Luận văn Kỹ sư ĐỘC QUYỀN: Chế tạo thiết bị đo lực cắt, vận tốc cắt phục vụ cho giảng dạy và nghiên cứu khoa học

Dịch vụ thành lập Thay đổi Giấy phép kinh doanh cty Việt Nam cty vốn FDI Tuyển Cộng tác viên (CK 15% gói Dịch vụ) 0899315716 LỜI MỞ ĐẦU Trong quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước. Tự động hóa là yếu tố không thể thiếu trong một nền công nghiệp hiện đại. Nói đến tự động hóa thì máy tính là một công cụ hỗ trợ đắc lực nhất và không thể thiếu được trong nhiều lĩnh vực đặc biệt trong đo lường điều khiển. Việc ứng dụng máy tính vào kỹ thuật đo lường và điều khiển đã đem lại nhiều kết quả đầy tính ưu việt. Các thiết bị, hệ thống đo lường và điều khiển ghép nối với máy tính có độ chính xác cao, thời gian thu thập dữ liệu ngắn. Nhưng điều đáng quan tâm nhất là khả năng tự động hóa trong việc thu thập và xử lý kết quả đo, kể cả việc lập bảng thống kê vàxuất ra kết quả. Để đo lường và điều khiển hệ thống thì ngoài các thiết bị ghép nối với máy tính, còn có một chương trình nạp vào máy tính để xử lý và điều khiển quá trình hoạt động của hệ thống. LabVIEW là một ngôn ngữ lập trình chuyên nghiệp trong lĩnh vực tự động hóa, là một môi trường lập trình cho phép tạo ra các chương trình sử dụng kí hiệu đồ họa giúp tạo lên những giao diện chuyên nghiệp. Nó chứa rất nhiều khả năng, sức mạnh khi phát triển và thực thi các ứng dụng tự động hóa: đo lường, thu thập, phân tích, xử lí dữ liệu… Thế giới thiết bị ảo của LabVIEW rất gần gũi và liên kết chặt chẽ với thế giới điều khiển tự động thực. Trong gia công cơ khí, lực cắt và vận tốc cắt là những yếu tố chính ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất, chất lượng sản phẩm, độ nhám bề mặt. Tầm quan trọng đó nên nhiều nhà nghiên cứu, nhà sản xuất cũng như các trường đại học trong và ngoài nước đã áp dụng các phương pháp đo lường, thu thập dữ liệu để đưa ra được các kết quả giúp tối ưu hóa chế độ cắt, tham số trong quá trình gia công nhằm tăng năng suất, tiết kiệm năng lượng, giảm chi phí.   MỤC LỤC Trang Chương 1: TỔNG QUAN 1 1.1 Tổng quan 1 1.2 Tính cấp thiết của đề tài 1 1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2 1.4 Mục tiêu nghiên cứu 2 1.5 Phạm vi nghiên cứu 2 1.6 Phương pháp nghiên cứu 3 1.6.1 Cơ sở phương pháp luận 3 1.6.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể 3 1.7 Các nghiên cứu trong và ngoài nước 3 1.7.1 Các nghiên cứu trong nước 3 1.7.2 Các nghiên cứu ngoài nước 4 1.7.3 Một số hình ảnh các thiết bị đo 4 1.7.4 Kết luận 5 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 6 2.1 Lực cắt khi tiện 6 2.1.1 Lực cắt và các thành phần 6 2.1.2 Lực cắt đơn vị 7 8 2.1.3 Yếu tố ảnh hưởng đến lực cắt 9 2.1.4 Công suất cắt 3 2.1.5 Thời gian tiện 3 2.2 Tổng quan về đo lường 2 3 2.2.1 Khái niệm về đo lường và các đặc trưng cơ bản của kỹ thuật đo 3 2.2.2 Lý thuyết đo lường cơ sở 4 2.2.3 Lý thuyết đo lường ứng dụng 4 2.2.4 Phân loại và cách thức thực hiện phép đo 5 2.2.5 Các đặc trưng cơ bản của kỹ thuật đo 6 2.3 Tổng quan về dụng cụ cắt 3 10 2.3.1 Dụng cụ cắt 10 2.3.2 Kết cấu của dụng cụ cắt kim loại: 11 2.3.3 Những yêu cầu chung của vật liệu dụng cụ cắt 14 2.4 Tìm hiểu về cảm biến đo lực (Loadcell) 4 14 2.4.1 Khái niệm và phân loại 14 2.4.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 16 2.4.3 Mạch đo cảm biến lực 17 2.4.4 Thông số kỹ thuật cơ bản 18 2.4.5 Kết nối Loadcell 10 19 2.5 Tìm hiểu về đo vận tốc bằng phương pháp quang điện tử (Encoder) 4 20 2.5.1 Giới thiệu về cảm biến quang điện tử (Encoder): 20 2.5.2 Encoder tương đối (Incremental) 21 2.5.3 Tìm hiểu Encoder tuyệt đối (Absolute) 24 2.5.4 Một số lưu ý khi chọn Encoder 26 Chương 3: GIỚI THIỆU VỀ LABVIEW VÀ BỘ THU THẬP DỮ LIỆU (DAQ) 28 3.1 Giới thiệu về phần mềm LabVIEW 10 28 3.1.1 Vai trò của LabVIEW 28 3.1.2 Cấu trúc 29 3.1.3 Kỹ thuật lập trình LabVIEW 30 3.2 Tổng quan về thu thập dữ liệu (Data Acquisition DAQ) 12 35 3.2.1 Khái niệm 35 3.2.2 Cấu trúc 35 3.3 Tìm hiểu card thu thập dữ liệu NI PCI6225 13 38 3.3.1 Thông số kỹ thuật 40 3.3.2 Sơ đồ chân 42 Chương 4: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO 43 4.1 Yêu cầu thiết kế 43 4.2 Phương án lựa chọn thiết kế 44 4.2.1 Phương án đo tốc độ trục chính trên máy tiện 44 4.2.2 Phương án đo lực cắt chính của dao tiện 47 4.3 Thiết kế 50 4.3.1 Phần cơ khí 50 4.3.2 Phần mạch điện 52 4.4 Quá trình chế tạo 54 4.4.1 Chế tạo phần cơ khí 54 4.4.2 Chế tạo và kết nối phần mạch điện 56 Chương 5: THIẾT KẾ GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN VÀ CHẾ TẠO CƠ CẤU CƠ KHÍ ...................................................................................................................................57 5.1 Giao diện điều khiển bằng máy tính 5..........................................................57 5.1.1 Các khối lập trình sử dụng 57 5.1.2 Thiết lập đo vận tốc 60 5.1.3 Thiết lập đo lực cắt 63 5.1.4 Thiết kế hoàn chỉnh giao diện lập trình và khối điều khiển 67 5.2 