Nghiên cứu cơ cấu khuếch đại đàn hồi của micro linear actuator

Cơ Cấu Chuyển ðộng Có ðộ Phân Giải Micron -1- ðẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN TẤN PHÚC NGHIÊN CỨU CƠ CẤU KHUẾCH ðẠI ðÀN HỒI CỦA MICRO LINEAR ACTUATOR Chuyên ngành : KỸ THUẬT CƠ ðIỆN TỬ LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2010 GVHD : TS Phạm Huy Hoàng HVTH: Nguyễn Tấn Phúc Cơ Cấu Chuyển ðộng Có ðộ Phân Giải Micron -2- CƠNG TRÌNH ðƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA ðẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : TS PHẠM HUY HOÀNG …………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… Cán chấm nhận xét : … …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… Cán chấm nhận xét : …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… Luận văn thạc sĩ ñược bảo vệ HỘI ðỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠCSĨ TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm GVHD : TS Phạm Huy Hoàng HVTH: Nguyễn Tấn Phúc Cơ Cấu Chuyển ðộng Có ðộ Phân Giải Micron ðẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM -3- CỘNG HOÀ Xà HỘI CHỦ NGHIà VIỆT NAM TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA ðộc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc oOo Tp HCM, ngày 22 tháng 11 năm 2010 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN TẤN PHÚC Giới tính : Nam Ngày, tháng, năm sinh : 07/12/1983 Nơi sinh : ðỒNG NAI Chuyên ngành : KỸ THUẬT CƠ ðIỆN TỬ Khoá (Năm trúng tuyển) : 2009 TÊN ðỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CƠ CẤU KHUẾCH ðẠI ðÀN HỒI CỦA MICRO-LINEAR ACTUATOR 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: - Tìm hiểu tình hình nghiên cứu Micro-linear actuator (MLA), đặc biệt MLA sử dụng cấu khuếch ñại ñàn hồi - Nghiên cứu ảnh hưởng sai số ñến hoạt ñộng cấu khuếch ñại ñàn hồi Microlinear actuator - Gia cơng chế tạo, lập trình thực nghiệm độ khuếch ñại ñộ phân giải MLA sử dụng cấu khếch ñại ñàn hồi 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 05/07/2010 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 05/12/2010 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS PHẠM HUY HỒNG Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội ðồng Chun Ngành thơng qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TS PHẠM HUY HOÀNG CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH PGS TS NGUYỄN TẤN TIẾN TS TRẦN THIỆN PHÚC GVHD : TS Phạm Huy Hoàng HVTH: Nguyễn Tấn Phúc Cơ Cấu Chuyển ðộng Có ðộ Phân Giải Micron -4- ðể hồn thành tốt luận văn này, tơi xin chân thành cám ơn q thầy gia đình hỗ trợ tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình học tập trường Tơi xin chân thành cám ơn TS Phạm Huy Hồng ,giám đốc trung tâm bảo dưỡng công nghiệp, người hướng dẫn khoa học , ñã ñưa lời khuyên hữu ích giúp đỡ tận tình cho tơi thực hồn thành luận văn Tơi xin cảm ơn K.S Võ ðồn Tất Thắng, cho tơi phản biện hữu ích q trình hồn thiện ñề tài KS ðạo ñã giúp ñỡ phần kỹ thuật q trình gia cơng chế tạo thực tế ñể làm rõ ý nghĩa khoa học ñề tài Tôi xin chân thành cảm ơn tất q thầy trường đại học bách khoa , đặc biệt thầy mơn Cơ ðiện Tử ñã truyền ñạt nhiều kiến thức bổ ích cho tơi q trình học tập sau đại học trường Cuối , xin cảm ơn anh chị bạn lớp cao học điện tử K2009, giúp đỡ tơi q trình học tập nghiên cứu trường Do thời gian thực có hạn nên luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót sai lầm Rất mong nhận ñược dẫn ñóng góp quý thầy