạch nguồn 38
4.3.2.Khối mạch vi xử lý chính 39
4.3.3.Khối mạch cách ly giữa máy tính và vi điều khiển 40
4.3.4.Khối mạch công suất 40
4.3.5.Khối giao tiếp máy tính thông qua cổng máy in (cổng LPT) 41
4.3.6.Lưu đồ giải thuật khối điều khiển động cơ 42
4.4.Lưu đồ hoạt động chung của mô hình máy CNC 43
4.5.Điều khiển động cơ servo DC 44
4.6.Cài đặt một số thông số càn thiết trên phần mểm Mach3 45
4.7.Viết chương trình cho vi điều khiển 47
4.8.Kiểm tra và chạy thử 49
4.8.1.Kiểm tra phần cơ khí và mạch điều khiển 49
4.8.2 Chạy thử nghiệm máy 57
4.9.Khảo nghiệm 58
4.9.1.Mục đích khảo nghiệm 58
4.9.2.Phương pháp bố trí khảo nghiệm 58
4.10 Kết quả 59
4.11.Thảo luận 71
Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 72
5.1 Kết luận 72
5.2 Đề nghị 72
TÀI LIỆU THAM KHẢO 74
PHỤ LỤC 75
Trang 8Phụ lục 1:Thiết lập thông số trên phần mềm Mach3Mill 75
Phụ lục 2: Giới thiệu phần mềm CamBam 78
Phụ lục 3: Bảng G-code, M-code sử dụng trong phần mềm Mach3 80
Phụ lục 4: Chương trình OrCAD Layout 10.5 82
Trang 9DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1: Máy phay CNC HànQuốc hiệu FANUC 0i-MC 6
Hình 2.2:Máy khoan mạch in 7
Hình 2.3: Máy phay CNC – Model: XK714 8
Hình 2.4:Các loại động cơ DC 9
Hình 2.5: Động cơ servo DC 10
Hình 2.6: Cấu tạo một encoder đơn giản 11
Hình 2.7: Xác định chiều quay động cơ bằng 2 kênh A, B của encoder 11
Hình 2.8: Các loại công tắc hành trình 12
Hình 2.9: Thước quang và bộ hiển thị của Sterling 13
Hình 2.10: Sơ đồ chân LMD18200 13
Hình 2.11: Sơ đồ chân và hình thực tế LD1117 3.3V 14
Hình 2.12: Sơ đồ chân và hình thực tế HCPL2631 14
Hình 2.13: Sơ đồ chân và hình thực tế 74HC14AP 15
Hình 2.14: Sơ đồ chân cổng LPT 16
Hình 2.15: Chức năng địa chỉ thanh ghi của cổng LPT 17
Hình 2.16: Giao diện chính của Mach3 20
Hình 2.17: Bảng lựa chọn chương trình Wizard 21
Hình 2.18: Sơ đồ chân vi điều khiển STM32F100C8T6 22
Hình 2.19: Sơ đồ chân vi điều khiển STM32F103RDT6 24
Hình 2.20: Cửa sổ phần mềm Keil ARM 24
Hình 2.21: Cửa sổ phần mềm Source Insight 25
Hình 2.22: Cửa sổ phần mềm J-Link 26
Hình 3.1: Sơ đồ hệ thống điều khiển 3 trục máy phay với Mach3 27
Hình 3.2: Sơ đồ điều khiển động cơ trục chính 27
Hình 4.1: Mô hình máy được vẽ trên phần mềm Autodesk Inventor Professional 2013 29
Hình 4.2: Vít me 3 trục của máy phay 30
Hình 4.3: Phần cơ khí trước khi thực hiện đề tài 31
Trang 10Hình 4.4: Kích thước tổng quát của thân máy 32
Hình 4.5: Kích thước tổng quát của đế máy 32
Hình 4.6: Kích thước tổng quát của dẫn hướng trục Z 33
Hình 4.7: Bàn máy và vít me trục X 33
Hình 4.8: Kích thước tổng quát của bàn máy trục X 34
Hình 4.9: Bàn máy và vít me trục Y 34
Hình 4.10: Kích thước tổng quát của bàn máy trục Y 35
Hình 4.11: Cấu tạo thước quang 36
Hình 4.12: Nguyên lý hoạt động của thước quang 37
Hình 4.13: Khối mạch nguồn 5V 38
Hình 4.14: Khối mạch nguồn 3.3V 38
Hình 4.15: Khối mạch vi xử lý chính 39
Hình 4.16: Khối cách ly giữa máy tính và vi điều khiển 40
Hình 4.17: Khối mạch công suất động cơ 40
Hình 4.19: Lưu đồ giải thuật điều khiển động cơ 42
Hình 4.20: Lưu đồ hoạt động chung của máy CNC 43
Hình 4.21: Bảng chọn đơn vị 45
Hình 4.22: Bảng cài đặt tín hiệu vào/ra của Mach3 46
Hình 4.23: Bảng thiết lập thông số điều khiển động cơ 47
Hình 4.24: Động cơ và bộ truyền trục X 49
Hình 4.25: Động cơ và bộ truyền trục Y 49
Hình 4.26: Động cơ và bộ truyền trục z 50
Hình 4.27: Động cơ trục chính 50
Hình 4.28: Thước quang trục X 51
Hình 4.29: Thước quang trục Y 52
Hình 4.30: Thước quang trục Z 52
Hình 4.31: Khớp nối giữa động cơ trục chính và đầu kẹp dao 53
Hình 4.32: Phần cơ khí hoàn chỉnh 53
Hình 4.33: Mạch điều khiển động cơ servo DC 54
Hình 4.34: Khối đèn báo trạng thái hoạt động của mạch 55
Hình 4.35: Hình ảnh bên trong hộp điện 56
Trang 11Hình 4.36: Hình ảnh bên ngoài hộp điện 56
Hình 4.37: Kết nối hệ thống hoàn chỉnh 57
Hình 4.38: Biến tần điều khiển động cơ trục chính 57
Hình 4.39: Thiết kế chữ CNC trên phần mềm CamBam 59
