4.5. GIỚI THIỆU VÀ HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG MỘT SỐ PHẦN MỀM
4.5.2. Phần mềm thực thi lệnh Gcod e Universal Gcode Sender
Đây là một ứng dụng hiệu quả, dễ thao tác sử dụng để điều khiển máy CNC 2,3 trục (phay, cắt plasma, khắc laser…) sử dụng firmware GRBL.
Các bước để gia công bằng phần mềm:
Bước 1: Khởi động phần mềm bằng cách chọn biểu tượng
Bước 2: Ta chọn Port kết nối giữa Arduino Uno và máy tính. (Đối với Grbl 0.9h mặc định Baud là 115200)
Hình 4.11 – Phần mềm Universal Gcode Sender
Click Open để kết nối UGS với Arduino UNO. Nếu kết nối thành cơng, trong mục Console sẽ có thơng báo
**** Connected to COM4 @ 115200 baud **** Grbl 0.9h [‘$’ for help]
73
Bước 3: Vào mục Settings -> Firmware Settings -> GRBL để thiết lập các thơng số
74 Trong đó:
$0: thời gian mỗi xung cấp tới động cơ bước, tính bằng micro giây. Mỗi một động cơ có đặc tính thơng số thời gian kéo dài của xung điện áp khác nhau. Quy tắc điều chỉnh là giảm thời gian mỗi xung xuống càng thấp càng tốt miễn là động cơ chạy ổn định. Giá trị mặc định là 10 us.
$1: thời gian đợi để tắt động cơ, tính bằng mili giây. Sau khi động cơ hồn thành xong một chuyển động hoặc dừng hẳn, mạch điều khiển vẫn tiếp tục cấp điện cho động cơ trong thời gian ứng với giá trị $1. Nếu muốn để mạch điều khiển luôn luôn cấp nguồn cho động cơ (động cơ luôn ở chế độ được cấp điện), đặt giá trị $1 = 255. Thông thường với những máy sử dụng đai GT2, có thể
75
đặt giá trị $1 = 255, tuy nhiên khi đó động cơ có thể nóng hơn bình thường một chút.
$2: thiết lập đảo mức điện áp tín hiệu điều khiển động cơ bước. Chức năng này sử dụng để đảo ngược mức tín hiệu (5V <-> 0V) của tín hiệu điều khiển động cơ. Thông thường thiết lập này không cần sử dụng tới trừ trường hợp với một vài driver đặc biệt.
Cách sử dụng $2 như bảng trên: ví dụ khi muốn đảo mức tín hiệu điều khiển động cơ bước của trục Z, các trục X và Y không thay đổi, ta thiết lập: $2 = 4.
$3: thiết lập đảo mức tín hiệu điều khiển hướng động cơ của mỗi trục. Thiết lập này tương đương với đảo thứ tự toàn bộ chân các dây điều khiển của động cơ bước và dùng để đảo chiều chuyển động ( âm hoặc dương) của động cơ. Cách thiết lập trục nào sẽ bị đảo hướng chuyển động cũng giống như đối với $2. Ví dụ muốn đảo hướng chuyển động của trục Y, ta sửa giá trị $3 = 2.
$4: thiết lập dảo ngược tín hiệu kích hoạt động cơ cho tất cả các trục. Thông thường thiết lạp này khơng cần sử dụng và có thể để mặc định $4 = 0.
76 $5: thiết lập đảo ngược tín hiệu kích hoạt Endstop (cảm biến giới hạn hành trình máy) cho tất cả các trục. Nếu $5 = 0, mạch điều khiển sẽ xem tín hiệu kích hoạt Endstop là mức 0 (0V). Nếu $5 = 1, mạch điều khiển sẽ xem tín hiệu kích hoạt Endstop là mức 1 (+5V).
