Thiết kế và thi công mô hình máy khắc Laser CNC

Ngày nay, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, máy móc chiếm vai trò quantrọng trong sản xuất và đời sống. Với sự chính xác và năng suất làm việc cao, máy mócdần thay thế con ngƣời trong nhiều công việc để giảm tải sức lao động và tăng năng suất.Với các máy móc hiện đại, con ngƣời chỉ cần giám sát và điều khiển, máy móc sẽ làmphần việc còn lại. Lấy ví dụ thực tế từ việc khắc, khi chƣa có máy móc, các thợ thủ côngsẽ dùng cƣa, đục, dũa, dao,… để có thể khắc lên gỗ, đá,… Khi có các máy khoan tiệncầm tay, công việc đỡ nặng nhọc hơn nhƣng con ngƣời vẫn phải trực tiếp gia công. Saunày, khi các máy móc hiện đại hơn xuất hiện nhƣ máy phay, tiện, khắc thì con ngƣời chỉcần nhấn nút điều khiển máy là sẽ có sản phẩm. Với suy nghĩ muốn giảm tải sức lao độngcho con ngƣời trong việc khắc, nhóm quyết định chọn đề tài “Thiết kế và thi công máykhắc laser cnc”. Khái quát về cách vận hành của máy: Sử dụng hình ảnh đƣợc vẽ trên máy tính, ngƣời dùng có thể khắc bất cứ hình vẽ nàomình muốn lên vật liệu khắc. Máy khắc sẽ đƣợc kết nối với máy tính để nhận dữ liệu để khắc và nhận lệnh điềukhiển.

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÁY KHẮC LASER CNC GVHD: Th.s Nguyễn Trƣờng Duy SVTH: Phan Thông MSSV: 16141292 Nguyễn Hải Quang MSSV: 16141242 Tp Hồ Chí Minh – 8/2020 TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHÊ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÁY KHẮC LASER CNC GVHD: Th.s Nguyễn Trƣờng Duy SVTH: Phan Thông MSSV: 16141292 Nguyễn Hải Quang MSSV: 16141242 Tp Hồ Chí Minh – 8/2020 BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƢỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC o0o -Tp HCM, ngày tháng năm 2020 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Chuyên ngành: Hệ đào tạo: Khóa: Phan Thông Nguyễn Hải Quang Kỹ thuật Điện tử Công Nghiệp Đại học quy 2016 MSSV: 16141292 MSSV: 16141242 Mã ngành: 41 Mã hệ: Lớp: 16141DT2 I TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÁY KHẮC LASER CNC II NHIỆM VỤ Các số liệu ban đầu: - Tìm hiểu mơ hình máy khắc laser mini thị trƣờng Tìm hiểu vi điều khiển phù hợp với đề tài phƣơng pháp lập trình Tìm hiểu laser diode động bƣớc Tìm hiểu loại driver cho laser diode động bƣớc Tìm hiểu phần mềm liên quan đến việc điều khiển máy khắc Nội dung thực hiện: - Thiết kế sơ đồ khối cho hệ thống Thiết kế, tính tốn, lựa chọn linh kiện cho khối thiết kế Vẽ lƣu đồ giải thuật cho hệ thống Nghiên cứu chƣơng trình điều khiển máy khắc phần mềm liên quan Thi cơng mơ hình máy khắc Chạy thử sửa lỗi Viết báo cáo III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: CÁN BỘ HƢỚNG DẪN Th.s Nguyễn Trƣờng Duy BM ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH i BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƢỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC o0o Tp HCM, ngày tháng năm 2020 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Phan Thông Lớp:16141DT2 MSSV:16141292 Họ tên sinh viên 2: Nguyễn Hải Quang Lớp:16141DT2 MSSV:16141242 Tên đề tài: Thiết kế thi công máy khắc laser cnc Tuần/ngày Tuần Tuần Xác nhận GVHD Nội dung Sơ đồ khối Tìm hiểu đầu khắc laser, động bƣớc, phƣơng pháp điều khiển Tìm hiểu ATmega328P, IC điều khiển động bƣớc, mạch