Hình 4.40: Kết quả phay chữ CNC 59
Hình 4.41: Hoa văn được thiết kế trên CamBam 63
Hình 4.42: Kết quả khắc hình hoa văn 63
Hình 4.43: Hình đầu lâu được thiết kế trên phần mềm CamBam 65
Hình 4.44: Đường chạy dao trên phần mềm Mach3 65
Hình 4.45: Kết quả hình đầu lâu sau khi gia công 66
Hình 4.47: Đường chạy dao biên dạng vuông được vẽ lại từ G-code 67
Hình 4.48: Đường chạy dao biên dạng tròn kiểu chìm được vẽ lại từ G-code 68
Hình 4.49: Phôi trước khi gia công 68
Hình 4.50: Chi tiết sau khi gia công 70
Hình 7.1:Giao diện phần mềm Mach3 75
Hình 7.2: Nhập file G-code 75
Hình 7.3: Chọn đơn vị làm việc 76
Hình 7.4: Khai báo cổng LPT 76
Hình 7.5: Khai báo chân tín hiệu điều khiển động cơ 76
Hình 7.6: Bảng thiết lập thông số điều khiển cho các trục XYZ 77
Hình 7.7: Chương trình layout và mạch điều khiển dùng trong đề tài 83
Trang 12DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 1 Thông số kỹ thuật máy FANUC 0i-MC 7
Bảng 2 Thông số kỹ thuật máy LPKF ProtoMat S42 7
Bảng 3 Thông số kỹ thuật máy phay CNC – Model: XK714 9
Bảng 4 Thông số của thước quang Sterling 13
Bảng 5 Chức năng các chân cổng máy in 16
Bảng 6 Các địa chỉ thanh ghi của cổng song song trên máy tính PC 17
Bảng 7 Kết quả đạt được trên mẫu 4 70
Bảng 8 Bảng G-code 82
Bảng 9 Bảng M-code 82
Trang 13Máy CNC có ưu điểm là khả năng sản xuất hàng loạt với độ chính xác cao nhưng hầu hết đây là những máy nhập từ nước ngoài và có giá thành rất đắt, đó cũng
là vấn đề nang giải đối với nền kinh tế nước ta
Cũng từ đó mà hãng ArtSoft đã thiết kế ra phần mềm Mach3 chuyên để điều khiển máy CNC Phần mềm Mach3 rất gần gũi với người sử dụng, có thể giao tiếp điều khiển các loại động cơ bước, động cơ DC servo giúp cho việc tự chế tạo và điều khiển máy CNC tại nhà dễ dàng hơn Và hiện nay phần mềm Mach3 đang được ứng dụng rộng rãi ở nước ta
Phần cơ khí của các máy CNC cũ được nhập từ nước ngoài về với số lượng lớn
và giá rẻ
Vì những lí do trên em đã tiến hành nghiên cứu về phần mềm Mach3, thiết kế mạch với mục tiêu là dùng phần mềm Mach3Mill điều khiển máy CNC phục vụ cho
yêu cầu thực tập
Trang 141.2.Tầm quan trọng của đề tài
Trong quá trình nghiên cứu, tìm hiểu em đã nhận ra các ưu nhược điểm của phần mềm Mach3 và các loại driver cho động cơ servo DC Em cho rằng việc thiết kế mạch driver điều khiển động cơ servo DC tương thích với phần mềm Mach3 có thể tiết kiệm giá thành cũng như giúp dễ làm quen với việc sử dụng máy CNC đối với các kỹ
sư đặc biệt là sinh viên bước đầu tìm hiểu về CNC Đề tài giúp quá trình thực hành với máy CNC dễ dàng hơn và góp phần đưa mọi người hiểu thêm về ngành Điều Khiển Tự
Động
1.3.Mục đích của đề tài
1.3.1.Mục đích chung
Nghiên cứu chương trình Mach3 của hãng ArtSoft
Ứng dụng mạch driver cầu H dùng IC chuyên dụng LMD18200 của hãng National giao tiếp với phần mềm Mach3
Tìm hiểu cách điều khiển động cơ servo DC của mạch driver cầu H dùng IC chuyên dụng LMD18200 tương thích tín hiệu điều khiển của Mach3
Dựa trên phần cơ khí đã có sẵn để thiết kế bộ điều khiển để có thể điều khiển được máy phay CNC
Kết nối phần cứng, phần mềm và giao tiếp máy tính để có thể điều khiển máy phay CNC chạy ổn định
1.3.2 Mục đích cụ thể
Khảo sát phần cơ khí máy phay CREATOR EDM MODEL CJ-530
Khảo sát các loại động cơ servo DC, các cách điều khiển động cơ servo DC Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động của thước quang
Thiết kế phần mạch điều khiển và mạch công suất với module cầu H dùng IC chuyên dụng LMD18200 của hãng National
Thiết kế mạch giao tiếp giữa máy tính và mạch điều khiển
Từ đó bước đầu tìm hiểu kết cấu mạch điều khiển, thuật toán, chương trình điều khiển dựa trên nền STM32
Trang 15Viết bằng phần mềm Keil ARM lập trình cho vi xử lý STM32F100C8T6 giao tiếp với phần mềm Mach3Mill, xử lý tín hiệu xung máy tính đầu vào để điều khiển động cơ servo DC
Tìm hiểu chế động xung điều khiển xuất ra từ cổng LPT trên máy tính của phần mềm Mach3