Lưu đồ giải thuật đo lực cắt và vận tốc 69 5.3 Quy trình đo thực nghiệm 70 Chương 6: THỰC NGHIỆM 73 6.1 Bảng thông số kỹ thuật các thiết bị sử dụng 73 6.2 Tiến hành đo thực nghiệm 77 6.2.1 Đo thực nghiệm trên phôi thép C10 77 6.3 Đo thực nghiệm trên phôi thép C45 80 6.3.2 So sánh lực cắt giữa thép C10 và C45 86 6.3.3 Đo thực nghiệm vận tốc cắt 87 6.4 Đánh giá kết quả 88 6.5 Kết luận 89 6.6 Hướng phát triển đề tài 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 DANH SÁCH CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1 Bảng mã nhị phân và mã nhị phân phản xạ tương ứng 25 Bảng 3.1 Một vài cảm biến thông thường 37 Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật card PCI 6225 40 Bảng 4.1 So sánh các phương án đo vận tốc 47 Bảng 4.2 So sánh các phương án đo lực cắt 49 Bảng 6.1 Thông số kỹ thuật của Loadcell YZC1B(665) 73 Bảng 6.2 Thông số kỹ thuật máy tiện BMT 1440VE 74 Bảng 6.3 Bảng thông số vật liệu phôi dùng cho thực nghiệm 6 75 Bảng 6.4 Thông số cơ bản của Encoder 76 Bảng 6.5 Bảng kết nối dây Encoder 76 Bảng 6.6 Kết quả đo thực nghiệm trên thép C10 77 Bảng 6.7 Kết quả đo thực nghiệm trên thép C10 79 Bảng 6.8 Kết quả đo thực nghiệm trên thép C45 81 Bảng 6.9 Kết quả đo thực nghiệm trên thép C45 83 DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Thiết bị đo lực IEICOS hãng IndiaMart 4 Hình 1.2 Lực kế áp lực KISTLER 5 Hình 2.1 Lực tác dụng lên dụng cụ cắt 6 Hình 2.2Thành phần lực cắt 7 Hình 2.3 Kí hiệu theo tiêu chuẩn ISO của 6 nhóm vật liệu 8 Hình 2.4 Sơ đồ lực cắt đơn vị của 6 nhòm vật liệu cơ bản 8 Hình 2.5 Tiện mặt trụ ngoài 2 Hình 2.6 Chiều dài l khi tiện mặt trụ ngoài và lỗ 3 Hình 2.7 Minh họa phương pháp đo lường học 5 Hình 2.8 Dao tiện loại lắp ghép giữa me và cán dao 10 Hình 2.9 Dao tiện loại me dao được hàn dính vào thân 11 Hình 2.10 Kết cấu phần cắt của dao tiện 11 Hình 2.11 Strain Gauge 15 Hình 2.12 Mạch cầu Wheatstone 15 Hình 2.13 Loại Loadcell theo lực tác động 16 Hình 2.14 Loại Loadcell theo dạng thanh 16 Hình 2.15 Khi Strain Gauges chưa có lực tác dụng 17 Hình 2.16 Khi Strain Gauges có lực tác dụng 17 Hình 2.17 Loadcell dùng cầu toàn phần 17 Hình 2.18 Hai điện trở chính và phụ 18 Hình 2.19 Hai điện trở chính và phụ 18 Hình 2.20 Loadcell dùng cầu đối xứng 18 Hình 2.21 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của Encoder 20 Hình 2.22 Cấu tạo của một Encoder tương đối 21 Hình 2.23 Xung ra của Encoder tương đối 21 Hình 2.24 Xung quay nghịch của Encoder 22 Hình 2.25 Xung quay thuận của Encoder 22 Hình 2.26 Encoder tương đối 1 kênh 23 Hình 2.27 Vị trí xung trên đĩa Encoder tương đối 1 kênh 23 Hình 2.28 Encoder tương đối 2 kênh 24 Hình 2.29 Cấu tạo Encoder tuyệt đối 24 Hình 2.30 Bộ nhận quang của Encoder tuyệt đối 25 Hình 2.31 Đĩa giải mã 2 bit 26 Hình 2.32 Encoder loại quay 26 Hình 2.33 Encoder loại tịnh tiến 26 Hình 3.1 Giao diện chờ Labview 30 Hình 3.2 Front Panel: giao diện với người sử dụng 31 Hình 3.3 Block Diagram: giao diện dạng sơ đồ khối cung cấp mã nguồn 31 Hình 3.4 Thanh công cụ 32 Hình 3.5 Bảng điều khiển 33 Hình 3.6 Bảng Boolean 33 Hình 3.7 Bảng String 34 Hình 3.8 Bảng Function 35 Hình 3.9 Cấu trúc của một bộ thu thập dữ liệu DAQ 36 Hình 3.12 Sơ đồ chân của card PCI6225 42 Hình 4.1 Sơ đồ tổng quan thiết bị đo lực cắt và vận tốc trên máy tiện 44 Hình 4.2 Cấu tạo tốc kế điện trở biến thiên 44 Hình 4.3 Cấu tạo tốc kế quang trở (Encoder) 46 Hình 4.4 Cấu tạo cảm biến áp điện 47 Hình 4.5 Sơ đồ nguyên lý cảm biến áp điện 48 Hình 4.6 Cấu tạo Loadcell 48 Hình 4.7 Thiết kế sơ bộ bộ gá Encoder 50 Hình 4.8 Nối trục 50 Hình 4.9 Thiết kế sơ bộ bộ gá Loadcell 51 Hình 4.10 Thiết kế sơ bộ tổng thể các bộ gá cảm biến trên máy tiện 51 Hình 4.11 Sơ đồ nguyên lý IC INA128 52 Hình 4.12 Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại điện áp 52 Hình 4.13 Sơ đồ mạch in mạch khuếch đại 53 Hình 4.14 Sơ đồ nối dây từ cảm biến vào card PCI6225 53 Hình 4.15 Tấm gá Encoder 54 Hình 4.16 Nối trục sau khi chế tạo 54 Hình 4.17 Bộ gá Encoder trên máy tiện sau khi chế tạo 55 Hình 4.18 Đồ gá Loadcell lên bàn xe dao 55 Hình 4.19 Đồ gá dao tiện lên Loadcell 55 Hình 4.20 Bộ gá Loadcell lên bàn xe dao 56 Hình 4.21 Mạch khuếch đại điện áp dùng IC INA128 56 Hình 4.22 Kết nối dây tín hiệu vào bộ đầu nối card PCI 6225 56 Hình 5.1 Các hàm mô phỏng 57 Hình 5.2 Các hàm mô phỏng thiết bị xử lý tín hiệu 57 Hình 5.3 Các vòng lặp điều khiển 58 Hình 5.4 Các bộ định thời 58 Hình 5.5 Các lệnh điều khiển tín hiệu 59 Hình 5.6 Các hàm toán học 59 Hình 5.7 Các toán tử so sánh 60 Hình 5.8 Bảng thiết lập thông số cho Encoder 61 Hình 5.9 Vòng lặp While có Add Shift Register 62 Hình 5.10 Sơ đồ lập trình lấy tín hiệu đo từ Encoder 63 Hình 5.11 Bảng thiết lập thông số cho Loadcell 64 Hình 5.12 Bảng thông số lọc nhiễu tín hiệu 65 Hình 5.13 Bảng điều chỉnh tín hiệu ra 66 Hình 5.14 Sơ đồ lập trình lấy tín hiệu đo từ Loadcell 66 Hình 5.15 Sơ đồ lập trình lấy tín hiệu đo từ cảm biến trên