- Trang Trang Trang Trang
3.4. LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN
Trong đĩ:
Vị trí PSAVE là một vị trí bất kỳ do chúng ta tạo ban đầu để cánh tay robot di chuyển đến.
SP: là biến chứa giá trị của số vị trí của số sản phẩm trên khay đựng sản phẩm (cĩ 4 vị trí).
KSP: là biển chứa số giá trị ơ chứa sản phẩm trong kho dự trữ(12 vị trí). KD: số vị trí chứa các khay đựng sản phẩm sau khi xử lý xong (3 vị trí).
- TrangTrangTrangTrang 87878787 -
- TrangTrang 88TrangTrang 888888 -
CHƯƠNG 4:
ỨNG DỤNG CÁNH TAY ROBOT RV-2AJ ĐỂ KHOAN MẠCH IN (PCB).
- TrangTrang 89TrangTrang 898989 -
Printed Circuit Board(PCB): là board mạch in tích hợp trên đĩ các linh kiện được nối với nhau bằng các đường dây nhỏ gọn và tinh vi. Với cơng nghệ ngày càng phát triển các đường mạch ngày càng nhỏ gọn, phức tạp thậm chí mắt thường khĩ cĩ thể nhận biết được. Đi kèm với đĩ là số lớp mạch in trên một board cũng ngày càng tăng, ví dụ như các board mạch của main máy tính cá nhân cĩ đến 3, 4 lớp mạch in trên một board. Các linh kiện liên kết với board bằng mối hàn chì. Các đường dây chạy trên mạch thường là đường đồng, phần đồng thừa đã được bỏđi thơng qua thao tác rửa mạch, lúc này phần đồng thừa được ăn mịn bởi một dung dịch thích hợp (thường là FeCl3 pha với nước ấm), chỉ cịn giữ lại những đường mạch cần thiết cho board.
(a) (b)
Hình 4.1:Một mạch in(PCB). (a): Các linh kiện được gắn ở mặt trên board.
(b): Các linh kiện được hàn ở mặt dưới board bằng mối hàn chì.
4.1. Các cơng đoạn chế tạo mạch in
Ngày nay máy mĩc và cơng nghệ hiện đại đã giúp ích cho con người trong rất nhiều lĩnh vực. Việc chế tạo mạch in cũng vậy, các máy mĩc chính xác đã giúp cho việc chế tạo mạch in rất nhanh chĩng chính xác, hiện đại và rất thẩm mĩ, nhưng ngược lại giá thành hơi cao. Với mục đích phục vụ học tập và nghiên cứu của sinh viên, nhĩm chỉ nghiên cứu việc làm mạch in thủ cơng bằng tay. Việc chế tạo mạch in cĩ thể bao gồm các cơng đoạn chính sau:
4.1.1. Thiết kế và vẽ mạch in
Việc này chúng ta thường làm trên máy tính với sự hỗ trợ rất mạnh của các phần mềm như thiết kế và vẽ mạch in như: Orcad, Proteus, Eagle, Altium designe, Protel, Splan…..Trong đồ án sử dụng phần mềm Orcad để vẽ sơ đồ nguyên lý mạch in.
- TrangTrang 90TrangTrang 909090 -
Hình 4.2: Sơ đồ nguyên lý mạch in được vẽ bằng phần mềm Orcad.
4.1.2. In và ủi mạch lên board đồng
Sau khi thiết kế xong phần nguyên lý mạch in trên máy tính, ta tiến hành xuất sang file Layout để tiến hành đi dây nối giữa các linh kiện với nhau như trên phần sơ đồ nguyên lý đã vẽ. Vẽ xong phần Layout, ta tiến hành in mạch in lên giấy chuyên dụng để làm mạch. Loại giấy chuyên dụng này giúp cho việc ủi và rửa mạch dễ dàng hơn. Sau khi in xong chúng ta dùng bàn là để ủi mạch lên board đồng đã cắt sẵn vừa với kích thước của board mạch.
- TrangTrangTrangTrang 91919191 -
Sau khi chuẩn bị board đồng cĩ kích thước vừa vặn với mạch in ta tiến hành ủi mạch in lên boar đồng đĩ.
Hình 4.4: Dùng bàn là để ủi mạch.
Ta dùng bàn là đểủi mạch, vặn núm chỉnh nhiệt độ bàn là đến vị trí gần Maximum đợi cho đến khi bàn là nĩng đều. Sau đĩ ta đặt phần giấy cĩ mực in của board mạch đã in lên bề mặt đồng cho vừa vặn rồi gấp các bìa của giấy in vào board đồng để cốđịnh giấy với board đồng khơng bị xê dịch khi ủi. Dùng bàn là ủi đều khắp bề mặt board đồng nhất là các đường viền đến khi nào thấy các đường mạch nổi lên là được. Đợi cho board đồng nguội ta đem ngâm vào nước.
