GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
Đặt Vấn Đề
SCARA, hay còn gọi là cánh tay robot khớp nối tuân thủ có chọn lọc, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều nhiệm vụ công nghiệp khác nhau Ban đầu, SCARA được thiết kế chủ yếu cho lắp ráp, nhưng sau đó đã mở rộng ra các lĩnh vực như phân loại sản phẩm, hàn mạch điện, cắt laser và gần đây nhất là in 3D.
Robot SCARA hoạt động theo trục XY và được cố định tại trục Z, mang lại sự cứng vững và tốc độ cao Tuy nhiên, nhược điểm của nó là đầu công tác không thể xoay theo góc nghiêng so với trục máy.
Mục tiêu đề tài
− Qua những kiến thức đã được học thiết kế và chế tạo một sản phẩm có thể đưa vào những ứng dụng thực tế trong công việc sản xuất
− Tạo sản phẩm có thiết kế gọn nhẹ, dễ dàng vận chuyển , vận hành đơn giản
Nghiên cứu và phát triển máy chuyên dụng với chi phí thấp hơn và thao tác đơn giản hơn so với các sản phẩm trên thị trường, đồng thời vẫn đảm bảo chất lượng sản phẩm đạt yêu cầu.
Nội dung đề tài
− Nghiên cứu về đa số các loại ROBOT hiện có mặt trên thị trường bao gồm giá cả, công năng sử dụng
− Nghiên cứu, tham khảo một số mô hình tay máy robot SCARA về cách thức vậ hành cũng như công dụng
− Tham khảo những tài liệu liên quan để giúp cho việc thiết kế được thuận lợi và dễ dàng hơn
Khi lựa chọn động cơ, cần tìm hiểu kỹ để đảm bảo công suất phù hợp, không quá yếu cũng như không quá dư thừa, nhằm tránh tình trạng lãng phí.
− Nghiên cứu về vật liệu để sử dụng tạo ra máy sao cho vật liệu giá rẻ nhưng vẫn đảm bảo được chất lượng của máy
− Nghiên cứu về nguyên lí hoạt động của máy
− Nghiên cứu các mục đích sử dụng của máy trong thực tế.
Phương pháp nghiên cứu
− Nghiên cứu, thiết kế, mô phỏng trên phần mềm solidwork đê tính toán hợp lí, cùng với đó sử dụng ngôn ngữ lập trình Arduino
− Chế tạo, thử nghiệm, gia công lắp ráp.
Kết cấu đồ án
➢ Chương 2 : Tổng quan giải pháp
➢ Chương 3 : Tính toán động học ROBOT SCARA
➢ Chương 4 : Quy trình thiết kế
➢ Chương 5 : Thi công mô hình
➢ Chương 6 : Kết luận và hướng phát triển
Ưu và nhược điểm của hệ thống SCARA
Robot SCARA có ưu điểm nổi bật nhờ cấu trúc chỉ gồm 3 hoặc 4 trục, trong đó có 2 khớp phối hợp đồng thời, giúp tăng tốc độ và tính linh hoạt Mặc dù tốc độ của SCARA thấp hơn robot nhện Delta, nhưng vẫn nhanh hơn so với robot Arm 6 trục.
Là hệ thống được thiết kế chủ yếu cho ứng dụng lắp ráp nên SCARA có độ chính xác lặp lại khá cao, chỉ ±0.01mm
Nhược điểm chính của robot SCARA là sự hạn chế trong độ linh hoạt của trục Z, vì chuyển động của trục này bị cố định Điều này dẫn đến việc chỉ có phần cánh tay của robot có thể di chuyển, trong khi gốc không thể thay đổi.
SCARA là loại robot có tải trọng thấp, thường dưới 30 kg, điều này mang lại lợi thế so với robot Delta.
Một số ứng dụng của Robot Scara
+ Ứng dụng trong lắp ráp chi tiết nhỏ
Robot Scara đang được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp điện tử để thực hiện nhiệm vụ lắp ráp các chi tiết nhỏ với tốc độ cao Loại robot này có khả năng thực hiện các thao tác đã được cài đặt sẵn, giúp lắp ráp nhanh chóng và dễ dàng mà không cần lập trình phức tạp.
Hình 1 1: Hoạt động của một số robot scara trên trị trường
+ Ứng dụng trong gắp và đặt
Scara là loại robot nhanh và giá rẻ, thường được sử dụng trong các vị trí cần tốc độ cao trong dây chuyền lắp ráp và nhiệm vụ gắp nhanh Ưu điểm nổi bật của Scara là dễ dàng lắp đặt hơn so với nhiều loại robot khác trên thị trường hiện nay và không cần thiết phải gắn lên không gian làm việc.
+ Ứng dụng trong khắc Laser
Robot Scara nổi bật với độ chính xác cao trong vận hành, đặc biệt phù hợp cho các tác vụ khắc và vẽ bằng Laser Trong những năm gần đây, Scara đã được thiết kế và ứng dụng trong các robot nhỏ, mang lại khả năng khắc Laser hiệu quả hơn.
Trong lĩnh vực in 3D, robot Scara đang nổi bật nhờ khả năng thực hiện in 3D trên nhiều loại sản phẩm và vật liệu khác nhau tại các nhà máy sản xuất Loại robot này thường được ứng dụng trong các doanh nghiệp quy mô nhỏ, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất.
