NHIỆM VỤ LUẬN VĂN
Nhiệm vụ đề ra trong luận văn tốt nghiệp này là:
ã Tìm hiểu kết cấu, tính năng mô hình thí nghiệm máy phay Cyber Mill sẵn có.
ã Đề nghị phương án thiết kế bộ điều khiển Cyber Mill phục vụ thí nghiệm.
ã Đọc được File dữ liệu G_Code và File dữ liệu Autocad.
ã Thi công và điều khiển.
?TÓM TẮT
Hiện nay hệ thống FMS (Flexible Manufacturing System) là một trong những môn
học cần hiết đóng vai trò quan trọng đối với các sinh viên nghành kĩ thuật đặc biệt là nghành
cơ điện tử giúp cho sinh viên có cái nhìn tổng quát về một hệ thống tự động mà không cần
phải vào những nhà máy lớn, giúp sinh viên tiếp cận cũng như được thực hành với những hệ
thống tự động mà không phải bỡ ngỡ khi tiếp xúc thực tế.
Do đó việc phát triển một mô hình thí nghiệm FMS là rất cần thiết phục vụ cho việc
học hành cũng như thí nghiệm trong nhà trường.
Nắm bắt được tầm quan trọng đó nhà trường đã đầu tư một hệ thống FMS phục vụ
cho việc thí nghiệm, nhưng hiện giờ hệ thống máy đã bị hư hỏng chỉ còn lại phần cơ, do đó
cần phải thiết kế lại bộ điều khiển cũng như phần mềm điều khiển cho hệ thống máy. Hệ
thống FMS này gồn 2 thành phần đó là hệ thống tay máy và hệ thống gia công CNC 2 1/2D,
do giới hạn của Luận văn nên trong luận văn này chỉ tập trung vào việc phục hồi lại hệ thống
điều khiển cho máy phay Cyber Mill.
?Mục lục
Đề mục Trang
Trang bìa i
Nhiệm vụ luận văn
Lời cảm ơn . .ii
Tóm tắt .iii
Mục lục .iv
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN . .1
1.1 Tổng quan về hệ thống FMS . 1
1.1.1 Định nghĩa . .1
1.1.2 Đặc điểm của hệ thống FMS . .1
1.1.3 Những ưu điểm của hệ thống FMS . .1
1.2 Giới thiệu về hệ thống FMS “Walli” . 3
1.3 Những phần tử trong hệ thống “Walli” . 4
1.3.1 Hệ thống băng tải . .4
1.3.2 Phần tử robot . .5
1.3.2.1 Giới thiệu tổng quan về robot 5
1.3.2.2 Các robot sử dụng trong hệ thống “Walli” . .8
1.3.3 Phần tử máy phay “Cyber Mill” . 9
1.3.3.1 Tổng quan về máy phay CNC .9
1.3.3.2 Phần tử máy phay “Cyber Mill” trong hệ thống “Walli” 13
1.4 Xu hướng phát triển của hệ thống FMS .14
CHƯƠNG 2: GIẢI THUẬT VÀ ĐIỀU KHIỂN .15
2.1 Giải thuật thu tọa độ File *.DXF của Autocad 15
2.1.1 Qui tắc lưu tọa độ trong file DXF 15
2.1.1.1 Đường thẳng .15
2.1.1.2 Hình chữ nhật .16
2.1.1.3 Cung tròn .18
2.1.2 Giải thuật 21
2.1.2.1 Giải thuật thu tọa độ đường thẳng 22
2.1.2.2 Giải thuật thu tọa độ hình chữ nhật .23
2.1.2.3 Giải thuật thu tọa độ cung tròn 25
2.2 Giải thuật thu tọa độ File CAD/CAM 28
2.2.1 Giới thiệu lệnh CNC căn bản 28
2.2.2 Giải thuật thu tọa độ .30
2.3 Giải thuật nội suy .34
2.3.1 Giải thuật nội suy đường thẳng 34
2.3.2 Giải thuật nội suy đường tròn 37
2.4 Điều khiển .39
2.4.1 Mạch điều khiển dùng Pic Microcontroller . .39
2.4.2 Mạch công suất của 2A Stepper Motor 42
2.4 3 Mạch cung cấp nguồn . .43
2.5 Giới thiệu hệ thống phần cứng máy CNC 44
2.5.1 Bàn máy .44
2.5.2 Motor trục chính . 45
2.5.3 Motor kẹp chặt . .46
2.6 Sơ đồ hệ thống điều khiển 46
CHƯƠNG 3: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 48
3.1 Chương trình chính 48
3.1.1 Giao diện chương trình chính 48
3.1.2 Chức năng các thành phần chính . .49
3.2 Gia công biên dạng 51
3.2.1 Gia công bằng chương trình gia công(G-Code) 51
3.2.2 Gia công bằng File Autocad(*.Dxf) 53
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN .57
4.1 Những vấn đề đã được giải quyết .57
4.2 Hướng phát triển của đề tài . 57
TÀI LIỆU THAM KHẢO 58
v
Chương 1 Tổng quan
Chương 1
TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan về hệ thống FMS
1.1.1 Định nghĩa
FMS (FLEXIBLE MANUFACTURE SYSTEMS) Hệ thống sản xuất linh họat là một hệ
thống tự động thực hiện những nguyên công khác nhau theo những trình tự khác nhau trên
cùng một công cụ như nhau ( phần chấp hành). Sự ra đời của hệ thống sản xuất linh họat là
do sự phát triển của hệ thống tin học.
Tính linh họat của sản xuất được tính một cách đặc biệt để đáp ứng ràng buộc về kinh
tế của một thị trường đa dạng mà lợi nhuận cao nhờ giảm tồn kho và thời gian sản xuất. Nhu
cầu về hệ thống sản xuất linh họat nhạy bén nhất là trong gia công cơ khí. Ngoài ra nó còn
tồn tại trong một số lĩnh vực khác nhau như : lắp ráp, đóng gói và sản xuất đồ hộp, đúc, thực
phẩm và các dạng sản xuất khác. Ngày nay, các phương tiện tin học cho phép điều khiển và
giám sát hết sức linh họat và chỉ phụ thuộc vào cơ cấu chấp hành. Các thành phần trong hệ
thống FMS bao gồm:
- Điều khiển (điều khiển dòng vật liệu).
- Cơ cấu vận chuyển phôi.
- Cấp phôi, định hướng và cố định.
- Biến đổi vật chất (gia công, rữa và kiểm tra).
* Đặc điểm của hệ thống FMS:
- Thích nghi nhanh chóng với tính đa dạng của sản xuất và sản lượng trung bình.
- Điều khiển tức thì, cho phép tối ưu hóa thời gian chạy máy và dòng vật liệu.
- Sử dụng người máy ở trình độ cao để cấp phôi cho máy.
* Những ưu điểm của hệ thống FMS:
- Khả năng thay đổi dòng vật chất mà không làm ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả của
dòng vật liệu.
- Có thể tự động sản xuất nhiều lọai sản phẩm mà không cần thay đổi công cụ sản xuất.
- Nâng cao được chất lượng sản phẩm nhờ thực hiện những thay đổi cần thiết trong thiết
kế sản phẩm.
- Giảm giá thành nghiên cứu và chế tạo công cụ.
- Nhịp sản xuất nhanh hơn.
- Điều khiển cả xí nghiệp tốt hơn, giảm thời gian chết, lưu kho trong sản xuất.
- Hệ thống sản xuất mang tính đồng bộ.
- Giảm được số người làm việc tại những nơi nguy hiểm, khó khăn.
- Có thể thay đổi cấu hình sản xuất một cách nhanh chóng trong trường hợp xảy ra sự
cố.
