BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO MÁY CHÂM KEO TỰ ĐỘNG GVHD: ThS. LÊ TẤN CƯỜNG SVTH: NGUYỄN HOÀNG ÂN MSSV: 12146005 PHÙNG VĂN DUY MSSV: 12146032 S KL 0 0 4 7 2 7 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2016 do an TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ------------------------------- --------------------------- BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hƣớng dẫn: TH.S LÊ TẤN CƢỜNG Họ và tên sinh viên: NGUYỄN HOÀNG ÂN MSSV: 12146005 PHÙNG VĂN DUY MSSV: 12146032 Lớp: 121461A 1.
Tên đề tài: - Nghiên cứu, thiết kế bộ điều khiển cho máy châm keo tự động. Các số liệu, tài liệu ban đầu. - Tham khảo chƣơng trình của máy in 3D. Nội dung chính của đồ án.
- Tìm hiểu công nghệ gắn linh kiện trên bề mặt. - Thiết kế và gia công cơ khí mô hình máy 3 trục. - Thiết kế và gia công tủ điện. - Thiết kế phần điện.
- Thiết kế giao diện điều khiển máy. - Lập trình cho máy. - Chạy thử nghiệm quá trình châm keo. Các sản phẩm dự kiến.
TRƢỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) □ Đƣợc phép bảo vệ……………………………………………………………… (GVHD ký, ghi rõ họ tên) i do an LỜI CAM KẾT Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế bộ điều khiển cho máy châm keo tự động.S Lê Tấn Cƣờng Họ tên sinh viên: Nguyễn Hoàng Ân MSSV: 12146005 Lớp: 121461A Địa chỉ sinh viên: Hòa Hội, Xuyên Mộc, Bà Rịa Vũng Tàu. Số điện thoại liên lạc: 01649711637 Email: nhan005spk@gmail.com Họ tên sinh viên: Phùng Văn Duy MSSV: 12146032 Lớp: 121461A Địa chỉ sinh viên: Đƣờng Tháp Mƣời, Phƣờng 2, Quận 6, TPHCM. Số điện thoại liên lạc: 01636190305 Email: phungduyspk@gmail.com Ngày nộp khóa luận tốt nghiệp (ĐATN): 15/07/2016 Lời cam kết: “Chúng tôi xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp (ĐATN) này là công trình do chính chúng tôi nghiên cứu và thực hiện. Chúng tôi không sao chép bất kỳ một bài viết nào đã được công bố mà không trích rõ nguồn gốc.
Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, chúng tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm. Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 07 năm 2016 ( Ký tên) ii do an TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN iii do an iv do an PHIẾU GÓP Ý GIỮA KỲ v do an LỜI CẢM ƠN Đồ án tốt nghiệp là cơ hội quý báu để sinh viên nghiên cứu ứng dụng kiến thức đã học vào thực tiễn, giúp sinh viên tiếp xúc, cọ sát với thực tế. Trong quá trình thực hiện đồ án, chúng em đã tiếp thu đƣợc rất nhiều kiến thức từ sách vở và thực tế. Để hoàn thành đồ án đúng thời gian quy định, ngoài sự nổ lực không ngừng của bản thân và sự giúp đỡ của giáo viên hƣớng dẫn, chúng em còn nhận đƣợc rất nhiều sự giúp đỡ của các anh chị và các bạn trong câu lạc bộ Khoa Học Trẻ.
Chúng em xin chân thành cảm ơn sâu sắc thầy Lê Tấn Cƣờng, ngƣời đã trực tiếp hƣớng dẫn, đƣa ra định hƣớng và giúp chúng em giải quyết các khó khăn trong quá trình thực hiện, đăc biệt đã tạo môi trƣờng thuận lợi để chúng em hoàn thành đồ án một cách tốt nhất. Chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn quý thầy cô trong bộ môn Cơ Điện Tử đã truyền thụ các kiến thức cơ bản làm nền tảng để nhóm em thực hiện đề tài. Mặc dù đã rất cố gắng, nhƣng vì hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm nên đề tài còn gặp nhiều thiếu xót. Kính mong sự góp ý, nhận xét từ quý thầy cô và các bạn.Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 07 năm 2016 Nhóm sinh viên thực hiện Phùng Văn Duy Nguyễn Hoàng Ân vi do an TÓM TẮT ĐỒ ÁN THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO MÁY CHÂM KEO TỰ ĐỘNG.
