Giới thiệu dự án

Trong kỷ nguyên Công nghiệp 4.0, dây chuyền đóng gói và lắp ráp bản mạch điện tử (PCBA - Printed Circuit Board Assembly) đòi hỏi độ chính xác vi mô và tính đồng nhất cao trong công đoạn phủ keo bảo vệ (conformal coating) cũng như dán dính linh kiện SMD. Theo thống kê từ ngành sản xuất điện tử công nghiệp, các khuyết tật liên quan đến quá trình tra keo thủ công chiếm tới 35% tổng số lỗi lắp ráp bảng mạch, chủ yếu do hiện tượng tràn keo, bọt khí và phân bố thể tích không đồng đều.

+-----------------------------------------------------------------------------------+
|                            HỆ THỐNG MÁY CHẤM KEO TỰ ĐỘNG                          |
|                                                                                   |
|  [ Host PC: C# .NET GUI ]  <--- USB/UART (CP2102) --->  [ STM32F103C8T6 (72MHz) ] |
|            |                                                         |            |
|   (Bézier Trajectory)                                        (Step / Dir / Relay) |
|            v                                                         v            |
|  +--------------------+                                     +-------------------+ |
|  | TB6600 Drivers (x3)|                                     | Relay Opto 5-24V  | |
|  +--------------------+                                     +-------------------+ |
|            |                                                         |            |
|            v                                                         v            |
|  [ NEMA 23/17 Steppers ]                                    [ TAD-200S Dispenser] |
|   (X/Y Belt - Z Screw)                                       (0.1 - 7.0 Bar Valve)|
+-----------------------------------------------------------------------------------+

Đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ Kỹ thuật Cơ điện tử với đề tài "Nghiên cứu, Thiết kế và Chế tạo máy chấm keo tự động" được thực hiện nhằm giải quyết trực tiếp bài toán tự động hóa quá trình tra keo lên bề mặt vi mạch với chi phí tối ưu nhưng vẫn đảm bảo độ lặp lại cơ khí cao.

Mục tiêu của dự án

  1. Thiết kế cơ cấu cơ khí 3 trục (X-Y-Z): Kết cấu khung vững chắc bằng hợp kim nhôm định hình, hành trình làm việc đáp ứng kích thước phôi mạch PCB lên tới $700 \times 650 \times 25\text{ mm}$, tải trọng đầu phun $0.8\text{ kg}$.
  2. Xây dựng hệ thống điều khiển chuyển động nhúng: Sử dụng vi điều khiển 32-bit ARM Cortex-M3 (STM32F103C8T6) kết hợp với các driver TB6600 để điều khiển nội suy tọa độ mượt mà.
  3. Tích hợp bộ điều khiển van áp suất khí nén TAD-200S: Kiểm soát lưu lượng phun keo chính xác với sai số thể tích $\le \pm 0.01\text{ ml}$ và dải áp suất làm việc từ $0.1 - 7.0\text{ bar}$.
  4. Phát triển phần mềm giám sát và điều khiển trên máy tính: Xây dựng giao diện đồ họa trực quan trên nền tảng C# Visual Studio, hỗ trợ các thuật toán nội suy điểm (PTP), nội suy đường thẳng, đường tròn và đặc biệt là đường cong Bézier bậc 3.

Phạm vi và giới hạn đề tài

  • Phạm vi: Ứng dụng chấm keo dán linh kiện dán bề mặt (SMD), phủ keo chống ẩm cục bộ trên bo mạch PCB công nghiệp cỡ vừa và nhỏ.
  • Giới hạn: Hệ thống kiểm soát lưu lượng theo áp suất khí nén hở (chưa tích hợp cảm biến thị giác máy Vision Camera thời gian thực để tự động bù lệch góc xoay vi mô $\theta$).

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Hiện nay trên thị trường sản xuất điện tử có hai hướng tiếp cận chính: tra keo thủ công bằng súng bắn keo khí nén cầm tay và hệ thống robot tra keo tự động cao cấp nhập khẩu (như Nordson EFD, Musashi Engineering).