điều khiển động bƣớc, mạch điều khiển cho đầu khắc laser Giải thuật điều khiển máy khắc laser Tuần 7,8 Tuần 9,10,11 Nghiên cứu chƣơng trình cho mạch điều khiển máy khắc Chạy thử hiệu chỉnh Tuần 12 Viết báo cáo Tuần 13,14,15 GV HƢỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ii BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CAM ĐOAN Đề tài tự thực dựa vào số tài liệu trƣớc khơng chép từ tài liệu hay cơng trình có trƣớc Ngƣời thực đề tài SV1 : Phan Thông SV2 : Nguyễn Hải Quang BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH iii BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CẢM ƠN Nhóm xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Trƣờng Duy _ Giảng viên môn Điện Tử Công Nghiệp trực tiếp hƣớng dẫn tận tình giúp đỡ tạo điều kiện để hồn thành tốt đề tài Nhóm xin gởi lời chân thành cảm ơn thầy cô Khoa Điện-Điện Tử tạo điều kiện tốt cho nhóm hồn thành đề tài Nhóm xin gửi lời cảm ơn đến ba mẹ, ngƣời ln ủng hộ, động viên nhóm học tập, hỗ trợ chi phí cho nhóm nghiên cứu thực đồ án Nhóm gửi lời đồng cảm ơn đến bạn lớp 16141DT2 chia sẻ trao đổi kiến thức nhƣ kinh nghiệm quý báu thời gian thực đề tài Xin chân thành cảm ơn! Ngƣời thực đề tài SV1: Phan Thông SV2: Nguyễn Hải Quang BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH iv BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii LỜI CAM ĐOAN iii LỜI CẢM ƠN iv MỤC LỤC v LIỆT KÊ HÌNH VẼ vii LIỆT KÊ BẢNG xi DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xii TÓM TẮT 13 Chƣơng TỔNG QUAN 14 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ .14 1.2 MỤC TIÊU 15 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .15 1.4 GIỚI HẠN 15 1.5 BỐ CỤC 16 Chƣơng CƠ SỞ LÝ THUYẾT 17 2.1 TÌM HIỂU VỀ MCU ATMEGA328 17 2.2 TÌM HIỂU VỀ MODULE ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BƢỚC 21 2.2.1 Một vài đặc trƣng IC A4988 21 2.2.2 Sơ đồ chân 22 2.2.3 Sơ đồ khối IC A4988 .23 2.2.4 Sơ đồ mạch ứng dụng 28 2.2.5 Cấu hình cho module A4988 29 2.3 TÌM HIỂU VỀ IC CHUYỂN ĐỔI USB SANG UART – CH340G 30 2.3.1 Một số đặc trƣng IC CH340G: .30 2.3.2 Sơ đồ chân: 30 2.4 LASER DIODE 32 2.4.1 Tìm hiểu laser diode 32 2.4.2 Các thông số laser diode .33 2.4.3 Điều khiển đầu khắc laser diode 33 2.5 ĐỘNG CƠ BƢỚC .34 Chƣơng TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ 36 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH v BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3.1 YÊU CẦU THIẾT KẾ 36 3.2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 36 3.2.1 Sơ đồ khối hệ thống 36 3.2.2 Tính tốn thiết kế sơ đồ ngun lý khối 38 3.2.3 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 48 Chƣơng THI CÔNG HỆ THỐNG 51 4.1 GIỚI THIỆU 51 4.2 THI CÔNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN .51 4.2.1 Thi công board mạch 51 4.2.2 Lắp ráp kiểm tra .55 4.3 ĐĨNG GĨI VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH 57 4.3.1 Đóng gói điều khiển 57 4.3.2 Thi cơng mơ hình 60 4.4 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG 64 4.4.1 Lƣu đồ giải thuật 64 4.4.