bạn để luận văn hồn thiện Thành Phố Hồ Chí Minh,Ngày 01 tháng 12 năm 2010, Học viên thực NGUYỄN TẤN PHÚC GVHD : TS Phạm Huy Hoàng HVTH: Nguyễn Tấn Phúc Cơ Cấu Chuyển ðộng Có ðộ Phân Giải Micron -5- Các thiết bị định vị xác nhu cầu lớn nhiều lĩnh vực công nghệ y sinh học, cơng nghệ gia cơng khí xác , hệ thống truyền thông sợi quang, công nghệ gia cơng chất bán dẫn…Cơ cấu tạo chuyển động tuyến tính với độ phân giải cao thành phần khơng thể thiếu hệ thống định vị xác này.Cấu tạo cấu dẫn động dựa tinh thể thạch anh ( piezo) nhiều lớp khớp nối mềm ñang ñược nghiên cứu nhiều đặc tính ưu việt chúng Cơ cấu bao gồm nhiều khớp mềm nối khâu tạo nên chuyển động xác độ phân giải cao nhờ vào biến dạng ñàn hồi vật liệu, cấu trúc liền khối , đặc tính khơng có ma sát , khơng cần bơi trơn , khơng khe hở khơng có tượng trễ vật liệu… Nhiệm vụ luận văn thiết kế chế tạo cấu tác ñộng dạng thiết kế dựa khớp mềm ñàn hồi tinh thể thạch anh piezo nhiều lớp Khảo sát đặc tính tác động sai số hoạt động cấu phần mềm phần tử hữu hạn ñược ñề cập ñến luận văn Kết hoạt ñộng cấu tác ñộng phạm vi dịch chuyển lớn với ñộ phân giải cao bước chứng minh cho tính đắn dạng thiết kế này… GVHD : TS Phạm Huy Hồng HVTH: Nguyễn Tấn Phúc Cơ Cấu Chuyển ðộng Có ðộ Phân Giải Micron -6- Luận văn ñược bao gồm chương với nội dung sau: Chương 1: Giới thiệu Giới thiệu nghiên cứu liên quan ngồi nước đến đề tài Chương 2:Cơ sở lý thuyết Trình bày sở lý thuyết để thực ñề tài Chương 3: Khảo sát sai số cấu thực nghiệm Sử dụng phần mềm phần tử hữu hạn để khảo sát mơ hình tham số hóa Chương 4: Chế tạo thực nghiệm kết quả.Trình bày mơ hình chế tạo phần mềm thu nhận liệu từ cảm biến Chương 5: Kết luận hướng phát triển ðánh giá kết ñạt ñược ñưa hướng phát triển cho luận án tương lai GVHD : TS Phạm Huy Hoàng HVTH: Nguyễn Tấn Phúc Cơ Cấu Chuyển ðộng Có ðộ Phân Giải Micron -7- MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH TRONG LUẬN VĂN Chương : TỔNG QUAN 1.1.CÁC ðỊNH NGHĨA 1.1.1 ðộ Phân Giải…………………….………………….……….…………………1 1.1.2 Cơ cấu dẫn ñộng thẳng tuyến tính….……………….…………….………… 1.1.3Tinh thể áp ñiện piezo actuator…… ….……………….………….………… 1.2.NHU CẦU THỰC TẾ CỦA ðỀ TÀI 1.2.1 Thiết bị lưu giữ thơng tin mật độ cao…………………………… ……………2 1.2.2 Cơ cấu tác động kích thước nhỏ…………………………………… …………3 1.2.3 Máy quét nhận dạng ảnh………………………………………… ……………3 1.2.4 Quá trình lắp ráp kích thước nhỏ…………………………………… ……… 1.2.5 Hệ thống ñịnh vị kết nối cáp quang tự ñộng…………………… ………….6 1.2.6 ðo lực gia cơng khí……………………………………… ……… 1.2.7 Trong cơng nghệ gia cơng siêu xác………………………… ……… 1.2.8 Trong ứng dụng khác…………………………………………… ……… 1.3.NHỮNG CƠNG TRÌNH LIÊN QUAN 1.3.1 Cơ cấu sâu đo………………………………………………… …………… 1.3.2 Cơ cấu dính trượt……………………………………………………… ……10 1.3.3 Cơ cấu từ trường………………………………………………… ……….…12 1.3.4 Cơ cấu visme khuyếch ñại cơ………………………………… …… 12 1.3.5 Cơ cấu dùng piezo khuyếch ñại cơ………………………… …… ….13 1.3.5.1 Khớp mềm………………………………………………… …… 14 1.3.5.2 Mơ hình khuyếch đại dùng khớp đàn hồi…………… ……… 15 1.4.KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU CỦA ðỀ TÀI 1.4.1 Nội dung dự kiến thực hiện…………………… …………… …………… 19 1.4.2 Phương pháp dự kiến thực hiện……………… ……………… ……………20 1.5 LỊCH TRÌNH LÀM VIỆC Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Ngun lý địn bẩy … ……………………………………………….………… 22 2.2 Lý thuyết khớp mềm ñàn hồi……………………….…………………… … 24 2.3 Tính tốn ma trận độ cứng tương đương …………………… …………………26 2.3.1 Ma trận tổng quát khớp mềm……………….