Hệ thống FMS áp dụng những thành tựu khoa học kỹ thuật về tin học ,kỹ thuật điều
khiển số, điều khiển người máy, đặc biệt là mô hình sãn xuất tự động có tên là Workcell (tế
bào sản xuất tự động), đây là đơn vị cơ bản có khả năng làm việc độc lập hoàn toàn với các
bộ phận khác trong nhà máy, nó đảm đương việc thực hiện hoàn tất một nguyên công trong
quy trình sản xuất. Workcell này còn có thể biến đổi chức năng làm việc để phù hợp với nhu
cầu thay đổi mẫu mã của sản phẩm cũng như kết nối với với các workcell khác để tạo nên
dây chuyền sản xuất linh hoạt.
Dây chuyền công nghiệp dùng người máy được điều khiển bằng máy tính điện tử cùng
với các thiết bị gia công điều khiển số dạng NC và CNC tạo khả năng dễ dàng thay đổi quy
trình làm việc, sự thay đổi công việc có thể thực hiện chủ yếu chỉ bằng sự thay đổi chương
trình trong máy tính. Các thiết bị này thay thế dần các máy tự động “cứng”.
~
36 trang |
Chia sẻ: lvcdongnoi | Lượt xem: 2538 | Lượt tải: 2
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận văn Thiết kế bộ điều khiển máy phay cyber mill phục vụ thí nghiệm, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
i
TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN MÁY PHAY CYBER
MILL PHỤC VỤ THÍ NGHIỆM
GVHD: THS. NGUYỄN THÁI ANH TUẤN
SVTH: LÊ ĐÌNH THI
MSSV: 20302660
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2008
Nhieäm vuï luaän vaên
NHIEÄM VUÏ LUAÄN VAÊN
Nhieäm vuï ñeà ra trong luaän vaên toát nghieäp naøy laø:
• Tìm hieåu keát caáu, tính naêng moâ hình thí nghieäm maùy phay Cyber Mill saün coù.
• Ñeà nghò phöông aùn thieát keá boä ñieàu khieån Cyber Mill phuïc vuï thí nghieäm.
• Ñoïc ñöôïc File döõ lieäu G_Code vaø File döõ lieäu Autocad.
• Thi coâng vaø ñieàu khieån.
Lôøi caûm ôn
ii
LÔØI CAÛM ÔN
Em xin chaân thaønh caûm ôn thaày NGUYEÃN THAÙI ANH TUAÁN ñaõ taän tình höôùng daãn
em laøm baûn luaän vaên Toát nghieäp naøy. Thaày ñaõ daønh cho em söï giuùp ñôõ nhieät tình trong suoát
thôøi gian laøm luaän vaên.
Em xin chaân thaønh baøy toû loøng bieát ôn chaân thaønh ñeán quyù thaày coâ Boä moân Cô ñieän töû
ñaõ daønh thôøi gian quyù baùu ñeå ñoïc, nhaän xeùt, vaø tham gia hoäi ñoàng chaám luaän vaên.
Cuoái cuøng, em xin caûm ôn taát caû quyù thaày coâ trong Khoa Cô Khí Tröôøøng Ñaïi Hoïc Baùch
Khoa TP. HCM ñaõ trang bò cho em caùc kieán thöùc cô sôû vaø chuyeân ngaønh cuõng nhö giuùp ñôõ
em trong thôøi gian laøm luaän vaên.
Chaân thaønh caûm ôn.
Sinh vieân thöïc hieän
Leâ Ñình Thi
Toùm taét
iii
TOÙM TAÉT
Hieän nay heä thoáng FMS (Flexible Manufacturing System) laø moät trong nhöõng moân
hoïc caàn hieát ñoùng vai troø quan troïng ñoái vôùi caùc sinh vieân nghaønh kó thuaät ñaëc bieät laø nghaønh
cô ñieän töû giuùp cho sinh vieân coù caùi nhìn toång quaùt veà moät heä thoáng töï ñoäng maø khoâng caàn
phaûi vaøo nhöõng nhaø maùy lôùn, giuùp sinh vieân tieáp caän cuõng nhö ñöôïc thöïc haønh vôùi nhöõng heä
thoáng töï ñoäng maø khoâng phaûi bôõ ngôõ khi tieáp xuùc thöïc teá.
Do ñoù vieäc phaùt trieån moät moâ hình thí nghieäm FMS laø raát caàn thieát phuïc vuï cho vieäc
hoïc haønh cuõng nhö thí nghieäm trong nhaø tröôøng.
Naém baét ñöôïc taàm quan troïng ñoù nhaø tröôøng ñaõ ñaàu tö moät heä thoáng FMS phuïc vuï
cho vieäc thí nghieäm, nhöng hieän giôø heä thoáng maùy ñaõ bò hö hoûng chæ coøn laïi phaàn cô, do ñoù
caàn phaûi thieát keá laïi boä ñieàu khieån cuõng nhö phaàn meàm ñieàu khieån cho heä thoáng maùy. Heä
thoáng FMS naøy goàn 2 thaønh phaàn ñoù laø heä thoáng tay maùy vaø heä thoáng gia coâng CNC 2 1/2D,
do giôùi haïn cuûa Luaän vaên neân trong luaän vaên naøy chæ taäp trung vaøo vieäc phuïc hoài laïi heä thoáng
ñieàu khieån cho maùy phay Cyber Mill.
Muïc luïc
iv
Muïc luïc
Ñeà muïc Trang
Trang bìa…………………………………………………………………………………..i
Nhieäm vuï luaän vaên
Lôøi caûm ôn………….…………………………………………………………………….ii
Toùm taét…………………………………………………………………………………...iii
Muïc luïc…………………………………………………………………………………...iv
CHÖÔNG 1: TOÅNG QUAN...................................................................................................1
1.1 Toång quan veà heä thoáng FMS................................................................................1
1.1.1 Ñònh nghóa.............................................................................................1
1.1.2 Ñaëc ñieåm cuûa heä thoáng FMS................................................................1
1.1.3 Nhöõng öu ñieåm cuûa heä thoáng FMS.......................................................1
1.2 Giôùi thieäu veà heä thoáng FMS “Walli”....................................................................3
1.3 Nhöõng phaàn töû trong heä thoáng “Walli”.................................................................4
1.3.1 Heä thoáng baêng taûi..................................................................................4
1.3.2 Phaàn töû robot..........................................................................................5
1.3.2.1 Giôùi thieäu toång quan veà robot………………………..………5
1.3.2.2 Caùc robot söû duïng trong heä thoáng “Walli”…………….…….8
1.3.3 Phaàn töû maùy phay “Cyber Mill”………………………………….…..9
1.3.3.1 Toång quan veà maùy phay CNC……………………………….9
1.3.3.2 Phaàn töû maùy phay “Cyber Mill” trong heä thoáng “Walli”…..13
1.4 Xu höôùng phaùt trieån cuûa heä thoáng FMS……………………………………….14
CHÖÔNG 2: GIAÛI THUAÄT VAØ ÑIEÀU KHIEÅN…………………………………………...15