Robot Scara hiện đang được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp điện tử nhờ khả năng thực hiện nhiều nhiệm vụ sản xuất quan trọng Một trong những ứng dụng phổ biến nhất của Robot Scara là hàn, giúp tạo ra các đầu hàn với chất lượng đồng nhất Công nghệ này không chỉ cải thiện hiệu quả sản xuất mà còn đảm bảo độ chính xác cao cho các sản phẩm được sản xuất hàng loạt.
TỔNG QUAN GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ
Tổng Quan Tự Động Hóa
Ngày nay, nhu cầu tiêu dùng ngày càng tăng, thúc đẩy các dây chuyền sản xuất công nghiệp hiện đại hóa để nâng cao năng suất hàng hóa Quá trình sản xuất trên dây chuyền công nghiệp hiện nay chủ yếu dựa vào tự động hóa Để đáp ứng nhu cầu sản xuất tự động hóa, việc áp dụng các kỹ thuật điều khiển hiện đại với sự hỗ trợ của máy tính là cần thiết, vì con người không thể tự mình giám sát và kiểm tra toàn bộ quá trình này Điều này dẫn đến sự hình thành các yếu tố cơ bản của ngành tự động hóa.
Tự động hóa là lĩnh vực công nghệ sử dụng phần mềm lập trình để điều khiển động cơ và xy lanh thông qua các mạch chủ, cảm biến và contactor Mục tiêu của tự động hóa là quản lý và điều khiển hệ thống khí được thiết kế đặc biệt nhằm sản xuất và gia công các sản phẩm riêng biệt.
Tầm Quan Trọng Của Tự Động Hóa
Tự động hóa là việc ứng dụng công nghệ hiện đại để vận hành dây chuyền sản xuất, thay thế sức lao động của con người bằng máy móc Hình dung một ngày mà các nhà máy đều sử dụng robot để sản xuất hàng hóa sẽ mang lại sự tiện lợi lớn, giúp con người thoát khỏi công việc sản xuất nhàm chán và lặp lại Thay vào đó, đội ngũ nhân lực có kinh nghiệm sẽ giám sát và điều khiển máy móc, chứng tỏ sự tiến bộ của ngành công nghiệp hóa Nhờ đó, con người chỉ cần quản lý mà không phải lao động vất vả, cho thấy vai trò quan trọng của tự động hóa trong quá trình hiện đại hóa dây chuyền sản xuất tại các doanh nghiệp.
Giải Quyết Vấn Đề
Trong bối cảnh ngành tự động hóa ngày càng phát triển, việc sử dụng Robot công nghiệp trong sản xuất và lắp ráp trở nên phổ biến, phản ánh xu hướng chuyển đổi số trong thời đại công nghệ hiện nay Dựa trên những kiến thức đã học, nhóm chúng tôi đã xây dựng mô hình cánh tay máy Robot Scara, ứng dụng trong tạo mẫu nhanh kết hợp với gia công CNC và khắc Laser.
Hình 2 1: Cánh tay máy Scara
Bênh cạnh đó Robot scara khác những robot khác bởi:
Robot SCARA lý tưởng cho các ứng dụng lắp ráp tốc độ cao, thường nhanh hơn robot 6 trục và thường được sử dụng cho việc gắp và đặt Tuy nhiên, chúng không đạt được tốc độ như robot Delta, loại robot hàng đầu cho các hoạt động gắp và đặt với tốc độ cực nhanh.
Số trục là một trong những điểm khác biệt chính giữa robot SCARA và robot 6 trục, với SCARA có ít trục tự do hơn Cụ thể, giống như các robot Delta, SCARA chỉ sở hữu 4 trục.
Trọng tải của robot SCARA thường thấp, với khả năng nâng từ 0,5-20 kg, thấp hơn so với robot 6 trục có thể nâng từ 1-1700 kg, nhưng cao hơn so với robot Delta với khả năng nâng từ 0,3-8 kg.
Rô bốt SCARA nổi bật với độ lặp lại cao, đạt đến 0,01 mm, vượt trội hơn so với các loại rô bốt khác trong các công việc lắp ráp yêu cầu độ chính xác Điều này khiến SCARA trở thành lựa chọn hàng đầu trong thư viện rô bốt của chúng tôi.
Giá cả của robot SCARA khi được ra mắt vào những năm 1980 đã thể hiện tỷ lệ giá trên hiệu suất tốt nhất cho các tác vụ tốc độ cao Đến nay, điều này vẫn đúng, vì SCARA thường có giá thành thấp hơn so với các robot Delta mặc dù tốc độ của chúng nhanh hơn.