LabVIEW 67 Hình 5.16 Giao diện giới thiệu trên Block Diagram 67 Hình 5.17 Giao diện biểu đồ trên Block Diagram 68 Hình 5.18 Lắp nối trục vào trục chính 70 Hình 5.19 Lắp bộ gá Encoder 70 Hình 5.20 Gá đặt phôi và Loadcell 70 Hình 5.21 Nối dây tín hiệu vào bộ đầu nối card PCI 6225 71 Hình 5.22 Tiến hành cắt thực nghiệm 71 Hình 5.23 Tín hiệu được biểu diễn trên màng hình vi tính 72 Hình 5.24 Xuất số liệu thu thập được sang excel 72 DANH SÁCH CÁC BIỂU ĐỒ Trang Biểu đồ 6.1 Ảnh hưởng của chiều sâu cắt đến lực cắt chính giữa thực nghiệm và lý thuyết của thép C10 79 Biểu đồ 6.2 Ảnh hưởng của lượng chạy dao đến lực cắt chính giữa thực nghiệm và lý thuyết của thép C10 81 Biểu đồ 6.3 Ảnh hưởng của chiều sâu cắt đến lực cắt chính giữa thực nghiệm và lý thuyết của thép C45 83 Biểu đồ 6.4 Ảnh hưởng của lượng chạy dao tới lức cắt chính giữa thực tế và lý thuyết của thép C45 85 Biểu đồ 1.5 Ảnh hưởng của vận tốc tới lực cắt chính giữa của thép C45 87 Biểu đồ 6.6 So sánh ảnh hưởng của chiều sâu cắt tới lực cắt chính giữa thép C45 và C10 88 Biểu đồ 6.7 So sánh ảnh hưởng của lượng chạy dao tới lực cắt chính giữa thép C45 và C10 88 Biểu đồ 6.8 Tốc độ trục chính thực nghiệm 89 DANH SÁCH CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT ADC Analog to Digital Converter AI Analog Input ANOVA Analysis of Variance AO Analog Output BASIC Beginners Allpurpose Symbolic Instruction Code BCD Binary Coded Decimal COM Communication port DAC Digital to Analog Converter DAQ Data Acquisition DDT Dynamic Data Type DIO Digital InputOutput HB Brinell Hardness HRC Rockwell Hardness C IP International Protection LabVIEW Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench LED Light Emitting Diode LSB Least Significant Bit LVDT Linear Variable Displacement Transducer MSB Most significant bit NI National Instrument PR PulseRotation PCI Peripheral Component Interconnect RO Rated output RPM Revolutions per minute RSE Referenced singleend mode RTD Resistance Temperature Detector TCPIP Transmission Control Protocol Internet Protocol USB Universal Serial Bus VI Virtual Intrument Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan Quá trình cắt gọt kim loại là một quá trình phức tạp, hiệu suất phụ thuộc vào số lần cắt và điều kiện dụng cụ. Lực cắt ảnh hưởng lớn đến quá trình cắt vì lực sinh ra trong quá trình cắt kim loại cho biết công suất của máy, lựa chọn đúng quá trình cắt và tối ưu hóa các thông số công nghệ giúp tiết kiệm năng lượng trong quá trình gia công, điều khiển quá trình cắt, lực cắt có vai trò quan trọng trong việc xác định các giới hạn phạm vi tối ưu hóa 1. Các yếu tố ảnh hưởng đến lực cắt Phương pháp cắt: không hoặc thay đổi diện tích mặt cắt ngang Điều kiện cắt: vận tốc cắt, bước tiến dao, chiều sâu cắt Vật liệu: nhiệt độ, thành phần hóa học Dụng cụ cắt: vật liệu dụng cụ, góc cắt, độ mòn dao, lưỡi cắt. Dung dịch tưới nguội Trên thế giới có rất nhiều nghiên cứu ảnh hưởng của tham số tới lực cắt trong quá trình gia công nhằm tăng năng suất, giảm nguồn năng lượng, tăng chất lượng sản phẩm do có thiết bị đo lường chính xác để kiểm nghiệm các tham số trong quá trình gia công cắt gọt. Chính sách công nghiệp hóa, hiện đại hóa ở nước ta nên cũng có nhiều nghiên cứu nhằm tối ưu hóa ảnh hưởng tham số trong gia công như tiện, phay, Cnc… nhưng mới chỉ ở lý thuyết, mô phỏng còn thực nghiệm rất khó khăn do chi phí đầu tư thiết bị thí nghiệm tốn kém. 1.2 Tính cấp thiết của đề tài Thiết bị đo lường và điều khiển bằng máy tính hiện nay được sử dụng rất nhiều tại các trung tâm, viện, trường đại học để sử dụng cho việc nghiên cứu khoa học nhưng chi phí cao nên ít được đầu tư. Thiết bị đo lực cắt, vận tốc cắt giúp khảo sát, đánh giá của nhiều tham số ảnh hưởng đến trong quá trình gia công giúp nâng cao hiệu quả sản xuất, chất lượng sản phẩm. Hiện nay các thiết bị thí nghiệm phục vụ cho giảng dạy và nghiên cứu khoa học tại trường còn hạn chế nên kết quả nghiên cứu chưa tốt mới chỉ dừng việc mô phỏng, khảo sát, đánh giá trên phần mềm. Nhu cầu phát triển trong việc tối ưu hóa các thông số trong quá trình gia công nhằm tiết kiệm chi phí, thời gian gia công nhằm giảm giá thành sản phẩm, năng cao năng suất, tiết kiệm năng lượng. Vì các lý do trên, nhóm thấy cần thiết khi chọn đề tài nghiên cứu là “Chế tạo thiết bị đo lực cắt, vận tốc cắt phục vụ cho giảng dạy và nghiên cứu khoa học.” 1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Tuy ngành công nghiệp sản xuất, chế tạo chi tiết máy xuất hiện khá lâu ở nước ta nhưng nó chỉ mới phát triển mạnh những năm gần đây. Sản phẩm gia công của nước ta hiện cạnh tranh khá vất vả so với sản phẩm của các nước khác trên thế giới một phần là do chất lượng sản phẩm. Để nâng cao chất lượng sản phẩm gia công đòi hỏi các quá trình kiểm tra, nắm bắt, đảm bảo các thông số cắt, lực cắt phải hết sức nghiêm ngặt và chính xác. Thông qua thiết bị đo lực cắt, vận tốc cắt ta có thể rút ngắn quá trình, chi phí gia công một chi tiết máy mà vẫn đảm báo chất lượng sản phẩm. 1.4 Mục tiêu nghiên cứu  Chế tạo thiết bị đo lực cắt và vận tốc cắt.  