1.4 Giới hạn của đề tài
Mạch điều khiển tối đa được 3 động cơ DC tương ứng 3 trục máy CNC
Mạch giao tiếp với máy tính không dùng các nút điều khiển ngoài nên quá trình điều khiển hoàn toàn phụ thuộc vào máy tính
Vít me không điều chỉnh được độ rơ nên ảnh hưởng đến độ chính xác của máy Phần cơ khí tận dụng lại từ những máy CNC đã qua sử dụng và đã bị hư hỏng một số bộ phận như bộ truyền 3 trục của máy, phần điều khiển
Chỉ điều khiển máy hoạt động theo một chiều từ phần mềm Mach3 trên máy tính xuống mạch điều khiển các trục của máy CNC, chưa có phần phản hồi từ máy CNC trở về lại máy tính
Trang 16đó ngành điều khiển số NC (Numberical control) ra đời Trên cơ bản, đây là một quá trình tự động điều khiển các hoạt động của máy (như máy cắt kim loại, robot,…) trên
cơ sở các dữ liệu ở dạng mã số nhị nguyên bao gồm các chữ số, số thập phân, các chữ cái đặc biệt tạo nên một chương trình làm việc được gọi là G-code
Các thế hệ đầu, máy NC còn sử dụng các cáp logic trong hệ thống Phương pháp điều khiển theo điểm và đoạn thẳng, tức là không có quan hệ hàm số giữa các chuyển động theo tọa độ Việc điều khiển còn mang tính “cứng” nên chương trình đơn giản như gia công lỗ, gia công các đường thẳng song song với các chuyển động mà máy có
Các thế hệ sau, trong hệ thống điều khiển của máy NC đã được cài đặt các cụm
vi tính, các bộ phận vi xử lý và việc điều khiển lúc này phần lớn hoặc hoàn toàn
“mềm” Phương pháp điều khiền theo đường biên, tức là có mối quan hệ hàm số giữa các chuyển động theo hướng các tọa độ Các máy NC này được gọi là CNC (Computerizal Numberial Control) Chương trình được soạn thảo tỉ mỉ hơn và có thể gia công được những chi tiết có hình dáng rất phức tạp Hiện nay các máy CNC đã được phổ biến
Trang 17Đặc trưng cơ bản của máy CNC:
- Tính năng tự động cao
Máy CNC có năng suất cắt gọt cao và giảm tối đa thời gian phụ, do đó mức độ
tự động được nâng cao vượt bậc Tuỳ từng mức độ tự động, máy CNC có thể thực hiện nhiều chuyển động khác nhau cùng một lúc, có thể tự thay dao, hiệu chỉnh sai số dụng
cụ, tự động tưới nguội
- Tính linh hoạt cao
Chương trình có thể thay đổi dễ dàng và nhanh chóng, thích ứng với các loại chi tiết khác nhau Do đó rút ngắn được thời gian sản xuất tạo điều khiện thuận lợi cho việc tự động hoá sản xuất hàng loạt
- Tính chính xác, đảm bảo chat lượng cao
Giảm được hư hỏng do sai sót của con người đồng thời giảm được cường độ làm việc của người đứng máy Có khả năng gia công chính xác hàng loạt Độ chính xác lập lại, đặc trưng cho mức độ ổn định trong suốt quá trình gia công là điểm ưu việt tuyệt đối của máy CNC
Máy CNC với hệ thống điều khiển khép kín có khả năng gia năng được những chi tiết chính xác cả về hình dáng đến kích thước Những đặc điểm này thuận lợi cho việc lắp dẫn, giảm khả năng tổn thất phôi liệu ở mức thấp nhất
- Gia công biên dạng phức tạp
Máy CNC là máy duy nhất có thể gia công chính xác và nhanh các chi tiết có hình dáng phức tạp như các bề mặt ba chiều
- Tính năng hiệu quả kinh tế và kỹ thuật cao
Cải thiện tuổi bền dao nhờ điều kiện cắt tối ưu Tiết kiệm dụng cụ cắt gọt, đồ gá
và các phụ tùng khác
Giảm lượng phế phẩm
Giảm thời gian sản xuất
Có thể sử dụng lại chương trình gia công
Tiết kiệm được chi phí lao động
Trang 18Giảm thời gian kiểm tra vì máy CNC sản xuất chi tiết chất lượng đồng nhất CNC có thể thay đổi nhanh chóng từ việc gia công loại chi tiết này sang loại khác với thời gian chuẩn bị thấp nhất
Tuy nhiên máy CNC không phải không có những hạn chế Dưới đây là một số hạn chế của máy:
Sự đầu tư ban đầu cao: Nhược điểm lớn nhất khi sử dụng máy CNC là tiền vốn đầu tư ban đầu cao cùng với chi phí lắp đặt
Yêu cầu bảo dưỡng cao: Máy CNC là thiết bị kỹ thuật cao và hệ thống cơ khí, điện rất phức tạp Để máy gia công chính xác cần thường xuyên bảo dưỡng Người bảo trì phải thông thạo cả về cơ và điện
Hiệu quả thấp với những chi tiết đơn giản
2.2.Một số máy CNC tiêu biểu