Đề tài “ Nghiên cứu, thiết kế bộ điều khiển cho máy châm keo tự động” nhằm góp phần tự động hóa trong quá trình sản xuất, đặc biệt trong lĩnh vực hàn gắn linh kiện điện tử với công nghệ dán bề mặt SMT (Surface Mount Technology). Phần thiết kế cơ khí dựa theo mô hình máy CNC ba trục, các module mở rộng và các driver điều khiển đƣợc lựa chọn phù hợp với động cơ. Khi hoạt động, toàn bộ quy trình châm keo đƣợc thực hiện hoàn toàn tự động, vị trí châm keo đảm bảo độ chính xác. Tuy nhiên trong quá trình hoạt động còn rung động nhẹ và tốc độ tƣơng đối chậm.
Nếu đƣợc trang bị thêm dây chuyền cấp board thì quá trình châm keo diễn ra hoàn toàn tự động. vii do an MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP .i LỜI CAM KẾT .ii TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN. iii PHIẾU GÓP Ý GIỮA KỲ .vii MỤC LỤC. viiiiii DANH MỤC SƠ ĐỒ HÌNH VẼ.
xiiii DANH MỤC CỤM TỪ VIẾT TẮT. xv CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN .1 Lý do chọn đề tài.2 Tổng quan về đề tài nghiên cứu.4 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu.1 Đối tƣợng nghiên cứu.2 Phạm vi nghiên cứu.5 Giới hạn đề tài.6 Các nghiên cứu liên quan đến đề tài.1 Các nghiên cứu ngoài nƣớc.2 Các nghiên cứu trong nƣớc. 7 CHƢƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT .1 Công nghệ gắn linh kiện điện tử dán.2 Ngôn ngữ lập trình G-Code.3 Lý thuyết về Arduino.4 Phƣơng pháp nội suy đƣờng thẳng. 13 CHƢƠNG 3 THIẾT KẾ THI CÔNG CƠ KHÍ .1 Các phƣơng án di chuyển của trục tọa độ.1 Phƣơng án bàn máy cố định.
15 viii do an 3.2 Phƣơng án bàn máy di chuyển.2 Lựa chọn cơ cấu cho các trục chính.1 Vitme đai ốc thƣờng.2 Vitme đai ốc bi.3 Bộ truyền đai.3 Lựa chọn động cơ cho các trục chính.2 Động cơ DC Servo.3 Động cơ AC Servo.4 Tính toán lựa chọn động cơ.1 Xác định công suất động cơ truyền động trục X.2 Xác định công suất động cơ truyền động trục Y.3 Xác định công suất động cơ truyền động trục Z.5 Tiến hành chọn động cơ.1 Lựa chọn động cơ trục X.1 Lựa chọn động cơ trục Y.1 Lựa chọn động cơ trục Z.6 Thiết kế trên Inventor và in 3D các part để cố định các trục.1 Các Part trên trục X.2 Các Part trên trục Y.2 Các Part trên trục Z. 37 CHƢƠNG 4 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN .1 Sơ đồ khối hệ thống.2 Giới thiệu Arduino Mega 2560 .3 Driver điều khiển động cơ bƣớc. 45 ix do an 4.5 Cảm biến Home.6 Bộ chuyển đổi nguồn.9 Bộ châm keo MS7 Precision Fluid Dispenser. 52 CHƢƠNG 5 CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN.1 Ngôn ngữ lập trình.2 Các chƣơng trình và thuật toán dùng trong chƣơng trình.1 Các chỉ thị tiền xử lý dùng trong ngôn ngữ C.2 Các kiểu khai báo biến.3 Các hàm trong trong chƣơng trình điều khiển.3 Sơ đồ giải thuật lập trình.4 Giao diện cho máy châm keo.5 Chuyển bản vẽ mạch điện qua file Gcode.6 Các chƣơng trình chính trong máy.