2.3.2 Nguyên lý cơ bản và phương án kết cấu cơ khí của máy Ứng dụng công nghệ FFF là phương pháp tạo mẫu chảy từ sợi nhỏ Cũng giống với các hệ thống tạo mẫu nhanh khác, đầu vào cho mô hình là tập tin định dạnh STL, phần mềm sẽ chia mô hình thành các lớp Máy 3D sẽ in các lớp bằng các nhựa kết dính lại với nhau Để in, đầu phun nhựa rải một lớp vật liệu theo hình ảnh cắt ngang của chi tiết Sau mỗi lớp hoàn tất, bàn máy in sẽ dịch xuống hành trình bằng chiều dày lớp vật liệu trước đó để quá trình lặp lại cho các lớp tiếp theo Thực chất đây là công nghệ tạo lớp tùy theo các đặc điểm của vật liệu và dạng hình học của vật thể Sai số tạo hình không những phụ thuộc vào cách cắt lớp, đồ dày phân lớp, mức di chuyển tạo độ dày từng lớp, mà quan trọng hơn là phần mềm xử lý khi được cập nhật thông tin về độ giày thực tế Vì vậy, việc nâng coa độ chính xác tạo hình vẫn được quan tâm nhiều nhất.(hình 2.2: nguồn intonet)
Hình 2 2: Nguyên lý tạo mẫu phun theo lớp
Để nội suy vị trí trong không gian hoạt động, cần phối hợp chuyển động của 3 trục X, Y, Z, cho phép điều chỉnh tốc độ gia công như chạy nhanh hoặc chậm Nhựa được đùn qua ống dẫn đến đầu phun, nơi được gia nhiệt đến nhiệt độ làm nhựa chảy, sau đó được đẩy ra ngoài thông qua lực ép từ cụm đùn, tạo thành sợi nhựa nhỏ.
Sau khi hoàn tất thiết kế, chi tiết sẽ được xử lý bằng phần mềm cắt lớp chuyên dụng Chi tiết này sau đó sẽ được xuất ra dưới dạng Gcode và chuyển đến máy in Máy in sẽ thực hiện các lệnh từ Gcode để tạo ra mẫu in.
Tình Hình Trong Nước
Nhiều doanh nghiệp hiện nay đang sản xuất và kinh doanh các sản phẩm công nghệ như máy CNC và máy khắc Laser, tuy nhiên, giá thành của những sản phẩm này vẫn còn khá cao Hơn nữa, đây là một lĩnh vực khoa học mới, chưa được nghiên cứu và phát triển rộng rãi, gần như còn hoàn toàn mới mẻ trên thị trường.
Thực tế cho thấy rằng ngành tạo mẫu nhanh công nghiệp tại Việt Nam vẫn chưa phát triển mạnh mẽ, chủ yếu dựa vào các máy gia công cơ và bản mẫu 3D trên máy tính Để nâng cao hiệu quả sản xuất, cần thúc đẩy thương mại và nội địa hóa, giúp các doanh nghiệp Việt Nam áp dụng công nghệ tạo mẫu nhanh một cách hiệu quả hơn, bên cạnh việc sử dụng các máy gia công CNC và máy khắc laser đã phổ biến hiện nay.
Hình 2 3: Các mặt hàng mỹ nghệ ứng dụng in 3D, khắc Laser kết hợp gia công
Máy CNC hiện đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực tại Việt Nam, tạo ra các sản phẩm phục vụ cho ngành công nghiệp nặng như đóng tàu, khai thác mỏ, và sản xuất thiết bị vận chuyển như ô tô và tàu hỏa Ngoài ra, máy CNC còn hỗ trợ ngành công nghiệp nhẹ như dệt may và thực phẩm, cũng như trong lĩnh vực quốc phòng với dây chuyền sản xuất vũ khí Công nghệ thông tin cũng được hưởng lợi từ máy CNC thông qua việc sản xuất vi mạch điện tử và lắp ráp thiết bị viễn thông, bên cạnh đó, máy CNC còn được sử dụng để chế tạo thiết bị phục vụ giáo dục và y học.
Máy CNC và khắc Laser đang được ứng dụng rộng rãi tại các doanh nghiệp Việt Nam để sản xuất các sản phẩm thông dụng và công nghệ cao Chúng được sử dụng để tạo ra khuôn mẫu cho các chi tiết nhựa trong cuộc sống hàng ngày, cũng như các chi tiết phục vụ cho việc cấy và chế tạo ống Nano Ngoài ra, máy còn hỗ trợ sản xuất các chi tiết bằng vật liệu sinh học thay thế xương trong y học và các đồ gá trong sản xuất chip điện tử.
Tình Hình Trên Thế Giới
Công nghệ tạo mẫu nhanh đang phát triển mạnh mẽ trên toàn cầu, với nhiều sản phẩm 3D printer như Reprap, Ultimaker, MakerBot và Cubify liên tục được nâng cấp và cải tiến.
Hình 2 4: Máy in 3D bán trên thị trường với giá 2,600$
Tạo mẫu nhanh có nhiều ứng dụng đa dạng cho nhiều lĩnh vực như giáo dục, sản xuất xây dựng, giải trí, y học,…
Hiện thực hóa mọi ý tưởng từ đơn giản đến phức tạp một cách chính xác, tạo ra các chi tiết và mô hình trực quan phù hợp cho việc phát triển giáo dục và nâng cao khả năng tư duy trong thiết kế.
Lĩnh vực sản xuất và xây dựng:
Mô hình đóng vai trò quan trọng trong quá trình kiểm tra, đánh giá và thẩm định trước khi sản xuất hàng loạt Chúng giúp đảm bảo chất lượng và hiệu quả của sản phẩm, từ đó nâng cao độ tin cậy trong sản xuất.
Sử dụng thiết kế mô hình trong kiến trúc xây dựng không chỉ dừng lại ở bản vẽ 2D mà còn được nâng cao nhờ máy in 3D, giúp tạo ra các mô hình 3 chiều Điều này mang lại cái nhìn tổng thể và thẩm mỹ cho các công trình, hỗ trợ các kiến trúc sư trong quá trình thi công và dễ dàng trình bày ý tưởng với đối tác.