Tiêu chí Tra keo thủ công (Manual) Robot công nghiệp cao cấp (Nordson/Musashi) Giải pháp của đồ án (TAD-200S + STM32)
Độ chính xác thể tích Thấp ($\pm 20%$) Rất cao ($\pm 0.5%$) Cao ($\pm 1.0%$, sai số $\pm 0.01\text{ ml}$)
Tốc độ di chuyển Không ổn định ($< 20\text{ mm/s}$) Rất cao ($300 - 800\text{ mm/s}$) Ổn định ($100\text{ mm/s}$ trục X/Y, $50\text{ mm/s}$ trục Z)
Tính linh hoạt biên dạng Phụ thuộc tay nghề công nhân Đa dạng (G-code, CAD/CAM, AI) Hỗ trợ Điểm, Thẳng, Cung tròn, Bézier 2D/3D
Chi phí đầu tư Rất thấp ($< 5$ triệu VNĐ) Rất cao ($250 - 600$ triệu VNĐ) Tối ưu ($15 - 25$ triệu VNĐ)
Khả năng bảo trì Đơn giản Phức tạp, phụ thuộc hãng Linh kiện mở, dễ bảo trì và thay thế

Yêu cầu người dùng theo mô hình MoSCoW

  • Must have: Định vị 3 trục X-Y-Z chính xác, đóng/ngắt van keo tức thời không nhỏ giọt, giao diện nạp tọa độ điểm và đường thẳng.
  • Should have: Nội suy đường cong Bézier bậc 3 mượt mà, cài đặt vi bước (Microstepping) chống rung động trên driver TB6600.
  • Could have: Tính toán tự động mối tương quan giữa tốc độ chạy dao $v$ và thời gian trễ mở van áp suất khí nén.
  • Won't have (lần này): Camera thị giác tự động nhận dạng phôi (Auto-alignment).

Thiết kế hệ thống

Kiến trúc tổng thể và phần cứng

Hệ thống vận hành theo mô hình Master-Slave: Máy tính trung tâm (PC) đóng vai trò Master xử lý tính toán quỹ đạo cấp cao, vi điều khiển STM32F103C8T6 đóng vai trò Slave xử lý thời gian thực điều khiển phát xung động cơ và tín hiệu kích van.

+--------------------------------------------------------------------------------+
|                             KIẾN TRÚC PHẦN CỨNG CHI TIẾT                       |
|                                                                                |
|  [PC Windows: C# App]                                                          |
|         |                                                                      |
|     (USB 2.0)                                                                  |
|         v                                                                      |
|  [CP2102 Converter] --- (UART: 115200bps) ---> [STM32F103C8T6 Microcontroller] |
|                                                        |      |       |      | |
|         +----------------------------------------------+      |       |      | |
|         | TIM1 (PWM/Step)                                     |       |      | |
|         v                                                     |       |      | |
|  [Driver TB6600 (X)] ---> NEMA 23 57HS7630 (1.8 Nm)           |       |      | |
|         | TIM2 (PWM/Step)                                     |       |      | |
|         v                                                     |       |      | |
|  [Driver TB6600 (Y)] ---> NEMA 23 57HS56 (1.2 Nm)             |       |      | |
|         | TIM3 (PWM/Step)                                     |       |      | |
|         v                                                     |       |      | |
|  [Driver TB6600 (Z)] ---> NEMA 17 42HS (0.4 Nm)               |       |      | |
|                                                               |       |      | |
|         +-----------------------------------------------------+       |      | |
|         | GPIO Output (PA4)                                           |      | |
|         v                                                             |      | |
|  [Optocoupler Relay 5V-24V] ---> [TAD-200S Pneumatic Controller]      |      | |
|                                               |                       |      | |
|                                        (Air: 0.1-7 Bar)               |      | |
|                                               v                       |      | |
|                                      [Dispensing Valve Head]          |      | |
|                                                                       |      | |
|         +-------------------------------------------------------------+      | |
|         | GPIO Input (Interrupt)                                             | |
|         v                                                                    | |
|  [Limit Switches X/Y/Z (Home Reference)] ------------------------------------+ |
+--------------------------------------------------------------------------------+
  • Vi điều khiển STM32F103C8T6: Vi xử lý 32-bit ARM Cortex-M3, tần số xung nhịp $72\text{ MHz}$, $64\text{ KB}$ Flash, $20\text{ KB}$ SRAM. Vi xử lý này đảm bảo việc tạo xung bước tần số cao thông qua Timer ngắt cứng không bị gián đoạn.
  • Driver động cơ bước TB6600: Tích hợp bảo vệ quá dòng, quá nhiệt, hỗ trợ 7 chế độ vi bước (lên tới 1/32 microstep) và 8 mức dòng tải tối đa $4.0\text{ A}$, tần số đáp ứng xung $15\text{ kHz}$.
  • Thiết bị điều khiển áp suất phun keo TAD-200S: Điều chỉnh áp suất khí nén từ $0.1 - 7.0\text{ bar}$, tốc độ bơm $0.1 - 10\text{ ml/s}$, điều khiển đóng cắt bằng tín hiệu mức logic $5\text{V} - 24\text{V}$ qua module Relay cách ly quang (Optocoupler).
  • Truyền động cơ khí:
    • Trục X & Y: Sử dụng đai răng GT2 bản rộng $10\text{ mm}$, bước răng $2\text{ mm}$, kết hợp puly nhôm 30 răng ($\varnothing_{\text{pitch}} = 19.1\text{ mm}$, $\varnothing_{\text{out}} = 21.5\text{ mm}$), trượt trên ray trượt tuyến tính.
    • Trục Z: Sử dụng vitme đai ốc thép 45 kết hợp đai ốc đồng thanh nhôm, đường kính $d = 8\text{ mm}$, bước ren $2\text{ mm}$, số đầu mối $z_h = 4$ (bước dẫn $P_h = 8\text{ mm/vòng}$).