68 CHƢƠNG 6 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC, THỰC NGHIỆM CHẠY MÁY .1 Kết quả đạt đƣợc.2 Hƣớng dẫn sử dụng máy châm keo. 777 KẾT LUẬN ĐỀ NGHỊ. 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 800 x do an DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Thông số vitme các trục X, Y, Z.2 Thông số kỹ thuật động cơ 7BYGH250D .3 Thông số kỹ thuật của động cơ SST59D3300.4 Thông số động cơ PK245-01A.1 Thông số kỹ thuật của Arduino Mega 2560.2 Thông số kỹ thuật Driver M542.3 Chức năng các chân của Driver M542.4 Bảng kết nối phần cứng của Driver M542.5 Bảng cài đặt độ phân giải của Driver M542.6 Bảng cài đặt dòng ra của Driver M542.7 Bảng cài đặt độ phân giải của Driver M560.8 Bảng cài đặt dòng ra của Driver M560.9 Chức năng các chân trong LCD Graphic 128x64.1 Danh sách các thƣ viện và chức năng.
57 xi do an DANH MỤC SƠ ĐỒ HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ lƣợc SC về SMT đƣợc đăng ký trên thế giới.2 10 công ty có nhiều SC về công nghệ SMT .3 Dây chuyền sản xuất dùng công nghệ SMT.1 Giao diện IDE của Arduino.2 Các Icon chức năng thƣờng dùng của IDE.3 Vùng thông báo của IDE.4 Giải thuật của phƣơng pháp nội suy Bresenham.1 Phƣơng án bàn máy cố định.2 Phƣơng pháp bàn máy di chuyển.3 Cấu tạo bộ truyền vitme - đai ốc thƣờng.4 Bộ truyền vitme – đai ốc thƣờng.5 Bộ truyền vitme – đai ốc bi.6 Bộ truyền vitme – đai ốc bi có rãnh hồi bi dạng ống.7 Các dạng rãnh hồi bi của vitme – bi.8 Bộ truyền đai.10 Động cơ DC Servo.11 Động cơ AC Servo.12 Nhập thông số cần thiết cho trục X.13 Kết quả sau khi tính moment xoắn cần thiết.14 Nhập thông số cần thiết cho trục Y.15 Kết quả sau khi tính moment xoắn cần thiết.16 Nhập thông số cần thiết cho trục Z.17 Kết quả sau khi tính moment xoắn cần thiết.18 Biểu đồ moment xoắn động cơ theo vận tốc.21 Part cố định trục X vào bàn máy.22 Part cố định motor và trục vitme trên trục X. 37 xii do an Hình 3.23 Part cố định trục Y vào thân máy.24 Part cố định motor và trục vitme trên trục Y.25 Part cố định motor và trục vitme trên trục Z.1 Sơ đồ khối hệ thống.2 Board Arduino Mega 2560.3 Sơ đồ linh kiện của Arduino Mega 2560.5 Các Switch cài đặt trên Driver M542.8 Kết nối LCD Graphic 128x64.9 Module Speed Sensor.10 Indruino Power DC-DC 2405.12 Sơ đồ chân Relay RY5W-K.14 Bộ châm keo MS7 Precision Fluid Dispenser .15 Ống keo và ống khí trong bộ châm keo.16 Các loại đầu châm keo.1 Sơ đồ giải thuật cho máy.2 Màn hình chính.3 Các chức năng chính.4 Các chức năng trong phần Prepare.5 Các chức năng di chuyển trục trong phần Move axis.6 Di chuyển các trục x, y, z và điều chỉnh đầu châm keo.7 Lựa chọn tốc độ cho các trục.8 Chọn file Gcode.9 Bản vẽ layout của mạch điện trên Altium.10 Xuất ra file.dxf tren Altium.11 Lựa chọn các điểm cần xuất. 63 xiii do an Hình 5.12 Chọn vị trí lƣu file.13 Mở file vừa xuất trên AutoCad.14 Lấy các điểm cần châm keo.15 Xuất file Gcode trên MasterCam.16 Chỉnh sửa file Gcode.1 Mô hình máy đã hoàn thành.2 Gốc tọa độ của máy.3 Tủ điện điều khiển.4 Kết nối phần điện.5 Đƣa vị trí máy về gốc tọa độ.6 Đăt board lên bàn máy với chiều đã quy định.7 Chọn file Gcode chạy chƣơng trình. 78 xiv do an DANH MỤC CỤM TỪ VIẾT TẮT CNC Computerized Numerical Control SMT Surface Mount Technology SMD Surface Mount Device PCB Printed Circuit Board CAE Computer Aided Engineering NC Numerical Control IDE Integrated Development Environment LCD Liquid Crystal Displ DIP Dual In-line Packages SOP Small Outline Packages xv do an MÁY CHÂM KEO TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Lý do chọn đề tài.