Nhận xét: từ các hình 4.11 đến 4.14 có thể nhận thấy từ vị trí mong muốn của bộ
phận cơng tác, bài tốn động học nghịch đã tính ra các giá trị biến khớp và với các giá trị biến khớp này, bộ phận công tác của tay máy đã đến được các vị trí mong muốn một cách chính xác như kết quả mơ phỏng đã thể hiện. Ngồi ra từ hình 4.12 đến hình 4.14 cũng cho thấy với thiết kế cơ khí ở chương 3, bộ phận cơng tác của tay máy hồn tồn có thể đi tới các điểm cao nhất S, gần nhất T và xa nhất U theo yêu cầu thiết kế.
Kết luận: với hai nhận xét trên trong mục 4.3.2, có thể kết luận các phương trình
động học nghịch và q trình mơ phỏng động học nghịch đúng, ngồi ra cũng chứng tỏ được thiết kế cơ khí của tay máy ở chương 3 đảm bảo được yêu cầu thiết kế đặt ra ban đầu trong mục 1.5.
85
4.4. Kết luận chương 4
Ở chương 4 đã thực hiện được:
- Giải được bài tốn động học thuận và động học ngược để tìm ra mối quan hệ giữa các biến khớp và vị trí của bộ phận cơng tác.
- Mơ phỏng kiểm tra được tính đúng đắn của bài tốn động học. Kết quả này có vai trị quan trọng trong việc điều khiển tay máy ở chương sau.
86
CHƯƠNG 5: HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ ĐIỀU KHIỂN
Với cơ cấu cơ khí của tay máy đã được thiết kế ở chương 3 và các phương trình động học tính tốn được ở chương 4, chương 5 sẽ tiến hành thiết kế hệ thống điện cho toàn bộ tay máy và đưa ra giải thuật điều khiển để điều khiển tay máy gắp và sắp xếp sản phẩm theo đúng yêu cầu.
5.1. Hệ thống điện sử dụng cho tay máy
Ở chương 3 đã tiến hành tính tốn lựa chọn bốn động cơ AC servo tích hợp với hộp giảm tốc Harmonic thuộc hãng HarmonicDrive cho bốn khớp của tay máy. Để cấp nguồn và điều khiển các động cơ, sử dụng bốn driver cùng hãng cho bốn động cơ này là driver HA-800A-6D/E-200 cho hai động cơ ở khớp 1, 2 của tay máy và driver HA800A-3D/E-200 (hình 5.1) cho hai động cơ ở khớp 3, 4 của tay máy. Các thông số cơ bản của driver được thể hiện trong bảng 5.1.
87
Bảng 5.1 Thông số của driver sử dụng trong luận văn
Model HA-800A-6D/E-200 HA-800A-3D/E-200
Input voltage AC220 – 230V
Power frequency 50/60Hz
Driver’s rated current 6A 3A
Driver’s maximum current 19A 9,5A
Trong bảng 5.2 là một số chân trong cổng CN2 của driver được dùng để nối với các chân tương ứng của card điều khiển để điều khiển động cơ.
Bảng 5.2 Các chân tín hiệu điều khiển của driver
Chân số Tín hiệu Ký hiệu
1 or 8 Input signal common IN-COM
2 Servo - On S - ON
17 Servo – On input enable OUT2
18 Alarm OUT3
19 In-position complete OUT4
27 FWD pulse+ FWD+
28 FWD pulse- FWD-
29 REV pulse+ REV+
30 REV pulse- REV-
42 Phase output A+ A+
88
44 Phase output B+ B+
45 Phase output B- B-
46 Phase output Z+ Z+
47 Phase output Z- Z-
❖ Lựa chọn chế độ xung cấp cho driver
Xung điều khiển được lựa chọn để cấp cho driver có dạng Open Collecto (hình 5.2). Theo đó khi xung được cấp vào chân “Forward command pulse signal input” động cơ đang được điều khiển sẽ quay thuận và khi xung được cấp vào chân “Reverse command pulse signal input” động cơ đang được điều khiển sẽ quay nghịch.