Hình 2.1: Máy phay CNC HànQuốc hiệu FANUC 0i-MC
Hành trình trục X 800 mm Hành trình trục Y 460 mm Hành trình trục Z 520 mm Tốc độ làm việc tối đa 32 m/phút Sai số tối đa +/-0.01 mm
Trang 19Kích thước 3050x2100x2833 mm Khối lượng 5100 kg Nguồn điện 220V/50Hz
Bảng 1 Thông số kỹ thuật máy FANUC 0i-MC
Máy phay CNC Hàn Quốc làm việc công suất cao, có bàn thay dao tự động gồm 24 hoặc 30 chiếc Khung máy được thiết kế chắn chắc, bền bĩ, chịu lực tốt Máy
có thể phay nhiều loại vật liệu từ gỗ, mica đến nhôm, thép
Hình 2.2:Máy khoan mạch in
Hành trình trục X/Y/Z 229/305/120 mm Tốc độ khoan 90 điểm/phút Tốc độ làm việc tối đa 50 mm/s Sai số tối đa +/-0.02 mm Kích thước 580x480x620 mm Khối lượng 43 kg
Nguồn điện 115/230V;
50-60Hz; 200W
Bảng 2 Thông số kỹ thuật máy LPKF ProtoMat S42
Trang 20Máy LPKF ProtoMat S42 là dạng máy khoan - phay tự động được điều khiển bằng máy tính với độ chính xác cao, với chức năng thay đổi dụng cụ (mũi cắt, khoan
và phay) bằng tay Máy có thể khoan, phay và tạo các đường mạch trên plastic, nhôm hoặc những chất liệu kim loại khác
MÁY PHAY CNC - MODEL: XK714
Máy có thể trang bị máy với nhiều loại của hệ thống CNC (tùy thuộc vào người
Hình 2.3: Máy phay CNC – Model: XK714
Các thông số Đơn vị Giá trị
Trang 21Kích thước bàn máy mm 800x420
Trọng lượng tối đa vật gia công Kg 400
Chuôi côn trục chính mm BT40
Tốc độ trục chính mm 50 - 6000
Công suất động cơ kw 5,5
Bước dịch chuyển của máy mm 0.001
Áp suất khí nén Mpa 0.6
Bộ điều khiển Fanuc,Siemen, GSK
Kích thước mm 2200x2160x2250
Bảng 3 Thông số kỹ thuật máy phay CNC – Model: XK714
2.3.Tra cứu các bộ phận cần thiết của một máy CNC
Trang 22tachometer vào động cơ DC để phản hồi tín hiệu lại về mạch điều khiển và các động
cơ loại này gọi là servo DC
Hình 2.5: Động cơ servo DC
Cấu tạo một động cơ servo DC gồm các bộ phận chính:
a Stator: là các nam châm vĩnh cữu gắn liền với vỏ motor
b Rotor : là thành phần tạo chuyển động quay, loại rotor: rotor dây quấn
c Chổi than và cổ góp: giúp đưa điện vào rotor
d Encoder: hay còn gọi là bộ mã hóa vòng quay, phản hồi xung, đơn vị tính (xung/vòng)
Độ chính xác trong việc điều khiển các loại động cơ servo tùy thuộc vào độ phân giải mà encoder của động cơ đó có được, một số độ phân giải thường gặp 200,
360, 500, 1000, 2000, 4000 xung/vòng… Encoder thường gặp dạng đĩa kim loại được đục lỗ hoặc đĩa quang có khắc rãnh để đọc được xung nhờ các LED hồng ngoại như trên hình sau:
a
b
d
c
Trang 23Hình 2.6: Cấu tạo một encoder đơn giản
Encoder thường có 3 kênh (3 ngõ
ra) bao gồm kênh A, B và Z Ở hình trên,
có một lỗ nhỏ bên phía trong của đĩa quay
và một cặp LED thu phát riêng cho lỗ này
để đọc số vòng quay của động cơ Hai
kênh A và B còn lại được bố trí lệch nhau
900 để xác định chiều quay của động cơ
Khi cảm biến A bắt đầu bị che thì cảm
biến B hoàn toàn nhận được hồng ngoại
xuyên qua, và ngược lại Xét trường
hợp motor quay cùng chiều kim đồng hồ,
tín hiệu “đi” từ trái sang phải Tín hiệu A
chuyển từ mức cao xuống thấp (cạnh
xuống) thì kênh B đang ở mức thấp Ngược lại, nếu động cơ quay ngược chiều kim đồng hồ, tín hiệu “đi” từ phải sang trái Lúc này, tại cạnh xuống của kênh A thì kênh B đang ở mức cao Như vậy, bằng cách phối hợp 2 kênh A và B không
những xác
2.3.3.Công tắc hành trình
Ngoài ra, một máy CNC cần có các công tắc hành trình để trục chính về vị trí ban đầu cũng như giới hạn hành trình làm việc để không làm hỏng các trục
Hình 2.7: Xác định chiều quay động cơ
bằng 2 kênh A, B của encoder
Trang 24Hình 2.8: Các loại công tắc hành trình
Công tắc hành trình được dùng nhiều trong các dây chuyền tự động làm chức năng đóng mở mạch điện, và nó được đặt trên đường hoạt động của một cơ cấu nào đó sao cho khi cơ cấu đến 1 vị trí nhất định sẽ tác động lên công tắc Hành trình có thể là tịnh tiến hoặc quay
Khi công tắc hành trình được tác động thì nó sẽ làm đóng hoặc ngắt một mạch điện do đó có thể ngắt hoặc khởi động cho một thiết bị khác Người ta có thể dùng công tắc hành trình vào các mục đích như:
Giới hạn hành trình (khi cơ cấu đến vị trí giới hạn tác động vào công tắc sẽ làm ngắt nguồn cung cấp cho cơ cấu để nó không thể vượt qua vị trí giới hạn)
Hành trình tự động: Kết hợp với các rơle, PLC hay vi điều khiển để khi cơ cấu đến vị trí định trước sẽ tác động cho các cơ cấu khác hoạt động (hoặc chính cơ cấu đó)
2.3.4.Linear encoder
Khái niệm chung
Linear encoder (bộ mã hóa tuyến tính) là một bộ cảm biến đọc tỉ lệ để chuyển đổi các vị trí mã hóa thành tín hiệu tương tự hoặc tín hiệu số Chuyển động được xác định bởi sự thay đổi của vị trí
Thước quang tuyến tính được thiết kế với độ chính xác và ổn định cao
Kích cỡ thước tùy thuộc vào thông số máy
Trang 25Chiều dài từ 70 ~ 3000 mm với các thước quang
Chiều dài từ 3m đến 100m với các thước từ
Độ phân giải 1 hoặc 5 µm tùy thuộc vào nhu cầu thực tế
PWM: chân nhận tín hiệu điều rộng xung để điều khiển tốc độ động cơ
Direction: chân nhận tín hiệu chiều quay
Độ phân giải 5µm & 1µm
Độ +/-10µm , +/-5µm Chiều dài 1000 mm – 1500mmTốc độ 60 – 120 m/phút Chiều dài cable 3m
Tín hiệu 5V DC Nhiệt độ làm
việc 0 – 450C
Trang 26Brake: chân nhận tín hiệu thắng, dừng động cơ
Đặc tính kỹ thuật: dòng chịu đựng tối đa 6A; Điện áp cấp từ +12V tới +55V; Chuyển mạch công suất bên trong dùng DMOS, cho Rds(ON)=0.3 Ohm; Ngõ vào tương thích với tín hiệu CMOS và TTL
2.4.2.Ổn áp LD1117-3.3V
Hình 2.11: Sơ đồ chân và hình thực tế LD1117 3.3V
Hoạt động ổn định với mức điện áp ngõ ra 3.3V
Nguyên lý hoạt động: Khi cấp một điện áp chênh lệch từ 4-15V vào chân Vin và GND, ngõ raVout sẽ cung cấp một điện áp ổn định ở 3.3V
2.4.3.Opto cách ly quang HCPL2631
Hình 2.12: Sơ đồ chân và hình thực tế HCPL2631
HCPL2631 là IC tích hợp 2 cách ly quang có tốc độ xử lý cao, đáp ứng tần số lên đến 10MHz
Trang 272.4.4.IC cổng not 74HC14
Hình 2.13: Sơ đồ chân và hình thực tế 74HC14AP
IC 74HC14 là loại IC chuyển mạch trigger, tức là chuyểntrạng thái khi điện áp vượt ngưỡng điện áp cho phép
IC thường nhận hai kiểu tín hiệu là mức 0 tương ứng với điện áp 0V, và mức 1
là điện áp 5V
Nhưng nếu điện áp đầu vào là điện áp dao động, thường là một giá trị giữa 0V
và 5V bạn sẽ không biết IC của bạn xử lý theo mức 1 hay là mức 0 Vì vậy để đảm bảo việc xử lý tín hiệu đầu vào tốt hơn, các IC kiểu trigger sẽ đặt ra hai điện áp giới hạn trên và dưới, ví dụ giới hạn trên là 3.5V và giới hạn dưới là 0.8V
Nếu trước đó, IC đang hiểu tín hiệu đầu vào là mức 0, thì IC chỉ chuyển sang tín hiệu đầu vào là mức 1 khi điện áp vượt giới hạn trên là 3.5V Và lúc này, muốn IC hiểu tín hiện đầu vào là mức 0, thì điện áp phải hạ xuống dưới giới hạn dưới, tức là dưới 0.8V thì IC mới công nhận tín hiệu đó là ở mức 0
2.5.Cổng LPT
Cổng LPT hay còn gọi là cổng song song hoặc cổng máy in do công ty Centronics thiết kế ra nhằm mục đích nối máy tính PC với máy in Về sau, cổng song song đã phát triển thành một tiêu chuẩn không chính thức để phục vụ nhiều chức năng khác kết nối các thiết bị ngoại vi, các mạch điện ứng dụng trong đo lường và điều khiển Tên gọi của cổng song song bắt nguồn từ kiểu dữ liệu truyền qua cổng này: các bit dữ liệu được truyền song song hay nói cụ thể hơn là byte nối tiếp còn bit song song
Trang 28Cổng song song có hai loại: loại ổ cắm 36 chân và loại 25 chân Ngày nay, loại
ổ cắm 36 chân không còn được sử dụng, hầu hết các máy tính PC đều trang bị cổng
song song 25 chân
Hình 2.14: Sơ đồ chân cổng LPT
Strobe (tín hiệu đo) 1 Acknowledge (báo nhận) 10
D1 3 Paper empty (hết giấy) 12 D2 4 Select (lựa chọn) 13 D3 5 Auto linefeed (tự động nạp) 14
D6 8 Select input (lựa chọn lối vào) 17 D7 9 Gound (nối đất – 0V) 18-25
Bảng 5 Chức năng các chân cổng máy in
Hệ điều hành DOS dự tính đến bốn cổng song song và đặt tên là: LPT1, LPT2,
LPT3 và LPT4 Tuy vậy, hầu hết các máy tính PC đều chỉ có nhiều nhất hai cổng song
song và cho đến nay với lí do giảm giá thành, cổng song song chỉ còn lại một Về mặt