……………………………….…27 2.3.1 Mô hình khâu cứng tương đương… ……….…….……………………… ….27 GVHD : TS Phạm Huy Hoàng HVTH: Nguyễn Tấn Phúc Cơ Cấu Chuyển ðộng Có ðộ Phân Giải Micron -8- 2.4 Tính tốn ñộ cứng toàn cấu…………………………… ………………….30 2.4.1 Ma Trận ðộ Cứng Limb-1………… ………….…………………………….…31 2.4.2 Ma Trận ðộ Cứng Limb-2…………… ………….………………………….…31 2.4.3 Ma Trận ðộ Cứng Limb-12…………… …………….……………………… 31 2.4.4 Ma Trận ðộ Cứng limb-3……………… ……………………………….…… 32 2.4.5 Ma Trận ðộ Cứng limb-4……………… ………………………………….… 32 2.4.6 Ma Trận ðộ Cứng limb-34…………… …………………………………….….33 2.4.7 Ma Trận ðộ Cứng limb-5……………… ………………………………….… 33 2.4.8 Ma Trận ðộ Cứng limb-6………………… ……………………………….… 34 2.4.9 Ma Trận ðộ Cứng limb-126……………… …………………………….…… 35 2.4.10 Ma Trận ðộ Cứng limb-345…………… …………………………….………35 2.4.11 Ma Trận ðộ Cứng toàn cấu…………… ………………………….………36 2.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG Chương 3: KHẢO SÁT SAI SỐ BẰNG PHẦN MỀM PHẦN TỬ HỮU HẠN 3.1Tính hệ số khuyếch ñại lý thuyết cấu……… …………………………….41 3.2 Khảo sát thay ñổi tham số chuẩn B……………… …………….……………44 3.3 Khảo sát thay đổi tham số kích thước dọc V,W,Q……… ……….………….47 3.4 Khảo sát thay ñổi thơng số ảnh hưởng đến độ khuyếch đại………….……… 56 3.4.1 Khảo sát tham số U…………………… … ……………… ……………… 56 3.4.2 Khảo sát tham số Y………………………….…………… …………………59 3.4.3 Khảo sát theo tham số X………………… …… ……… ………… ……….62 3.4.4 Khảo sát theo tham số Z……………………… … ….… ….………… …….63 3.4.5 Khảo sát theo tham số T………………… …………… … ………… …….65 3.5 Khảo sát thay đổi thơng số kích thước khớp ñàn hồi…………… …… … 66 3.5.1 Khảo sát theo chiều dày khớp t1………… ……… ……… … ……….……66 3.5.2 Khảo sát theo bán kính khớp R…………… ………… …… … ……….… 70 3.6 Kết Luận Chương………………… ……….……………………………….…….73 3.7 Lựa Chọn Thông Số Gia Công Cơ Cấu…………… ….…………………………74 Chương : CHẾ TẠO THỰC NGHIỆM CƠ CẤU 4.1 Các thành phần hệ thống……………………………………………….77 4.2 Mơ hình tồn hệ thống hồn chỉnh…………………………….………… 82 4.3 Chương trình thu nhận liệu…………………………………………………….82 4.4 ðồ thị dịch chuyển cấu có điện áp xung bước………………….……….84 4.5 Vấn đề điều khiển xác vị trí cấu … …………………………….86 GVHD : TS Phạm Huy Hoàng HVTH: Nguyễn Tấn Phúc Cơ Cấu Chuyển ðộng Có ðộ Phân Giải Micron -9- Chương 5: CÁC KẾT QUẢ ðẠT ðƯỢC VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Các vấn ñề ñã ñạt ñược……………………………………………………………89 5.2 Hướng phát triển ñề tài tương lai……………………… …………………90 PHỤ LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO LÝ LỊCH TRÍCH NGANG GVHD : TS Phạm Huy Hồng HVTH: Nguyễn Tấn Phúc Cơ Cấu Chuyển ðộng Có ðộ Phân Giải Micron - 10 - DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH TRONG LUẬN VĂN CHƯƠNG Hình 1.1: Hình dạng piezo nhiều lớp…………………………………………….1 Hình 1.2:Cơ cấu dùng piezo ổ dĩa cứng máy tính……………………………… Hình 1.3: Cơ cấu piezo động chuyển động tuyến tính……………………… Hình 1.4 :ðịnh vị xác máy STM…………………………………… ……4 Hình 1.5:ðịnh vị xác q trình gắp vật thể……………………………… Hình 1.6:Mơ hình tay gắp định vị xác…………………………………… Hình 1.7: ðịnh vị xác kết nối sợi quang………………………………… Hình 1.8: Ứng dụng định vị xác máy đo lực xác……………………7 Hình 1.9: Cung cấp dịch chuyển xác cho đầu tiện………………………………7 Hình 1.10:Cấu tạo Cơ cấu dạng sâu đo………………………………………… …… Hình 1.11:Giản đồ hoạt động cấu sâu đo……………………………………………9 Hình 1.12:Kết dịch chuyển cấu sâu đo…………………………………….… 10 Hình 1.13:Mơ hình cấu dính trượt………………………………………………….10 Hình 1.14:Kết hoạt động cấu dính trượt…………… ………………….….…11 Hình 1.15:Cấu tạo cấu từ trường……………………………….