$6: thiết lập đảo ngược tín hiệu kích hoạt cảm biến dị bề mặt phơi. Khi sử dụng chức năng dị bề mặt phơi (kiểm tra độ cao các điểm trên bề mặt phôi để bù lại khi gia công), nếu $6 = 0 mạch điều khiển sẽ xem tín hiệu kích hoạt đầu dị là mức 0 (0V). Nếu $6 = 1 mạch điều khiển sẽ xem tín hiệu kích hoạt đầu dị là mức 1 (+5V). Lưu ý, khi đặt $6 = 1, cần phải bổ sung thêm một trở nối đất cho chân tín hiệu đầu dị.
$10: thiết lập phản hồi trạng thái của máy khi đang chạy:
Mục đích của thiết lập là cho phép người dùng chọn lựa/loại bỏ một số thông tin trạng thái của máy cần theo dõi. Thơng thường càng ít thơng số cần theo dõi càng tiết kiệm được tài nguyên của mạch điều khiển. Các thơng số có thể chọn/loại bỏ trình bày như trong hình trên gồm có: Machine Position (vị trí máy); Work Position (vị trí gia cơng); Planner Buffer (bộ nhớ đệm lưu các bước gia công tiếp theo); RX Buffer (bộ nhớ đệm nhận tín hiệu); Limit Pins (trạng thái các chân tín hiệu Endstop).
Cách sử dụng: ví dụ nếu muốn mạch điều khiển chỉ gửi về thông số Machine Position và Work Position, đặt giá trị: $6 = 1+2 = 3.
77 $11: thiết lập giá trị gia tốc của dao khi di chuyển qua các điểm nối giữa các cạnh cần gia công. Giá trị gia tốc này càng cao, máy chạy càng nhanh nhưng khả năng xảy ra sai lệch kích thước càng lớn và ngược lại.
$12: thiết lập độ chính xác gia cơng các cung trịn/đoạn cong, tính theo milimét. Thông thường giá trị này không cần phải thay đổi trừ khi cần giá trị khác. Nếu muốn gia cơng các cung trịn nhanh hơn, có thể tăng giá trị $12 lên một chút.
$13: thiết lập thông báo trạng thái làm việc của máy theo đơn vị Inch hay không. Nếu $13 = 0, máy sẽ báo trạng thái làm việc theo đơn vị mm. Nếu $13 = 0, máy sẽ báo trạng thái làm việc theo đơn vị inch.
$20: thiết lập chức năng giới hạn hành trình bằng phần mềm. Khi kích hoạt tính năng này (bằng cách đặt giá trị $20 = 1), mạch điều khiển sẽ chỉ cho phép dao di chuyển trong giới hạn cho phép (xem $130; $131; $132) tính từ gốc tọa độ. Khi muốn dùng tính năng này bắt buộc phải bật tính năng về gốc tọa độ ($22) trước.
$21: thiết lập chức năng giới hạn hành trình bằng Endstop. Khi kích hoạt tính năng này (bằng cách đặt giá trị $21 = 1), mạch điều khiển sẽ tự động dừng tồn bộ máy khi có bất kỳ Endstop nào kích hoạt. Thơng thường tính năng này không cần dùng đến, trừ một số trường hợp đặc biệt.
$22: thiết lập chức năng về gốc tọa độ. Khi kích hoạt tính năng này (bằng cách đặt giá trị $22 = 1), mỗi lần khởi động máy, dao sẽ được tự động di chuyển về gốc tọa độ (được xác định bằng 3 Endstop ứng với trục X; Y; Z). Trong quá trình di chuyển về gốc tọa độ, mạch điều khiển sẽ không thực hiện bất cứ một lệnh nào khác cho tới khi về tới vị trí của 3 Endstop.
$23: thiết lập hướng di chuyển về gốc tọa độ (sử dụng khi đảo ngược hướnglắp Endstop trên trục). Cách sử dụng giống như với $2.