phần cứng, các nhà sản xuất đã dự tính bốn nhóm, mỗi nhóm 3 địa chỉ, để trao đổi với
Trang 29từng ô nhớ trên thanh ghi của mỗi giao diện Có thể thiết lập chức năng cho công LPT
bằng các khai báo các địa chỉ thanh
Cổng LPT Địa chỉ thanh ghi
Bảng 6 Các địa chỉ thanh ghi của cổng song song trên máy tính PC
Hình 2.15: Chức năng địa chỉ thanh ghi của cổng LPT
Chú thích: Busy (báo bận), Acknowledge(báo nhận), Paper Empty (hết giấy),
Select (lựa chọn), Error (báo lỗi); Select Input (lựa chọn ngõ vào), Reset (làm lại),
Auto Feed (tự động nạp), Strobe (tín hiệu điều khiển)
Từ các chức năng trên của cổng máy in, người ta đã vận dụng các tín hiệu
vào/ra để thiết kế các mạch giao tiếp máy tính thông qua cổng LPT để thực hiện các
yêu cầu khác cụ thể ở đây dùng phần mềm Mach3 thông qua cổng LPT để điều khiển
động cơ bước Nên sơ đồ chân cổng LPT được thiết lập lại như sau:
- Chân 1-9, 14, 16, 17: Tín hiệu ngõ ra
- Chân 10-13, 15: Tín hiệu ngõ vào
- Chân 18-25: Nối đất (0V)
Trang 302.6.Tìm hiều về phần mềm Mach3
2.6.1.Giới thiệu
Mach3 là phần mềm của hãng ArtSoft, ban đầu được thiết kế dành cho những người chế tạo máy cnc tại nhà theo sở thích nhưng đã nhanh chóng trở thành phần mềm điều khiển linh hoạt trong công nghiệp Là một phần mềm chạy trên PC (máy tính cá nhân) và biến máy đó thành một bộ điều khiển rất hữu hiệu và kinh tế Chương trình có thể kết nối với một hoặc hai cổng song song LPT (cổng máy in) để thực hiện quá trình điều khiển
Mach3 chạy tốt trên hệ điều hành Window XP (hay Window 2000) nền bộ vi xử
lý tốc độ 1GHz với màn hình có độ phân giải 1024x768 Mach3 đã thành công trong việc điều khiển máy: máy tiện (lathes), máy phay (mills), cắt laser (laser), cắt plasma (plasma), máy khắc (engravers)
Dưới đây là một vài chức năng và đặc điểm cơ bản của Mach3:
Biến một máy tính cá nhân thành một bộ điều khiển máy CNC 6 trục với đầy đủ các tính năng
Cho phép import trực tiếp các file dxf, bmp, jpg và hpgl thông qua phần mềm LazyCam
Hiển thị G-code trực quan
Tạo G-code thông qua LazyCam hoặc Wizards
Giao diện có thể tùy biến hoàn toàn theo ý thích của người sự dụng
Tùy biến M-code và Macro bằng cách sử dụng Vbscript
Điều khiển được tốc độ động cơ trục chính (Spindle)
Điều khiển được nhiều rơle đóng - ngắt
Có khả năng tạo ra xung điều khiển tốc độ động cơ bằng tay
Hiển thị video khi máy chạy
2.6.2.Giao diện phần mềm Mach3
Mach3 có giao diện người dùng được thiết kế để dễ dàng và phù hợpvới phương thức của người làm việc nhất
Giao diện chính của phần mềm Mach3 gồm các phần cơ bản sau:
Thanh menu: bao gồm nhiều chức năng như nhập file G-code, cài đặt chế độ điều khiển, đơn vị,…
Trang 31Thanh toolbar: gồm nhiều trang trong đó có trang giao diện chính (Program Run), trang nhập G-code (MDI), trang offset dao (Offsets),…
Bảng hiển thị G-code: bảng sẽ hiển thị toàn bộ phần mã G-code người sử dụng đưa vào và khi Mach3 thực hiện lệnh nào thì dòng trắng trong bảng sẽ chạy tới hàng G-code đó
Bảng hiển thị độ toạ trục XYZ: sẽ hiển thị toạ độ từng trục một giúp người dùng biết vị trí chính xác của máy
Bảng mô phỏng đường đi dao: sẽ vẽ ra đường dao mà người dùng viết bằng code với hình vẽ 3D, từ đó người sử dụng sẽ biết được chi tiết sản phẩm để điều chỉnh sửa chữa đúng ý trước khi cho chạy máy gia công
G-Nút điều khiển: gồm 3 nút là:
Cycle Start: bắt đầu thực hiện G-code Phím tắt: Alt+R
Feed Hold: hoãn lệnh, Mach3 sẽ dừng tại dòng lệnh mà ta bấm Feed Hold nếu muốn tiếp tục thì ta chọn Cycle Start Phím tắt: Space
Stop: dừng thoát ra khỏi G-code, máy ngưng mọi hoạt động Phím tắt: Alt+S Nút EStop: dừng khẩn cấp, khi có sai phạm ta bấm EStop thì mọi hoạt động sẽ dừng lại
Bảng điều khiển trục chính: hiển thị tốc độ trục chính khi làm việc ngoài ra ta
có thể điều khiển trục chính khi bấm nút Spindle CW, phím tắt: F5
Bảng điều khiển tay: với các phím X+,X-,Y+,… giúp người dùng di chuyển nhanh đến vị trí mong muốn, ta có thể điều chỉnh tốc độ di chuyển của các trục tại bảng Slow Jog Rate bằng cách tăng giảm phần trăm bước di chuyển