……….……….…12 Hình 1.16:Cơ cấu dạng visme piezo………………………………………….……12 Hình 1.17:Ngun lý hoạt động dạng visme piezo… ……………………………13 Hình 1.18: Ứng dụng cấu visme chỉnh độ dốc bàn cân…………………13 Hình 1.19: Mơ hình 3D khớp mềm đàn hồi……………………… …………………14 Hình 1.20: Mơ hình tương đương khớp mềm dạng hình học………………… …14 Hình 1.21: Cơ cấu đàn hồi Chil Liang Chu……………………………….………15 Hình 1.22:Ngun lý hoạt động mơ hình Chil Liang Chu……………….…….…15 Hình 1.23: Giản ñồ hoạt ñộng cấu Chil Liang Chu…………………………… …16 Hình 1.24: Hình dạng cấu khớp mềm đàn hồi………………………………….….17 GVHD : TS Phạm Huy Hoàng HVTH: Nguyễn Tấn Phúc Cơ Cấu Chuyển ðộng Có ðộ Phân Giải Micron - 105 - Code chương trình tính độ cứng tồn cấu mathlab: % CHUONG TRINH TINH DO CUNG CO CAU DAN HOI % LUAN AN CO CAU MEM NANG CAO % PROGRAM BY NGUYEN TAN PHUC-CAO HOC CDT2009 % NGAY 19/4/2010 clear all close all format short e thongso2; % cac thong so ban dau la= V*B ; lc= W*B; ld= Q*B; lb= lc+ld+t1+6*r ; ABy=0;ABx=la+2*r; BCx=0; BCy= A; DCx=0; DCy=(X+1)*A; EFx=lc+4*r+t1/2;EFy=0; GHx=0;GHy=(Z+T)*A; FHx=0;FHy=T*A; CLx=lb+4*r+t1/2+B;CLy=0; HKx=ld+6*r+t1;HKy=0; LMx=0; LMy=-(U+Z+Y+X+1)*A; KMx=0;KMy=-(U+Z+T)*A; %bat dau chuong trinh tinh toan cung % MA TRAN MEM TONG QUAT cua khop flexure don syms c11 c12 c13 c21 c22 c23 c31 c32 c33 % gia tri cac phan tu c11 = (1 /(b*E1))*(pi*(r/t1)^0.5-2.57); c12 =0; c13=0; c21=0; c22= (9*pi)/(2*E1*b)*(r/t1)^2.5; c23= sqrt(1-(t1/(2*r))^2)* 9*pi*r^1.5/(2*E1*b*t1^2.5); c31=0; c32= sqrt(1-(t1/(2*r))^2)* 9*pi*r^1.5/(2*E1*b*t1^2.5); c33=9*pi*r^0.5/(2*E1*b*t1^2.5); c=[c11,c12,c13;c21,c22,c23;c31,c32,c33]; %================================================= GVHD : TS Phạm Huy Hoàng HVTH: Nguyễn Tấn Phúc Cơ Cấu Chuyển ðộng Có ðộ Phân Giải Micron - 106 - % MA TRAN CA,CB TUONG TU MA TRAN C % MA TRAN CAB LA MA TRAN ca11=c11; cb11=c11; cab11=0; ca12=c12; cb12=c12; cab12=0; ca13=c13; cb13=c13; cab13=0; ca21=c21; cb21=c21; cab21=0; ca22=c22; cb22=c22; cab22=0; ca23=c23; cb23=c23; cab23=0; ca31=c31; cb31=c31; cab31=0; ca32=c32; cb32=c32; cab32=0; ca33=c33; cb33=c33; cab33=0; %================================================ % I/ TINH MA TRAN DO CUNG LIMB 1: %================================================= % limb gom khop A, khop B, khau AB %1 khop A: ca=[ca11,ca12,ca13;ca21,ca22,ca23;ca31,ca32,ca33]; %2.khop B: cb=[cb11,cb12,cb13;cb21,cb22,cb23;cb31,cb32,cb33]; %3 ma tran duong cheo cx limb-1 cxlimb1=[ca,zeros(3,3),zeros(3,3);zeros(3,3),zeros(3,3),zeros(3,3);zeros(3,3),zeros(3,3) ,cb]; GVHD : TS Phạm Huy Hoàng HVTH: Nguyễn Tấn Phúc Cơ Cấu Chuyển ðộng Có ðộ Phân Giải Micron - 107 - % 4.XAC DINH MA TRAN JACOBIAN: % Jacobian khop A Ja=[1 -ABy;0 ABx;0 1]; % Jacobian AB Jab=[1 0;0 0;0 1]; % Jacobian khop B Jb=[1 0;0 0;0 1]; % Jacobian cua limb1 Jslimb1=[Ja Jab Jb]; Js1limb1=Jslimb1';% ma tran chuyen vi Jacobian cua limb-1 % ma tran mem limb-1 Climb1=Jslimb1*cxlimb1*Js1limb1; % ma tran cung limb1 Klimb1=inv(Climb1) %================================================== %II/ TINH MA TRAN DO CUNG LIMB 2: %================================================== % limb-2 gom : khop D Climb2=ca ; Klimb2=inv(Climb2);% ma tran cung cua clim-2 : gom khop flexure hinge %====================================================== % TINH DO CUNG LIMB2 SONG SONG LIMB1: % =================================================== % ma tran Jacobian khuyech dai cua limb1 Jlimb1=[1 -BCy;0 BCx;0 1]; % ma tran Jacobian