2.1 Giaûi thuaät thu toïa ñoä File *.DXF cuûa Autocad…………………………………15
2.1.1 Qui taéc löu toïa ñoä trong file DXF……………………………………..15
2.1.1.1 Ñöôøng thaúng………………………………………………….15
2.1.1.2 Hình chöõ nhaät………………………………………………...16
2.1.1.3 Cung troøn…………………………………………………….18
2.1.2 Giaûi thuaät………………………………………………………………21
2.1.2.1 Giaûi thuaät thu toïa ñoä ñöôøng thaúng…………………………..22
2.1.2.2 Giaûi thuaät thu toïa ñoä hình chöõ nhaät………………………….23
2.1.2.3 Giaûi thuaät thu toïa ñoä cung troøn………………………………25
2.2 Giaûi thuaät thu toïa ñoä File CAD/CAM…………………………………………28
Muïc luïc
v
2.2.1 Giôùi thieäu leänh CNC caên baûn………………..………………………28
2.2.2 Giaûi thuaät thu toïa ñoä………………………………………………….30
2.3 Giaûi thuaät noäi suy ……………..……………………………………………….34
2.3.1 Giaûi thuaät noäi suy ñöôøng thaúng ………………………………………34
2.3.2 Giaûi thuaät noäi suy ñöôøng troøn ……………………..…………………37
2.4 Ñieàu khieån………………………………..…………………………………….39
2.4.1 Maïch ñieàu khieån duøng Pic Microcontroller……………….………….39
2.4.2 Maïch coâng suaát cuûa 2A Stepper Motor………………………………42
2.4..3 Maïch cung caáp nguoàn…………………………………….………….43
2.5 Giôùi thieäu heä thoáng phaàn cöùng maùy CNC……………………………………44
2.5.1 Baøn maùy……………………………………………………………….44
2.5.2 Motor truïc chính…………………………………………….…………45
2.5.3 Motor keïp chaët……………………………………………...………….46
2.6 Sô ñoà heä thoáng ñieàu khieån……………………………………………………46
CHÖÔNG 3: CHÖÔNG TRÌNH ÑIEÀU KHIEÅN…………………………………………48
3.1 Chöông trình chính……………………………………………………………48
3.1.1 Giao dieän chöông trình chính…………………………………………48
3.1.2 Chöùc naêng caùc thaønh phaàn chính………………………….………….49
3.2 Gia coâng bieân daïng…………………………………………………………..51
3.2.1 Gia coâng baèng chöông trình gia coâng(G-Code)…………..…………..51
3.2.2 Gia coâng baèng File Autocad(*.Dxf)……………………..……………53
CHÖÔNG 4: KEÁT LUAÄN……………………………………………………………….57
4.1 Nhöõng vaán ñeà ñaõ ñöôïc giaûi quyeát………………………………………….57
4.2 Höôùng phaùt trieån cuûa ñeà taøi………...………………………………………57
TAØI LIEÄU THAM KHAÛO………………………………………………………………..58
Chöông 1 Toång quan
6
Chöông 1
TOÅNG QUAN
1.1 Toång quan veà heä thoáng FMS
1.1.1 Ñònh nghóa
FMS (FLEXIBLE MANUFACTURE SYSTEMS) Heä thoáng saûn xuaát linh hoïat laø moät heä
thoáng töï ñoäng thöïc hieän nhöõng nguyeân coâng khaùc nhau theo nhöõng trình töï khaùc nhau treân
cuøng moät coâng cuï nhö nhau ( phaàn chaáp haønh). Söï ra ñôøi cuûa heä thoáng saûn xuaát linh hoïat laø
do söï phaùt trieån cuûa heä thoáng tin hoïc.
Tính linh hoïat cuûa saûn xuaát ñöôïc tính moät caùch ñaëc bieät ñeå ñaùp öùng raøng buoäc veà kinh
teá cuûa moät thò tröôøng ña daïng maø lôïi nhuaän cao nhôø giaûm toàn kho vaø thôøi gian saûn xuaát. Nhu
caàu veà heä thoáng saûn xuaát linh hoïat nhaïy beùn nhaát laø trong gia coâng cô khí. Ngoaøi ra noù coøn
toàn taïi trong moät soá lónh vöïc khaùc nhau nhö : laép raùp, ñoùng goùi vaø saûn xuaát ñoà hoäp, ñuùc, thöïc
phaåm vaø caùc daïng saûn xuaát khaùc. Ngaøy nay, caùc phöông tieän tin hoïc cho pheùp ñieàu khieån vaø
giaùm saùt heát söùc linh hoïat vaø chæ phuï thuoäc vaøo cô caáu chaáp haønh. Caùc thaønh phaàn trong heä
thoáng FMS bao goàm:
- Ñieàu khieån (ñieàu khieån doøng vaät lieäu).
- Cô caáu vaän chuyeån phoâi.
- Caáp phoâi, ñònh höôùng vaø coá ñònh.
- Bieán ñoåi vaät chaát (gia coâng, röõa vaø kieåm tra).
∗ Ñaëc ñieåm cuûa heä thoáng FMS:
- Thích nghi nhanh choùng vôùi tính ña daïng cuûa saûn xuaát vaø saûn löôïng trung bình.
- Ñieàu khieån töùc thì, cho pheùp toái öu hoùa thôøi gian chaïy maùy vaø doøng vaät lieäu.
- Söû duïng ngöôøi maùy ôû trình ñoä cao ñeå caáp phoâi cho maùy.
∗ Nhöõng öu ñieåm cuûa heä thoáng FMS:
- Khaû naêng thay ñoåi doøng vaät chaát maø khoâng laøm aûnh höôûng ñaùng keå ñeán hieäu quaû cuûa
doøng vaät lieäu.
- Coù theå töï ñoäng saûn xuaát nhieàu loïai saûn phaåm maø khoâng caàn thay ñoåi coâng cuï saûn xuaát.
Chöông 1 Toång quan
7
- Naâng cao ñöôïc chaát löôïng saûn phaåm nhôø thöïc hieän nhöõng thay ñoåi caàn thieát trong thieát
keá saûn phaåm.
- Giaûm giaù thaønh nghieân cöùu vaø cheá taïo coâng cuï.
- Nhòp saûn xuaát nhanh hôn.
- Ñieàu khieån caû xí nghieäp toát hôn, giaûm thôøi gian cheát, löu kho trong saûn xuaát.
- Heä thoáng saûn xuaát mang tính ñoàng boä.
- Giaûm ñöôïc soá ngöôøi laøm vieäc taïi nhöõng nôi nguy hieåm, khoù khaên.
- Coù theå thay ñoåi caáu hình saûn xuaát moät caùch nhanh choùng trong tröôøng hôïp xaûy ra söï
coá.
Heä thoáng FMS aùp duïng nhöõng thaønh töïu khoa hoïc kyõ thuaät veà tin hoïc ,kyõ thuaät ñieàu
khieån soá, ñieàu khieån ngöôøi maùy, ñaëc bieät laø moâ hình saõn xuaát töï ñoäng coù teân laø Workcell (teá
baøo saûn xuaát töï ñoäng), ñaây laø ñôn vò cô baûn coù khaû naêng laøm vieäc ñoäc laäp hoaøn toaøn vôùi caùc
boä phaän khaùc trong nhaø maùy, noù ñaûm ñöông vieäc thöïc hieän hoaøn taát moät nguyeân coâng trong
quy trình saûn xuaát. Workcell naøy coøn coù theå bieán ñoåi chöùc naêng laøm vieäc ñeå phuø hôïp vôùi nhu
caàu thay ñoåi maãu maõ cuûa saûn phaåm cuõng nhö keát noái vôùi vôùi caùc workcell khaùc ñeå taïo neân
daây chuyeàn saûn xuaát linh hoaït.
Daây chuyeàn coâng nghieäp duøng ngöôøi maùy ñöôïc ñieàu khieån baèng maùy tính ñieän töû cuøng
vôùi caùc thieát bò gia coâng ñieàu khieån soá daïng NC vaø CNC taïo khaû naêng deã daøng thay ñoåi quy
trình laøm vieäc, söï thay ñoåi coâng vieäc coù theå thöïc hieän chuû yeáu chæ baèng söï thay ñoåi chöông
trình trong maùy tính. Caùc thieát bò naøy thay theá daàn caùc maùy töï ñoäng “cöùng”.