Trang 32Hình 2.16: Giao diện chính của Mach3
Giao diện của Mach3 rất dễ gần đối với người dùng lần đầu tiên sử dụng, với giao diện chính thì người dùng đã hoàn toàn có thể điều khiển được một máy CNC theo ý muốn, đây là một cách giúp người sử dụng làm quen với việc điều khiển một máy CNC sau này
Thêm vào đó Mach3 còn có các chương trình nhỏ được viết sẵn gọi là Wizard Wizard được thiết kế để cho người sử dụng nhanh chóng thực hiện những thao tác thường xuyên làm cho công việc trở nên thuận tiện mà không cần phải tạo file G-code trước đó Một số chương trình wizard được cấp miễn phí như:
- Cắt bánh răng (Cut Gear)
- Khắc chữ (Text Engraving)
- Phay ren (Thread Milling)
- Tạo lỗ (Cut Circle)
- Khoan lỗ quanh vòng tròn (Circ Hole Pattern)
Và nhiều chương trình wizard chức năng khác…
Trang 33Hình 2.17: Bảng lựa chọn chương trình Wizard 2.7.Tìm hiểu vi điều khiển STM32
2.7.1.Tìm hiểu vi điều khiển STM32F100C8T6
Vi điều khiển STM32F100C8T6 của hãng STMicroelectronics là vi điều khiển với nhân ARM, thuộc dòng Value line với các đặc tính như sau:
Nhân ARM 32-bit Cortex-M3, hoạt động với tần số tối đa 24MHz
Bộ nhớ Flash 64KB lưu chương trình chạy; Bộ nhớ SRAM 8KB
Nguồn nuôi từ 2-3.6V; Hỗ trợ thạch anh ngoại 4-24MHz, dao động nội 8MHz
và 40kHz cho dao động chính của CPU Ngoài ra còn có bộ nhân tần (PLL) lập trình được với hệ số nhân từ 2 đến 16, giúp đạt được tần số hoạt động cao chỉ với thạch anh tần số thấp
Tích hợp 1 bộ Timer 16-bit đa chức năng với 6 ngõ PWM với dead time (khoảng thời gian được chèn vào giữa hai đầu tín hiệu xuất PWM bù nhau trong điều khiển mạch cầu H) lập trình được và 6 bộ timer 16-bit khác với khả năng đếm lên/xuống với 4 ngõ PWM, Input capture cho mỗi timer
Các thiết bị ngoại vi giao truyền nhận nối tiếp: 2 bộ SPI, 2 bộ I2C, 3 bộ USART
Bộ chuyển đổi tương tự-số (ADC) với 10 kênh, độ phân giải 12-bit
Bộ chuyển đổi số-tương tự (DAC) với 2 kênh, độ phân giải 12-bit
Trang 34Hệ thống xử lý ngắt chồng nhau Nested vectored interrupt
Có thể cấu hình lại các chân của phần cứng bằng chương trình
Hình 2.18: Sơ đồ chân vi điều khiển STM32F100C8T6
Sơ đồ chân và chức năng của vi điều khiển STM32F100C8T6:
Các cổng hai hướng PA (PA15÷PA0), PB (PB15÷PB0), PC (PC15÷PC13), PD (PD1÷PD0) là cổng vào/ra 16 bit, tổng cộng 37 chân, các chân của các cổng này có thể được cấu hình bằng phần mềm với các chế độ sau:
- Ngõ vào trở kháng cao (input floating)
- Ngõ vào với điện trở kéo lên bên trong (input pull-up)
- Ngõ vào với điện trở kéo xuống bên trong (input pull-down)
- Ngõ vào tương tự (analog)
- Ngõ ra hở (open-drain)
- Ngõ ra đẩy-kéo (output push-pull)
- Ngõ ra các chức năng phụ đẩy-kéo (alternate function push-pull)
- Ngõ ra các chức năng phụ hở (alternate function open-drain)
- Ngõ ra/vào của các bộ định thời (Timer), SPI, I2C, USART được cấu hình mặc định lên một số chân của PA, PB, PC Ngoài ra, các chân của các thiết bị ngoại vi này cũng có thể được tái cấu hình (remap) vào chân của cổng khác để tiện cho việc sử dụng Ví dụ: chân USART1_TX và USART1_RX mặc định nằm trên 2 chân PA9 và PA10, tuy nhiên, có thể cấu hình lại 2 chân này sang PB6 và PB7 trong chương trình
Trang 35Một số chân thường sử dụng:
TIM1_CH1, TIM1_CH2 , TIM1_CH4, TIM2_CH1 , TIM8_CH1: các chân được sử dụng cho các chức năng đọc độ rộng xung (input capture), xuất xung (PWM), đếm xung (counter), đọc encoder (quadrature encoder) của các bộ Timer 1 đến 8 USART_TX, USART_RX: các chân truyền, nhận cho bộ truyền nối tiếp không đồng bộ chuẩn RS232
SPI_MOSI, SPI_MISO, SPI_SCK, SPI_SS: các nhận truyền, nhận cho bộ truyền nối tiếp đồng bộ chuẩn SPI
2.7.2.Tìm hiểu vi điều khiển STM32F103RDT6
Vi điều khiển STM32F103RDT6 của hãng STMicroelectronics là vi điều khiển với nhân ARM, thuộc dòng Performance line với các đặc tính như sau:
Nhân ARM 32-bit Cortex-M3, hoạt động với tần số tối đa 72MHz