Lĩnh vực công nghiệp giải trí:
Đúc nhựa đã từ lâu trở thành nền tảng trong việc sản xuất đồ chơi và vật dụng giải trí Sự xuất hiện của máy in 3D đã làm đơn giản hóa quá trình tạo ra các khuôn đúc phức tạp cho các thiết bị giải trí Đúc khuôn vỏ mỏng là một quy trình chính xác, cho phép chế tạo các chi tiết sắc cạnh từ hợp kim Phương pháp này mang lại hiệu quả cao nhờ vào khả năng tạo ra mẫu với độ chính xác tốt, chi phí thấp và thời gian sản xuất ngắn.
Công nghệ tạo mẫu nhanh được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất dụng cụ, bao gồm điện cực cho gia công tia lửa điện, chế tạo khe hở và ruột khuôn phun nhựa, cũng như ống dẫn trong hệ thống điều hòa nhiệt độ.
TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC ROBOT SCARA
Tính Toán Động Học Thuận Robot Scara
Biết giá trị các biến khớp (i=1 2), cần phải xác định vị trí và hướng của bàn in, tức là phải xác định ma trận
Hình 3 1: Sơ Đồ Động Học
Từ sơ đồ động học ta có bảng DH như sau:
3.1.3 Xác Định Vị Trí Và Hướng Của Bàn In
Ma trận DH chuyển từ hệ tọa độ 0 sang hệ tọa độ 1:
0 Ma trận DH chuyển từ hệ tọa độ 1 sang hệ tọa độ 2:
0 Ma trận DH chuyển từ hệ tọa độ 0 sang hệ tọa độ 2:
0 =0 =1 Cho = ta được hệ phương trình động học thuận robot scara:
Động Học Ngược Robot Scara
Cho vị trí và hướng của bàn in tức là biết ma trận Cần phải xác định các biến khớp (i=1…2) theo vị trí và hướng bàn kẹp
3.2.2 Giải Bài Toán Động Học Ngược
(3.1) (3.2) Bình phương hai vế phương trình ta được:
Từ phương trình 3.1 và 3.2 ta có:
Giải hệ phương trình trên ta được:
Từ 3.3 và 3.4 ta có thể xác định được động học ngược của robot scara.
Tính Lực Tác Dụng Vào Khớp 1 Và Khớp 2
Áp dụng hàm Lagrange, ta có:
L = K – P Trong đó: K là tổng động năng của hệ thống
K = P Ở đây là tổng động năng của khâu thứ i, là tổng thế năng của khâu thứ i Mặt khác mội đại lượng là moojy hàm phụ thuộc nhiều biến số:
Mỗi biến khớp bao gồm: là góc quay quanh trục i là lượng tịnh tiến dọc theo trục i
Lực tác dụng lên khâu thứ nhất của robot SCARA hai khớp có thể là một lực hoặc một momen, được xác định dựa trên chiều dài và khối lượng tương ứng Các biến quay hoạt động với biến và, từ đó ta có thể tính toán lực và momen cần thiết cho hoạt động của robot.
Khớp 2: về mặt tọa độ:
Chiều cao thế năng: h Về mặt vận tốc:
Vậy: Áp dụng hàm Lagrange ta có:
Khi tính lực tổng quát ta sử dụng các biến:
Để khớp 1 quay một góc, động cơ cần tạo ra một lực tổng quát, đặc trưng bởi tính phi tuyến và là sự tổng hợp của nhiều yếu tố khác nhau.
Tính Động Cơ Bước Robot Scara
Ở đây nhóm sử dụng động cơ bước NEMA 17-200 để quay được
Với độ phân giải 1/16 bước, góc quay mỗi bước là Động cơ quay 1 vòng ta có:
Tính số bước để động cơ quay được đủ Vì sử dụng độ phân giải bước 1/16 (chế độ quarter step) Ta có:
Từ đó để di chuyển 1mm ta cần số bước là:
+ Đối với cánh tay đầu tiên giảm tốc độ 20:1, số bước để nó quay hoàn toàn hết quá trình là:
Từ đó để cánh tay đầu tiên này quay được ta cần:
+ Đối với cánh tay thứ hai giảm tốc độ 16:1, số bước để nó quay hoàn toàn hết quá trình là:
Từ đó để cánh tay thứ hai này quay được ta cần:
+ Đối với trục Z, ta có Vít me dẫn với bước răng là 8mm Để trục Z đi được 1mm ta cần số bước là:
QUY TRÌNH THIẾT KẾ
Chọn Vật Liệu
Vật liệu chính cho các chi tiết máy là nhựa PLA, viết tắt của “Polylactic Acid”, một loại nhựa nhiệt dẻo phân hủy sinh học được sản xuất từ các nguồn tái tạo.
Tính chất cơ học và vật lý của nhựa PLA:
• Là một loại nhựa nhiệt dẻo vì vậy nó có nhiệt độ nóng chảy trong khoảng 190*C – 220*C Thích hợp sử dụng tốt cho mọi loại máy in
• Có tính đàn hồi khá tốt ngoài ra còn có tính mềm, dẻo vượt trội
• Màu sắc in đa dạng, ở đây nhóm sử dụng màu đen để in nhìn trông chắc chắn mạnh mẽ hơn
Chất liệu này có khả năng lắp lại nhiều lần quá trình chảy mềm khi chịu tác động của nhiệt và trở nên rắn khi được làm nguội Trong quá trình này, chỉ có tính chất vật lý của nó thay đổi, trong khi tính chất hóa học không bị ảnh hưởng Nhờ vào đặc tính này, chất liệu có khả năng tái sinh nhiều lần.