Methodology

Quy trình phát triển hệ thống được triển khai theo mô hình kỹ thuật chữ V (V-Model Mechatronics), đảm bảo việc tính toán lý thuyết đi liền với kiểm tra thực nghiệm:

[Phân tích yêu cầu] ---------------------------------------------> [Kiểm thử nghiệm thu]
       \                                                                  /
    [Tính toán Cơ - Điện] -----------------------------------> [Tích hợp & Đo kiểm]
           \                                                         /
        [Mô phỏng 3D & Lập trình] ---> [Gia công & Nạp Firmware] ---+
  • Milestone 1 (Tuần 1 - 3): Khảo sát lý thuyết, xác định quy ước hệ trục Descartesian, giải thuật nội suy 2D/3D.
  • Milestone 2 (Tuần 4 - 7): Tính toán động lực học, chọn động cơ (Moment xoắn $T_X \approx 0.85\text{ Nm}$, $T_Y \approx 0.65\text{ Nm}$, $T_Z \approx 0.28\text{ Nm}$), thiết kế mô hình 3D trên SolidWorks 2022.
  • Milestone 3 (Tuần 8 - 11): Thi công khung máy nhôm định hình, lắp ráp tủ điện, lập trình firmware C trên Keil MDK-ARM v5.38 kết hợp STM32CubeMX v6.9.0, xây dựng GUI C# .NET.
  • Milestone 4 (Tuần 12 - 14): Thử nghiệm thực tế quá trình chấm keo trên mạch PCB, căn chỉnh lưu lượng và tối ưu hóa tham số gia tốc.

Implementation và kết quả

Development process

1. Thuật toán tạo biên dạng đường cong Bézier bậc 3 (Cubic Bézier)

Để đường keo không bị gãy khúc tại các điểm chuyển hướng, nhóm phát triển thuật toán nội suy đường cong Bézier 4 điểm kiểm soát $P_0(x_0, y_0), P_1(x_1, y_1), P_2(x_2, y_2), P_3(x_3, y_3)$ trên ứng dụng C#:

$$B(t) = (1-t)^3 P_0 + 3(1-t)^2 t P_1 + 3(1-t) t^2 P_2 + t^3 P_3, \quad t \in [0, 1]$$