- TrangTrangTrangTrang 92929292 -
4.1.3. Kiểm tra lại và rửa mạch
Đối với loại giấy khơng cần ngâm nước để bĩc giấy in thi ta bĩc giấy in ra, kiểm tra lại xem cĩ đường mạch nào bịđứt khơng dùng bút tơ mạch tơ lại những đường bị đứt đĩ. Đối với những loại giấy in mà cần ngâm nước để bĩc giấy ra thì ta cho vào nước cĩ pha một ít xà phịng trong khoảng 10 phút rồi lấy ra bĩc lớp giấy bên ngồi đi, lau khơ và kiểm tra lại đường mạch như trường hợp trên.
Hình 4.6: Dùng bút tơ lại những đường mạch bị đứt.
Sau cơng đoạn kiểm tra lại đường mạch ta tiến hành rửa mạch. Chuẩn bị một ít thuốc rửa( thường dùng là FeCl3), và một ít nước ấm khoảng 600C. Pha thuốc rửa vào nước ấm tùy vào kích thước và số lượng mạch mà pha liều lượng thuốc rửa cho phù hợp. Lắc đều khoảng một phút cho thuốc tan hết.
- TrangTrang 93TrangTrang 939393 -
Cho mạch in vào và lắc đều cho dung dịch rửa mạch ngập hết bề mặt mạch in. Lắc đều cho đến khi nào thấy phần đồng dư bị ăn mịn hết là được. Chú ý trong quá trình rửa hạn chế để dung dịch thuốc rửa dính vào người, nếu dính thì rửa nhanh với nước, cĩ thể dùng găng tay nhựa mỏng để thao tác được vệ sinh và an tồn hơn.
Hình 4.8:Cho mạch in vào dung dịch thuốc rửa và lắc đều.
4.1.4. Khoan mạch in, lắp linh kiện, hàn linh kiện và kiểm tra
Sau khi phần đồng thừa của board mạch đã bịăn mịn hết ta lấy mạch in ra khỏi dung dịch thuốc rửa, rửa lại mạch với nước sạch, lau khơ.
- TrangTrang 94TrangTrang 949494 -
Sau đĩ dùng xăng lau sạch phần mực in bảo vệđường mạch để đường mạch in bằng đồng hiện ra. Dùng nhựa thơng pha lỗng với xăng tráng một lớp mỏng lên mạch in nhằm giúp bảo vệ mạch và mối hàn được đẹp hơn.
Hình 4.10:Mạch in sau khi được lau sạch và tráng nhựa thơng.
Đợi lớp nhựa thơng này khơ ta tiến hành khoan mạch, lắp kinh kiện vào hàn, kiểm tra lại lần cuối trước khi cho mạch chạy. Nguyên tắc kiểm tra mạch trước khi mạch hoạt đơng như sau: dùng đồng hồ vạn năng(VOM) đo kiểm lại các đường dây cho chập hoặc đứt khơng, đặc biệt là những chỗđường mạch nhỏ, sát nhau hoặc đi xuyên qua chân linh kiện khác. Tiếp đến là đo xem nguồn (Vcc) và mass (0V) cĩ chập nhau khơng. Điều này khá quan trọng vì nĩ là khả năng gây ra cháy nổ cho mạch cao nhất. Sau khi xong các cơng đoạn trên ta khoan hãy gắn các IC chính của mạch vào mà hãy cấp nguồn vào trước, đo lại thử các mức điện áp ra tương ứng: 24V, 12V, 9V, 5V….đã chính xác chưa. Nếu tất cả các điều kiện trên thõa mãn, ta ngắt nguồn cung cấp và gắn các IC chính của mạch vào va kiểm tra xem mạch cĩ hoạt động giống như ý đồ của người thiết kế khơng. Nếu khơng thì tùy vào từng lỗi xuất hiện mà ta cĩ cách sữa chữa phù hợp.