Hình 4 1: Nhựa PLA màu đen sử dụng in mô hình
20 Ưu điểm và nhược điểm của nhựa PLA:
Nhựa PLA là lựa chọn thân thiện với môi trường, an toàn khi sử dụng và có khả năng chuyển hóa thành phân bón sinh học sau quá trình xử lý phân hủy sinh học công nghiệp Bề mặt thẩm thấu tốt của nhựa PLA giúp vi sinh vật dễ dàng xâm nhập, thúc đẩy quá trình phân hủy tự nhiên Đặc biệt, loại nhựa này không phát thải các chất bay hơi độc hại khi đốt, khác với các loại nhựa truyền thống thường gây ô nhiễm môi trường và có mùi khó chịu.
Việc sản xuất nhựa phân hủy sinh học gặp một số nhược điểm đáng chú ý Đầu tiên, quy trình sản xuất phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu, yêu cầu các nhà máy phải đặt gần các vùng trồng như bắp, sắn và mía Thứ hai, nếu không xử lý đúng cách, chất lượng nhựa tái chế có thể bị ảnh hưởng, đặc biệt khi lẫn với các nguyên liệu tái chế khác, dẫn đến giảm chất lượng sản phẩm cuối cùng Cuối cùng, do tính đặc thù của ngành nhựa, sản lượng PLA hiện nay vẫn còn thấp do thiếu đơn vị sản xuất.
Thành phần hóa học tạo ra nhựa PLA:
Hạt nhựa PLA được tạo ra từ các thành phần hóa học kết hợp với nhau theo tỉ lệ phù hợp Hiện nay, hạt nhựa này được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau Nhóm em đã lựa chọn hạt nhựa PLA để in các sản phẩm chi tiết phục vụ cho việc lắp ráp cánh tay robot Scara.
Hình 4 2: Thành phần hóa học tạo ra nhựa PLA.
Thiết Kế Máy
4.2.1 Thiết Kế Phần Chân Máy Robot Scara
Nhóm sử dụng phần mềm SolidWorks để thiết kế mô hình trước khi gia công thành phẩm Đầu tiên, họ tập trung vào việc thiết kế chân cho cánh tay robot SCARA, phần này sẽ được gắn thêm các bộ phận cần thiết để hoàn thiện chức năng của robot.
1 công tắc hành trình và gắn động cơ bước NEMA 17 đầu tiên vào
Hình 4 3: Phần chân đế cánh tay robot SCARA
Bên trong đế nhóm sử dụng các vòng bi, ổ bi xuyên tâm, cùng với đó sử dụng dây đai liên kết với động cơ bước
Hình 4 4: Cấu tạo bên trong chân đế
4.2.2 Thiết kế trục Z mô hình cánh tay ROBOT SCARA Ở đây nhóm sẽ sử dụng 4 thanh trụ trơn cùng 1 trụ vitme để di chuyển lên xuống nhằm nâng đỡ di chuyển trục Z của tay máy robot
Hình 4 5: Thiết kế trục Z cánh tay robot scara
Trong quá trình thiết kế khớp đầu tiên cho bộ cánh tay máy, nhóm sẽ sử dụng 4 ổ bi trượt kết hợp với vitme Tuy nhiên, việc lắp ráp có thể gặp khó khăn do yêu cầu về độ đồng đều giữa các thanh trụ trơn.
Chúng ta sẽ lắp đặt thêm công tắc hành trình cùng với động cơ bước thứ 2 và thứ 3 Động cơ bước thứ 2 sẽ được gắn ở khớp nối với cánh tay thứ nhất, trong khi động cơ bước thứ 3 sẽ được lắp đặt ở trên cùng của trục Z, kết nối với vitme để di chuyển trục Z lên xuống.
Quá trình gia công và lắp ráp sản phẩm đòi hỏi sự tỉ mỉ và chính xác cao để tránh sai sót Mỗi bước lắp ráp cần được thực hiện cẩn thận để đảm bảo hiệu suất hoạt động của cánh tay máy sau này không bị ảnh hưởng.
Hình 4 6: Hoàn thành thiết kế trục Z
4.2.3 Thiết kế bộ phận cánh tay máy robot scara,
Cánh tay thứ nhất sẽ được lắp ráp với khớp nối đã được thiết kế ở các bước trước, đây là bước quan trọng vì nó ảnh hưởng đến hoạt động của cánh tay thứ hai.
Bên trong cánh tay sẽ được lắp đặt hai ổ bi với kích thước khác nhau, cho phép gắn ròng rọc và dây đai Dây đai này sẽ kết nối với động cơ bước thứ hai, giúp cánh tay hoạt động và di chuyển hiệu quả.
Hình 4 7: Thiết kế cánh tay thứ nhất
+ Cánh tay robot thứ hai:
Cánh tay thứ hai được thiết kế tương tự như cánh tay thứ nhất, với sự bổ sung của một động cơ bước thứ ba kết nối giữa hai cánh tay Ngoài ra, còn có một công tắc hành trình để đảm bảo an toàn cho hoạt động của cánh tay này.