Tìm hiểu bộ thu thập dữ liệu DAQ (Data Acquisition).  Thiết lập quy trình hoạt độngvà vận hành của thiết bị đo.  Thu thập và phân tích dữ liệu thu được đề từ đó rút ra đánh giá kết luận. 1.5 Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến lực cắt chính khi gia công các chi tiết trên máy tiện vô cấp BMT 1440VE tại xưởng trường Đại học Công Nghiệp thành phố Hồ Chí Minh. Để thu được các giá trị về lực cắt ta sử dụng cảm biến đo lực với tải trọng tối đa 200kg. Để đo tốc độ trục chính, ta dùng Encodervới độ phân giải từ 600 xungvòng trở lên. Tín hiệu thu thập từ cảm biến được đưa về card thu thập dữ liệu PCI 6225 xử lý vàhiển thị trên màn hình vi tính thông qua phần mềm LabVIEW. 1.6 Phương pháp nghiên cứu 1.6.1 Cơ sở phương pháp luận Dựa trên các tài liệu tham khảo, từ đó rút ra lý thuyết nghiên cứu, đồng thời xây dựng các phương án tiến hành. Theo các yêu cầu đặt ra của từng phương án, kết hợp khảo sát thực tế chọn ra phương án tối ưu nhất cho đề tài. Từ phương án tốt nhất được chọn, tiến hành chế tạo và thử nghiệm lấy mẫu trên thiết bị. Cuối cùng, đưa ra đánh giá chung cho thiết bị. 1.6.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể 1.6.2.1 Phương pháp lý thuyết Tìm đọc các tài liệu tham khảo, các bài báo, tổng hợp kiến thức lý thuyết, rút ra nguyên lý hoạt động của hệ thống từ đó thiết kế sơ bộ sơ đồ cấu tạo và sơ đồ nguyên lý tổng thể cho hệ thống. Thông qua tính toán, khảo sát thực tế để chọn các thiết bị phù hợp và tối ưu cho hệ thống, từ đó đưa ra bản thiết kế hoàn chỉnh. 1.6.2.2 Phương pháp thực nghiệm Dựa trên bản thiết kế hoàn chỉnh tiến hành chế tạo, lắp ráp hệ thống. Tiến hành thực nghiệm trên hệ thống, so sánh kết quả thí nghiệm và lý thuyết. 1.7 Các nghiên cứu trong và ngoài nước 1.7.1 Các nghiên cứu trong nước  Đề tài luận văn thạc sỹ “Nghiên cứu ảnh hưởng của vận tốc cắt tới cơ chế mòn dụng cụ PCBN sử dụng tiện tinh thép 9XC qua tôi.” của Nguyễn Thị Thanh Vân.  Đề tài luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật “Nghiên cứu ảnh hưởng của độ cứng thép X12M đã qua tôi đến chất lượng bề mặt và mòn dụng cụ khi tiện.” của Ngô Ngọc Tân. 1.7.2 Các nghiên cứu ngoài nước  Đề tài “Effect of cutting parameters on surface roughness and cutting forcein turning mild steel.” của khoa Kỹ Thuật Cơ Khí và Sản Xuất thuộc học viện Kỹ Thuật Manipal, Ấn Độ. Đề tài sử dụng phương pháp phân tích phương sai (analysis of varianceANOVA) thông qua bộ đo và chỉ thị các thành phần lực IEICOS.  Đề tài “Experimental measurement of cutting forces in the turning technology.” của tiến sĩ Dubovska thuộc đại học Hradec Kralove, cộng hòa Czech. Đề tài này sử dụng thiết bị đo lực kế KISTLER. 1.7.3 Một số hình ảnh các thiết bị đo Thiết bị đo lực là dụng cụ được sử dụng để đo các lực cắt tác dụng lên trên mũi dao tiện trong quá trình gia công chi tiết. Các cảm biến được thiết kế để có thể gắn trên ổ dao một cách vững chắc. Các lực theo phương X Y Z sẽ được hiển thị riêng và đồng thời trong ba ô đồng hồ số. 1.7.3.1 Thiết bị đo lực IEICOS Hãng IndiaMart Hình 1.1 Thiết bị đo lực IEICOS hãng IndiaMart Ưu điểm:  Hiển thị trực tiếp chỉ số lực trên hộp nhận tín hiệu mà không cần qua thuật toán.  Thiết bị có thể đo được 3 thành phần lực. Nhược điểm:  Thiết bị đi theo một modun hiển thị lớn, khó di chuyển.  Hạn chế kích thước đồ gá dao.  Khoảng cách từ cảm biến đến bộ nhận tín hiệu ngắn. 1.7.3.2 Lực kế áp lực KISTLER Hình 1.2 Lực kế áp lực KISTLER Ưu điểm:  Hệ thống đo lường với cấu trúc modun.  Dễ dàng gắn vào máy tiện nhờ vào thiết kế chuẩn.  Thiết bị có thể đo được 3 thành phần lực. Nhược điểm:  Khoảng cách từ cảm biến đến bộ nhận tín hiệu ngắn.  Phải sử dụng phần mềm của hãng. 1.7.4 Kết luận Từ ưu và nhược điểm của 2 thiết bị đo trên ta rút ra được các kết luận cho đề tài:  Bộ gá dao có gắn cảm biến lực phải gá đặt dễ dàng lên bàn xe dao của máy tiện.  Đo đươc thành phần chính của lực cắt.  Tín hiệu đo được từ cảm biến được xử lý nhờ bộ thu thập dữ liệu chuyên dụng.  Thiết bị thu thập dữ liệu kết nối được với máy tính thông qua phần mềm chuyên dụng để tiện cho việc lưu trữ dữ liệu và nghiên cứu.  Hiển thị được chỉ số lực cắt lên màn hình và xuất được biểu đồ lực cắt. Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Lực cắt khi tiện Tiện là quá trình gia công cơ khí tạo ra các chi tiết có dạng hình trụ. Lực cắt sinh ra trong quá trình tiện là một hiện tượng động lực học, tức là lực cắt thay đổi theo thời gian. Muốn tách phoi ra khỏi vật liệu cần gia công phải tác dụng vào phôi một lực thắng được lực liên kết kim loại. Nghiên cứu cho thấy lực cắt có vai trò quan trọng vì biết lực cắt ta sẽ tính toán công suất tiêu thụ của máy… Lực cắt lớn hay nhỏ ảnh hưởng đến tuổi bền dao và chất lượng bề mặt gia công. 2.1.1 Lực cắt và các thành phần Lực cắt được biến đổi dọc theo chiều dài quãng đường gia công chi tiết của dụng cụ cắt. Giá trị lực cắt đạt cực đại tại thời điểm tách phoi ra khỏi chi tiết gia công sau đó lực cắt giảm dần song không tiến về giá trị bằng không vì trước khi kết thúc quá trình dịch chuyển phần tử phoi cắt thì đã bắt đầu biến dạng phần tử phoi khác 1, 7. Hình 2.1Lực tác dụng lên dụng cụ cắt Khi cắt, phoi tác dụng lên mặt trước của dao. Phân tích lực mặt trước gồm có lực pháp tuyến ⃗