Thuật toán chia nhỏ tham số $t$ theo bước chia $N$ (bước nội suy) để tạo ra tập hợp các đoạn thẳng vi phân có độ dài $\Delta s \le 0.1\text{ mm}$, đảm bảo đầu phun di chuyển liên tục không bị giật:

// Thuật toán chia nhỏ đường cong Bézier bậc 3 trên C# GUI
public List<PointF> GenerateCubicBezier(PointF p0, PointF p1, PointF p2, PointF p3, int segments)
{
    List<PointF> points = new List<PointF>();
    for (int i = 0; i <= segments; i++)
    {
        float t = (float)i / segments;
        float u = 1.0f - t;
        float tt = t * t;
        float uu = u * u;
        float uuu = uu * u;
        float ttt = tt * t;

        float x = uuu * p0.X + 3 * uu * t * p1.X + 3 * u * tt * p2.X + ttt * p3.X;
        float y = uuu * p0.Y + 3 * uu * t * p1.Y + 3 * u * tt * p2.Y + ttt * p3.Y;

        points.Add(new PointF(x, y));
    }
    return points;
}

2. Giao thức truyền thông UART và điều khiển ngắt Timer trên STM32

Khung truyền nhận gói tin cố định giữa Host PC và STM32 (Baudrate: 115200 bps, 8 data bits, 1 stop bit, no parity): [HEADER: 0xAA][CMD_TYPE][DATA_X: 4 Bytes][DATA_Y: 4 Bytes][DATA_Z: 4 Bytes][VALVE_STATE: 1 Byte][CHECKSUM][FOOTER: 0x55]

Đoạn mã cấu hình Timer ngắt tạo xung bước trên STM32F103C8T6:

// Xử lý ngắt Timer điều khiển xung bước Step/Dir
void TIM2_IRQHandler(void)
{
    if (__HAL_TIM_GET_FLAG(&htim2, TIM_FLAG_UPDATE) != RESET)
    {
        if (__HAL_TIM_GET_IT_SOURCE(&htim2, TIM_IT_UPDATE) != RESET)
        {
            __HAL_TIM_CLEAR_IT(&htim2, TIM_IT_UPDATE);
            
            // Đảo trạng thái chân phát xung cho Driver TB6600
            HAL_GPIO_TogglePin(STEP_X_GPIO_Port, STEP_X_Pin);
            
            step_count_x++;
            if(step_count_x >= target_steps_x)
            {
                HAL_TIM_Base_Stop_IT(&htim2); // Dừng phát xung khi đủ tọa độ
            }
        }
    }
}

3. Tương quan giữa vận tốc di chuyển và lưu lượng keo

Lưu lượng thể tích keo $Q$ thoát ra từ đầu phun phụ thuộc vào áp suất khí nén $P$, đường kính đầu kim $d_n$, độ nhớt động lực của keo $\mu$, và chiều dài kim $L$ theo định luật Hagen-Poiseuille:

$$Q = \frac{\pi \cdot d_n^4 \cdot \Delta P}{128 \cdot \mu \cdot L}$$

Để vệt keo có bề rộng $W$ và chiều cao $H$ không đổi trên phôi mạch, vận tốc dẫn tiến của máy $v$ phải được điều chỉnh tương ứng theo công thức bảo toàn thể tích:

$$v = \frac{Q}{A_{\text{keo}}} = \frac{Q}{k \cdot W \cdot H}$$

Trong đó $k$ là hệ số dàn trải bề mặt của vật liệu keo.

Testing và validation

Quá trình kiểm chuẩn được thực hiện thông qua 100 chu kỳ chạy liên tục trên bản mạch mẫu PCB kích thước $150 \times 100\text{ mm}$ với các dạng hình học: Chấm điểm (Dotting), Đường thẳng (Line), Khung vuông (Rectangle), Đường tròn (Circle) và Đường cong dạng sóng (Bézier).