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển 77 4.4.3 Phần mềm truyền liệu từ máy tính đến máy khắc 85 4.5 VIẾT TÀI LIỆU HƢỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC 87 4.5.1 Viết tài liệu hƣớng dẫn sử dụng 87 4.5.2 Quy trình thao tác .101 Chƣơng KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 103 5.1 KẾT QUẢ THỰC TẾ 103 5.1.1 Kết thi công phần cứng 103 5.1.2 Kết chạy máy khắc sản phẩm thực tế 104 5.2 NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ 109 Chƣơng KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 112 6.1 KẾT LUẬN .112 6.2 HƢỚNG PHÁT TRIỂN 112 TÀI LIỆU THAM KHẢO .113 PHỤ LỤC 114 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH vi BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LIỆT KÊ HÌNH VẼ Hình Trang Hình 2.1 Sơ đồ chân IC Atmega328 18 Hình 2.2 Sơ đồ chân IC A4988 22 Hình 2.3 Sơ đồ khối IC A4988 23 Hình 2.4 Tự động lựa chọn chế độ điều khiển dòng điện với vi bƣớc ¼ bƣớc .26 Hình 2.5 Dòng điện chế độ điều khiển dòng .26 Hình 2.6 Dịng điện tải động chạy vận tốc thấp tự động lựa chọn chế độ 27 Hình 2.7 Dịng điện tải sử dụng chế độ Mixed decay 27 Hình 2.8 Sơ đồ ngun lí mạch ứng dụng 28 Hình 2.9 Module A4988 thực tế 28 Hình 2.10 Sơ đồ chân IC CH340G 31 Hình 2.11 Cấu tạo Laser Diode 32 Hình 2.12 Cấu tạo động bƣớc pha 34 Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống 37 Hình 3.2 Khối mạch giao tiếp 39 Hình 3.3 Khối mạch vi điều khiển .41 Hình 3.4 Khối mạch điều khiển động bƣớc trục X .44 Hình 3.5 Khối mạch điều khiển động bƣớc trục Y .44 Hình 3.6 Mạch điều khiển laser 45 Hình 3.7 Khối nút nhấn 46 Hình 3.8 Khối cơng tắc hành trình .46 Hình 3.9 Khối nguồn 47 Hình 3.10 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển máy khắc laser .49 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH vii BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 4.1 Lớp dƣới board mạch 51 Hình 4.2 Lớp board mạch 52 Hình 4.3 Lớp linh kiện mặt 52 Hình 4.4 Mạch đặt in 55 Hình 4.5 Đo điện áp khối nguồn 56 Hình 4.6 Kiểm tra mạch có nguồn ni từ cổng USB 56 Hình 4.7 Mạch điều khiển hàn đầy đủ 57 Hình 4.8 Thiết kế phần khung giới hạn kích thƣớc 57 Hình 4.9 Thiết kế lỗ để gắn ốc 58 Hình 4.10 Thiết kế phần để gắn lên trục 58 Hình 4.11 Thiết kế phần khung giới hạn kích thƣớc 58 Hình 4.12 Thiết kế lỗ để gắn ốc 59 Hình 4.13 Thiết kế phần khuyết cho nút nhấn 59 Hình 4.14 Thiết kế phần khuyết cho header 60 Hình 4.15 Thiết kế phần khuyết cho công tắc nguồn 60 Hình 4.16 Kết nối động trục X vào mạch điều khiển 61 Hình 4.17 Kết nối động trục Y vào mạch điều khiển 61 Hình 4.18 Kết nối cơng tắc hành trình trục X vào mạch điều khiển 62 Hình 4.19 Kết nối mạch điều khiển laser với mạch điều khiển 62 Hình 4.20 Kết nối laser diode với mạch điều khiển laser 63 Hình 4.21 Kết nối mạch điều khiển với máy tính thơng qua cổng USB 63 Hình 4.22 Cấp nguồn nuôi cho mạch điều khiển mạch điều khiển laser 64 Hình 4.23 Mơ hình sau hồn thành 64 Hình 4.24 Giải thuật điều khiển máy khắc laser 66 Hình 4.25 Lƣu đồ giải thuật chƣơng trình .69 Hình 4.26 Lƣu đồ biến đổi liệu .72 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH viii BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 5.4: Bàn cờ có kích thước giống với ảnh bàn cờ sau xử lý Hình 5.5 Logo trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM khắc gỗ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 105 BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 5.6 Khắc chữ lên gỗ Đối với vật liệu mica, khắc mica đen Vì mica đen hấp