Döôùi ñaây laø moâ hình thí nghieäm thu nhoû cuûa heä thoáng saûn xuaát linh hoaït söû duïng robot
keát hôïp vôùi maùy CNC döôùi söï ñieàu khieån cuûa maùy tính:
Kho
Traïm gia
coâng
Vaän chuyeån
phoâi
Raây daãn
Robot löu
kho
Chöông 1 Toång quan
8
Hình 1.1 Moâ hình heä thoáng FMS chuaån, trong saûn xuaát maùy bay
Beân caïnh nhöõng thuaän lôïi thì heä thoáng saûn xuaát linh hoaït coøn nhieàu vaán ñeà nhö : caáu
truùc toå chöùc, quaûn lyù caùc phaàn töû cô baûn trong heä thoáng ñeán vieäc ñaùnh giaù lôïi ích, caùc vaán ñeà
xaõ hoäi maø heä thoáng saûn xuaát gaây ra. Chính nhöõng vaán ñeà naøy ñaõ gaây ra söï phöùc phöùc taïp maø
ñoøi hoûi chuùng ta phaûi ñi nhgieân cöùu tìm hieåu veà noù, ñeå cho vieäc öùng duïng caùc heä thoáng naøy
trong thöïc teá mang laïi hieäu quaû cao.
1.2 Giôùi thieäu veà heä thoáng FMS “Walli”
“WALLI” laø teân cuûa heä thoáng FMS bao goàm moät daõy nhöõng thieát bò töông thích laãn
nhau cuï theå nhö robot , maùy CNC vaø nhöõng thieát bò ngoaïi vi khaùc nhö laø baêng taûi theå hieän
ñöôïc nhöõng yeâu caàu ñoøi hoûi cuûa daây chuyeàn saûn xuaát töï ñoäng . Daõy thieát bò töông öùng ôû treân
ñöôïc thieát keá nhaèm muïc ñích phuïc vuï lónh vöïc hoïc taäp nhöng taát caû chuùng vaãn phuø hôïp vôùi
moät daây chuyeàn coâng nghieäp nheï .
Chöông 1 Toång quan
9
Hình 1.2 Moâ hình chung veà heä thoáng “Walli “
“WALLI” söû duïng phaàn meàm coù teân laø “WALLI 3” hay coøn goïi laø “WALLI for
window” nhaèm ñeå giaùm saùt vieäc ñieàu khieån cho nhöõng phaàn töû cuûa Walli nhö laø Robot , maùy
CNC , keå caû nhöõng phaàn töû ngoaïi vi vaø cuõng coù theå keát hôïp caùc phaàn töû naøy laïi vôùi nhau ñeå
taïo thaønh teá baøo saûn xuaát töï ñoäng hay coøn goïi laø “Work Cell”. Phaàn meàm naøy chaïy ñôn giaûn
nhö nhöõng phaàn meàm caøi ñaët khaùc vaø noù coù theå moâ phoûng taát caû caùc hoaït ñoäng cuûa heä thoáng
theá nhöng vieäc ñieàu khieån hay giaùm saùt hoaït ñoäng cuûa robot hay maùy CNC caàn phaûi söû duïng
Card giao ñöôïc laép ñaët treân maùy tính PC. Ñeå tìm hieåu öùng duïng cuûa phaàn meàm naøy chuùng ta
seõ ñi vaøo tìm hieåu cuï theå töøng phaàn töû cuûa heä thoáng WALLI.
1.3 Nhöõng phaàn töû trong heä thoáng “Walli”
Chöông 1 Toång quan
10
1.3.1 Phaàn töû baêng taûi
Heä thoáng baêng taûi ñöôïc thieát keá nhö laø 1 ñôn vò ñoäc laäp . Noù coù theå ñöôïc söû duïng nhö laø
moät ñôn vò baêng taûi hoaït ñoäng ñoäc laäp hoaëc coù theå keát hôïp vôùi nhöõng thaønh phaàn khaùc taïo
thaønh heä thoáng FMS döôùi söï ñieàu khieån cuûa phaàn meàm maùy tính.
Nhöõng yeáu toá lieân quan ñeán baêng taûi:
• Chieàu daøi cô baûn cuûa baêng taûi laø 500mm
• Baùnh ñai cuûa baêng taûi coù ñöôøng kính 22.6mm
• Tæ soá truyeàn töø ñoäng cô ra baùnh ñai laø 44.3 : 1
• Ñoäng cô ñeå vaän haønh baêng taûi laø DC Servo coù tích saün hoäp giaûm toác baùnh raêng
beân trong vôùi tæ soá truyeàn laø 1.25 : 1
• Dóa encoder cuûa motor DC servo coù ñoä phaân giaûi laø 4 xung/ voøng.
• Treân baêng taûi coù söû duïng coâng taéc haønh trình daïng nuùt nhaán.
Trong heä thoáng FMS thoâng qua tín hieäu töø robot , maùy phay maø maùy tính seõ cung caáp
nhöõng tín hieäu xung ñeå laøm cho baêng taûi chaïy hay ngöøng nhaèm ñeå ñieàu khieån khoaûng caùch
dòch chuyeån cuûa saûn phaåm ñaët treân baêng taûi.
Hình 1.3 Hình daùng cuûa phaàn töû baêng taûi
Chöông 1 Toång quan
11
1.3.2 Phaàn töû Robot
1.3.2.1 Giôùi thieäu toång quan veà Robot
“Robotics” laø moät khaùi nieäm phoå bieán raát roäng lôùn , taäp trung chuû yeáu treân hình thöùc
di chuyeån gioáng nhö con ngöôøi. Beân caïnh ñoù khaùi nieäm “Robotics” coøn ñöôïc hieåu gaàn nhö
ñoàng nhaát vôùi khaùi nieäm töï ñoäng hoùa coâng nghieäp, khaùi nieäm thöù hai naøy chæ ñuùng moät phaàn
bôûi hai lí do thöù nhaát robot chæ laø moät thaønh phaàn trong töï ñoäng hoùa; thöù hai laø do söï mieâu taû
robot trong sinh hoaït xaõ hoäi ít nhieàu ñöôïc phoùng ñaïi.Thöïc teá , nhöõng robot raát ña daïng veà
hình daùng cho nhieàu muïc ñích khaùc nhau.
Vieäc phaùt minh ra Robot vaø öùng duïng noù trong nhieàu lónh vöïc cuûa ñôøi soáng xaõ hoäi cuõng
nhö trong coâng nghieäp hay nghieân cöùu khoa hoïc ñaõ coù töø laâu nhö : thieát bò bieát ñi 4 chaân coù
chieàu daøi hôn 3m naëng 1.4 taán do R.S Mosher thuoäc haõng General Electric cheá taïo naêm 1968
hay robot Unimation ñaàu tieân ñöôïc ñöa vaøo söû duïng ñaàu tieân taïi haõng General Motor naêm
1962 , ñaëc bieät hôn laø robot Shakey nhaän daïng ñoái töôïng baèng camerado ñaïi hoïc Standford
thieát keá naêm 1969…
Tröôùc söï ña daïng phong phuù nhö vaäy chuùng caàn ñi phaân loaïi chuùng vaø coù raát nhieàu
caùch phaân loaïi khaùc nhau :
+ Döïa theo daïng hình hoïc khoâng gian hoaït ñoäng ta chia ra caùc loaïi robot : Robot
toïa ñoä vuoâng goùc , robot toïa ñoä truï , robot toïa ñoä caàu , robot toaøn khôùp baûn leà ( keå caû robot
“Scara” )
Chöông 1 Toång quan
12
Hình 1.4 Robot toïa ñoä vuoâng goùc
Hình 1.5 Robot toïa ñoä truï
Chöông 1 Toång quan
13
Hình 1.6 Robot toïa ñoä caàu
Hình 1.7 Robot toaøn khôùp baûn leà
Chöông 1 Toång quan
14
Hình 1.8 Robot Scara
+ Döïa theo boä ñieàu khieån ta coù hai daïng robot : robot gaép ñaët vaø robot ñöôøng daãn
lieân tuïc
Chöông 1 Toång quan
15
Hình 1.9 Robot ñöôøng daãn lieân tuïc Hình 1.10 Robot gaép ñaët saûn phaåm
+ Döïa theo nguoàn daãn ñoäng ta coù caùc daïng robot : robot söû duïng nguoàn caáp ñieän ,
robot duøng nguoàn khí neùn.