Hình 4 8: Thiết kế cánh tay thứ hai
Hệ Thống Điều Khiển
4.3.1 Sơ đồ khối điều khiển tổng quan
Hình 4 9: Tổng quan sơ đồ khối
Arduino là một board điều khiển mã nguồn mở phổ biến toàn cầu, sử dụng ngôn ngữ lập trình C/C++ dễ tiếp cận Nó đi kèm với nhiều thư viện hỗ trợ, giúp người dùng kết nối các phần cứng phát triển bởi Arduino một cách dễ dàng Nhờ vào hệ sinh thái thư viện và phần cứng phong phú, người dùng có thể nhanh chóng và hiệu quả phát triển các dự án Board Arduino sử dụng vi điều khiển họ AVR, cụ thể là chip ATmega2560 được tích hợp sẵn.
Bảng 4 1 : Thông số kỹ thuật của board Arduino
Chíp điều khiển ATmega1560 Điện áp hoạt động 5V Điện áp cung cấp (khuyến cáo) 7-12V Điện áp cung cấp (giới hạn ) 6-20V
Chân I/O 54 (trong đó có 15 chân PWM)
Dòng điện ngõ ra 40 mA
Dòng điện ngõ ra cho 3.3v 50 mA
Bộ nhớ Flash 256 KB of which 8KB used by bootloader
Tầng số thạch anh 16Mhz
Sơ đồ đấu dây của Board điều khiển:
Hình 4 11: Sơ đồ đấu dâu Board MEGA 2560
Chọn Động Cơ
1 Cấu tạo động cơ bước
Động cơ bước bao gồm các bộ phận chính như stato và roto, với roto là nam châm vĩnh cửu hoặc các khối răng bằng vật liệu nhẹ có từ tính trong động cơ biến từ trở Động cơ này được điều khiển bởi bộ điều khiển bên ngoài, cho phép giữ nguyên vị trí cố định hoặc quay đến vị trí bất kỳ Động cơ bước có thể hoạt động trong hệ thống điều khiển vòng hở đơn giản hoặc vòng kín; tuy nhiên, khi sử dụng trong hệ điều khiển vòng hở, nếu xảy ra quá tải, tất cả các giá trị của động cơ sẽ bị mất và cần phải nhận diện lại.
28 Đặc điểm của động cơ bước
Động cơ bước hoạt động nhờ vào các xung điện rời rạc và liên tiếp Khi dòng điện hoặc điện áp được cấp vào cuộn dây phần ứng, roto của động cơ sẽ quay một góc xác định, được gọi là bước của động cơ.
Góc bước là góc quay của trục động cơ liên quan đến một xung điều khiển, được xác định dựa trên cấu trúc của động cơ bước và phương pháp điều khiển.
• Tính năng mở máy của động cơ được đặc trưng bởi tần số xung cực đại có thể mở máy mà không làm cho roto mất đồng bộ
• Chiều quay động cơ bước không phụ thuộc vào chiều dòng điện mà phụ thuộc vào thứ tự cấp xung cho các cuộn dây
2 Phân loại động cơ bước Động cơ bước được chia thành 3 loại chính là:
1 Động cơ bước biến từ trở
2 Động cơ bước nam châm vĩnh cửu
3 Động cơ bước hỗn hợp/lai
4.4.2 Động cơ bước nam châm vĩnh cửu Động cơ bước nam châm vĩnh cửu có roto là nam châm vĩnh cửu, stato có nhiều răng trên mỗi răng có quấn các vòng dây Các cuộn dây pha có cực tính khác nhau
Nguyên lý hoạt động của động cơ bước nam châm vĩnh cửu có 2 cặp cuộn pha được trình bày ở hình:
Ban đầu, stato và roto ở phase A Khi cấp điện cho cuộn dây pha B và D, cực tính xuất hiện, khiến roto di chuyển đến vị trí phase B on Khi ngắt điện cho cuộn dây B và D, và cấp điện cho cuộn dây A và B, roto lại chuyển động đến vị trí phase C on Động cơ một chiều nam châm vĩnh cửu không sử dụng chổi than (BLDC) đã được ứng dụng rộng rãi, đặc biệt trong các hệ truyền động có công suất nhỏ.
Các thiết bị như ổ đĩa quang, động cơ nam châm vĩnh cửu trong máy giặt, và quạt làm mát trong máy tính cá nhân sử dụng công suất từ vài chục W Trong các ứng dụng này, mạch điều khiển được thiết kế đơn giản nhưng vẫn đảm bảo độ tin cậy cao.
Gọi số răng trên stato là Zs, góc bước của động cơ là Sđc, góc bước của động cơ này được tính theo công thức sau:
4.4.3 Động cơ bước biến từ trở Động cơ bước biến từ trở có cấu tạo giống với động cơ bước nam châm vĩnh cửu Cấu tạo của stato cũng có các cuộn pha đối xứng nhau, nhưng các cuộn pha đối xứng có cùng cực tính khác với động cơ bước nam châm vĩnh cửu Góc bước của stato là Ss
Roto của động cơ bước biến từ trở được làm từ thép non với khả năng dẫn từ cao, giúp cho động cơ có thể quay tự do ngay cả khi mất điện trước khi dừng lại hoàn toàn.
Nguyên lý hoạt động của động cơ bước biến từ được thể hiện như hình:
Khi cấp điện cho pha A, các cuộn dây A được bố trí đối xứng với cực tính giống nhau, tạo ra các vòng từ đối xứng.