78 $24: tốc độ về gốc tọa độ chậm (mm/phút). Khi về gốc tọa độ, đầu tiên dao sẽ di chuyển nhanh (tốc độ về gốc tọa độ nhanh $25) từ vị tri hiện tại. Khi gặp Endstop, dao sẽ được di chuyển ngược lại và sau đó di chuyển chậm (tốc độ về gốc tọa độ chậm $24) để đảm bảo độ chính xác. Giá trị $24 càng nhỏ thì vị trí xác định khi gặp Endstop càng chính xác, tuy nhiên càng mất thời gian hơn.
$25: tốc độ về gốc tọa độ nhanh (mm/phút). Xem giải thích tại $24.
$26: thiết lập độ trễ (delay, mili giây) khi kiểm tra tín hiệu Endstop khi về gốc tọa độ. Để giảm ảnh hưởng do nhiễu tín hiệu điện, mạch điều khiển sẽ tạo một thời gian trễ khi nhận được tín hiệu kích hoạt từ Endstop. Thông thường giá trị này nằm trong khoảng 5 – 25 ms.
$27: thiết lập di chuyển sau khi đã về gốc tọa độ (mm). Sau khi đã về gốc tọa độ, dao sẽ được di chuyển theo chiều ngược lại một quãng bằng giá trị $27 theo tất cả các trục.
$100; $101; $102: thiết lập số bước của động cơ ứng với 1mm theo các trục X; Y; Z tương ứng.
$110; $111; $112: thiết lập tốc độ di chuyển cực đại của dao theo mỗi trục X; Y; Z tương ứng (mm/phút). Khi kiểm tra máy, ban đầu có thể đặt giá trị này thật thấp, sau đó tăng dần tới khi động cơ hoạt động mượt nhất.
$120; $121; $122: thiết lập gia tốc di chuyển dao ứng với mỗi trục X; Y; Z tương đương (mm/s2). Nếu đặt giá trị gia tốc quá thấp, dao có thể khơng bao giờ tăng tới vận tốc cao nhất được. Tuy nhiên nếu để gia tốc quá cao, động cơ có thể bị mất mốt số bước khi hoạt động.
$130; $131; $132: thiết lập hành trình tối đa (kích thước gia cơng tối đa) theo các trục X; Y; Z tương ứng (mm). Các thiết lập này chỉ cần thiết khi đã kích hoạt tính năng $20.
79 Dựa vào thực nghiệm thì đề tài Nghiên cứu cải tiến máy khắc laser CNC bằng bộ
điều khiển Arduino cần cài đặt các thông số sau
Bảng 4.2 – Các thông số cần thiết lập cho các trục X, Y
$100 160 Số bước của động cơ ứng với 1mm trên trục X
$101 160 Số bước của động cơ ứng với 1mm trên trục X
$110 3500 Tốc độ di chuyển cực đại của dao theo trục X
$111 2000 Tốc độ di chuyển cực đại của dao theo trục Y
$120 1000 Gia tốc di chuyển dao ứng với trục X
$121 800 Gia tốc di chuyển dao ứng với trục Y
80 Bước 5: Ở tab File mode chọn Open, chọn file cần gia công
81
4.6. Tiến hành thử nghiệm và cải tiến
4.6.1. Tổng hợp kết quả chạy thử nghiệm
Bảng 4.3 - Thống kê chạy thử nghiệm của máy
Lần Ngày thử
nghiệm File thử nghiệm thước Kích Cơng suất
laser Vật liệu Bước tiến
