5.4.1. Thuật toán nội suy đƣờng thẳng
Hình 5.26. Lưu đồ thuật toán nội suy đường thẳng
Bắt đầu nhập dữ liệu vào máy tính Cấp điện cho xy lanh khí nén
Nhập dữ liệu X0, Y0; X1, Y1 Start
If X1> X0, Y1> Y0
PC kiểm tra dữ liệu. X<1000, Y<900
Vi điều khiển Khí nén ATMEGA16 Động cơ CTHT Dừng Lỗi False
Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mô hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn
Máy tính kiểm tra xem dữ liệu có phù hợp với điều kiện X< 1000 và Y < 900 không. Nếu không thỏa mãn 1 lỗi sẽ được báo.
Nếu thảo mãn, dữ liệu được truyền xuống vi điều khiển, vi điều khiển truyền dữ liệu xuống ATMEGA16.
ATMEGA16 xuất xung điều khiển động cơ quay đến vị trí cho trước.
Trong quá trình chạy nếu vi điều khiển nhận được tín hiệu công tắc hành trình lập tức xuất hiện đóng ngắt toàn bộ mạch điện.
5.4. 2. Thuật toán nội suy đƣờng tròn
Để đơn giản hóa việc nội suy đường tròn ta chia đường tròn thành 4 góc phần tư Và nội suy theo hệ tọa độ tương đối với gốc tọa độ là tâm đường tròn ấy.
Ta sẽ tiến hành nội suy từng góc phần tư của đường tròn
Như phần tính toán nội suy đường tròn thực chất là 1 đa giác nội tiếp với cạnh là n. Ta đưa bài toán nội suy đường tròn về bài toán nội suy đường thẳng với đường thẳng cần nội suy chính là cạnh của đa giác.
Cho góc a cố định, với điểm bắt đầu của cung tròn là X0, Y0, điểm kết thúc là Xn, Yn. Ta tính được góc của cung tròn ấy là b.
Số cạnh của đa giác là n = b/a. Từ đó có lưu đồ thuật toán dưới đây:
Ban đầu ta phải load thông số điểm đầu, điểm cuối, tâm của cung đường tròn vào PC. PC kiểm tra dữ liệu có phù hợp với hành trình máy hay không. Nếu không đúng sẽ báo lỗi. Nếu đúng PC sẽ tính toán ra số cạnh của đa giác (N) và tính toán ra vị trí tiếp theo của động cơ cần di chuyển tới. PC sẽ load tham số này cho vi điều khiển . Vi điều khiển sẽ load tham số đó cho LM629.
LM629 xuất xung điều khiển động cơ. Quá trình cứ tiếp tục cho đến khi N = 0
Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mô hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn
Hình 5.27. Lưu đồ thuật toán nội suy đường tròn
Trong luận văn sử dụng terminal giao tiếp có sẵn trong code vision. Một số hình ảnh của giao diện:
Nhập dữ liệu X0, Y0, Xn, Yn, R, I Start
If N> = 0, N = N-1 PC kiểm tra dữ liệu. Tính toán N
Vi điều khiển Khí nén ATMEGA16 Động cơ CTHT Dừng Lỗi False
Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mô hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn
Hình 5.28. Một số hình ảnh giao diện
Nhận xét đánh giá: Như vậy ta đã hoàn thành được nhiệm vụ đặt ra từ đầu chương là nghiên cứu và thiết kế mạch điều khiển các động cơ trên các trục và hệ thống khí nén hoạt động đúng chu trình.
Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mô hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn
CHƢƠNG VI
THỬ NGHIỆM MÁY CẮT KÍNH
Ta đã phân tích toàn bộ hệ thống của máy cắt kính trên các chương trước, và chúng ta bắt đầu phân tích thực tế, quá trình làm việc của máy cắt kính. Cách bảo dưỡng, bảo trì và sử dụng máy.
6.1. Kiểm nghiệm thực tế
Sau khi đã hoàn thành các bộ phận của máy cắt kính ta cần phải tiến hành kiểm nghiệm từng bộ phận riêng biệt, khi các bộ phận này đã hoạt động theo yêu cầu thì mới tiếp tục kiểm tra tổng thể và kiểm nghiệm máy.
6.1.1. Thực hiện chạy không các trục của máy cắt kính:
Trước tiên ta phải kiểm tra tra bộ phận cơ khí, các trục dẫn động và các bộ truyền.
Bước 1: Kiểm tra tính an toàn của máy(chế độ không tải).