Khi cấp điện cho pha B, từ trở trong động cơ lớn, tạo ra momen từ tác động lên trục roto, khiến roto quay theo chiều giảm từ trở Roto tiếp tục quay cho đến khi từ trở nhỏ nhất và momen bằng không, lúc này trục động cơ dừng lại và roto đạt đến vị trí cân bằng mới.
Khi cấp điện cho pha C, động cơ hoạt động theo nguyên tắc tương tự và roto ở vị trí như hình c Quá trình này lặp lại, giúp động cơ quay liên tục theo thứ tự pha A, B, C Để thay đổi chiều quay của động cơ, chỉ cần cấp điện cho các pha theo thứ tự ngược lại.
Gọi số pha của động cơ là Np, ổ răng trên roto là Zr, góc bước của động cơ bước biến từ trở là S ta tính được công thức sau:
4.4.4 Động cơ bước hỗn hợp Động cơ bước hỗn hợp (còn gọi là động ơ bước lai) có đặc trưng cấu trúc của động cơ bước nam châm vĩnh cửu và động cơ bước biến từ Stato và roto có cấu tạo tương tự động cơ bước biến từ trở nhưng số răng của stato và roto không bằng nhau Roto của động cơ bước thường có 2 phần: phần trong là nam châm vĩnh cửu được gắn chặt lên trục động cơ, phần ngoài là 2 đoạn roto được chế tạo từ lá thép non và răng của 2 đoạn roto được đặt lệch nhau
Góc bước của động cơ bước hỗn hợp được tính theo công thức:
• S là góc bước của động cơ
• Sr là góc giữa 2 răng kề nhau
Động cơ bước hỗn hợp, với Zs là số cặp cực trên stato, được ưa chuộng vì tích hợp ưu điểm của động cơ bước nam châm vĩnh cửu và động cơ bước biến từ trở.
Động cơ bước 2 pha hiện đang rất phổ biến, với cấu trúc tương tự như động cơ bước hỗn hợp và động cơ bước nam châm vĩnh cửu Động cơ này được phân loại theo cách đấu dây các cặp cực, bao gồm động cơ bước đơn cực và động cơ bước lưỡng cực Động cơ bước đơn cực có ba dây đầu ra với điểm trung tâm được đấu ra ngoài, khi cấp điện, dây trung tâm nối với nguồn dương và hai đầu còn lại nối với nguồn âm Ngược lại, động cơ bước lưỡng cực chỉ có hai đầu ra, một đầu nối với nguồn dương và đầu còn lại với nguồn âm, có cấu trúc đơn giản nhưng điều khiển phức tạp hơn so với động cơ đơn cực.
+ Phương pháp điều khiển động cơ bước
Hiện nay có 4 phương pháp điều khiển động cơ bước
• Điều khiển dạng sóng (Wave): là phương pháp điều khiển cấp xung điều khiển lần lượt theo thứ tự chon từng cuộn dây pha
• Điều khiển bước đủ (Full step): là phương pháp điều khiển cấp xung đồng thời cho 2 cuộn dây pha kế tiếp nhau
Điều khiển nửa bước (Half step) là phương pháp điều khiển kết hợp giữa điều khiển dạng sóng và điều khiển bước đủ Phương pháp này giúp giảm giá trị góc bước xuống dưới hai lần và tăng số bước của động cơ bước gấp đôi so với điều khiển bước đủ, tuy nhiên, nó yêu cầu bộ phát xung điều khiển phức tạp.
THI CÔNG MÔ HÌNH
Các Yếu Tố Cần Thiết Trong Quá Trình Sản Xuất Máy
➢ Vật liệu sử dụng trong sản xuất bao gồm: inox, sắt, thép, nhôm, nhựa,….ở đây nhóm sử dụng nhựa PLA để in 3D lên cánh tay robot
Hình 5 1: Vật liệu sử dụng
Trong quá trình sản xuất, việc sử dụng máy móc như gia công cơ khí bằng laser, in 3D và gia công cơ khí bằng máy CNC giúp tăng tốc độ sản xuất, tiết kiệm công sức và vật liệu Những công nghệ này không chỉ nâng cao độ chính xác và sắc nét của sản phẩm mà còn mang lại độ sáng bóng cho thành phẩm.
➢ Công nghệ ứng dụng trong quá trình sản xuất:
Công nghệ gia công không phôi là một phương pháp gia công viến dạng, bao gồm các kỹ thuật gia công áp lực và gia công nóng Các hoạt động chính trong công nghệ này bao gồm dập nguội, đúc, dập nóng, hàn, rèn, cán, ép và kéo, mang lại hiệu quả cao trong sản xuất và chế tạo.
- Công nghệ gia công phôi: bao gồm các hoạt động tiện, phay, mài, cắt gọt, bào…
Ngoài ra, trong quy trình sản xuất sản phẩm cơ khí, còn có một số công nghệ khác như gia công bằng sóng siêu âm, gia công bằng chùm điện tử và gia công bằng tia lửa điện.
Hình 5 2: Minh họa phương pháp gia công
Quy Trình Sản Xuất Một Sản Phẩm Cơ Khí
Trong một nhà máy cơ khí, quy trình sản xuất phức tạp là cần thiết để tạo ra các sản phẩm cơ khí như chi tiết, cụm cơ cấu và thiết bị Quy trình này đảm bảo rằng các sản phẩm hoàn thiện đáp ứng đầy đủ yêu cầu về hình dáng, kích thước và chất lượng.