Ngoaøi nhöõng caùch phaân loaïi treân coøn nhieàu caùch phaân loaïi khaùc nöõa tuøy theo quan ñieåm
nhaø cheá taïo.
Cho duø phaân loaïi nhö theá naøo ñi chaên nöõa thì chính caáu taïo treân baûn thaân robot cuøng
vôùi kieåu coâng vieäc maø noù thöïc seõ quyeát ñònh phaàn meàm ñieàu khieån vaø phaàn meàm maùy tính
caàn thieát ñeå cung caáp cho vieäc vaän haønh cuûa noù. Vì theá , chuùng ta seõ ñi vaøo tìm hieåu nhöõng
robot cuï theå trong heä thoáng FMS “Walli “.
1.3.2.2 Caùc robot söû duïng trong heä thoáng “Walli “
+ Cyphon” : laø daïng robot söû duïng toaøn khôùp baûn leà ñeå moâ phoûng hoaït ñoäng cuûa
caùnh tay con ngöôøi baèng caùch söû duïng caùc truïc quay quanh eo, vai , coå tay vaø khuyûu tay .Tay
gaép söû duïng cô caáu taùc ñoäng baèng khí neùn ; Robot naøy coù heä thoáng ñieàu khieån soá söû duïng
nhöõng encoder phaûn hoài vò trí treân moãi truïc, maïch ñieàu khieån goàm coù moät vi xöû lí master
quaûn lí chung toaøn boä heä thoáng cuûa robot vaø ba vi xöû lí slave . Hai vi xöû lí ñaàu söû duïng ñeå
ñieàu khieån caùc truïc quay cuûa eo , vai, coå tay vaø khuyûu tay coøn vi xöû lí slave thöù ba thì ñoïc
tín hieäu töø encoder göûi veà nhaèm phaûn hoài vò trí ; Phaàn coâng suaát cung caáp cho robot laø nhöõng
motor böôùc vaän haønh nhôø maïch tích hôïp giöõa caàu driver vaø boä ñieàu khieån motor böôùc gheùp
laïi vôùi nhau thaønh töøng ñoâi 1 cho moãi motor böôùc.
Chöông 1 Toång quan
16
Hình 1.13 Hình daùng cuûa phaàn töû robot “Gryphon”
+ Serpent” : laø daïng robot “Scara” vôùi hai phieân baûn laø Serpent I vaø Serpent II ,
hai phieân baûn naøy chæ khaùc nhau chuû yeáu laø ôû chieàu daøi cuûa caùnh tay , robot naøy coù boán truïc
vaø moät tay keïp . Öu ñieåm cuûa daïng robot naøy laø dieän tích laøm vieäc ít nhöng taàm vöôn laïi khaù
lôùn vaø nhôø caáu hình daïng khôùp baûn leà vôùi ba truïc boá trí theo phöông thaúng ñöùng seõ taïo ñieàu
kieän thuaän lôïi hôn trong vieäc gaép – chi tieát theo phöông thaúng ñöùng , khi ñoù baøi toaùn quyõ ñaïo
cuûa robot naøy chæ giaûi quyeát ôû hai phöông ngang laø X & Y. Robot naøy ñaõ coù saün caùc driver
motor dc servo treân moãi truïc cuûa noù , heä thoáng ñieàu khieån maø robot söû duïng laø heä thoáng ñieàu
khieån soá vôùi moät vi xöû lí ñôn maõ hoùa söï phaûn hoài vò trí cuûa moãi truïc cuõng nhö cho bieát
chieàu quay cuûa truïc laø theo chieàu kim ñoàng hoà hay ngöôïc chieàu kim ñoàng hoà
Chöông 1 Toång quan
17
Hình 1.14 Hình daùng cuûa phaàn töû robot “Serpent”
1.3.2 Phaàn töû maùy phay “Cyber Mill”
1.3.3.1 Toång quan veà maùy phay CNC
Trong phöông phaùp gia coâng truyeàn thoáng, khi gia coâng moät chi tieát naøo ñoù haàu heát caùc
thao taùc tröïc tieáp vaø baèng tay vôùi moät qui trình coâng ngheä phöùc taïp, song ñoä chính xaùc khoâng
cao. Vôùi phöông thöùc ñieàu khieån naøy seõ gaëp raát nhieàu khoù khaên khi gia coâng caùc chi tieát,
khuoân maãu vôùi beà maët gia coâng phöùc taïp, yeâu caàu kó thuaät cao thì thôøi gian gia coâng khaù lôùn,
toán keùm, ñoä chính xaùc gia coâng khoâng cao, naêng suaát thaáp.
Vôùi söï gia taêng veà yeâu caàu kó thuaät, chaát löôïng saûn phaåm, naâng cao tính caïnh tranh trong
coâng nghieäp ñoøi hoûi qui trình xöû lyù gia coâng cheá taïo trong coâng nghieäp phaûi coù ñoä chính xaùc,
ñoä tin caäy, ñoä oån ñònh vaø ñoä linh hoaït cao, thôøi gian gia coâng vaø chi phí thaáp , vieäc thay ñoåi
qui trình gia coâng laø deã daøng vaø coù theå hoaït ñoäng keát hôïp vôùi robot ñeå taïo thaønh caùc teá baøo
saûn xuaát hay coøn goïi laø “Work – cell”.
Ñaàu nhöõng naêm 50 khoâng löïc Hoa kyø ñaët haøng cho Ñaïi hoïc Coâng ngheä Massachusetts
(Massachusetts Institute of Technology, MIT) cuûa Hoa Kyø nghieân cöùu coâng ngheä ñieàu khieån
Chöông 1 Toång quan
18
maùy coâng cuï baèng kó thuaät soá ñeå saûn xuaát caùc chi tieát phöùc taïp töø khoái lieàn. Naêm 1953 MIT
coâng boá moät loaïi maùy coâng cuï ñöôïc hoã trôï vôùi kyõ thuaät ñieän töû ñöôïc ra ñôøi ñoù laø maùy coâng cuï
ñöôïc ñieàu khieån theo chöông trình soá maùy NC (Numerical Control). Laø moät söï thay ñoåi lôùn
laøm cho naêng suaát vaø ñoä chính xaùc trong gia coâng gia taêng vöôït baäc. Vaøo naêm 1959 coù moät
cuoäc trieån laõm maùy coâng cuï taïi Paris, trieån laõm nhöõng maùy NC ñaàu tieân cuûa Chaâu AÂu. Vaøo
naêm 1960 caùc heä ñieàu khieån soá ñöôïc cheá taïo töông öùng vôùi trình ñoä kyõ thuaät cuûa coâng ngheä
boùng ñeøn ñieän töû vaø rôle, kích thöôùc coøn lôùn, giaù thaønh ñaét, khoâng theå duøng ñöôïc trong nhöõng
xöôûng maùy thoâng thöôøng. Maùy NC trong thôøi kyø naøy ñöôïc söû duïng chuû yeáu trong coâng nghieäp
haøng khoâng.