thụ nhiệt tốt phản xạ ánh sáng nên dễ dàng khắc đƣợc Thời gian khắc lâu gỗ tốc độ khắc thấp từ 100 đến 500 mm/min Hình 5.7 Logo trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM khắc mica đen Đối với vật liệu giả da, tốc độ khắc nhanh vật liệu hấp thụ nhiệt tốt, tốc độ khắc từ 2000 mm/min trở lên BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 106 BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 5.8 Khắc hình ví giả da Đối với vật liệu kim loại, cơng suất đầu khắc yếu 2000mW khơng thể khắc trực tiếp lên kim loại mà đốt đƣợc lớp sơn bề mặt kim loại Vì nên lựa chọn vật liệu kim loại có sơn màu tối để khả khắc đƣợc tốt Thời gian khắc tƣơng đối lâu, tốc độ khắc thấp mm/min trở Hình 5.9 Khắc hình vật liệu kim loại có phủ sơn đen BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 107 BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đối với vật liệu bìa carton, thời gian khắc tƣơng đối nhanh nhanh gỗ, tốc độ khắc từ 2000 mm/min trở Hình 5.10 Khắc hình bìa carton Đối với loại giấy mỏng, thời gian cắt nhanh, nhƣng nên cắt loại giấy màu tối, loại giấy trắng khả phản xạ ánh sáng tốt nên trình khắc có lỗi Tốc độ cắt từ 3000 mm/min trở Hình 5.11 Cắt hình giấy decal BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 108 BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 5.12 Cắt hình bìa giấy cứng màu đen 5.2 NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ Đầu tiên mơ hình máy khắc Vì lần nhóm làm mơ hình với khung nhơm chi tiết máy khung, hồn tồn chƣa biết chúng nên xin phép giảng viên hƣớng dẫn sử dụng khung máy bán sẵn Sau mua nhóm tháo gỡ để tìm hiểu thành phần khung Bộ khung cứng cáp, dễ tháo lắp chi tiết tƣơng đối nhẹ để động bƣớc kéo Mạch điều khiển to nhiều chỗ trống nhƣng hoạt động tốt Hộp đựng mạch đƣợc thiết kế có mặt dƣới để che chở cho mạch gắn mạch lên khung máy Các dây điều khiển đƣợc cuộn vào dây ruột gà để gọn gàng tránh vƣớng dây làm việc Bàn khắc không cố định với khung máy nên làm việc phải tránh tiếp xúc với khung máy, bàn khắc vật khắc để tránh việc bị khắc sai vị trí Tiếp đến sản phẩm Với công suất laser diode 2W, máy dễ dàng khắc vật liệu dễ bắt nhiệt nhƣ gỗ, bìa carton giả da; cắt đƣợc bìa giấy giấy decal Vì dễ bắt nhiệt nên thời gian gia công vật liệu ngắn Đối với vật liệu khó khắc nhƣ mica kim loại, mica cần phải chọn loại mica đen để có khả hấp thụ nhiệt phản xạ ánh sáng nhƣ dễ dàng khắc Thực tế với cơng suất 2W, laser diode khơng có khả đốt bề mặt kim loại mà đốt lớp sơn đƣợc phủ bề mặt kim loại đó, từ thấy đƣợc hình khắc Do đó, muốn BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 109 BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP khắc kim loại ta phải chọn kim loại có phủ sơn Dù vật liệu khắc khác nhau, nhƣng điểm mấu chốt việc khắc bề mặt vật liệu khắc phải có khả hấp thụ nhiệt tốt khả phản xạ ánh sáng Tiếp theo trình hoạt động Từ ảnh gốc, phần mềm laserGRBL xử lý để chuyển đổi thành ảnh qua xử lý Sau đó, ảnh qua xử lý đƣợc truyền vào máy khắc laser để xử lý cho ảnh khắc Chƣơng trình GRBL điều khiển máy khắc cách xác để khắc đƣợc ảnh giống với ảnh qua xử lý Hình 5.13 Ảnh gốc, ảnh qua xử lý ảnh khắc Nhìn chung, nhóm tự đánh giá hồn thiện đề tài mức trung bình có sử dụng vài phần có sẵn, chƣa tự làm đƣợc Nhƣng có