+-------------------------------------------------------------------------------+
|                            KẾT QUẢ KIỂM CHUẨN THỰC NGHIỆM                    |
|                                                                               |
|   Độ lặp lại vị trí (Repeatability):  ±0.05 mm                                |
|   Sai số lưu lượng keo (Flow error):  ±0.01 ml                                |
|   Thời gian một chu kỳ chấm điểm:     0.45 giây / điểm                        |
|   Tỷ lệ sản phẩm đạt chuẩn (Yield):   98.5%                                   |
+-------------------------------------------------------------------------------+
Bài kiểm tra (Scenario) Số lượng mẫu (Cycles) Kết quả mục tiêu Kết quả thực nghiệm Tỷ lệ đạt (%)
Độ lặp lại vị trí trục X/Y 100 $\le \pm 0.1\text{ mm}$ $\pm 0.05\text{ mm}$ 100%
Độ chính xác nâng hạ trục Z 100 $\le \pm 0.05\text{ mm}$ $\pm 0.02\text{ mm}$ 100%
Độ đồng đều thể tích giọt keo 50 giọt $0.05 \pm 0.005\text{ ml}$ $0.05 \pm 0.003\text{ ml}$ 98%
Bám dính quỹ đạo Bézier 30 chu kỳ Không gián đoạn Chuyển động mượt mà 96.6%
Độ tin cậy truyền thông UART $10^5$ packets Tỷ lệ lỗi $< 0.01%$ 0 packet lost 100%

Kết quả đạt được

  • Phần cứng hoàn thiện: Khung máy $600 \times 600\text{ mm}$, tổng khối lượng $35\text{ kg}$, kết cấu bàn trượt nhôm vững chắc, triệt tiêu hiện tượng rung lắc ở gia tốc $2\text{ m/s}^2$.
  • Hệ thống điều khiển ổn định: Động cơ bước NEMA 23 (1.8 Nm trục X, 1.2 Nm trục Y) và NEMA 17 (0.4 Nm trục Z) phối hợp chính xác qua vi bước 1/8 trên TB6600, loại bỏ hiện tượng trượt bước (missed steps).
  • Chất lượng chấm keo: Phun ngắt dứt khoát nhờ van áp suất TAD-200S, không có hiện tượng kéo sợi hay đọng keo ở đầu kim sau khi ngắt lệnh.
  • Năng suất: Giảm chu kỳ phủ keo một bo mạch phức hợp 30 linh kiện từ 4.5 phút (thủ công) xuống 1.2 phút (tự động), tăng năng suất lên 275%.

Đổi mới và đóng góp

  1. Ứng dụng giải thuật nội suy Bézier mượt hóa chuyển động: Thay vì chỉ hỗ trợ nội suy đường thẳng (G01) và cung tròn (G02/G03) truyền thống của máy CNC cắt gọt, máy chấm keo được tối ưu hóa đặc thù cho chuyển động phân phối chất lỏng nhớt bằng cách tích hợp đường cong Bézier bậc 3. Điều này giảm sự thay đổi gia tốc đột ngột (Jerk), tránh hiện tượng đọng giọt keo tại các góc nhọn.
  2. Kiến trúc điều khiển phân tán chi phí thấp: Kết hợp sức mạnh xử lý giao diện/thuật toán phức tạp của máy tính cá nhân (C# .NET) với tính ổn định thời gian thực của chip vi điều khiển STM32F103C8T6 giá thành rẻ, giảm 90% chi phí phần cứng điều khiển so với việc sử dụng PLC hoặc bộ điều khiển CNC công nghiệp chuyên dụng.
  3. Cơ chế đồng bộ động giữa vận tốc và lưu lượng: Xây dựng bảng tra thực nghiệm đối sánh giữa áp suất khí nén của TAD-200S và vận tốc chạy của trục để bề rộng đường keo luôn đạt tiêu chuẩn kỹ thuật (độ rộng vệt $1.0 \pm 0.1\text{ mm}$).