Theá heä maùy NC ñaõ ñaùp öùng ñöôïc phaàn naøo veà coâng vieäc töï ñoäng hoùa trong gia coâng vaø
ñaùp öùng ñöôïc nhu caàu gia coâng nhöõng beà maët phöùc taïp. Nhöng nhu caàu veà chaát löôïng vaø
naêng suaát vaø caûi thieän beà maët gia coâng ñeå ñaït ñeán möùc ñoä toái öu laø moät nhu caàu gia taêng
khoâng ngöøng do ñoù vôùi cuøng söï phaùt trieån cuûa kyõ thuaät maùy tính moät theá heä maùy coâng cuï
ñöôïc ra ñôøi vôùi nhöõng tính naêng môùi buø vaøo nhöõng thieáu soùt cuûa caùc theá heä maùy cuõ tröôùc ñaây
vaø ñöôïc ñieàu khieån baèng maùy tính ñoù laø theá heä maùy coâng cuï ñöôïc ñieàu khieån bôûi maùy tính
maùy CNC (Computer Numerical Control). Ñaây laø loaïi maùy coù theå hoaït ñoäng lieân tuïc moät
caùch toái öu, vì maùy luoân giaùm saùt, ñieàu khieån töøng boä phaän nhö boâi trôn, khöû khe hôû, heä
thoáng an toaøn, phaùt hieän sai soá, maùy coù khaû naêng thöïc hieän chuyeån ñoäng cuûa nhieàu truïc coù
theå laø 3 truïc, 4 truïc hoaëc nhieàu hôn, ñoàng thôøi maùy coù theå thay ñoåi dao moät caùch töï ñoäng laø
moät coâng vieäc maø tröôùc ñaây thöïc hieän maát nhieàu thôøi gian, ñieàu ñoù cuõng ñaûm baûo vieäc gia
coâng hoaøn thieän beà maët cuûa moät chi tieát. Vôùi loaïi maùy CNC caùc vaät mang thoâng tin seõ ña
daïng hôn vaø coù döõ lieäu lôùn hôn haún (ñóa töø, ñóa compact…), ñoàng thôøi coù ñoä tin caäy cao. Theá
heä maùy CNC ñöôïc hình thaønh töø vieäc caøi ñaët caùc cuïm vi tính tröïc tieáp vaøo heä NC, coâng vieäc
naøy ñaõ taïo ñieàu kieän öùng duïng maùy coâng cuï CNC ngay caû trong xí nghieäp nhoû, khoâng coù
phoøng laäp trình rieâng, nghóa laø ngöôøi ñieàu khieån maùy coù theå laäp trình tröïc tieáp treân maùy. Döõ
lieäu naïp vaøo, noäi dung löu tröõ, thoâng baùo veà tình traïng hoaït ñoäng cuûa maùy cuøng caùc chæ daãn
caàn thieát khaùc cho ngöôøi ñieàu khieån ñeàu ñöôïc hieån thò treân maøn hình. Maùy CNC thöôøng ñaét
gaáp 5 laàn moät maùy coâng cuï thöôøng cuøng côõ, nhöng noù ñaõ vöôït xa caùc yeâu caàu veà kinh teá vaø
toái öu hoaù quaù trình gia coâng.
Trong khi ôû caùc nöôùc coâng nghieäp phaùt trieån, caùc loaïi maùy NC/CNC ñaõ trôû neân thoâng
duïng, thì ôû VIEÄT NAM, caùc maùy NC/CNC coøn chieám tyû leä raát nhoû, haàu heát laø nhaäp töø nöôùc
Chöông 1 Toång quan
19
ngoaøi, chi phí raát cao. Vieäc ñaàu tö trang bò môùi, trong ñoù phaàn lôùn laø caùc loaïi maùy CNC, nhaèm
chuyeån neàn saûn xuaát thuû coâng, gia coâng nhoû vaø chuû yeáu laø laép raùp sang saûn xuaát coâng nghieäp
cheá taïo vaø töï ñoâng hoùa ñaây laø vaán ñeà ñang ñöôïc caùc nhaø saûn xuaát cheá taïo cuûa VIEÄT NAM raát
quan taâm. Vieäc nghieân cöùu, phuïc hoài caùc loaïi maùy CNC laø caàn thieát trong coâng cuoäc coâng
nghieäp hoaù hieän ñaïi hoaù ñaát nöôùc, taïo cô sôû cho nhöõng böôùc nhaûy voït trong kó thuaät ñieàu
khieån, töï ñoäng hoaù, ruùt ngaén khoaûng cheânh leäch veà coâng ngheä cuûa Vieät Nam vôùi caùc nöôùc
trong khu vöïc vaø treân theá giôùi.
Chöông 1 Toång quan
20
Döôùi ñaây laø moät soá maùy phay phuïc vuï trong lónh vöïc hoïc taäp
190 VMC xi :
Thoâng soá kyõ thuaät veà maùy:
+ Chieàu daøi truïc X : 225 mm
+ Chieàu daøi truïc Y : 150 mm
+ Chieàu daøi truïc X : 140 mm
+ Dieän tích baøn maùy: 410 × 130 mm
+ Coâng suaát motor truïc chính 450W
+ Soá voøng quay 350 – 3500 (voøng / phuùt)
+ Ñieän aùp cung caáp 110 / 220 / 240V 1 phase
+ Löôïng aên dao 0 – 2000 (mm/phuùt)
+ EÂ toâ coù khaû naêng keïp vaät theå kích thöôùc 100 × 75 mm
+ Maâm caäp :80 mm 3 chaáu ,100mm 4 chaáu.
Chöông 1 Toång quan
21
Midi Mill :
Thoâng soá kyõ thuaät veà maùy:
+ Chieàu daøi truïc X : 300 mm
+ Chieàu daøi truïc Y : 180 mm
+ Chieàu daøi truïc X : 230 mm
+ Dieän tích baøn maùy : 450 × 153 mm
+ Coâng suaát motor truïc chính : 380W
+ Toác ñoä quay motor truïc chính : 200 – 4000 (voøng/phuùt)
+ Ñieän aùp cung caáp : 110 / 220 / 240V 1 phase
+ Löôïng aên dao laäp trình trong khoaûng : 0 – 600 (mm/phuùt)
Chöông 1 Toång quan
22
1.3.3.2 Phaàn töû maùy phay “Cyber Mill” trong heä thoáng “Walli”
Phaàn töû naøy coøn coù teân laø “Cyber” noù ñöôïc cung caáp nguoàn ñoäng löïc vaän haønh nhôø
nhöõng motor böôùc lieân keát vôùi heä thoáng truyeàn ñoäng vit me - ñai oác treân moãi truïc chaïy dao
cuûa noù theo ba phöông X , Y , Z ngoaøi ra treân truïc chính cuûa noù coøn coù motor DC ñöôïc söû
duïng ñeå mang duïng cuï caét vaø moät motor DC nhoû nöõa ñeå vaän haønh ngaøm keïp cuûa eâtoâ .Chính
söï keát hôïp giöõa ñoä phaân giaûi cuûa motor böôùc vaø böôùc ren cuûa vít me maø taïo ra ñoä dòch
chuyeån cuûa baøn maùy laø 0.0075mm/nöõa böôùc.
“Cyber” coù heä thoáng ñieàu khieån soá , heä thoáng naøy laø heä thoáng ñieàu khieån voøng hôû . Noù
ñaûm ñöông luoân caû nhieäm vuï giao tieáp vôùi maùy tính thoâng qua board giao tieáp “RJ45” .
Motor truïc chính thay ñoåi ñöôïc toác ñoä nhôø moät driver thoâng qua boä ñieàu khieån toác ñoä ; coøn
nhöõng motor böôùc treân caùc truïc chaïy dao ñieàu coù nhöõng driver rieâng cho noù , driver naøy coøn
coù teân laø “2A Stepper Driver”. Treân moãi truïc maùy ñieàu coù moät coâng taéc cöïc nhoû laép ôû ñieåm
cuoái cuûa baøn tröôït nhaèm caøi ñaët vò trí “Zero” ban ñaàu.