Để máy làm việc an toàn - không phá hỏng phần cơ khí, không vượt quá giới hạn hành trình của bàn máy (Giới hạn của các trục Xmin= 0, Xmax= 1000 mm; Ymin= 0, Ymax= 900 mm). Ta phải thiết kế hệ thống hạn vị cho máy, hệ thống này phải đáp ứng được yêu cầu sau:
Khi chuyển động theo trục X, đầu mang dao có khả năng di chuyển từ trái qua phải (đối với vị trí điều khiển) và không được vượt quá Xmax, lúc này hệ thống chỉ cho chuyển động theo chiều ngược lại tức là từ phải qua trái. Tương tự như vậy, khi đầu mang dao di chuyển từ phải qua trái
(đối với vị trí điều khiển) thì hệ thống phải dừng chuyển động khi X= Xmin và nếu chiều X được kích hoạt chuyển động thì đầu mang dao chỉ có thể di chuyển theo chiều ngược lại là từ trái qua phải.
Khi chuyển động theo trục Y, đầu mang dao có khả năng di chuyển từ trong ra ngoài (đối với vị trí điều khiển) và không được vượt quá Ymax,
Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mô hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn
lúc này hệ thống chỉ cho chuyển động theo chiều ngược lại tức là từ ngoài vào trong. Tương tự như vậy, khi đầu mang dao di chuyển từ ngoài vào trong (đối với vị trí điều khiển) thì hệ thống phải dừng chuyển động khi Y= Ymin và nếu chiều Y được kích hoạt chuyển động thì đầu mang dao chỉ có thể di chuyển theo chiều ngược lại là từ trong ra ngoài.
Bước 2: Kiểm tra khả năng chuyển động của bộ truyền theo từng dải tốc độ(chế độ không tải).
Trong bước này, ta phải thực hiện truyền hiệu điện thế theo những dải khác nhau để kiểm tra tốc độ của từng trục. Khi mạch thử nghiệm tốc độ được liên kết với phần cơ khí và kết nối với PC, ta kích hoạt hệ thống mạch và thay đổi hiệu điện thế từ đó ta dễ dàng đo được tốc độ của từng trục.
Do hệ số cản trên các trục khác nhau thì khác nhau nên hiệu điện thế để điều khiển cho chúng cùng tốc độ cũng phải khác nhau. Cụ thể là trục X có hệ số cản và khối lượng lớn hơn, nên hiệu điện thế để điều khiển tốc độ chuẩn cũng lớn hơn. Sau khi đo đạc ta có bảng kết quả sau:
Thử nghiệm trên trục X ở hiệu điện thế không đổi 20V
Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 Lần 5 Lần 6 Lần 7 Lần 8 Lần 9 Lần 10
S (mm) 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
T (s) 0.63 1.25 1.85 2.43 3 3.57 4.12 4.76 5.37 6
Thử nghiệm trên trục Y ở hiệu điện thế không đổi 20V
Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 Lần 5 Lần 6 Lần 7 Lần 8 Lần 9
S (mm) 100 200 300 400 500 600 700 800 900
T (s) 0.48 0.96 1.42 1.87 2.31 2.75 3.2 3.66 4.13
Bảng 6.1: Thử nghiệm không tải với U= 20V
Từ bảng trên ta thấy vân tốc trung bình trên trục X với hiệu điệu thế truyền vào U= 20 V là 165,3 mm/s, vận tốc trung bình trên trục Y với hiệu điệu thế truyền vào U= 20 V là 214,6 mm/s. So sánh kết quả tính toán ta nhận thấy vận tốc trên 2 trục X, Y khi
Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mô hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn
được cấp cùng hiệu điện thế là khác nhau. Do đó muốn hai trục này có cùng vân tốc ta phải cấp hiệu điện thế đầu vào cho động cơ truyền động của trục X lớn hơn hiệu điện thế đầu vào của động cơ truyền động trục Y là 1,3 lần.
Bước 3: Giới hạn dải tốc độ của từng bộ truyền theo lực cản thực tế(chế độ không tải).
Khi đã tính toán được tỷ lệ chuẩn cho hai trục dẫn ta tiếp tục tính toán hiệu điện thế nhỏ nhất có thể dẫn động được từng trục. Điều này là vô cùng quan trọng, bởi khi tạo đường cong ta phải tính toán phối hợp được chuyển động của trục X và trục Y sao cho biên dạng đường cong tạo thành là trơn nhất. Ta tăng dần hiệu điện thế của trục X. Với số xuất phát từ 4V ta thấy khi U= 6,3V thì trục X bắt đầu chuyển động. Giữ nguyên hiệu điện thế này và cho trục X chạy hết hành trình 1000 mm mất 30,25s tức là đạt vận tốc 30,1 mm/s.