Ứng dụng thực tế và triển khai

Kịch bản ứng dụng trong sản xuất

  • Ngành điện tử: Dán linh kiện bề mặt, cố định tụ điện cỡ lớn chống rung trên bo mạch nguồn, quét keo tản nhiệt (Thermal paste) cho chip vi xử lý/MOSFET.
  • Ngành sản xuất thiết bị y tế: Bơm keo chống thấm nước đạt chuẩn IP67/IP68 cho các module cảm biến đeo tay.
  • Ngành công nghiệp phụ trợ ô tô: Tra keo làm kín (Gasket sealing) cho các hộp điều khiển ECU và cụm đèn pha LED.
+-------------------------------------------------------------------------------+
|                            LỘ TRÌNH TRIỂN KHAI NHÀ MÁY                        |
|                                                                               |
|   Giai đoạn 1 (Tuần 1-2):   Khảo sát dây chuyền, hiệu chuẩn áp suất keo       |
|   Giai đoạn 2 (Tuần 3):     Lắp đặt cơ khí, kết nối nguồn khí 0.1 - 7.0 Bar   |
|   Giai đoạn 3 (Tuần 4):     Nạp bản đồ tọa độ bo mạch PCB lên C# GUI         |
|   Giai đoạn 4 (Tuần 5+):    Vận hành 24/7, định kỳ vệ sinh xilanh keo         |
+-------------------------------------------------------------------------------+

Phân tích hiệu quả kinh tế (ROI)

  • Chi phí chế tạo máy: Khoảng 22.000.000 VNĐ (Bao gồm cơ khí, động cơ bước, STM32, nguồn, Driver, van TAD-200S).
  • Tiết kiệm nhân công: Thay thế 2 công nhân chấm keo thủ công (tiết kiệm khoảng 16.000.000 VNĐ/tháng).
  • Thời gian hoàn vốn (ROI): Chỉ mất 1.5 đến 2 tháng để thu hồi toàn bộ vốn đầu tư ban đầu, đồng thời giảm 80% tỷ lệ phế phẩm do sai sót chất lượng keo.

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế hiện tại

  • Hệ thống điều khiển vòng hở (Open-loop): Sử dụng động cơ bước không có encoder phản hồi vị trí thực, do đó nếu có va chạm cơ khí lớn có thể dẫn đến mất bước.
  • Chưa có cảm biến bù trừ nhiệt độ/độ nhớt: Khi nhiệt độ môi trường thay đổi lớn, độ nhớt của keo biến động làm lưu lượng thực tế có sai lệch nhỏ nếu không hiệu chỉnh lại áp suất khí nén trên TAD-200S.

Hướng phát triển trong tương lai

  1. Nâng cấp động cơ Hybrid Servo (Closed-loop Step Motor): Tích hợp encoder quang 1000 xung/vòng để kiểm soát vị trí chính xác tuyệt đối và cảnh báo kẹt cơ khí.
  2. Tích hợp Camera Machine Vision (AI Auto-Alignment): Sử dụng thư viện OpenCV để tự động nhận dạng điểm Fiducial Mark trên PCB, tự động tính toán ma trận xoay $(X, Y, \theta)$ bù trừ sai lệch khi công nhân đặt phôi lên bàn máy.
  3. Phát triển ứng dụng Web/IoT (Công nghiệp 4.0): Tích hợp giao thức MQTT hoặc OPC-UA trên nền ESP32/Raspberry Pi để giám sát sản lượng và tình trạng mức keo từ xa qua Dashboard điện toán đám mây.

Đối tượng hưởng lợi

  • Sinh viên ngành Cơ điện tử / Tự động hóa: Cung cấp tài liệu thực chiến toàn diện từ tính chọn động cơ cơ khí, thiết kế bộ truyền đai răng, vitme đến lập trình nhúng STM32 và phần mềm C# WinForms.
  • Kỹ sư R&D và Nhà phát triển máy tự động: Tham khảo kiến trúc kết hợp Master-Slave giữa PC và vi điều khiển ARM, thuật toán phát xung vi bước và phương pháp nội suy đường cong Bézier.
  • Doanh nghiệp vừa và nhỏ (SMEs): Mô hình máy tự chế tạo với giá thành chỉ bằng 1/10 máy ngoại nhập, giúp nhanh chóng tự động hóa khâu sản xuất mà không cần vốn đầu tư lớn.
  • Các nhà nghiên cứu ứng dụng: Nền tảng mở (Open-platform) để tiếp tục phát triển các nghiên cứu chuyên sâu về thủy động lực học của chất lỏng phi Newton trong đầu phun siêu nhỏ.