Hình 1.15 Hình daùng cuûa phaàn töû phay “Cyber Mill”
Chöông 1 Toång quan
23
1.4 Xu höôùng phaùt trieån cuûa heä thoáng FMS
Tröôùc nhöõng lôïi ích maø heä thoáng naøy mang laïi nhö :
• Hoaït ñoäng suoát ñeâm maø khoâng caàn coù ngöôøi vaän haønh.
• Hoaït ñoäng khoâng caàn troâng coi trong thôøi gian nghó
• Loaïi boû ñöôïc sai soùt do toå chöùc phaân phoái duïng cuï vaø caùc chi tieát keïp chaët vaø
kieåm tra söï hieän dieän cuûa chi tieát nhôø maùy tính.
• Thay ñoåi nhanh choùng ñöôïc qui trình laøm vieäc
• Tieän duïng do thôøi gian thieát laäp nhanh, moïi coâng taùc dòch vuï baûo döôõng vaø ñaøo
taïo söû duïng ñeàu ñöôïc thoáng nhaát hoaù.
• Tuoåi beàn heä thoáng cao do söï trao ñoåi thoâng tin cuûa töøng moâ ñun rieâng leû ñeàu coù
giaûi phaùp kyõ thuaät toát nhaát.
• Giuùp traùnh ñöôïc nhöõng loãi do con ngöôøi
• Deã thay ñoåi qui trình laøm vieäc döôùi söï trôï giuùp cuûa maùy tính
• Haïn cheá ñöôïc nhöõng sai soùt nhieàu hôn
• Qui trình laøm vieäc an toaøn - chính xaùc, ñoä tin caäy cao do ñöôïc ñieàu khieån vaø xöû
lyù bôûi maùy tính
Do ñoù khi phaùt trieån heä thoáng naøy seõ cho pheùp ta môû roäng khaû naêng kieåm soaùt chöông
trình, öùng duïng caùc daïng ñieàu khieån maïng neuron, Fuzzy logic … laøm taêng tính linh hoaït cuûa
heä thoáng , caûi tieán qui trình coâng ngheä ,taïo cô sôû phaùt trieån caùc “Work Cell” töï ñieàu khieån
thích nghi, ñieàu khieån thoâng minh .. tieán tôùi caùc heä thoáng nhaø maùy – xöôûng saûn xuaát hieän ñaïi,
phuïc vuï cho coâng cuoäc coâng nghieäp hoaù hieän ñaïi hoaù ñaát nöôùc.
Cho neân hieän nay heä thoáng FMS laø moät trong nhöõng lónh vöïc maø caùc ngaønh kó thuaät
quan taâm ñeán ñaëc bieät laø nghaønh cô ñieän töû . Ñaõ coù moät soá ñeà taøi vaø caùc moâ hình luaän vaên
tìm hieåu veà heä thoáng naøy.
Chöông 1 Toång quan
24
Chöông 3 Chöông trình ñieàu khieån
48
Chöông 3
CHÖÔNG TRÌNH ÑIEÀU KHIEÅN
3.1 Chöông trình chính
3.1.1 Giao dieän chöông trình
Chöông trình coù khaû naêng thöïc hieän caùc chöùc naêng sau:
- Ñoïc File chöông trình gia coâng ñöôïc löu baèng file *.txt.
- Ñoïc File Autocad ñöôïc löu baèng phaàn môû roäng *.Dxf.
- Chöông trình cho pheùp dòch chuyeån baøn maùy töøng böôùc.
- Caøi daët goác toïa ñoä phoâi, di chuyeån tôùi vò trí mong muoán.
Chöông 3 Chöông trình ñieàu khieån
49
- Chöông trình coù theå chaïy tay hoaëc chaïy töï ñoäng coù phoâi lieân tuïc ñöôïc ñieàu khieån
töø caùnh tay maùy, cho pheùp chöông trình gia coâng moät bieân daïng lieân tuïc nhieàu laàn.
- Hieån thò Simulink cho thaáy dao ñang gia coâng vò trí naøo cuûa bieân daïng.
- Ñieàu chænh vieäc gaù phoâi töï ñoäng.
3.1.2 Chöùc naêng cuûa caùc thaønh phaàn
- Hieän vò trí hieän taïi dao ñang ñi vaø vò trí dao caàn phaûi ñeán.
- Theå hieän caùc thoâng soá trong luùc gia coâng nhö chieàu quay truïc chính, toác ñoä
dao...
Chöông 3 Chöông trình ñieàu khieån
50
- Duøng ñeå môû File gia coâng G-Code hay Autocad.
- Theå hieän ñöôøng chaïy dao khi ñang gia coâng.
- Thieát laäp cheá ñoä chaïy töï ñoäng hoaëc taét töï ñoäng.
- Ñieàu khieån 3 truïc baøn maùy , Reset dao, vaø chieàu quay cuûa truïc chính.
Chöông 3 Chöông trình ñieàu khieån
51
3.2 Gia coâng bieân daïng
Tröôùc khi thöïc hieän moät chöông trình gia coâng naøo ta caàn thöïc hieän baät maùy theo thöù
töï sau:
- Baät nguoàn maùy CNC, baám nuùt Start ñeå khôûi ñoäng cho chöông trình ñieàu khieån.
- Baät chöông trình treân maùy vi tính sau ñoù ñöa baøn maùy veà toïa ñoä chuaån baèng nuùt “
TOA DO CHUAN” trong chöông trình chính.
- Baám nuùt ” CL-File” ñeå Open moät File gia coâng ñöôïc soaïn thaûo baèng trình
Notepad cuûa Window hoaëc moät chöông trình töông töï vôùi phaàn môû roäng *.txt.
- Neáu gia coâng baèng File Autocad thì Baám nuùt “ Autocad(*.DXF)” ñeå Open File
caàn gia coâng vôùi phaàn môû roäng laø *.Dxf.
3.2.1 Gia coâng baèng chöông trình gia coâng (G-Code)
Ñoaïn chöông trình gia coâng bieân daïng maãu:
%001
N01 G00 X10 Y9 F500
N02 G01 X80 Y60 Z- F450
N03 G01 X50 Y90 Z-5
N04 G01 X5 Y50 Z20
N05 G01 X50 Y45
N06 G01 X60 Y60
N07 G00 X10 Y9
END.
Tröôùc heát chuùng ta môû Notepad ñeå soaïn thaûo moät chöông trình nhö treân hoaëc sau khi
gia coâng baèng Proe, chuùng ta xuaát ra maõ G-Code.
Baät coâng taéc nguoàn cho maùy CNC vaø chöông trình treân maùy tính, sau ñoù trong muïc
Open File chuùng ta baám “CL-File” ñeå môû file chöùa chöông trình gia coâng.
Chöông 3 Chöông trình ñieàu khieån
52
Trong List1 seõ chöùa ñoaïn chöông trình gia coâng ñoù.
Sau ñoù chuùng ta Reset baøn maùy veà ñieåm 0 cuûa baøn maùy vaø set cao ñoä cuûa truïc Z ngay
treân maët phoâi, chuùng ta ñöa truïc Z ñeán saùt maët phoâi roài baám nuùt “CAO DO Z” ñeå löu toïa ñoä 0
treân phoâi.
Tieáp theo chuùng ta seõ baám nuùt “THUC HIEN” ñeå cho chaïy chöông trình gia coâng bieân
daïng trong List1 [2].
Trong quaù trình gia coâng thì beân muïc Simulink seõ hieän ñöôøng dao chaïy töông öùng vôùi
vò trí cuûa dao phay.
1
2
Chöông 3 Chöông trình ñieàu khieån
53
Neáu muoán thöïc hieän chaïy töï ñoäng phoái hôïp vôùi caùnh tay maùy khi coù phoâi thì tröôùc khi
chaïy leänh “THUC HIEN” thì beân muïc CHAY TU DONG ta baám nuùt “AUTO” ñeå caøi ñaët.
