CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1. Tính cấp thiết của đề tài 1. Mục tiêu của đề tài 1. Ý nghĩa của đề tài 1.
Ý nghĩa khoa học Tuần 1 1. Ý nghĩa thực tiễn 1. Đối tượng nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu 1. Đối tượng nghiên cứu 1.
Phương pháp nghiên cứu 1. Nội dung thực hiện 1. Kế hoạch thực hiện CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Tổng quan ưu điểm của máy 2.
Hệ trục tọa độ và các quy ước 2. Các phép nội suy và điều khiển trong máy tra keo 2. Nội suy thẳng Tuần 2 + 3 2. Nội suy vòng 2.
Điều khiển điểm 2. Điều khiển đoạn thẳng 2. Điều khiển biên dạng 2. Cấu trúc tổng thể máy tra keo 2.
Phần chấp hành 2. Phần điều khiển 4 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CƠ KHÍ 3. Cơ sở thiết kế cơ khí 3. Thiết kế cơ khí 3.
Thông số đầu vào 3. Tính toán chọn puly-con trượt trục X và Y 3. Tính toán chọn vít me – đai ốc trục Z Tuần 4 + 5 + 6+ 7 3. Tính toán chọn động cơ 3.
Thiết kế các bộ phận thân máy CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 4.1 Tổng quan về hệ thống điều khiển 4.1 Các thành phần chính của hệ thống điều khiển Tuần 8 + 9 + 10 + 4.2 Chức năng của hệ thống điều khiển 11 4.2 Giới thiệu và lựa chọn thiết bị 4.1 Thiết bị điều khiển van bơm keo TAD-200S 4.2 Vi điều khiển STM32F103C8T6 4.3 Driver step TB6600 4.4 Mạch chuyển USB to TTL CP2102 4. Giới thiệu các phần mềm điều khiển 4.2 Phần mềm STM32CubeMX 4.3 Phần mềm Visual Studio 4.4 Sơ đồ khối và giải thuật điều khiển 4.1 Sơ đồ khối hệ thống 4. Thiết kế giao diện điều khiển 4. Giao tiếp UART 4.
Giao diện điều khiển C# 4. Lưu lượng keo phun ra và tương quan vận tốc máy 5 CHƯƠNG 5: THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 5.1 Lắp ráp hoàn thiện máy 5.1 Kết quả thi công cơ khí 5.2 Kết quả thi công tủ điện 5.2 Đánh giá kết quả Tuần 12 + 13 5.2 Tốc độ và hiệu suất 5.3 Độ ổn định và tin cậy CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN 6.1 Kết quả đạt được Tuần 14 6.2 Hạn chế của đề tài 6.3 Hướng phát triển Hoàn thiện thuyết trình Tuần 15 + 16 6 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1. Tổng quan ưu điểm của máy - Tính kinh tế được tối ưu. - Chất lượng chi tiết gia công ổn định, giảm thời gian kiểm tra sản phẩm.
- Làm tăng độ chính xác gia công. - Có khả năng làm việc 24/7 mà không cần nghỉ, giúp tăng năng suất và giảm thời gian sản xuất. - Không đòi hỏi sự can thiệp nhiều từ con người, giảm nhân lực và chi phí lao động. Hệ trục tọa độ và các quy ước Máy tra keo được thiết kế với trục chính hướng theo phương thẳng đứng và trùng với phương của trục OZ trong hệ tọa độ Decartes, trục này có chiều hướng dương xuống dưới.
Trục OX được quy ước là trục có chiều dài dịch chuyển lớn hơn. Chiều dương của trục OX và OY có hướng ra xa vị trí tọa độ góc (Home). Trong máy tra keo, tọa độ gốc của máy (Home) là vị trí đặc biệt mà các trục của máy di chuyển đến để thiết lập vị trí ban đầu. Khi máy được khởi động, các trục di chuyển đến điểm Home để đảm bảo rằng máy ở trong trạng thái sẵn sàng và chính xác để bắt đầu làm việc.