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐO LỰC CẮT, VẬN TỐC CẮT PHỤC VỤ CHO GIẢNG DẠY VÀ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Mã số: Chủ Nhiệm Đề Tài: TP Hồ Chí Minh, 20 LỜI MỞ ĐẦU Trong q trình cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước Tự động hóa yếu tố khơng thể thiếu cơng nghiệp đại Nói đến tự động hóa máy tính cơng cụ hỗ trợ đắc lực thiếu nhiều lĩnh vực đặc biệt đo lường điều khiển Việc ứng dụng máy tính vào kỹ thuật đo lường điều khiển đem lại nhiều kết đầy tính ưu việt Các thiết bị, hệ thống đo lường điều khiển ghép nối với máy tính có độ xác cao, thời gian thu thập liệu ngắn Nhưng điều đáng quan tâm khả tự động hóa việc thu thập xử lý kết đo, kể việc lập bảng thống kê vàxuất kết Để đo lường điều khiển hệ thống ngồi thiết bị ghép nối với máy tính, cịn có chương trình nạp vào máy tính để xử lý điều khiển trình hoạt động hệ thống LabVIEW ngơn ngữ lập trình chun nghiệp lĩnh vực tự động hóa, mơi trường lập trình cho phép tạo chương trình sử dụng kí hiệu đồ họa giúp tạo lên giao diện chuyên nghiệp Nó chứa nhiều khả năng, sức mạnh phát triển thực thi ứng dụng tự động hóa: đo lường, thu thập, phân tích, xử lí liệu… Thế giới thiết bị ảo LabVIEW gần gũi liên kết chặt chẽ với giới điều khiển tự động thực Trong gia cơng khí, lực cắt vận tốc cắt yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến suất, chất lượng sản phẩm, độ nhám bề mặt Tầm quan trọng nên nhiều nhà nghiên cứu, nhà sản xuất trường đại học nước áp dụng phương pháp đo lường, thu thập liệu để đưa kết giúp tối ưu hóa chế độ cắt, tham số q trình gia công nhằm tăng suất, tiết kiệm lượng, giảm chi phí i i ii i MỤC LỤC Trang Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan 1.2 Tính cấp thiết đề tài 1.3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.4 Mục tiêu nghiên cứu 1.5 Phạm vi nghiên cứu 1.6 Phương pháp nghiên cứu 1.6.1 Cơ sở phương pháp luận 1.6.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể 1.7 Các nghiên cứu nước 1.7.1 Các nghiên cứu nước 1.7.2 Các nghiên cứu nước 1.7.3 Một số hình ảnh thiết bị đo 1.7.4 Kết luận Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Lực cắt tiện 2.1.1 Lực cắt thành phần 2.1.2 Lực cắt đơn vị [7] 2.1.3 Yếu tố ảnh hưởng đến lực cắt 2.1.4 Công suất cắt 2.1.5 Thời gian tiện 2.2 Tổng quan đo lường [2] 2.2.1 Khái niệm đo lường đặc trưng kỹ thuật đo i v 2.2.2 Lý thuyết đo lường sở 2.2.3 Lý thuyết đo lường ứng dụng 2.2.4 Phân loại cách thức thực phép đo 2.2.5 Các đặc trưng kỹ thuật đo 2.3 Tổng quan dụng cụ cắt [3] 10 2.3.1 Dụng cụ cắt 10 2.3.2 Kết cấu dụng cụ cắt kim loại: 11 2.3.3 Những yêu cầu chung vật liệu dụng cụ cắt 14 2.4 Tìm hiểu cảm biến đo lực (Loadcell) [4] 14 2.4.1 Khái niệm phân loại 14 2.4.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động 16 2.4.3 Mạch đo cảm biến lực 17 2.4.4 Thông số kỹ thuật 18 2.4.5 Kết nối Loadcell [10] 19 2.5 Tìm hiểu đo vận tốc phương pháp quang điện tử (Encoder) [4] .20 2.5.1 Giới thiệu cảm biến quang điện tử (Encoder): 20 2.5.2 Encoder tương đối (Incremental) 21 2.5.3 Tìm hiểu Encoder tuyệt đối (Absolute) 24 2.5.4 Một số lưu ý chọn Encoder 26 Chương 3: GIỚI THIỆU VỀ LABVIEW VÀ BỘ THU THẬP DỮ LIỆU (DAQ) 28 3.1 Giới thiệu phần mềm LabVIEW [10] 28 3.1.1 Vai trò LabVIEW 28 3.1.2 Cấu trúc 29 3.1.3 Kỹ thuật lập trình LabVIEW 30 3.2 Tổng quan thu thập liệu (Data Acquisition - DAQ) [12] 35 3.2.1 Khái niệm 35 v 3.2.2 Cấu trúc 35 3.3 Tìm hiểu card thu thập liệu NI PCI-6225 [13] 38 3.3.1 Thông số kỹ thuật 40 3.3.2 Sơ đồ chân 42 Chương 4: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO 43 4.1 Yêu cầu thiết kế 43 4.2 Phương án lựa chọn thiết kế 44 4.2.1 Phương án đo tốc độ trục máy tiện 44 4.2.2 Phương án đo lực cắt dao tiện .47 4.3 Thiết kế 50 4.3.1 Phần khí 50 4.3.2 Phần mạch điện .52 4.4 Quá trình chế tạo 54 4.4.1 Chế tạo phần khí 54 4.4.2 Chế tạo kết nối phần mạch điện .56 Chương 5: THIẾT KẾ GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN VÀ CHẾ TẠO CƠ CẤU CƠ KHÍ 57 5.1 Giao diện điều khiển máy tính [5] 57 5.1.1 Các khối lập trình sử dụng 57 5.1.2 Thiết lập đo vận tốc 60 5.1.3 Thiết lập đo lực cắt .63 5.1.4 Thiết kế hồn chỉnh giao diện lập trình khối điều khiển 67 5.2 Lưu đồ giải thuật đo lực cắt vận tốc 69 5.3 Quy trình đo thực nghiệm 70 Chương 6: THỰC NGHIỆM 73 6.1 Bảng thông số kỹ thuật thiết bị sử dụng 73 v i 6.2 Tiến hành đo thực nghiệm 77 6.2.1 Đo thực nghiệm phôi thép C10 77 6.3 Đo thực nghiệm phôi thép C45 .80 6.3.2 So sánh lực cắt