Trong các cơng đoạn trên nhĩm chọn cơng đoạn khoan mạch in để dùng cánh tay robot RV-2AJ khoan tự động nhằm củng cố hơn nữa về kỹ năng lập trình điều khiển cánh tay robot cơng nghiệp, phần nữa các mạch tạo ra cĩ thể giúp cho các em khĩa sau đặc biết là các lớp trung cấp mới nhập học cĩ thể cĩ được một board mạch nhỏ gọn để thực hành ngay khi chưa cĩ đủ dụng cụ để làm mạch in. Và đây cũng là một hướng để mở rộng ứng dụng cho cánh tay robot để các bạn
- TrangTrangTrangTrang 95959595 -
tốt nghiệp đợt sau hoặc các khĩa sau cĩ thể hồn thiện và phát triển cao hơn như cắt, gọt vật thể, vẽ hình dạng bất kỳ từ một file trên máy tính..v..v…
a). Khoan mạch bằng tay
Khi làm mạch in bằng tay, thường chọn loại động cơ DC thường, nguồn cung cấp từ 12VDC-24VDC, đã được gắn thêm một đầu kẹp mũi khoan sẵn để lắp mũi khoan vào. Khi khoan tay ta giữ khoan và nhấn cơng tắc để khoan quay rồi cho mũi khoan vào từng lỗ chân linh kiện để khoan.
Hình 4.11:Động cơ DC thường dùng để khoan mạch.
Ngồi loại khoan tay nhỏ gọn thường dùng như trên người ta cũng cĩ thể dùng khoan bàn để khoan mạch, độ chính xác cao hơn nhưng giá thành khá cao, cơng kềnh nhưng vẫn điều khiển bằng tay nên hình thức này khơng phổ biến lắm mà nĩ chủ yếu dùng để gia cơng cơ khí.
- TrangTrang 96TrangTrang 969696 -
b). Khoan mạch tựđộng dùng cánh tay robot RV-2AJ
Bước 1: Chọn động cơ để khoan mạch và nguồn cung cấp cho khoan
Với loại động cơ DC dùng khi khoan bằng tay, nĩ rung và lắc rất mạnh nên khi khoan bằng tay, tay chúng ta điều chỉnh một phần để chống lại sự rung lắc đĩ, nếu khoan khơng vững tay cũng rất dễ dẫn tới sai lệch lỗ khoan. Vì thế khi dùng để cánh tay robot khoan tựđộng thì động cơ này là khơng phù hợp. Do dĩ nhĩm đã chọn một loại động cơ chuyên dụng được gắn đầu kẹp mũi khoan rất đồng tâm, động cơ nhỏ gọn được bọc trong một khối vỏ rất vững chắc, khi khoan chạy rất êm và khơng rung lắc.
Hình 4.13:Một loại động cơ khoan mạch chuyên dụng.
Đi kèm với khoan là một Adapter, cung cấp nguồn 12VDC để cung cấp cho khoan họat động.
- TrangTrangTrangTrang 97979797 -
Hình 4.14: Adapter cung cấp nguồn cho khoan hoạt động.
Ngồi ra cịn cĩ các đầu kẹp mũi khoan cĩ kích thước khác nhau để cĩ thể kẹp được các loại mũi khoan cĩ kích thước khác nhau.
Bước 2: Chọn đầu kẹp và mũi khoan phù hợp với chân linh kiện
Hình 4.15:Đầu kẹp mũi khoan.
Một số loại mũi khoan thường dùng:
- TrangTrang 98TrangTrang 989898 -
Để khoan mạch ta thường dùng các loại mũi khoan cĩ kích thước sau: mũi khoan các loại chân IC bình thường 0.6mm; khoan chân tụ, chân diode nhỏ 0.8mm; khoan các loại diode cầu(5A, 10A), chân các IC nguồn, IRF…1mm; các lỗ bắt vit mạch 3mm…..Trong đồ án này nhĩm lựa chọn mũi khoan cĩ kích thước 0.8mm để khoan.
Bước 3: Gắn động cơ khoan mạch vào cánh tay robot
Với yêu cầu động cơ khi gắn vào cánh tay phải cứng vững, khơng xê dịch, khơng rung lắc khi khoan, đồng thời khơng làm hư hại cánh tay robot nhĩm đã cải tiến lại hình dáng của động cơ để đáp ứng được các yêu cầu trên. Vì hình dáng của động cơ cĩ hình dạng cơn ở hai đầu nên khơng thể gá vào mặt phẳng được. Do đĩ nhĩm đã cắt bỏ phần đuơi của vỏ bọc động cơ, giữ lại phần đầu và cũng là phần quan trọng nhất. Sau đĩ dùng một phơi nhựa tiện một lỗđồng tâm cĩ đường kính bằng đường kích lớn nhất của phần vỏ cịn lại của động cơ. Lỗ cĩ chiều sâu bằng với chiều dài của phần vỏđộng cơ. Sau đĩ lắp động cơ vào, vì vỏ động cơ cĩ dạng hình cơn nên phân cịn trống được dán kín bằng keo AB, đồng thời tạo nên mối gắn kết động cơ với phần vỏ mới tạo rất cứng.
Hình 4.17:Phần vỏ của động cơ đã được “độ” lại.