89
❖ Card điều khiển
Card PCI - 8134 (hình 5.3) được sử dụng để xuất xung điều khiển cho bốn driver động cơ AC servo trong luận văn. Card PCI - 8134 là card điều khiển chuyển động và có khả năng điều khiển tối đa cho bốn động cơ AC servo. Card gồm có CN1 PIN (External power input) bảng 5.3, CN2 PIN (Main Connector) bảng 5.4, CN3 PIN (Manual pulser input), CN4 PIN (Simultaneous Start/Stop).
Hình 5.3 Card PCI - 8134 [6]
Bảng 5.3 Các chân của cổng CN1
CN1 PIN Ký hiệu Tính năng
1 EXGND Ground
2 EX+24V Cấp nguồn ngoài +24V DC ± 5%
90
Bảng 5.4 Các chân của cổng CN2 được dùng cho một driver
CN2 PIN Ký hiệu Tính năng
4 OUT1- Cấp xung quay thuận cho driver
6 DIR1- Cấp xung quay nghịch cho driver
7 SVON1 Cấp tín hiệu Servo-On
9 ALM1 Nhận tín hiệu Alarm từ driver
10 INP1 Nhận tín hiệu Inposition từ driver
11 RYD1 Nhận tín hiệu Servo-On input enable
12 EXGND Ground
13 EA1+ Nhận tín hiệu encoder A-phase (+)
14 EA1- Nhận tín hiệu encoder A-phase (-)
15 EB1+ Nhận tín hiệu encoder B-phase (+)
16 EB1- Nhận tín hiệu encoder B-phase (-)
17 EZ1+ Nhận tín hiệu encoder Z-phase (+)
91
❖ Lựa chọn chế độ xung cho card điều khiển
Jumpers J1 J8 trên card điều khiển được sử dụng để lựa chọn chế độ xung điều khiển cấp cho driver. Như đã trình bày ở trên, xung điều khiển được lựa chọn để cấp cho driver có dạng Open Collector. Do đó, vị trí các Jumpers được cài đặt như trong hình 5.4.
Hình 5.4 Vị trí cài đặt Jumpers cho chế độ xung Open Collector [6]
❖ Cảm biến xác định sản phẩm và pallet
Như đã trình bày trong mục 1.5 chương 1, có ba cảm biến được sử dụng để phát hiện sản phẩm và pallet. Với các ưu điểm như không tiếp xúc với vật thể cần phát hiện, không bị hao mịn, thời gian đáp ứng nhanh, do đó cảm biến quang điện (loại NPN) PNR02 của hãng Hanyoung (hình 5.5) được lựa chọn sử dụng trong luận văn. Cảm biến được cấp nguồn 24VDC, có dịng điện tối đa ở đầu ra là 100 (mA) và có thời gian đáp ứng tối đa là 3(ms). Tín hiệu ở đầu ra (OUT) của cảm biến được nối với chân L1 của 24VDC Relay (hình 5.5) nhằm điều khiển đóng ngắt relay, cấp tín hiệu cho các chân PEL1, MEL1 và PSD1 của card điều khiển. Các tín hiệu này dùng để báo cho tay máy biết sản phẩm và pallet đã nằm ở đúng vị trí, phục vụ cho q trình điều khiển tay máy sẽ được trình bày cụ thể ở mục 5.3.
Open Collector Line Driver 1
92
Hình 5.5 Cảm biến quang điện PN-R02 [6]
Hình 5.6 G5V-DPDT 24VDC Relay của hãng Omron [6]
Sau khi đã có được các thành phần trong hệ thống điện của tay máy như: động cơ, driver, card điều khiển và các cảm biến như đã trình bày ở trên, tiến hành kết nối các thành phần này lại thành một hệ thống. Trong hình 5.6 là sơ đồ nối dây cho một driver. Các driver còn lại được kết nối tương tự với card điều khiển.
93