phần nhóm tự làm kết hợp với chúng hoạt động trơn tru ổn định Vì mục tiêu ban đầu nhóm hƣớng đến mơ hình dành cho ngƣời thích làm sản phẩm thủ công nhƣ khắc gỗ, mica vẽ hình nên đáp ứng phần mục tiêu đề Về mặt thƣơng mại hóa sản phẩm So với máy khắc (cắt) laser cnc thị trƣờng, đặc biệt so với máy khắc (cắt) laser cnc hãng AiKO mơ hình sản phẩm nhóm có ƣu, nhƣợc điểm nhƣ sau:  Ƣu điểm:  Mơ hình nhóm có module đƣợc tích hợp mạch pcb nên trơng gọn, dễ dàng trình vận chuyển, dây bớt phức tạp BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 110 BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  Tổng chi phí cho sản phẩm mơ hình nhóm rơi vào tầm dƣới 2.5 triệu, nhiều so với giá thành triệu cho máy bên ngồi thị trƣờng Do tiết kiệm nhiều chi phí  Nhƣợc điểm: Vì mơ hình sử dụng laser có cơng suất 2W nên chƣa thể đa dạng hóa nhiều vật liệu để khắc (cắt) BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 111 BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣơng 6.1 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN KẾT LUẬN Sau 15 tuần nghiên cứu thực đề tài, nhóm hồn thành đề tài “Thiết kế thi công máy khắc laser cnc“ đạt đƣợc mục tiêu ban đầu đề Trong q trình thực hiện, nhóm đạt đƣợc số kết nhƣ sau:  Thay sử dụng module có sẵn nhóm tự thiết kế đƣợc board mạch điều khiển dùng vi xử lí ATmega328P  Có thể khắc nhiều vật liệu khác nhƣ gỗ, mica, bìa carton,…  Nghiên cứu chọn đƣợc laser diode phù hợp với công suất mơ hình  Mơ hình sử dụng nơi có điện dễ sử dụng  Mơ hình hoạt động nhƣ u cầu giáo viên hƣớng dẫn đề Tuy nhiên để đáp ứng đƣợc nhu cầu thực tế nhƣ sử dụng cơng nghiệp đề tài cịn nhiều hạn chế nhƣ: cơng suất laser nhỏ nên q trình khắc diễn chậm, máy khắc khắc vật liệu có kích thƣớc vừa nhỏ 6.2 HƢỚNG PHÁT TRIỂN Để mơ hình hồn thiện có đủ khả ứng dụng vào thực tế, nhóm có riêng vài định hƣớng:  Tăng cơng suất laser kích thƣớc mơ hình để áp dụng thực nhƣ công nghiệp  Mở rộng thêm vật liệu mà máy khắc làm việc nhƣ khắc pcb  Sử dụng đầu khắc laser diode chất lƣợng để sản phẩm đạt chất lƣợng tốt  Thiết kế bàn khắc cố định vào khung máy có giá giữ vật khắc để q trình khắc khơng gặp lỗi va chạm BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 112 BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nick Davis, “An Introduction to Laser Diodes”, Allaboutcircuits.com, 2017 [2] “Tìm hiểu động bƣớc, điều khiển động bƣớc dùng arduino”, vidieukhien.xyz, 2018 [3] Thomas Moyer, “Grbl v1.1 Commands”, github.com, 2019 Tài liệu Internet: (https://github.com/gnea/grbl/wiki/Grbl-v1.1-Commands) [4] arkypita, “Grbl v1.1 Configuration”, github.com, 2020 Tài liệu Internet: (https://github.com/gnea/grbl/wiki/Grbl-v1.1-Configuration) [5] Sonny Jeon, “Grbl: How it works and other thoughts…”, onehossshay.wordpress.com, 2011 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 113 BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHỤ LỤC Dƣới file “main.c” chứa chƣơng trình main() #include "grbl.h" // Declare system global variable structure system_t sys; int32_t sys_position[N_AXIS]; // Real-time machine (aka home) position vector in steps int32_t sys_probe_position[N_AXIS]; // Last probe position in machine coordinates and steps volatile uint8_t sys_probe_state; // Probing state value