Làm tương tự với trục Y ta thấy trục Y bắt đầu khởi động ở hiệu điện thế UminY= 4,2V. Ở hiệu điện thế này đầu gá dao đi hết 900 mm trong vòng 29,7 s. Như vậy vận tốc nhỏ nhất trên trục Y là VminY= 30,2 mm/s.
So sánh hai tốc độ nhỏ nhất với ta thấy chúng khá tương đồng. Tuy nhiên hiệu điện thế cấp cho hai động cơ thì phải thay đổi. Điều này là do phần cơ khí chưa đạt được độ chính xác theo yêu cầu.
Bước 4: Đo tốc độ cắt thực tế theo đường thẳng(chế độ không tải).
Với chế độ làm việc thông thường cắt đường thẳng phải đạt được yêu cầu về chất lượng và tính mỹ thuật cao. Bên cạnh đó những sản phẩm có dạng hình chữ nhật đang được sử dụng nhiều nhất, chủ yếu là phục vụ cho ngành công nghiệp xây dựng. Do đó việc thử nghiệm cắt kính theo đường thẳng là vô cùng quan trọng. Tốc độ cắt kính theo đường thẳng phải đạt được là Vmax.
Ta trực tiếp thử với tốc độ Vmax tương ứng với áp vào là 24 V (255 xung/ giây). Ta có kết quả sau:
Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mô hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn Thử nghiệm trên trục X Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 Lần 5 Lần 6 Lần 7 Lần 8 Lần 9 Lần 10 S (mm) 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 T (s) 0.54 1.07 1.58 2.08 2.57 3.05 3.52 4.07 4.59 5.13 Thử nghiệm trên trục Y Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 Lần 5 Lần 6 Lần 7 Lần 8 Lần 9 S (mm) 100 200 300 400 500 600 700 800 900 T (s) 0.41 0.83 1.23 1.61 1.99 2.37 2.75 3.16 3.56
Bảng 6.2: Thử nghiệm không tải với U= 24V
Tốc độ lớn nhât đạt được của cơ cấu trên trục X là 293 mm/s, trên trục Y là 249 mm/s.
Do tốc độ của quá trình cắt kính cao nên quán tính cũng rất lớn, để đảm bảo độ an toàn cho thiết bị ta dùng thêm cơ cấu phanh điện. Với đặc điểm của động cơ điện một chiều là khi xảy ra ngắn mạch ở hai đầu động cơ, động cơ lập tức dừng nên ta tạo thêm cơ cấu ngắn mạch khi đầu dao đến vị trí cần thiết. Lúc này ta thấy quán tính được giảm thiểu tối đa.
Thử nghiệm trên trục X Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 Lần 5 Lần 6 Lần 7 Lần 8 Lần 9 Lần 10 Sd (mm) 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 St (mm) 102 203 302 402 504 604 705 804 903 1000 Thử nghiệm trên trục Y Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 Lần 5 Lần 6 Lần 7 Lần 8 Lần 9 Sd (mm) 100 200 300 400 500 600 700 800 900 St (mm) 103 204 304 405 505 604 703 803 900
Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mô hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn
Cụ thể là đầu dao chạy quá vị trí cần dừng theo trục X từ 3- 5 mm, theo trục Y từ 3- 5 mm. Đây là điểm lưu ý khi ta thực hiện cắt thật.
Bước 5: Đo tốc độ cắt thực tế theo đường cong(đại diện là đường tròn) ở chế độ không tải.
Cắt kính theo đường cong (với đại diện là đường tròn) là bước khá khó khăn bởi quá trình tạo đường tròn máy phải thực hiện đồng thời ba chuyển động. Phối hợp chuyển động của trục X và trục Y để tạo thành đường tròn, và chuyển động quay của dao để đường sinh của dao luôn tiếp tuyến với đường tròn cần vẽ. Theo nguyên lý tạo hình đường tròn được tạo thành bởi nhiều phương pháp, để cho quá trình điều khiển dễ dàng ta chọn phương án truyền số liệu theo đường gần đúng (đa giác). Như vậy góc quay của dao trùng với cạnh của đa giác. Quá trình thử nghiệm tốc độ này được chia ra làm nhiều giai đoạn:
Giai đoạn 1: Thử nghiệm với phối hợp chuyển động trục X và Y để tạo thành đa giác 12 cạnh đều.