Bộ nhớ Flash 384KB lưu chương trình chạy; Bộ nhớ SRAM 64KB
Nguồn nuôi từ 2-3.6V; Hỗ trợ thạch anh ngoại 4-24MHz, dao động nội 8MHz và 40kHz cho dao động chính của CPU Ngoài ra còn có bộ nhân tần (PLL) lập trình được với hệ số nhân từ 2 đến 16
Tích hợp 2 bộ Timer 16-bit đa chức năng với 6 ngõ PWM với dead time (khoảng thời gian được chèn vào giữa hai đầu tín hiệu xuất PWM bù nhau trong điều khiển mạch cầu H) lập trình được và 6 bộ timer 16-bit khác với khả năng đếm lên/xuống với
4 ngõ PWM, Input capture cho mỗi timer
Các thiết bị ngoại vi giao truyền nhận nối tiếp: 3 bộ SPI, 2 bộ I2C, 5 bộ USART,
1 bộ USB, 1 bộ CAN, 1 bộ SDIO
- 3 bộ chuyển đổi tương tự-số (ADC) với 16 kênh, độ phân giải 12-bit
- Bộ chuyển đổi số-tương tự (DAC) với 2 kênh, độ phân giải 12-bit
- Hệ thống xử lý ngắt chồng nhau Nested vectored interrupt
- Có thể cấu hình lại các chân của phần cứng bằng chương trình
Trang 365÷PC0)
2MHz và cóvới máy tín
vi điều khiM32F103R
ết bị ngoại v
o vi điều kh
gôn ngữ C
ng tự, dễ lậpđưa ra thư vương trình K
RM
t
c trình biênd…) rất bất
M32F100C
ch hợp cho
ụng để thay
và hỗ trợ nhuẩn để truy
n dịch như tiện:
8T6,
việc
y thế nhiều
y cập
Keil
Trang 37Các tính năng tìm kiếm thường rất hạn chế (tính năng tìm kiếm nhanh, dễ dàng theo dõi các hàm, biến… trong một chương trình gồm rất nhiều tập tin *.c và *.h là rất cần thiết)
Giao diện soạn thảo đơn điệu (màu sắc của các từ khóa, biến toàn cục, cục bộ
…)
Hình 2.21: Cửa sổ phần mềm Source Insight
Công cụ Source Insight khắc phục rất tốt 2 nhược điểm nêu trên Với khả năng tìm kiếm, liệt kê kết quả tìm được và giao diện soạn thảo ưa nhìn với nhiều cách chú thích code, giúp người lập trình dễ theo dõi chương trình
2.10.Tìm hiểu mạch nạp J-Link nạp cho vi điều khiển
J-Link là một mạch nạp/debug cực mạnh cho dòng ARM7/9 được sản xuất bởi hãng Segger
- Một số ưu điểm của Jlink:
- Jlink kết nối qua cổng USB2.0, tương thích Windows 2000/XP/Vista
- Làm viec54 tốt với các dòng ARM7/9 Cortex M3
- JTAG speed lên tới 12MHz
- Chuẩn kết nối JTAG 20pin phổ biến
-
Trang 38Click vào nút Add để hiện hộp thoại Add Flash Programming Algorithm:
Trong hộp thoại này danh sách các loại Flash (bao gồm cả on-chip và ext Flash)
được hỗ trợ bởi Keil Chọn STM32F10x Med-density Flash 128k Flash, bấm Add Nhấn OK và quay trở lại Project, tiến hành biên dịch sau đó vào Menu Flash -
>Dowload để nạp chương trình xuống chíp
Trang 39Chương 3
PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU
3.1.Địa điểm và thời gian thực hiện đề tài
3.1.1.Địa điểm
Thực hiện thiết kế mạch và khảo nghiệm lấy kết quả tại phòng thực tập bộ môn Điều Khiển Tự Động, khoa Cơ khí – Công nghệ
3.1.2.Thời gian
Đề tài đã tiến hành từ ngày 10 tháng 03 năm 2013 đến 15 tháng 06 năm 2013
Quá trình thực hiện nghiên cứu chương trình, thiết kế và chế tạo mạch từ ngày 10 tháng 03 năm 2013 đến ngày 30 tháng 05 năm 2013
Thời gian còn lại là quá trình khảo nghiệm lấy kết quả, sửa và hoàn thành bài luận văn
3.2.Phương pháp nghiên cứu
3.2.1.Chọn phương pháp thiết kế
Hình 3.1: Sơ đồ hệ thống điều khiển 3 trục máy phay với Mach3
Hình 3.2: Sơ đồ điều khiển động cơ trục chính
Trang 403.2.2.Chọn phương pháp thiết kế phần mạch điện tử
Khảo sát tín hiệu điều khiển của phần mềm Mach 3 trên máy tính
Thiết lập thông số điều khiển động cơ trên Mach3 bằng cách sử dụng mạch driver điều khiển động cơ servo DC sử dụng vi điều khiển STM32F100C8T6 và IC LMD18200
Thiết kế mạch điều khiển động cơ servo DC
Thiết kế mạch điều khiển giao tiếp với máy tính
Vẽ sơ đồ nguyên lý các mạch điều khiển động cơ và mạch điều khiển chính dựa trên sơ đồ mạch thử nghiệm trên testboard
Lập trình giao tiếp phần cứng và phần mềm
Tiến hành lắp ráp toàn bộ mạch và chạy thử giao tiếp với máy tính
Viết chương trình điều khiển mạch và chạy thử nghiệm
Chỉnh lại chương trình điều khiển
Tiến hành làm mạch in, hàn linh kiện, hoàn chỉnh mạch
Chạy thử kiểm tra và lấy số liệu