Việc này giúp xác định vị trí tuyệt đối của công cụ và vật liệu trong không gian làm việc. Tọa độ phôi là vị trí tuyệt đối của mặt phôi trong không gian làm việc của máy. Khi lập trình máy, người lập trình cần chỉ định tọa độ của phôi để máy biết nơi nào là điểm bắt đầu và kết thúc gia công. Các phép nội suy và điều khiển trong máy tra keo Trong quá trình gia công, đầu phun keo di chuyển đến những tọa độ, quỹ đạo mong muốn thì hệ điều khiển phải có chức năng nội suy được thực hiện bởi mạch điện tử hoặc có khả năng nội suy thông qua phần mềm hỗ trợ.
Nội suy thẳng - Định nghĩa: đầu phun keo được di chuyển từ điểm đầu tới điểm cuối hành trình theo chuỗi đoạn thẳng. - Thông số yêu cầu: tọa độ điểm đầu, tọa độ điểm cuối, tốc độ di chuyển trên mỗi trục. - Về lí thuyết nội suy đường thẳng có thể lập trình quỹ đạo cong bất kỳ, những lượng dữ liều cần xử lí rất lớn. Sử dụng nội suy cung tròn, parabol, đường xoắn làm giảm đáng kể lượng dữ liệu cần lập trình.
Nội suy vòng - Định nghĩa: dao được di chuyển từ điểm đầu tới điểm cuối hành trình theo một cung tròn bởi một câu lệnh (block) đơn giản, thay thế cho rất nhiều câu lệnh nội suy đường thẳng. - Các thông số yêu cầu: tọa độ điểm đầu, điểm cuối, tâm hoặc bán kính cung tròn, tốc độ di chuyển trên mỗi trục.1: Phép nội suy 8 1. Điều khiển điểm Loại điều khiển đơn giản này được ứng dụng trong các máy mà dụng cụ cần được định vị tại một vị trí nhất định. Các trục được điều khiển cùng lúc hay kế tiếp nhau để đầu phun chạy đến vị trí gia công.
2: ĐIều khiển điểm 1. Điều khiển đoạn thẳng Phần lớn với điều khiển đoạn thẳng người ta chỉ có thể thực hiện những chuyển động dẫn tiến song song với trục. Điều khiển đoạn thẳng được ứng dụng vào trong việc xử lý thao tác chi tiết và điều khiển các máy công cụ đơn giản. 3: Điều khiển đoạn thẳng 9 1.
Điều khiển biên dạng - Đầu phun keo có thể vận hành cùng một lúc theo 2 trục hoặc nhiều hơn với chuyển động dẫn tiến đã được lập trình. Để làm được việc này, vận tốc truyền động của từng trục phải thích ứng với nhau. 4: Điều khiển biên dạng - Điều khiển biên dạng 2D: cho phép thực hiện chuyển động theo hai trục đồng thời trong một mặt phẳng gia công. Trục thứ ba được điều khiển hoàn toàn độc lập với hai trục kia.
- Điều khiển biên dạng 2.5D: cho phép thực hiện chuyển động theo hai trục bất kỳ. - Điều khiển biên dạng 3D: cho phép thực hiện chuyển động theo ba trục đồng thời trong một mặt phẳng gia công. Các trục này có mối quan hệ ràng buộc hàm số. 5: Điều khiển biên dạng 2D, 3D.
Cấu trúc tổng thể máy tra keo 1. Phần chấp hành Phần chấp hành của máy bao gồm toàn bộ khung máy, bàn máy, các động cơ và cơ cấu truyền động. Nhiệm vụ chính của phần này là nhận tín hiệu từ bộ điều khiển và tạo ra các chuyển động chính xác. - Khung máy: chịu trách nhiệm đảm bảo độ vững và ổn định cho toàn bộ máy.
Bảo vệ và giữ các thành phần khác như bàn máy, động cơ và đầu phun keo. - Bàn máy: là bề mặt làm việc cho vật liệu cần gia công. Phải đảm bảo mặt bàn phẳng, không bị nghiêng, võng. - Driver: nhận tín hiệu từ mạch điều khiển và chuyển đổi chúng thành tín hiệu điều khiển động cơ.
