I. Thiết kế
Phần thiết kế của đồ án tập trung vào việc xây dựng mô hình bàn máy 3 trục sử dụng EtherCAT. Nhóm đã sử dụng phần mềm SolidWorks để thiết kế các chi tiết cơ khí, bao gồm khung máy, cụm trục X, Y, Z và các bộ phận truyền động. Thiết kế này đảm bảo độ chính xác cao và khả năng hoạt động ổn định của hệ thống. Các yêu cầu kỹ thuật như độ bền, độ cứng vững và không gian làm việc được tính toán kỹ lưỡng để phù hợp với mục tiêu đề ra.
1.1. Thiết kế cơ khí
Thiết kế cơ khí bao gồm việc tính toán và mô phỏng các chi tiết trên phần mềm SolidWorks. Nhóm đã thiết kế khung máy từ vật liệu nhôm định hình, đảm bảo độ cứng vững và trọng lượng nhẹ. Các cụm trục X, Y, Z được thiết kế với hệ thống vít me bi và thanh trượt để đạt độ chính xác cao. Mô phỏng ứng suất và hệ số an toàn (FOS) được thực hiện để kiểm tra độ bền của các chi tiết.
1.2. Thiết kế hệ thống điều khiển
Hệ thống điều khiển được thiết kế dựa trên giao thức EtherCAT, sử dụng bộ kết nối Beckhoff EK1100 và các module EL7041, EL1008, EL2004. Phần mềm TwinCAT được sử dụng để lập trình và điều khiển các động cơ bước. Thiết kế này đảm bảo khả năng truyền thông nhanh chóng và độ chính xác cao trong điều khiển chuyển động.
II. Chế tạo
Quá trình chế tạo bao gồm gia công, lắp ráp các chi tiết cơ khí và tích hợp hệ thống điều khiển. Nhóm đã sử dụng máy CNC để gia công các chi tiết từ vật liệu nhôm và thép. Các cụm trục được lắp ráp với độ chính xác cao, đảm bảo khả năng hoạt động ổn định. Hệ thống điện và điều khiển được lắp đặt trong tủ điện, kết nối với các module EtherCAT và động cơ bước.
2.1. Gia công và lắp ráp
Các chi tiết cơ khí được chế tạo bằng máy CNC, đảm bảo độ chính xác và độ bền. Quá trình lắp ráp được thực hiện theo thiết kế, kiểm tra kỹ lưỡng các khớp nối và độ đồng trục của các cụm trục. Khung máy và bàn máy được lắp ráp hoàn chỉnh, sẵn sàng cho việc tích hợp hệ thống điều khiển.
2.2. Tích hợp hệ thống điều khiển
Hệ thống điều khiển được tích hợp bằng cách kết nối các module EtherCAT với động cơ bước và cảm biến. Phần mềm TwinCAT được cài đặt và lập trình để điều khiển chuyển động của các trục. Quá trình tích hợp đảm bảo khả năng truyền thông ổn định và độ chính xác cao.
III. Mô hình bàn máy 3 trục
Mô hình bàn máy 3 trục được thiết kế và chế tạo với khả năng di chuyển theo ba trục X, Y, Z. Hệ thống sử dụng vít me bi và thanh trượt để đạt độ chính xác cao. Mô hình này được ứng dụng trong môi trường giảng dạy, giúp sinh viên tiếp cận với công nghệ điều khiển hiện đại và phương pháp nội suy chuyển động.
3.1. Cấu trúc cơ khí
Cấu trúc cơ khí của mô hình bàn máy bao gồm khung máy, cụm trục X, Y, Z và bàn máy. Các chi tiết được thiết kế để đảm bảo độ cứng vững và độ chính xác cao. Hệ thống vít me bi và thanh trượt được sử dụng để giảm ma sát và tăng độ chính xác trong chuyển động.
3.2. Hệ thống điều khiển
Hệ thống điều khiển của mô hình bàn máy sử dụng giao thức EtherCAT để điều khiển các động cơ bước. Phần mềm TwinCAT được sử dụng để lập trình và điều khiển chuyển động của các trục. Hệ thống này đảm bảo khả năng truyền thông nhanh chóng và độ chính xác cao.
IV. EtherCAT và hiệu quả
Giao thức EtherCAT được sử dụng trong đồ án nhằm đạt được hiệu quả cao trong truyền thông và điều khiển. EtherCAT cho phép truyền dữ liệu với tốc độ cao và độ trễ thấp, đảm bảo độ chính xác trong điều khiển chuyển động. Việc sử dụng EtherCAT giúp hệ thống hoạt động ổn định và đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật của đề tài.
4.1. Ưu điểm của EtherCAT
EtherCAT có nhiều ưu điểm như tốc độ truyền thông cao, độ trễ thấp và khả năng mở rộng hệ thống dễ dàng. Giao thức này phù hợp với các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao và tốc độ xử lý nhanh, như trong điều khiển chuyển động của máy CNC.
4.2. Ứng dụng trong điều khiển chuyển động
EtherCAT được sử dụng để điều khiển các động cơ bước trong mô hình bàn máy 3 trục. Giao thức này đảm bảo khả năng truyền thông ổn định và độ chính xác cao, giúp hệ thống hoạt động hiệu quả và đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật.
V. Công nghệ và tự động hóa
Đồ án ứng dụng các công nghệ hiện đại như EtherCAT, TwinCAT và phương pháp nội suy để đạt được tự động hóa cao trong điều khiển chuyển động. Việc sử dụng các công nghệ này giúp hệ thống hoạt động ổn định, đạt độ chính xác cao và phù hợp với môi trường giảng dạy.
5.1. Công nghệ điều khiển
Các công nghệ như EtherCAT và TwinCAT được sử dụng để điều khiển chuyển động của mô hình bàn máy 3 trục. Những công nghệ này đảm bảo khả năng truyền thông nhanh chóng và độ chính xác cao, giúp hệ thống hoạt động hiệu quả.
5.2. Tự động hóa trong sản xuất
Việc ứng dụng tự động hóa trong đồ án giúp tăng hiệu quả sản xuất và giảm thiểu sai sót trong quá trình gia công. Mô hình bàn máy 3 trục có thể được ứng dụng trong các dây chuyền sản xuất tự động, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của ngành công nghiệp.