bien doi luc JFlimb1=[1 0;0 0;BCy -BCx 1]; Jlimb2=[1 -DCy;0 DCx;0 1]; JFlimb2=[1 0;0 0;DCy -DCx 1]; % cung song song Klimb12=JFlimb1*Klimb1*inv(Jlimb1)+JFlimb2*Klimb2*inv(Jlimb2) %=================================================== % tinh cung limb3 %=================================================== %1 khop E: % Jacobian khop A JE=[1 -EFy;0 EFx;0 1]; % Jacobian AB JEF=[1 0;0 0;0 1]; % Jacobian khop B GVHD : TS Phạm Huy Hoàng HVTH: Nguyễn Tấn Phúc Cơ Cấu Chuyển ðộng Có ðộ Phân Giải Micron - 108 - JF=[1 0;0 0;0 1]; % Jacobian cua limb3 Jslimb3=[JE JEF JF]; Js1limb3=Jslimb3';% ma tran chuyen vi Jacobian cua limb-1 % ma tran mem limb-3 Climb3=Jslimb3*cxlimb1*Js1limb3; % ma tran cung limb1 Klimb3=inv(Climb3) %================================================== %II/ TINH MA TRAN DO CUNG LIMB 4: %================================================== % limb-4 gom : khop G Climb4=ca ; Klimb4=inv(Climb4);% ma tran cung cua clim-2 : gom khop flexure hinge %====================================================== % TINH DO CUNG LIMB3 SONG SONG LIMB4: % =================================================== % ma tran Jacobian khuyech dai cua limb3 Jlimb3=[1 -FHy;0 FHx;0 1]; % ma tran Jacobian bien doi luc JFlimb3=[1 0;0 0;FHy -FHx 1]; Jlimb4=[1 -GHy;0 GHx;0 1]; JFlimb4=[1 0;0 0;GHy -GHx 1]; % cung song song Klimb34=JFlimb3*Klimb3*inv(Jlimb3)+JFlimb4*Klimb4*inv(Jlimb4) %=================================================== % tinh cung limb6: gom khop C, khau CL, khop L %=================================================== %1 khop C: % Jacobian khop C JC=[1 -CLy;0 CLx;0 1]; % Jacobian CL JCL=[1 0;0 0;0 1]; % Jacobian khop L JL=[1 0;0 0;0 1]; % Jacobian cua limb3 Jslimb6=[JC JCL JL]; Js1limb6=Jslimb6';% ma tran chuyen vi Jacobian cua limb-6 % ma tran mem limb-3 Climb6=Jslimb6*cxlimb1*Js1limb6; GVHD : TS Phạm Huy Hoàng HVTH: Nguyễn Tấn Phúc Cơ Cấu Chuyển ðộng Có ðộ Phân Giải Micron - 109 - % ma tran cung limb1 Klimb6=inv(Climb6) %========================================================= % DOCUNG 126= DO CUNG NOI TIEP LIMB12 VOI LIMB6 % ======================================================== cxlimb126=[inv(Klimb12),zeros(3,3);zeros(3,3),Climb6]; J12=[1 -LMy;0 LMx;0 1]; J6=[1 0;0 0;0 1]; Jlimb126=[J12 J6]; % Do mem noi tiep: climb126=Jlimb126*cxlimb126*Jlimb126'; Klimb126=inv(climb126) %=================================================== % tinh cung limb5: gom khop H, khau HK, khop K %=================================================== %1 khop H: % Jacobian khop H JH=[1 -HKy;0 HKx;0 1]; % Jacobian HK JHK=[1 0;0 0;0 1]; % Jacobian khop L JK=[1 0;0 0;0 1]; % Jacobian cua limb5 Jslimb5=[JH JHK JK]; Js1limb5=Jslimb5';% ma tran chuyen vi Jacobian cua limb-5 % ma tran mem limb-5 Climb5=Jslimb5*cxlimb1*Js1limb5; % ma tran cung limb5 Klimb5=inv(Climb5) %========================================================= % DOCUNG 345 = TINH DO CUNG NOI TIEP LIMB34 VOI LIMB5 % ======================================================== cxlimb345=[inv(Klimb34),zeros(3,3);zeros(3,3),Climb5]; J34=[1 -KMy;0 KMx;0 1]; J5=[1 0;0 0;0 1]; Jlimb345=[J34 J5]; % Do mem noi tiep: climb345=Jlimb345*cxlimb345*Jlimb345'; Klimb345=inv(climb345) %====================================================== GVHD : TS Phạm Huy Hoàng HVTH: Nguyễn Tấn Phúc Cơ Cấu Chuyển ðộng Có ðộ Phân Giải Micron - 110 - % TINH DO CUNG LIMB345 SONG SONG LIMB126: % =================================================== % ma tran Jacobian khuyech