Ta tháo đầu mang dao và thay và đó bằng viên phấn, thực hiện truyền chuyển động cho hệ máy. Lúc này máy sẽ vẽ lên trên mặt bàn một hình đa giác 12 cạnh và không đều. Bằng phương pháp tính toán hình học ta nhận thấy đoạn giữa của cả 2 trục hình đều tăng thêm (tạo độ méo hình hoa cúc). Ta hiệu chỉnh giảm hiệu điện thế đầu vào tại khu giữa trục. Cứ tiếp tục hiệu chỉnh cho đến khi hình đa giác tạo thành tương đối đều.
Giai đoạn 2: Thử nghiệm với phối hợp của 3 chuyển động để góc nghiêng của dao trùng với cạnh của đa giác.
Khi đã tạo ra được hình đa giác tương đối như trên ta tiếp tục thực hiện tính toán hình học cho góc nghiêng của dao tương ứng với từng cạnh của đa giác. Sau khi dữ liệu được nạp ta cho chạy thử chương trình. Lúc này ta thấy động cơ bước cũng có
Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mô hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn
quán tính. Ta tiếp tục phải thực hiện phanh động cơ bước, việc này được thực hiện tương tự như phanh động cơ 1 chiều. Khi động cơ bước đã thực hiện theo mong muốn ta thực hiện lại việc chạy thử với nhiều đường tròn có bán kính khác nhau để tìm ra sự ổn định.
6.1.2. Thực hiện cắt kính.
Chương trình được chia ra làm 2 chế độ điều khiển riêng biệt: Cắt kính bằng tay, cắt kính tự động.
Cắt kính bằng tay: Trình tự của phương pháp này phải được thực hiện như sau:
Thực hiện chạy về vị trí ban đầu cho cả 3 trục bằng cách ấn nút SET0.
Di chuyển đầu dao đến vị trí chờ cắt
Hạ đầu dao xuống nhờ xi lanh thủy lực
Truyền chuyển động theo hình đã được vạch sẵn.
Kết thúc chương trình ta kiểm nghiệm lại chất lượng của sản phẩm về hình dáng hình học và chất lượng vết cắt.
Cắt kính tự động: Trình tự của phương pháp này phải được thực hiện như sau:
Thực hiện chạy về vị trí ban đầu cho cả 3 trục bằng cách ấn nút SET0.
Di chuyển đầu dao đến vị trí chờ cắt.
Cho chạy thử khi đầu dao chưa được hạ xuống
Thực hiện lệnh hạ đầu dao xuống tạo áp lực cho tấm kính
Thực hiện quá trình cắt kính.
Với chú ý là khi cắt bằng tay chỉ cắt được với hình vuông.
6.1.3.Thực hiện quá trình soát lỗi và khởi động lại khi không thực hiện đƣợc việc cắt kính.
Khi kích hoạt lệnh cắt kính bất kỳ (bằng tay hay tự động) ta đều phải kích hoạt lệnh SET0, nếu lệnh này không có hiệu lực ta phải thực hiện việc khởi động lại hệ thống bằng các cách sau:
Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mô hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn Cách 1: Kích vào nút Khởi động lại trên phần mềm
Cách 2: Kích vào nút RESET cứng trong mạch điều khiển.
Cách 3: Khởi động lại máy tính, rút dây kết nối và cắm lại (cách này chỉ dùng khi 2 cách trên đã dduocj thực hiện mà không có hiệu quả).
6.2. Hƣớng dẫn sử dụng máy.
Máy cắt kính gồm 2 phần chính: Phần cứng và phần mềm.
Phần cứng gồm 2 phần: Phần cơ khí, phần mạch điều khiển.
Sau khi máy được kê vào xưởng và đảm bảo độ an toàn với máy (độ cân bằng của máy, đảm bảo khoảng không gian làm việc của máy) ta bắt đầu thực hiện các thao tác chạy thử. Truyền chuyển động cho trục X và trục Y để đảm bảo hai bộ truyền này làm việc an toàn. Tiếp theo ta thực hiện truyền chuyển động cho trục C để đảm bảo việc quay đầu dao ổn định, êm. Nếu một trong các trục trên bị kẹt, quay nặng ta cần phải tiến hành tra dầu mỡ vào các vị trí cơ khí có tạo ma sát khi chuyển động.
Mạch điều khiển là mạch vi điện tử đã được phân tích kỹ ở chương trước có kích thước nhỏ gọn tuy nhiên khi làm việc thì chúng lại chịu rung do chuyển động cơ