Chöông trình seõ chôø cho ñeán khi coù tín hieäu baùo phoâi ñaõ saün saøng, luùc ñoù môùi gia coâng
bieân daïng, sau khi bieân daïng laàn ñaàu ñöôïc gia coâng xong thì chöông trình seõ chaïy chôø cho
caùnh tay maùy gaáp phoâi ñi vaø boû phoâi khaùc vaøo chöông trình môùi chaïy tieáp.
Keát thuùc chöông trình gia coâng baèng File G-Code.
3.1.3 Gia coâng baèng File Autocad (*.DXF)
Autocad löu toïa ñoä cuûa ñöôøng thaúng, hình chöõ nhaät… trong file DXF theo töøng phaân
ñoaïn, moãi ñoaïn thaúng hay hình chöõ nhaät ñöôïc löu toïa ñoä rieâng, hình naøo ñöôïc veõ tröôùc thì
ñöôïc löu töông öùng trong file DXF tröôùc, hình naøo veõ sau thì ñöôïc löu vaøo ñoaïn sau.
Do ñoù khi veõ bieân daïng caàn ñeå gia coâng thì ta caàn phaûi veõ ñieåm baét ñaàu töông ñöông
vôùi goùc toïa ñoä phoâi, sau ñoù veõ caùc phaàn khaùc tieáp theo ñöôøng ñoù thì vieäc baét toïa ñoä trong
chöông trình môùi ñöôïc chính xaùc, neáu khoâng toïa ñoä caùc ñöôøng seõ bò chöông trình löu khoâng
chính xaùc.
Chöông 3 Chöông trình ñieàu khieån
54
Chuùng ta seõ töøng böôùc veõ bieân daïng treân Autocad sau ñoù cho chöông trình chaïy bieân
daïng gia coâng cuõng nhö cho chaïy töï ñoäng trong heä thoáng FMS.
Trong Autocad, ñieåm baét ñaàu veõ nhö treân hình.
- Veõ moät ñöôøng thaúng töø ñieåm baét ñaàu (1).
- Sau ñoù veõ moät cung troøn tieáp theo ñöôøng thaúng (2).
- Veõ ñöôøng thaúng soá (3).
- Sau ñoù veõ cung troøn soá (4).
- Nhö vaäy, laàn löôït veõ ñöôøng thaúng vaø cung troøn thöù (5), (6) vaø (7) kheùp kín
bieân daïng.
Chuùng ta ñaõ coù ñöôïc bieân daïng caàn gia coâng vôùi ñieåm baét ñaàu ñeå gia coâng laø ñieåm baét
ñaàu nhö treân hình, Goùc toïa ñoä phoâi truøng vôùi heä toïa ñoä X,Y cuûa Autocad.
Sau ñoù löu laïi File vôùi phaàn môû roäng laø *.DXF.
Ñieåm ñaàu
1
2 4
3
5 6
7
Chöông 3 Chöông trình ñieàu khieån
55
Vì chuùng ta chæ caàn quan taâm ñeán toïa ñoä ñeå hình thaønh neân bieân daïng neân khoâng caàn
phaûi ñeå yù ñeán ñöôøng neùt cuõng nhö maøu saét cuûa ñöôøng line, vì nhöõng ñaëc tính ñoù seõ ñöôïc
Autocad löu laïi trong moät vuøng khaùc cuûa File maø chuùng ta khoâng quan taâm.
Baät coâng taéc nguoàn cho maùy CNC vaø chöông trình treân maùy tính, sau ñoù trong muïc
Open File chuùng ta baám “AUTOCAD(*.DXF)” ñeå môû file chöùa chöông trình gia coâng.
Trong List1 seõ chöùa noäi dung cuûa File *.DXF.
Sau ñoù chuùng ta Reset baøn maùy veà ñieåm 0 cuûa baøn maùy vaø set cao ñoä cuûa truïc Z ngay
treân maët phoâi, chuùng ta ñöa truïc Z ñeán saùt maët phoâi roài baám nuùt “CAO DO Z” ñeå löu toïa ñoä 0
treân phoâi.
Tieáp theo chuùng ta seõ baám nuùt “THUC HIEN” ñeå cho chaïy chöông trình gia coâng bieân
daïng trong List1 [2].
1
2
Chöông 3 Chöông trình ñieàu khieån
56
Trong quaù trình gia coâng thì beân muïc Simulink seõ hieän ñöôøng dao chaïy töông öùng vôùi
vò trí cuûa dao phay.
Neáu muoán thöïc hieän chaïy töï ñoäng phoái hôïp vôùi caùnh tay maùy khi coù phoâi thì tröôùc khi
chaïy leänh “THUC HIEN” thì beân muïc CHAY TU DONG ta baám nuùt “AUTO” ñeå caøi ñaët.
Chöông trình seõ chôø cho ñeán khi coù tín hieäu baùo phoâi ñaõ saün saøng, luùc ñoù môùi gia coâng
bieân daïng, sau khi bieân daïng laàn ñaàu ñöôïc gia coâng xong thì chöông trình seõ chaïy chôø cho
caùnh tay maùy gaáp phoâi ñi vaø boû phoâi khaùc vaøo chöông trình môùi chaïy tieáp.
Baám “STOP AUTO” neáu muoán ngöøng gia coâng töï ñoäng, sau khi chöông trình gia coâng
bieân daïng xong seõ ngöøng laïi.
Vì chöông trình ñöôïc ñoïc töø file Autocad neân ta seõ khoâng coù chieàu sau caét Z neân sau
moãi laàn chaïy xong bieân daïng thì ta caàn phaûi cho an dao xuoáng phoâi sau ñoù cho chaïy tieáp ñeå
coù ñöôïc ñoä sau Z.
Keát thuùc chöông trình gia coâng baèng File DXF.
Chöông 3 Chöông trình ñieàu khieån
57
Chöông 4
KEÁT LUAÄN
4.1 Nhöõng vaán ñeà ñaõ thöïc hieän ñöôïc
- Thieát keá laïi maïch ñieàu khieån giao tieáp vôùi maùy tính thoâng qua coång COM.
- Xaây döïng caùc giaûi thuaät noäi suy ñöôøng thaúng, noäi suy ñöôøng troøn. Caùc giaûi
thuaät thu thaäp döõ lieäu cuûa vaên baûn.
- Ñoïc ñöôïc döõ lieäu töø File G_Code vaø töø baûn veõ Autocad ñoái vôùi nhöõng ñöôøng ñôn
giaûn.
- Vieát chöông trình ñieàu khieån maùy phay ñöùng NC töï ñoäng gia coâng theo
chöông trình gia coâng theo caùc leänh cô baûn G00, G01,G02,G03.
4.2 Höôùng phaùt trieån cuûa ñeà taøi
- Hieän taïi chöông trình coøn toàn taïi sai soá nhaát ñònh caàn khaéc phuïc. Cheá ñoä ñoà hoïa
coøn ñôn giaûn, chöa noäi suy ñöôïc ñöôøng cong trong phöùc taïp trong Autocad.
- Chöa ñieàu khieån löôïng aên dao vaø toác ñoä truïc chính.
- Nhö vaäy ñeà taøi naøy caàn tieáp tuïc phaùt trieån theo höôùng boå sung caùc moâ ñun noäi
suy theo Contour, caùc maõ leänh offset dao, môû roäng heä ñôn vò, toaï ñoä….
- Caûi tieán chöông trình moâ phoûng cho toát vaø ñeïp hôn, nhieàu chöùc naêng hôn,
- Caàn phaùt trieån vaän toác ñi dao G00.
Chöông 3 Chöông trình ñieàu khieån
48
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- Thiết kế bộ điều khiển máy phay CYBER MILL phục vụ thí nghiệm.pdf