dao Thời gian hoàn thành Kết quả Ghi chú 1 27/3/16 Moto 1 80x120 5-255 Ván ép 3mm 3000 NG Bị đen 2 27/3/16 Moto 2 80x121 10-255 Ván ép 3mm 4000 NG Bị đen 3 27/3/16 Moto 3 80x122 0-255 Ván ép 3mm 5000 NG Bị đen 4 27/3/16 Moto 4 80x123 0-255 Ván ép 3mm 5000 NG Bị đen 5 27/3/16 Moto 5 80x124 0-255 Ván ép 3mm 6000 NG Bị đen 6 1/4/16 abc 100x62 15-180 Ván ép 3mm 6000 NG Mờ 7 1/4/16 CR7 100X90 15-180 Ván ép 3mm 7000 NG Mờ 8 1/4/16 Halong Bay 176x100 15-180 Ván ép 3mm 12000 NG Mờ 9 1/4/16 UTE 1 66x80 15-180 Ván MDF 8000 NG Mờ 10 1/4/16 UTE 2 66x80 15-180 Ván MDF 8000 NG Mờ 11 1/4/16 UTE 3 66x80 15-90 Ván MDF 8000 NG Mờ 12 3/4/16 Lampard 3 90x65 15-180 Ván ép 3mm 8000 17' G 13 3/4/16 Baby 45x100 15-180 Ván ép 3mm 4000 10' G 14 3/4/16 Gerrard 3 80x60 15-180 Ván ép 3mm 8000 8'55 G 15 3/4/16 MPT 1 70x100 15-180 Ván ép 3mm 7000 15'20 G 16 3/4/16 Gerrard 6 80x60 15-400 Ván ép 5mm 5000 8,56' G 17 3/4/16 Children 80x100 15-300 Ván ép 5mm 6000 13' G 18 3/4/16 Family 1 120x80 15-300 Ván ép 5mm 6000 10'4 G 19 3/4/16 PG 1 70X105 15-300 Ván ép 5mm 7000 12' G
82 20 4/4/16 HNH 1 66x100 15-90 Ván ép 3mm 6000 NG Dừng đột ngột 21 4/4/16 HNH 2 66x100 15-80 Ván ép 3mm 7000 NG Dừng đột ngột 22 4/4/16 Lampard 1 90x65 15-80 Ván ép 3mm 10000 NG Dừng đột ngột 23 4/4/16 Lampard 2 90x65 15-80 Ván ép 3mm 8000 NG Dừng đột ngột 24 4/4/16 abc 1 10x43 15-70 Ván ép 3mm 8000 NG Dừng đột ngột 25 4/4/16 abc 2 55x100 15x80 Ván ép 3mm 8000 NG Dừng đột ngột 26 7/4/16 Romantic 1 70x53 15-200 Da 8000 9'30 G 27 7/4/16 Rmantic 2 70x46 12-180 Da 8000 6'12 G 28 7/4/16 Double 1 55x70 15-160 Da 8000 11'42 G 29 7/4/16 Couple 1 70x60 15-160 Da 8000 7'58 G 30 8/4/16 Terry 80x111 15-180 Ván ép 3mm 8000 NG Vệt đen 31 8/4/16 Gerrard 4 80x60 15-500 Ván ép 3mm 5000 NG Vệt đen 32 8/4/16 Gerrard 5 80x60 15-400 Ván ép 3mm 5000 NG Vệt đen 33 8/4/16 Test 1 150x140 15-160 Ván ép 3mm 8000 NG Vệt đen 34 8/4/16 Khung long 250x210 15-150 Ván ép 3mm 15000 NG Vệt đen 35 8/4/16 Friend 4 100x89 15-150 Ván ép 3mm 15000 NG Vệt đen 36 8/4/16 Thap Eiffel 120x90 15-150 Ván ép 3mm 15000 NG Vệt đen 37 8/4/16 Halong Bay 1 176x100 15-150 Ván ép 3mm 17000 NG Vệt đen 38 11/4/16 Gia dinh 128x120 15-160 Ván MDF 8000 24' G 39 11/4/16 Diem my 1 139x100 15-160 Ván MDF 10000 20' G 40 12/4/16 Test gd 1 139x130 15-160 Ván MDF 10000 28' G 41 12/4/16 Friend 1 100x40 15-160 Ván MDF 10000 12' G 42 12/4/16 Friend 2 80x142 15-160 Ván MDF 10000 16' G 43 12/4/16 Friend 3 90x90 15-160 Ván MDF 10000 18' G 44 12/4/16 Tuan Na 120x110 15-160 Ván MDF 12000 32' G 45 12/4/16 Vi 90x131 15-150 Ván MDF 12000 17' G