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật về nguồn điện và khí nén để triển khai máy là gì?

Hệ thống yêu cầu nguồn điện lưới dân dụng xoay chiều $220\text{V AC} \pm 10%$, $50\text{Hz}$ (công suất tiêu thụ toàn tải $< 350\text{W}$). Về phần khí nén cho bộ điều khiển TAD-200S, cần nguồn cấp khí khô, sạch với áp suất tối thiểu $4.0 - 8.0\text{ bar}$, lưu lượng khí tối thiểu $20\text{ lít/phút}$ được gắn kèm bộ lọc tách nước và điều áp tiêu chuẩn.

2. Giới hạn kích thước và tải trọng phôi làm việc của máy là bao nhiêu?

Kích thước bàn máy là $700 \times 650\text{ mm}$, vùng hoạt động hiệu dụng của đầu chấm keo (vùng quét làm việc) đạt $450 \times 400 \times 80\text{ mm}$ (X-Y-Z). Bàn gá cố định chịu được tải trọng phôi lên tới $10\text{ kg}$, trong khi trục Z được thiết kế mang cụm đầu phun và xilanh keo tối đa $1.2\text{ kg}$ mà không ảnh hưởng đến gia tốc chuyển động.

3. Làm thế nào để thay đổi biên dạng chấm keo khi đổi mẫu bo mạch PCB mới?

Người dùng chỉ cần thao tác trên phần mềm C# trực quan trên máy tính:

  1. Nhập tọa độ các điểm hoặc vẽ trực tiếp các đường/cung/đường cong Bézier trên giao diện mô phỏng 2D.
  2. Hoặc import danh sách tọa độ (X, Y, Z, Action) từ file Excel/CSV xuất ra từ các phần mềm thiết kế mạch Altium Designer / Eagle.
  3. Nhấn nút "Connect" và "Run", hệ thống sẽ tự động chuyển đổi sang tập lệnh nhị phân gửi xuống STM32.

4. Máy có thể sử dụng những loại chất lỏng hoặc loại keo nào?

Thiết bị điều khiển TAD-200S và van dẫn làm bằng thép không gỉ, cho phép sử dụng đa dạng các chất lỏng công nghiệp: keo silicon, keo UV, keo epoxy 1 thành phần, mỡ bôi trơn vi mô, keo dán đỏ SMD (Red glue), và sơn phủ cách điện bo mạch có độ nhớt từ $1\text{ cps}$ đến $100.000\text{ cps}$.

5. Chi phí bảo dưỡng định kỳ và tuổi thọ các cơ cấu truyền động ra sao?

Cơ cấu dây đai GT2 và thanh trượt tuyến tính có tuổi thọ trung bình từ $3 - 5$ năm làm việc liên tục. Chi phí bảo trì định kỳ rất thấp (khoảng $500.000\text{ VNĐ/năm}$ để tra mỡ bôi trơn chuyên dụng cho vitme, ray trượt và thay thế gioăng phớt xilanh xả keo định kỳ 6 tháng/lần).

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Nghiên cứu, Thiết kế và Chế tạo máy chấm keo tự động" đã hoàn thành xuất sắc toàn bộ các mục tiêu đặt ra: từ việc tính toán thiết kế cơ khí chính xác, lựa chọn tối ưu công suất động cơ, chế tạo tủ điện điều khiển công nghiệp đến xây dựng phần mềm điều khiển nội suy quỹ đạo thông minh hỗ trợ đường cong Bézier. Kết quả thực nghiệm khẳng định máy hoạt động với độ ổn định cao, đáp ứng dung sai khắt khe trong lắp ráp mạch điện tử và chứng minh giá trị kinh tế vượt trội cho các dây chuyền sản xuất vừa và nhỏ. Đây là một giải pháp mẫu mực minh chứng cho tính ứng dụng thực tiễn của ngành Cơ điện tử trong công cuộc tự động hóa sản xuất hiện đại.