thép C10 C45 86 6.3.3 Đo thực nghiệm vận tốc cắt 87 6.4 Đánh giá kết 88 6.5 Kết luận .89 6.6 Hướng phát triển đề tài 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO .90 v ii DANH SÁCH CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1 Bảng mã nhị phân mã nhị phân phản xạ tương ứng 25 Bảng 3.1 Một vài cảm biến thông thường 37 Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật card PCI - 6225 40 Bảng 4.1 So sánh phương án đo vận tốc 47 Bảng 4.2 So sánh phương án đo lực cắt 49 Bảng 6.1 Thông số kỹ thuật Loadcell YZC-1B(665) 73 Bảng 6.2 Thông số kỹ thuật máy tiện BMT 1440VE 74 Bảng 6.3 Bảng thông số vật liệu phôi dùng cho thực nghiệm [6] 75 Bảng 6.4 Thông số Encoder 76 Bảng 6.5 Bảng kết nối dây Encoder 76 Bảng 6.6 Kết đo thực nghiệm thép C10 77 Bảng 6.7 Kết đo thực nghiệm thép C10 79 Bảng 6.8 Kết đo thực nghiệm thép C45 81 Bảng 6.9 Kết đo thực nghiệm thép C45 83 vi ii DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Thiết bị đo lực IEICOS hãng IndiaMart Hình 1.2 Lực kế áp lực KISTLER Hình 2.1 Lực tác dụng lên dụng cụ cắt Hình 2.2Thành phần lực cắt Hình 2.3 Kí hiệu theo tiêu chuẩn ISO nhóm vật liệu Hình 2.4 Sơ đồ lực cắt đơn vị nhòm vật liệu Hình 2.5 Tiện mặt trụ ngồi Hình 2.6 Chiều dài l tiện mặt trụ lỗ Hình 2.7 Minh họa phương pháp đo lường học Hình 2.8 Dao tiện loại lắp ghép me cán dao 10 Hình 2.9 Dao tiện loại me dao hàn dính vào thân 11 Hình 2.10 Kết cấu phần cắt dao tiện 11 Hình 2.11 Strain Gauge 15 Hình 2.12 Mạch cầu Wheatstone 15 Hình 2.13 Loại Loadcell theo lực tác động 16 Hình 2.14 Loại Loadcell theo dạng 16 Hình 2.15 Khi Strain Gauges chưa có lực tác dụng 17 Hình 2.16 Khi Strain Gauges có lực tác dụng 17 Hình 2.17 Loadcell dùng cầu tồn phần 17 Hình 2.18 Hai điện trở phụ 18 Hình 2.19 Hai điện trở phụ 18 Hình 2.20 Loadcell dùng cầu đối xứng 18 Hình 2.21 Cấu tạo nguyên tắc hoạt động Encoder 20 Hình 2.22 Cấu tạo Encoder tương đối 21 Hình 2.23 Xung Encoder tương đối 21 Hình 2.24 Xung quay nghịch Encoder 22 Hình 2.25 Xung quay thuận Encoder 22 Hình 2.26 Encoder tương đối kênh 23 Hình 2.27 Vị trí xung đĩa Encoder tương đối kênh 23 ix Hình 2.28 Encoder tương đối kênh 24 Hình 2.29 Cấu tạo Encoder tuyệt đối 24 Hình 2.30 Bộ nhận quang Encoder tuyệt đối 25 Hình 2.31 Đĩa giải mã bit 26 Hình 2.32 Encoder loại quay 26 Hình 2.33 Encoder loại tịnh tiến 26 Hình 3.1 Giao diện chờ Labview 30 Hình 3.2 Front Panel: giao diện với người sử dụng 31 Hình 3.3 Block Diagram: giao diện dạng sơ đồ khối cung cấp mã nguồn .31 Hình 3.4 Thanh cơng cụ 32 Hình 3.5 Bảng điều khiển 33 Hình 3.6 Bảng Boolean 33 Hình 3.7 Bảng String 34 Hình 3.8 Bảng Function 35 Hình 3.9 Cấu trúc thu thập liệu DAQ 36 Hình 3.12 Sơ đồ chân card PCI-6225 42 Hình 4.1 Sơ đồ tổng quan thiết bị đo lực cắt vận tốc máy tiện 44 Hình 4.2 Cấu tạo tốc kế điện trở biến thiên 44 Hình 4.3 Cấu tạo tốc kế quang trở (Encoder) 46 Hình 4.4 Cấu tạo cảm biến áp điện 47 Hình 4.5 Sơ đồ nguyên lý cảm biến áp điện 48 Hình 4.6 Cấu tạo Loadcell .48 Hình 4.7 Thiết kế sơ bộ gá Encoder 50 Hình 4.8 Nối trục 50 Hình 4.9 Thiết kế sơ bộ gá Loadcell 51 Hình 4.10 Thiết kế sơ tổng thể gá cảm biến máy tiện 51 Hình 4.11 Sơ đồ nguyên lý IC INA128 52 Hình 4.12 Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại điện áp 52 Hình 4.13 Sơ đồ mạch in mạch khuếch đại 53 Hình 4.14 Sơ đồ nối dây từ cảm biến vào card PCI-6225 53 Hình 4.15 Tấm gá Encoder 54 x − Báo cáo công nghiệp (thu thập, phân tích liệu báo cáo cho người quản lý xa thông qua giao thức truyền TCP/IP môi trường mạng Ethernet) − Giao tiếp máy tính truyền dẫn liệu qua cổng giao tiếp (hỗ trợ hầu hết chuẩn giao tiếp USB, PCI, COM, RS-232, RS-485) 3.1.2 Cấu trúc 3.1.2.1 Thiết bị ảo (VI-Vitual Instrument) Lập trình LabVIEW sở thiết bị ảo Các đối tượng thiết bị ảo sử dụng để mô thiết bị thực, chúng đưa vào phần mềm Các VI (thiết bị ảo) tương tự hàm ngơn ngữ lập trình khác 3.1.2.2 Front Panel Một chương trình chung LabVIEW gồm phần chính: giao diện với người sử dụng (Front Panel), hai giao diện dạng sơ đồ khối cung cấp mã nguồn (Block Diagram) ba biểu tượng kết nối (Icon/Connector) Front Panel panel tương tự panel thiết bị thực tế ví dụ nút bấm, nút bật, đồ thị điều khiển Từ Front Panel người dùng chạy quan sát kết dùng chuột, bàn phím để đưa liệu vào sau cho chương trình chạy quan sátFront Panel thường gồm điều khiển (Control) thị (Indicator): − Control đối tượng đặt Front Panel để cung cấp liệu cho chương trình Nó tương tự đầu vào cung cấp liệu − Indicator đối tượng đặt Front Panel dùng để hiển thị kết quả, tương tự phận đầu vào chương trình 3.1.2.3 Block Diagram Block Diagram VI sơ đồ xây dựng mơi trường LabVIEW, gồm nhiều đối tượng hàm khác tạo câu lệnh để chương trình thực Block Diagram mã nguồn đồ họa VI Các đối tượng Front Panel thể thiết bị đầu cuối Block Diagram Các thiết bị đầu cuối sau loại bỏ đối tượng tương ứng Front Panel Cấu trúc Block Diagram gồm nhiều thiết bị đầu cuối (Terminal), Nút (Node) dây nối (Wire) − Thiết bị đầu cuối: cổng mà liệu truyền qua Block Diagram Front Panel, nút Block Diagram Các thiết bị đầu cuối nằm dạng biểu tượng hàm chức (Function) − Nút: phần tử thực thi chương trình, chúng tương tự mệnh đề, tốn tử, hàm chương trình ngơn ngữ lập trình thơng thường − Wire: dây nối liệu nút 3.1.3 Kỹ thuật lập trình LabVIEW 3.1.3.1 Khởi động chương trình Nhấp vào biểu tượng LabVIEW hình bên hình 3.1 Hình 3.1 Giao diện chờ Labview Ta có giao diện Vào File >> New VI để vào mối trường lập trình hình 3.2 3.3 Hình 3.2 Front Panel: giao diện với người sử dụng Hình 3.3 Block Diagram: giao diện dạng sơ đồ khối cung cấp mã nguồn 3.1.3.2 Các cơng cụ hỗ trợ lập trình Việc lập trình LabVIEW cần sử dụng bảng: Tools Palette, Controls Palette, Functions Palette, bảng cung cấp chức để người sử dụng tạo thay đổi Front Panel Block Diagram − Tools panel Hình 3.4 Thanh cơng cụ Tools panel xuất Front Panel Diagram Bảng cho phép người sử dụng xác lập chế độ làm việc đặc biệt trở chuột Khi lựa chọn công cụ, biểu tượng trỏ thay đổi theo biểu tượng công cụ Nếu thiết lập chế độ tự động lựa chọn công cụ người sử dụng di chuyển trỏ qua đối tượng Front Panel Block Diagram, LabVIEW tự động lựa chọn công cụ phù hợp bảng tools palate Để truy cập vào tools palette ta chọn Menu: View >> Tools Palette Thanh công cụ Tools Palette gồm có: − Bảng điều khiển (Controls Palette): Bảng điều khiển xuất Front Panel Bảng điều khiển chứa điều khiển (Control) hiển thị (Indicator) Bảng điều khiển minh họa hình 3.5 Bảng điều khiển sử dụng để thiết kế cấu trúc hiển thị gồm thiết bị: công tắc, loại đèn, loại hình hiển thị… Với bảng điều khiển này, người sử dụng chọn thiết bị chuẩn hãng cung cấp Bảng điều khiển dùng để cung cấp liệu đầu vào hiển thị kết đầu Hình 3.5 Bảng điều khiển − Một số điều khiển hiển thị Controls Palette: o Boolean Controls/Indicators Bộ công cụ cung cấp giá trị True False Khi thực chương trình người sử dụng dùng chuột để điều khiển giá trị thiết bị Việc thay đổi giá trị thiết bị xác lập chế độ Control Còn chế độ Indicator giá trị khơng thay đổi chúng thiết bị hiển thị Hình 3.6 Bảng Boolean o String Controls/Indicators Các điều khiển dùng để nhập hiển thị ký tự, xác lập chế độ đầu vào hay đầu Hình 3.7 Bảng String o Functions Palette Bảng Functions Palette xuất Block Diagram Bảng chứa VI hàm mà người sử dụng dùng để xây dựng nên khối lưu đồ Bảng Function Palette minh họa hình 3.8 Với bảng Functions Palette, người lập trình thực lệnh như: tạo vịng lặp, lựa chọn hàm tính tốn có sẵn bảng Các hàm tốn học minh họa thơng qua biểu tượng Khi muốn lựa chọn thực hàm người sử dụng chọn biểu tượng thể cho hàm kéo thả vị trí Block Diagram sau xác định đầu vào cần thiết Hình 3.8 Bảng Function 3.2 Tổng quan thu thập liệu (Data Acquisition- DAQ)[12] 3.2.1 Khái niệm Thu thập liệu (data acquisition) trình chuyển tín hiệu vật lý áp suất, nhiệt độ, độ ẩm, khối lượng,… từ giới thực thành tín hiệu điện điện áp, dòng điện,… để đo lường chuyển sang tín hiệu số cho q trình xử lý, phân tích lưu trữ máy tính Trong hầu hết ứng dụng, thu thập liệu (Data Acquisition (DAQ) System) thiết kế để thu thập liệu mà chức điều khiển Vì nói hệ DAQ thường hàm ý chức điều khiển (Data Acquisition and Control) 3.2.2 Cấu trúc Một hệ thống DAQ gồm cảm biến, thiết bị phần cứng dùng để đo lường máy tính với phần mềm lập trình So với hệ thống đo lường truyền thống, hệ thống đo sử dụng thu thập liệu DAQ dựa khai thác sức mạnh xử lý, suất, hiển thị khả kết nối máy tính tiêu chuẩn công nghiệp cung cấp giải pháp đo lường mạnh mẽ hơn, linh hoạt, hiệu Cảm biến Thiết bị DAQ Mạch xử lý tín hiệu Bộ chuyển đổi ADC Máy tính Driver Phần mềm ứng dụng Hình 3.9 Cấu trúc thu thập liệu DAQ 3.2.2.1 Cảm biến Để đo lường tượng vật lý, chẳng hạn nhiệt độ phòng, cường độ nguồn sáng, lực tác dụng lên đối tượng,… ta bắt đầu với cảm biến Một cảm biến, hay gọi chuyển đổi, dùng để chuyển đổi tượng vật lý thành tín hiệu điện đo lường Tùy thuộc vào loại cảm biến mà tín hiệu điện áp, dịng điện, điện trở, thuộc tính điện thay đổi theo thời gian Một số cảm biến kèm thành phần bổ sung hay mạch điện để tạo tín hiệu xác an toàn cho thiết bị DAQ Bảng 3.1 Một vài cảm biến thông thường Cảm biến Đại lượng đo Thermocouple, RTD, Thermistor Nhiệt độ Cảm biến quang Ánh sang Strain Gage Lực, áp suất Chiết áp, LVDT, Encoder Vị trí Gia tốc kế Gia tốc Điện cực pH Độ pH 3.2.2.2 Thiết bị thu thập liệu DAQ Là thiết bị kết nối máy tính với tín hiệu từ mơi trường bên ngồi Nó chủ yếu có chức thiết bị số hóa tín hiệu analog đầu vào máy tính phân tích chúng Ba thành phần thiết bị DAQ sử dụng để đo lường tín hiệu mạch xử lý tín hiệu, chuyển đổi tín hiệu (ADC) bus kết nối Mạch xữ lý tín hiệu: Tín hiệu từ cảm biến mơi trường bên ngồi bị nhiễu nguy hiểm để đo trực tiếp Thơng qua mạch xữ lý, tín hiệu chuyển đổi thành dạng thích hợp để đưa vào ADC Mạch bao gồm khuếch đại, suy giảm, lọc, lập tín hiệu