83 46 12/4/16 Code 50x70 15-150 Ván MDF 12000 6' G
47 12/4/16 Dat nhok 150x87 15-150 Ván MDF 15000 20' G 48 12/4/16 Thap Pisa 90x120 15-150 Ván MDF 17000 17' G 49 13/4/16 Nu than tu do 1 150x174 15-150 Ván MDF 17000 43'28 G 50 14/4/16 Thap Pisa A 120x160 15-150 Giấy carton 15000 22'15 G 51 14/4/16 Vinh Ha long 1 160x90 15-150 Giấy carton 15000 28' G 52 14/4/16 Vinh Ha long 2 190x107 15-150 Giấy carton 18000 32' G 53 14/4/16 HaNoi 1 150x140 15-150 Giấy carton 18000 25' G 54 14/4/16 HaNoi 2 200x120 15-200 Giấy carton 12000 40' G 55 20/4/16 Cute 1 70x82 15-120 Giấy bìa 8000 10'42 G 56 20/4/16 Friend 1 60x86 15-120 Giấy bìa 10000 10'45 G 57 20/4/16 Friend 2 60x86 15-120 Giấy bìa 10000 10'45 G 58 30/4/16 Nancy 80x96 15-170 Giấy bìa 10000 14'29 G 59 30/4/16 LOC-LINH 1 80x80 15-180 Giấy bìa 12000 12'03 G 60 30/4/16 Thoa 75x100 15-180 Giấy bìa 12000 14'04 G 61 30/4/16 huy den 80x80 15-170 Giấy bìa 10000 11'58 G 62 30/4/16 Quynh anh 66x100 15-170 Giấy bìa 10000 12' G 63 30/4/16 Chipu 53x80 15-170 Giấy bìa 10000 8' G 64 30/4/16 Xuan 60x105 15-170 Giấy bìa 10000 12'03 G 65 4/5/16 Linh 60x80 15-190 Giấy bìa 8000 10'30 G 66 4/5/16 Chipu 53x80 15-180 Giấy bìa 8000 10' G 67 4/5/16 SPKT 1 60x82 15-180 Da 8000 7' G 68 4/5/16 SPKT 2 60x90 15-180 Da 12000 15'30 G 69 4/5/16 Thoa 60x80 15-180 Da 12000 15' G 70 4/5/16 Loclinh 90x95 15-180 Da 10000 8'45 G
84
4.6.2. Tiến hành khắc phục và cải tiến các lỗi trên sản phẩ
- Q trình là thử nghiệm máy là một cơng đoạn rất quan trọng quyết định đến yêu cầu kỹ thuật, tính thẩm mỹ của sản phẩm sau này.
- Đối với những mơ hình “Máy khắc Laser CNC” này lại càng quan trọng. Vì vậy khi gặp những lỗi hư hỏng cần tiến hành xác định
Đó là dạng hư hỏng nào? Nguyên nhân
Biện pháp khắc phục
Bảng 4.4 – Các dạng hư hỏng găp phải trong quá trình thử nghiệm
Cách hỏng gặp phải Nguyên nhân Biện pháp khắc phục
Hình khắc ra bị đen (chưa điều khiển được cường độ)
- Chưa điều khiển được công suất của Laser
- Lắp thêm Modul Mosfet IRF520
- Sử dụng phần mềm hỗ trợ
Hình khắc ra bị mờ - Cơng suất laser q yếu
- Tăng cơng suất laser
Hình khắc ra có một số vệt đen cắt ngang
- Động cơ bị trượt bước
- Tăng số xung cấp cho động cơ bước
Máy bị dừng đột ngột Modul CNC Sheild bị hỏng chân Enable Tiến hành thay thế
Động cơ bị nóng
- Giá trị cường độ dịng điện
của Driver Stepper quá cao
- Điều chỉnh lại núm vặn trên trên Driver A4988 cho phù hợp
85