dai cua limb345 Jlimb126=[1 -LMy;0 LMx;0 1]; % ma tran Jacobian bien doi luc JFlimb126=[1 0;0 0;LMy -LMx 1]; %ma tran Jacobian khuyech dai Jlimb345=[1 -KMy;0 KMx;0 1]; JFlimb345=[1 0;0 0;KMy -KMx 1]; % cung song song Kcocau=JFlimb126*Klimb126*inv(Jlimb126)+ JFlimb345*Klimb345*inv(Jlimb345) CODE CHƯƠNG TRÌNH VISUAL BASIC TẠO GIAO DIỆN ðIỀU KHIỂN: Option Explicit Dim a, b, c, d, z, y, x1, u, t, s As String Dim i, e, f As Integer Dim intdayvalue As Date Dim intHour As Integer Dim intMinute As Integer Dim intSecond As Integer Dim intMonth As Integer Dim intYear As Integer Dim intday As Integer Dim licence As Integer Dim buy As Integer Public chuoikhoangcach, chuoidienap, vitri As String Public tolerance As Boolean Public x, xref, saiso, dienap As Double ' khai bao bien toan cuc Public v As String Dim result(8000) As Integer Dim ExcelApp As Excel.Application Dim ExcelCht As Excel.Chart Dim ExcelSht As Excel.Worksheet Dim ExcelWkb As Excel.Workbook Dim MyExcel As Boolean Public dem As Integer Public position As Double ' button getdata ' moi lan nhan nut cap nhat lai gia tri x tu cong com ' sau mo cong com roi GVHD : TS Phạm Huy Hoàng HVTH: Nguyễn Tấn Phúc Cơ Cấu Chuyển ðộng Có ðộ Phân Giải Micron - 111 - Private Sub Command1_Click() Label4.Caption = "" ' lenh doc ve tu cam bien MSComm1.Output = "SR,00,002" & vbCr ' kich hoat bo dinh thoi ' nhan nut commmand de thu nhan gia tri x dau tien ' xu ly ky tu nhan ve tu cong com chuoikhoangcach = Mid(v, 3, 3) 'vitri = Mid(v, 4, 2) Text1.Text = chuoikhoangcach x = Val(chuoikhoangcach) 'khai bao x la bien toan cuc result(0) = dem = dem + result(dem) = Val(chuoikhoangcach) position = result(dem) ExcelSht.Cells(dem, 1) = position Text2.Text = CStr(dem) 'luu vao mot mang result luu gia tri doc ve Text3.Text = CStr(position) End Sub 'button auto/manual Private Sub Command10_Click() Select Case Timer2.Enabled Case True Timer2.Enabled = False Case Else Timer2.Enabled = True End Select End Sub 'button exit Private Sub Command2_Click() d = MsgBox("Ban chac muon thoat chuong trinh?", vbOKCancel + vbQuestion, "Exit") If d = Then Unload Me End If End Sub 'connect button Private Sub Command3_Click() MSComm1.CommPort = Combo1.Text ' cong so duoc chon GVHD : TS Phạm Huy Hoàng HVTH: Nguyễn Tấn Phúc Cơ Cấu Chuyển ðộng Có ðộ Phân Giải Micron - 112 - MSComm1.Settings = "9600,n,8,1" MSComm1.InBufferSize = 1024 MSComm1.InputLen = MSComm1.RThreshold = MSComm1.SThreshold = MSComm1.PortOpen = True End Sub 'disconect button Private Sub Command4_Click() If MSComm1.PortOpen = True Then MSComm1.PortOpen = False End If End Sub 'button mo file excel Private Sub Command6_Click() On Error Resume Next Err.Clear Set ExcelApp = GetObject(, "Excel.Application") If Err.Number Then Err.Clear Set ExcelApp = CreateObject("Excel.Application") If Err.Number Then MsgBox "Error: " & Err.Description Else MyExcel = True End If Else MyExcel = False End If ExcelApp.Visible = True Set ExcelWkb = ExcelApp.Workbooks.Add Set ExcelSht = ExcelWkb.Worksheets(1) ' For i = To 20 ' ExcelSht.Cells(i, 1) = position 'result(i) ' Next i ' End Sub ' button copy chart tu file excel End Sub GVHD : TS Phạm Huy Hoàng HVTH: Nguyễn Tấn Phúc Cơ Cấu Chuyển ðộng Có ðộ Phân Giải Micron - 113 - Private Sub Command7_Click() Set ExcelCht = ExcelWkb.Charts.Add ExcelCht.ChartType = xlLineMarkers 'toi da la 30 hang ExcelCht.SetSourceData ExcelSht.Range("A1:A10000"), xlColumns ExcelCht.HasTitle = True ExcelCht.ChartTitle.Characters.Text = "DO THI VI TRI CO CAU CO DO PHAN GIAI MICRON " ExcelCht.Axes(xlCategory, xlPrimary).HasTitle = True ExcelCht.Axes(xlCategory, xlPrimary).AxisTitle.Characters.Text = "so luong mau " ExcelCht.Axes(xlValue, xlPrimary).HasTitle = True ExcelCht.Axes(xlValue, xlPrimary).AxisTitle.Characters.Text = "POSITION (micron) " ExcelCht.ChartArea.Select ExcelCht.ChartArea.Copy Image2.Picture = Clipboard.GetData(vbCFBitmap) End Sub 'tao thu tuc Private Sub Form_Unload(Cancel As Integer) Unload Me End Sub Private Sub Form_Load() 'day and licence intdayvalue = DateValue(Now) intday = Day(Now) intMonth = Month(Now) intYear = Year(Now) intHour = Hour(Now) intMinute = Minute(Now) intSecond = Second(Now) Label6.Caption = intdayvalue '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' c = " DATA RECEIVE FROM SENSOR-NGUYEN TAN PHUC" Timer2.Enabled = False Timer1.Enabled = True If MSComm1.PortOpen = True Then MSComm1.PortOpen = False End If Text1.Text = "" GVHD : TS Phạm Huy Hoàng HVTH: Nguyễn Tấn Phúc Cơ Cấu Chuyển ðộng Có ðộ Phân Giải Micron - 114 - Label4.Caption = "" dienap = xref = saiso = z=0 y=0 x=0 v=0 x1 = dem = End Sub Private Sub MSComm1_OnComm() Dim Buffer As String 'doan code xu ly chuoi va hien thi gia tri tu cam bien z = MSComm1.Input For y = To Len(z) x1 = x1 & Mid(z, y, 1) ' ghep tung ky tu vao chuoi x1 v = Right(x1, 8) ' lay chuoi tu duoi len ky tu cua chuoi x1 Label4.Caption = v Next y chuoikhoangcach = Mid(v, 3, 3) Text1.Text = chuoikhoangcach position = Val(chuoikhoangcach) x = Val(chuoikhoangcach) 'khai bao x la bien toan cuc dem = dem + ExcelSht.Cells(dem, 1) = position 'result(i) End Sub Private Sub Timer1_Timer() a = Left(c, 1) b = Right(c, Len(c) - 1) c=b+a Form1.Caption = c End Sub Private Sub Timer2_Timer() Label4.Caption = "" z=0 y=0 GVHD : TS Phạm Huy Hoàng HVTH: Nguyễn Tấn Phúc Cơ Cấu Chuyển ðộng Có ðộ Phân Giải Micron - 115 - v=0 x=0 ' yeu cau doc tu cam bien ve MSComm1.Output = "SR,00,002" & vbCr MSComm1.Output = "SR,00,002" & vbCr End Sub GVHD : TS Phạm Huy Hồng HVTH: Nguyễn Tấn Phúc Cơ Cấu Chuyển ðộng Có ðộ Phân Giải Micron - 116 - TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]Davids Weachter, Shaun Salisbury, Ridha Ben Mrad,S.Esward Prasad ,”complementary ichworm actuator for high-force high precision application” [2]S.H Chang and S.S Li ,”a high resolution long travel friction-drive micro positioner with programmable step size ” [3]Eric M.T.Ho,”Linear macro micro positioning system using a shape memory alloy actuator” [4]Chil-Liang Chu, sheng-Hao Fan,”a novel long travel piezoelectric-driven nanopositioning stage ” [5]Pham Huy Hoang, Tran Van Thuy,”Thiết kế hình dạng mơ hoạt động cấu dẫn động có độ phân giải micron” [6]Shaun P.Salisbury, Davids F.Waechter “design consideration for complementary inchworm actuators”, IEEE conference [7]T.J Teo,G.L.Yang,I.M.Chen,”Analysic model of a flexure-based electromagnetic linear actuator for nano-positioning”,IEEC TRANSACTION,2009,No [8]Yuen Kuan Yong,Sumeet S Aphale,”Design ,identification,and control of a flexure based xy stage for fast nanopositioning”,IEEC TRANSACTION,2009,No [9]Alexander H.slocum,Shorya Awatar,”Planer flexure mechanisms with two, three or five degree of freedom” [10] Byoung Hun Kang, John Twen, Nicolas G.Dagalakis,” Analysic and design of parallel mechanisms with flexure joint ”, Procedings of 2004 , international