Một số thiết bị DAQ cịn chứa xử lý tín hiệu thiết kế để đo cụ thể loại cảm biến Bộ chuyển đổi tín hiệu ADC:tín hiệu analog từ cảm biến phải chuyển đổi sang dạng digital trước chúng xử lý thiết bị kỹ thuật số máy tính Trong thực tế, tín hiệu analog liên tục thay đổi theo thời gian ADC lấy lượng mẫu định tín hiệu theo tỷ lệ xác định trước Những mẫu chuyển giao cho máy tính nhờ vào bus truyền Bus truyền: Thiết bị DAQ kết nối với máy tính thơng qua khe cổng nhờ bus Các bus máy tính phục vụ giao thức truyền thông thiết bị DAQ máy Các dạng bus máy tính phổ biến bao gồm USB, PCI, PCI Express, Ethernet Gần hơn, thiết bị DAQ cịn tích hợp mạng wifi 802.11 cho truyền thơng khơng dây Có nhiều loại bus truyền loại có ưu điểm khác tùy vào loại ứng dụng Ngoài ra, thiết bị DAQ chứa chức khác chuyển tín hiệu DAC, xuất tín hiệu ngõ dạng analog hay digital, đếm counter tạo xung kỹ thuật số 3.2.2.3 Vai trò máy tính Một máy tính với phần mềm lập trình điều khiển hoạt động thiết bị DAQ sử dụng để xử lý, mô lưu trữ liệu cần đo Các loại máy tính sử dụng ứng dụng khác Máy tính để bàn sử dụng phịng thí nghiệm với sức mạnh xử lý nó, máy tính xách tay sử dụng lĩnh vực khác nhờ tính di động nó, máy tính cơng nghiệp sử dụng nhà máy sản xuất cho độ chắn 3.3 Tìm hiểu card thu thập liệu NI PCI-6225[13] Một thiết bị sử dụng cho đề tài card thu thập liệu PCI-6225 Card thiết bị thu thập liệu đa chức thuộc dòng sản phẩm loại M (M series) công ty National Instrument (NI) Card sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực từ học tập, nghiên cứu khoa học, thí nghiệm, đến ứng dụng cơng nghiệp đời sống Card có độ phân giải 16 bit, tốc độ lấy mẫu lên đến 250 kS/s, gồm 80 cổng Analog Input (AI), cổng Analog Output (AO), 24 cổng Digital Input/Output (DIO) Card lắp trực tiếp vào CPU máy tính nhận tín hiệu thơng qua đầu nối Hình 3.10 Card PCI-6225 Hình 3.11 Bộ đầu nối 3.3.1 Thơng số kỹ thuật Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật card PCI - 6225 Thơng số chung Dịng sản phẩm DAQ đa chức Kiểu đơn vị đo Kĩ thuật số, tần số, mã hóa cầu phương, điện áp Cổng kết nối PCI Hệ điều hành hỗ trợ Linux, Mac OS, Real-Time, Windows RoHS Compliant Có Loại cách điện Khơng Tín hiệu Analog vào Số kênh đơn 80 Số kênh vi phân 40 Độ phân giải tín hiệu analog 16 bit Điện áp tối đa Phạm vi -10 V – 10 V Độ xác 3100 µV Độ nhạy 97.6 µV Điện áp tối thiểu Phạm vi -200 mV – 200 mV Độ xác 112 µV Độ nhạy 5.2 µV Số vùng liệu Lấy mẫu đồng thời Không Bộ nhớ 4095 mẫu Tín hiệu analog Số kênh Độ phân giải 16 bit Điện áp tối đa Phạm vi -10 V – 10 V Độ xác 3230 µV Điện áp tối thiểu Phạm vi -10 V – 10 V Độ xác 3230 µV Tốc độ cập nhật 833 kS/s Dịng truyền động đơn mA Tín hiệu kĩ thuật sốVào/Ra Kênh chiều 24 Số kênh vào Số kênh Định thời Phần cứng, phần mềm Số dòng xung Tốc độ xung tối đa 1MHz Mức logic TTL Bộ lọc đầu vào lập trình Có Có khả lập trình trạng thái cung Có cấp lượng Tín hiệu kĩ thuật số vào Kiểu vào Sinking, Sourcing Điện áp tối đa 0V – 5V Tín hiệu kĩ thuật số Kiểu Sinking, Sourcing Dòng đơn 24 mA Dòng tổng 448 mA Điện áp tối đa 0V – 5V Bộ đếm/định Định quan sát Không Số đếm Số kênh DMA Phép tốn đệm Có Hãm/loại bỏ trục trặc phần cứng Có Tần số nguồn tối đa 80MHz Tạo xung Có Kích thước 32 bit Tính ổn định quét 50ppm Mức logic TTL Định giờ/Kích hoạt/Đồng hóa Kích hoạt Tín hiệu kĩ thuật số Đồng hóa Bus(RTSI) Có Thơng số kỹ thuật vật lý Dài 15.5 cm Rộng 9.7 cm Cổng kết nối Vào/Ra 68-pin VHDCI female 3.3.2 Sơ đồ chân Hình 3.12 Sơ đồ chân card PCI-6225 Chương 4: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO 4.1 Yêu cầu thiết kế − Đối với thiết bị đo lực cắt phải đảm bảo yêu cầu sau: o Thiết bị phải đảm bảo gá đặt chắn ổ dao o Sử dụng cảm biến đo lực để xác định lực cắt tác dụng lên dụng cụ cắt q trình gia cơng chi tiết o Thiết bị phải đo tải trọng thay đổitối đa 200 (kg) sai sốtối đa ± 0,5 (kg) o Thiết bị đo hoạt động tốt nhiều cấp tốc độ khác o Kết nối thiết bị với thu thập liệu xuất số liệu thực nghiệm với độ trễ 1s − Đối với thiết bị đo vận tốc cắt: o Thiết bị phải lắp đặt vững lên thân máy, tránh rung lắc o Thiết bị phải có khả nhận vận tốc trực tiếp hay qua truyền từ trục o Thiết bị phải có độ phân giải 1000 xung/vịng o Thiết bị xác định chiều quay trục o Kết nối thiết bị với thu thập liệu xuất số liệu màng hình vi tính ... cần thiết chọn đề tài nghiên cứu ? ?Chế tạo thiết bị đo lực cắt, vận tốc cắt phục vụ cho giảng dạy nghiên cứu khoa học. ” 1.3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Tuy ngành công nghiệp sản xuất, chế tạo. .. vận tốc đạt cực đại Vận tốc cắt tính tốn theo cơng thức sau: ) m ( phú V = πDn 1000 t Trong đó: D đường kính phơi (mm) n tốc độ trục (vịng/phút) (6) Chế tạo thiết bị đo lực cắt, vận tốc cắt phục. .. số cắt, lực cắt phải nghiêm ngặt xác Thông qua thiết bị đo lực cắt, vận tốc cắt ta rút ngắn q trình, chi phí gia công chi tiết máy mà đảm báo chất lượng sản phẩm 1.4 Mục tiêu nghiên cứu − Chế tạo