- Động cơ bước: chịu trách nhiệm về chuyển động. - Bộ truyền động: chịu trách nhiệm chuyển động từ động cơ đến các trục, thường sử dụng bằng vít me – đai ốc. - Đầu phun keo là bộ phận trực tiếp thực hiện nhiệm vụ tra keo. Phần điều khiển Phần điều khiển bao gồm chương trình điều khiển và thiết bị điều khiển: - Chương trình điều khiển: thường là phần mềm máy tính có nhiệm vụ đọc chương trình thực hiện các biến đổi cần thiết để đưa tín hiệu điều khiển xuống mạch điều khiển, nó bao gồm cơ cấu giải mã, cơ cấu chuyển đổi, cơ cấu nội suy, cơ cấu so sánh.
- Thiết bị điều khiển: + Mạch điều khiển STM32 có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ máy tính, thực hiện các biến đổi cần thiết để điều khiển được cơ cấu chấp hành và kiểm tra sự hoạt động của cơ cấu chấp hành thông qua cảm biển (công tắc hành trình). + Thiết bị điều khiển van bơm keo TAD-200S kiểm soát lượng keo phun ra ở mức nhỏ nhất, tốc độ cao, đóng ngắt lượng chính xác, tiết kiệm, hiệu quả. 11 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CƠ KHÍ 3. Cơ sở thiết kế cơ khí Các yêu cầu về thiết kế được rút gọn lại như sau: - Máy có thể hoạt động với độ chính xác cao, độ sai lệch thấp.
- Máy dùng để tra keo mạch PCB - Bàn máy có kích thước 700x650x25 - Khung máy được làm bằng hợp kim nhôm. - Truyền động bằng vít me – đai ốc, thanh trượt tròn. Thiết kế cơ khí 3. Thông số đầu vào - Khối lượng trục X (mX): 3.5 kg - Khối lượng trục Y (mY): 2.5 kg - Khối lượng trục Z (mZ): 1 kg - Khối lượng đầu chấm keo (mLoad): 0.8 kg - Gia tốc trên trục X (aX): 2 m/s² - Gia tốc trên trục Y (aY): 1.5 m/s² - Gia tốc trên trục Z (aZ): 1 m/s² - Tốc độ trên trục X (vX): 0.1 m/s - Tốc độ trên trục Y (vY): 0.1 m/s - Tốc độ trên trục Z (vZ): 0.05 m/s - Hiệu suất hệ thống (η): 0.
Tính toán chọn puly-con trượt trục X và Y 3. Tính toán thiết kế bộ truyền đai trục X Thông số đầu vào: - Công suất cần thiết Pdc = 0.5 kg - Khối lượng trục Y (mY): 2.5 kg - Khối lượng trục Z (mZ): 1 kg - Gia tốc trên trục X (aX): 2 m/s² - Tốc độ trên trục X (vX): 0.1 m/s - Hiệu suất hệ thống (η): 0.85 Chọn loại dây đai Dựa vào công suất, tốc độ quay trục dẫn, ta chọn loại đai có các thông số kĩ thuật sau: Loại đai Bước răng Tiết diện đai Chiều dài đai GT2 2 mm 10 mm 1260 mm Xác định các thông số các bộ truyền: Thông số puly dẫn: - Số răng: 30 răng - Đường kính ngoài: 21.5mm - Đường kính bánh răng: 18.5mm - Bề rộng đai: loại 10 mm - Bước răng 2mm - Chất liệu: nhôm - Khối lượng puly 0.08 kg 13 Tính vận tốc đai π.0675 (m/s) 60000 Trong đó : + V là vận tốc đai (m/s) + d là đường kính ngoài của pulley dẫn (mm) + n là số vòng quay động cơ (RPM)) Chọn đường kính bánh đai bị dẫn - Chọn hệ số truyền n = 1. Puly bị dẫn số răng và thông số giống puly dẫn. Kiểm nghiệm số vòng chạy của đai: V 0.0536 (vòng/dây) Xác định số dây đai : Với tải trọng nhỏ, chọn số dây đai là 1.