conference on Robotics and Automation [11] Mohd Nashrul Mohd Zubir, Bijian Shirinzaded, Yanling Tian,”A new design of piezoelectric driven compliant-based microgripper for micromanipulation”,Elsevier [12] Shigeo Nakamura,Kazutaka Sato,Kei Yasuna, Shozo Saegusa,”lifetime prediction method for piggyback PZT Actuator”,IEEE Transaction , Vol 37,No [13] Hwa Soo Kim, Young Man Cho,”Design and modeling of a novel 3-DOF precision micro-stage”, Elsevier,science direct , January 2009 [14]Dr.K Lakshminarayana, R.G Narayanamurthi,”on the analysis of the effect of tolerances in linkages”,Elsevier , science direct GVHD : TS Phạm Huy Hoàng HVTH: Nguyễn Tấn Phúc Cơ Cấu Chuyển ðộng Có ðộ Phân Giải Micron - 117 - [15]Eric S.Buice,David Otten,Raymond H.Yang,Stuart T.Smith,Robert,”design evaluation of a single –axis precision controlled positioning stage”.Elsevier science direct [16]John B.Hopkins,Martin L.culpepper,”Synthesics of multi-degree of freedom,parallel flexure system concepts via Freedom and Constraint topology”,elsevier,science direct [17]Y.Tian,B.Shirinzadeh,D.Zang,Y.Zhong,”three flexure hinges for mechanism designs based on dimensionless graph analysis”,Elsevier,Science direct [18]Yeong-jun Choi,S.V Screenivasan,Byung Choi,”Kinematics design of large displacement precision stage by using cross strip flexure joints and over-constrained mechanism”,Elsevier,Science direct [19]Sasa Zelenika,Mircea Gh.Munteanu,Franco De Bona,”Optimzed flexural hinge shapes for micro systems and high-precision applications”,Elsevier,Science direct [20]Chad E.english,Donald L.Russell,”Representations of multi-joints stiffness for prosthetics limb design”, Elsevier,Science direct [21]Shuxin Wang, Longwang Yue,Qunzhi Li, Jienan Ding,”Conceptual design and dimensional synthesis of microhand”,Elsevier,Science direct [22]Wang Hua,Zhang Xianmin,”Input coupling analysis and optimal design of a 3-Dof compliant micro-positioning stage”,Elsevier, Science direct GVHD : TS Phạm Huy Hoàng HVTH: Nguyễn Tấn Phúc Cơ Cấu Chuyển ðộng Có ðộ Phân Giải Micron - 118 - LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: NGUYỄN TẤN PHÚC Ngày , tháng,năm sinh: 07/12/1983 Nơi sinh: ðỒNG NAI ðịa liên lạc: 25 Cây Trâm, phường 8, Q.Gị Vấp, Tphcm Q TRÌNH ðÀO TẠO: • Từ năm 2001-2006: học chuyên nghành ñiện tử trường đại học bách khoa thành phố hồ chí minh • Từ năm 2009-nay: học cao học chuyên nghành ñiện tử trường ñại học bách khoa thành phố hồ chí minh Q TRÌNH CƠNG TÁC: • Từ năm 2006-2008: Kỹ sư sản xuất công ty liên doanh coats Phong Phú • Từ năm 2008-2009: Kỹ sư sản xuất cơng ty fujikura fibers optics Việt Nam GVHD : TS Phạm Huy Hoàng HVTH: Nguyễn Tấn Phúc Cơ Cấu Chuyển ðộng Có ðộ Phân Giải Micron GVHD : TS Phạm Huy Hoàng - 119 - HVTH: Nguyễn Tấn Phúc ... THUẬT CƠ ðIỆN TỬ Khoá (Năm trúng tuyển) : 2009 TÊN ðỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CƠ CẤU KHUẾCH ðẠI ðÀN HỒI CỦA MICRO- LINEAR ACTUATOR 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: - Tìm hiểu tình hình nghiên cứu Micro- linear actuator. .. biệt MLA sử dụng cấu khuếch ñại ñàn hồi - Nghiên cứu ảnh hưởng sai số ñến hoạt ñộng cấu khuếch ñại ñàn hồi Microlinear actuator - Gia cơng chế tạo, lập trình thực nghiệm ñộ khuếch ñại ñộ phân... Nguyễn Tấn Phúc Cơ Cấu Chuyển ðộng Có ðộ Phân Giải Micron - 33 - CHƯƠNG : CƠ SỞ LÝ THUYẾT LÝ THUYẾT VỀ CƠ CẤU ðÒN BẨY: Cơ cấu thiết kế : Cơ cấu chuyển động thẳng có độ phân giải micron ñáp ứng