Phần cịn lại của phơi nhựa phay thành những mặt phẳng để cĩ thể dễ dàng gắn kết vào cánh tay robot, sau đĩ dùng hai vịng siết và băng keo đệm vào, siết chặt động cơ với cánh tay.
- TrangTrang 99TrangTrang 999999 -
Hình 4.18:Động cơ khoan sau khi gắn vào cánh tay robot.
Cánh tay khi gắn động cơ vào trơng khá giống với hình dáng của một máy khoan mạch in chuyên dụng:
Hình 4.19:Một máy khoan mạch chuyên dụng.
Bước 4: Cố định mạch in
Sau cơng đoạn chế tạo mạch in xong, tiến hành cố định mạch in lên tấm sàn làm việc của cánh tay robot và tiến hành khoan. Để cĩ thể cố định mạch khi khoan khơng sai lệch ta dựa vào 4 lỗ định vị trên mạch. Sau đĩ trên tấm sàn,
- TrangTrangTrangTrang 100100100100 -
dùng 4 vít rỗng bên trong, một đầu vặn chặt cốđịnh lên tấm sàn, một đầu đặt các lỗ định vị của mạch in lên, dùng vit cĩ ren vặn chặt lại để đảm bảo mạch khơng bị sai lệch khi khoan.
Hình 4.20: Mạch in được cố định trên tấm sàn.
Bước 5: Viết chương trình trên máy tính và nạp xuống bộ điều khiển
Dùng phần mềm RT ToolBox2 English đi kèm theo của nhà sản xuất để viết chương trình điều khiển cánh tay robot khoan mạch in (Phụ Lục 4).
Hình 4.21:Chương trình điều khiển cánh tay khoan mạch in được nạp vào bộ
điều khiển.
Cáp nạp Tên chương trình
- TrangTrangTrangTrang 101101101101 -
Bước 6: Lắp mũi khoan, thiết lập tốc độ chạy và chọn chương trình để khoan mạch in
Vì trên bộ điều khiển chứa khá nhiều chương trình khác nhau của người sử dụng nên ta phải lựa chọn đúng chương trình khoan mạch in bằng cách nhấn nút Change Disp trên bộ điều khiển để màn hình hiển thị đến phần tên chương trình và dùng nút UP/DOWN để chọn đúng chương trình khoan mạch. Làm tương tự để thiết lập tốc độ cho cánh tay hoạt động, ở đây ta thiết lập tốc độ hoạt động là 10%. Sau đĩ lắp mũi khoan đã chọn vào đầu kẹp của động cơ và nhấn nút Servo ON, START để bắt đầu chương trình khoan mạch.
Hình 4.22: Thiết lập tốc độ hoạt động cho cánh tay robot.
- TrangTrang 102TrangTrang 102102102 -
4.2. Lưu đồ giải thuật chương trình khoan mạch in
- TrangTrangTrangTrang 103103103103 -
CHƯƠNG 5:
- TrangTrangTrangTrang 104104104104 -
5.1. Cánh tay robot dùng XLA phát hiện và xử lý sản phẩm lỗi
5.1.1. Thu nhận ảnh vào bằng Matlab
Dùng Image Acquisition Toolbox của MatLab để thu thập ảnh số từ các thiết bị thu hình.
Hình 5.1: Các thành phần bên trong Image Acquisition Toolbox.
Cụ thểđược thực hiện theo các bước sau:
Bước 1: Gắn thiết bị thu hình vào máy tính và cài đặt driver điều khiển, trong đồ án dùng Webcam của hãng Creavite.
+ Gắn thiết bị thu hình vào máy tính.
+ Cài đặt driver (trình điều khiển) cho thiết bị (được cho bởi nhà sản xuất). + Xem thử hình ảnh video hiện trên máy tính thơng qua phần mềm của nhà sản xuất.
+ Khởi động MatLab.
Bước 2: Chỉđịnh thơng tin phần cứng:
Ta cần chỉ định cho MatLab biết phần cứng nào dùng để lấy dữ liệu (vì cĩ thể cĩ nhiều camera kết nối tới PC).
- TrangTrangTrangTrang 105105105105 -
Tên Nội dung
''WebCam Vista/Live! Cam Chat''
Thiết bị cĩ tên là ''WebCam Vista/Live! Cam Chat'' của hãng Creavite.
‘DCAM’ Các thiết bị dùng chuẩn IEEE 1394.
DeviceID: 1 Thiết bị cĩ chỉ số ID là 1.
‘winvideo’
Các thiết bị dùng chuẩn Windows Driver Model (WDM) hoặc Video for Windows (VFW). Bao gồm các loại USB