Used to coordinate the probing cycle with stepper ISR volatile uint8_t sys_rt_exec_state; // Global realtime executor bitflag variable for state management See EXEC bitmasks volatile uint8_t sys_rt_exec_alarm; // Global realtime executor bitflag variable for setting various alarms volatile uint8_t sys_rt_exec_motion_override; // Global realtime executor bitflag variable for motion-based overrides volatile uint8_t sys_rt_exec_accessory_override; // Global realtime executor bitflag variable for spindle/coolant overrides #ifdef DEBUG volatile uint8_t sys_rt_exec_debug; #endif int main(void) { // Initialize system upon power-up serial_init(); // Setup serial baud rate and interrupts settings_init(); // Load Grbl settings from EEPROM stepper_init(); // Configure stepper pins and interrupt timers system_init(); // Configure pinout pins and pin-change interrupt memset(sys_position,0,sizeof(sys_position)); // Clear machine position sei(); // Enable interrupts // Initialize system state #ifdef FORCE_INITIALIZATION_ALARM // Force Grbl into an ALARM state upon a power-cycle or hard reset sys.state = STATE_ALARM; #else sys.state = STATE_IDLE; BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 114 BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP #endif // Check for power-up and set system alarm if homing is enabled to force homing cycle // by setting Grbl's alarm state Alarm locks out all g-code commands, including the // startup scripts, but allows access to settings and internal commands Only a homing // cycle '$H' or kill alarm locks '$X' will disable the alarm // NOTE: The startup script will run after successful completion of the homing cycle, but // not after disabling the alarm locks Prevents motion startup blocks from crashing into // things uncontrollably Very bad #ifdef HOMING_INIT_LOCK if (bit_istrue(settings.flags,BITFLAG_HOMING_ENABLE)) { sys.state = STATE_ALARM; } #endif // Grbl initialization loop upon power-up or a system abort For the latter, all processes // will return to this loop to be cleanly re-initialized for(;;) { // Reset system variables uint8_t prior_state = sys.state; memset(&sys, 0, sizeof(system_t)); // Clear system struct variable sys.state = prior_state; sys.f_override = DEFAULT_FEED_OVERRIDE; // Set to 100% sys.r_override = DEFAULT_RAPID_OVERRIDE; // Set to 100% sys.spindle_speed_ovr = DEFAULT_SPINDLE_SPEED_OVERRIDE; // Set to 100% memset(sys_probe_position,0,sizeof(sys_probe_position)); // Clear probe position sys_probe_state = 0; sys_rt_exec_state = 0; sys_rt_exec_alarm = 0; sys_rt_exec_motion_override = 0; sys_rt_exec_accessory_override = 0; // Reset Grbl primary systems serial_reset_read_buffer(); // Clear serial read buffer gc_init(); // Set g-code parser to default state spindle_init(); //coolant_init(); limits_init(); //probe_init(); plan_reset(); // Clear block buffer and planner variables st_reset(); // Clear stepper subsystem variables BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 115 BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP // Sync cleared gcode and planner positions to current system position plan_sync_position(); gc_sync_position(); // Print welcome message Indicates an initialization has occured at power-up or with a reset report_init_message(); // Start Grbl main loop Processes program inputs and executes them protocol_main_loop(); } return 0; /* Never reached */ } Dƣới hàm “protocol_main_loop()”, hệ thống chƣơng trình GRBL void protocol_main_loop() { // Perform some machine checks to make sure everything is good to go #ifdef CHECK_LIMITS_AT_INIT if (bit_istrue(settings.flags, BITFLAG_HARD_LIMIT_ENABLE)) { if (limits_get_state()) { sys.state = STATE_ALARM; // Ensure alarm state is active report_feedback_message(MESSAGE_CHECK_LIMITS); } } #endif // Check for and report alarm state after a reset, error, or an initial power up // NOTE: Sleep mode disables the stepper drivers and position can't be guaranteed // Re-initialize the sleep state as an ALARM mode to ensure user homes or acknowledges if (sys.state & (STATE_ALARM | STATE_SLEEP)) { report_feedback_message(MESSAGE_ALARM_LOCK); sys.state = STATE_ALARM; // Ensure alarm state is set } else { // Check if the safety door is open sys.state = STATE_IDLE; if (system_check_safety_door_ajar()) { bit_true(sys_rt_exec_state, EXEC_SAFETY_DOOR); protocol_execute_realtime(); // Enter safety door mode Should return as IDLE state } BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 116 BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP // All systems go! system_execute_startup(line); // Execute startup script } // -// Primary loop! Upon a system abort, this exits back to main() to reset the system // This is also where Grbl idles while waiting for something to // -uint8_t line_flags = 0; uint8_t char_counter = 0; uint8_t c; for (;;) { // Process one line of incoming serial data, as the data becomes available Performs an // initial filtering by removing spaces and comments and capitalizing all letters while((c = serial_read()) != SERIAL_NO_DATA) { if ((c == '\n') || (c == '\r')) { // End of line reached protocol_execute_realtime(); // Runtime command check point if (sys.abort) { return; } // Bail to calling function upon system abort line[char_counter] = 0; // Set string termination character #ifdef REPORT_ECHO_LINE_RECEIVED report_echo_line_received(line); #endif // Direct and execute one line of formatted input, and report status of execution if (line_flags & LINE_FLAG_OVERFLOW) { // Report line overflow error report_status_message(STATUS_OVERFLOW); } else if (line[0] == 0) { // Empty or comment line For syncing purposes report_status_message(STATUS_OK); } else if (line[0] == '$') { // Grbl '$' system command report_status_message(system_execute_line(line)); } else if (sys.state & (STATE_ALARM | STATE_JOG)) { // Everything else is gcode Block if in alarm or jog mode report_status_message(STATUS_SYSTEM_GC_LOCK); BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 117 BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP } else { // Parse and execute g-code block report_status_message(gc_execute_line(line)); } // Reset tracking data for next line line_flags = 0; char_counter = 0; } else { if (line_flags) { // Throw away all (except EOL) comment characters and overflow characters if (c == ')') { // End of '()' comment Resume line allowed if (line_flags & LINE_FLAG_COMMENT_PARENTHESES) { line_flags &= ~(LINE_FLAG_COMMENT_PARENTHESES); } } } else { if (c