Quy trình sản xuất bao gồm nhiều giai đoạn quan trọng như chế tạo phôi, gia công cắt gọt, gia công nhiệt, hóa, lắp ráp, sửa chữa, chế tạo, phục hồi dụng cụ và vận chuyển Mỗi quá trình này đóng vai trò thiết yếu trong việc đảm bảo chất lượng và hiệu quả của sản phẩm cuối cùng.
Để tạo ra các chi tiết máy hoàn hảo, bước đầu tiên là nghiên cứu kỹ bản vẽ và hiểu rõ chức năng của từng bộ phận Việc phân loại các bộ phận cũng rất quan trọng Hơn nữa, khi thiết kế bản vẽ, cần đảm bảo đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật cần thiết và phù hợp với công nghệ hiện đại tại thời điểm đó.
5.2.2 Xác định dạng sản xuất
Gồm 3 dạng sản xuất chính là:
Sản xuất hàng khối thường liên quan đến việc tạo ra một số lượng lớn sản phẩm giống nhau, trong khi ở đây chúng ta tập trung vào sản xuất đơn chiếc với số lượng rất nhỏ Quá trình sản xuất này không lặp lại và thường chỉ diễn ra một lần, với mỗi loại sản phẩm thường chỉ được sản xuất một hoặc vài chiếc.
5.2.3 Chọn vật liệu và phương pháp chế tạo
Để chế tạo một chi tiết máy đạt tiêu chuẩn kỹ thuật và hiệu quả kinh tế
Việc lựa chọn phương pháp chế tạo cần căn cứ vào yêu cầu kỹ thuật, hình dạng và kích thước của chi tiết gia công, loại hình sản xuất, cũng như cơ sở vật chất và kỹ thuật của nhà máy sản xuất.
Khi chi tiết làm việc dưới trạng thái chịu tải phức tạp, bao gồm tải trọng thay đổi, kéo, nén, uốn và xoắn đồng thời, việc lựa chọn phôi đã qua gia công áp lực là rất quan trọng.
- Nếu chi tiết có dạng trục và tiết diện ngang ít thay đổi nên chọn phôi là thép cán
- Nếu chi tiết có yêu cầu chịu tải không phức tạp nên chọn phôi bằng phương pháp đúc
Dạng sản xuất sẽ quyết định phương pháp tạo phôi:
Để giảm thiểu chi phí trong sản xuất đơn chiếc, nên lựa chọn các phương pháp tạo phôi đơn giản như rèn tự do hoặc đúc trong khuôn cát.
Khi sản xuất hàng loạt, nên ưu tiên các phương pháp tạo phôi có độ chính xác cao như dập thể tích, đúc trong khuôn kim loại hoặc đúc mẫu chảy để đạt được độ chính xác tối ưu Những phương pháp này giúp giảm lượng dư gia công cơ nhỏ, từ đó tiết kiệm chi phí gia công mặc dù chi phí cho công nghệ tạo phôi có thể tăng Để đánh giá hiệu quả sử dụng vật liệu gia công, người ta thường sử dụng hệ số sử dụng vật liệu K.
Gph Trong đó: Gct - khối lượng của chi tiết (kg)
Gph - khối lượng của phôi (kg)
Hiện nay, xu hướng nghiên cứu tập trung vào tối ưu hóa quá trình tạo phôi để nâng cao độ chính xác về hình dạng, kích thước và chất lượng bề mặt Điều này không chỉ nâng cao năng suất sử dụng vật liệu K mà còn giúp giảm chi phí gia công Hệ số K cũng phản ánh trình độ kỹ thuật của nền sản xuất quốc gia.
5.2.4 Xác định thứ tự các bước thực hiện
Trước khi bắt đầu tạo ra các chi tiết máy, việc xem xét kỹ lưỡng quy trình từng bước là rất quan trọng để đảm bảo sản phẩm hoàn thành đạt chất lượng cao trong thời gian ngắn nhất.
5.2.5 Chọn thiết bị nguyên công
Việc lựa chọn thiết bị và dụng cụ có tác động lớn đến chất lượng, năng suất và chi phí gia công Do đó, trong quá trình thiết kế quy trình sản xuất cơ khí, cần phải phân tích kỹ lưỡng để chọn ra thiết bị và dụng cụ phù hợp.
Việc lựa chọn thiết bị, dụng cụ và gá lắp phù hợp có ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng, năng suất và chi phí gia công chi tiết Do đó, trong quá trình thiết kế quy trình công nghệ gia công, cần phải phân tích và cân nhắc cẩn thận khi xác định và lựa chọn các thiết bị, dụng cụ và gá lắp.
Sau khi hoàn tất quy trình sản xuất cơ khí chi tiết máy và lựa chọn quy trình phù hợp, chúng ta sẽ tiến hành thực hiện để cho ra đời các sản phẩm gắn liền với từng quá trình.
Trước khi sản phẩm được đưa ra thị trường và đưa vào sử dụng, cần phải thực hiện kiểm tra kỹ lưỡng để đảm bảo rằng không có sự cố nào phát sinh do lỗi từ doanh nghiệp cung cấp.
Thi Công Chế Tạo Máy
Robot SCARA này có 4 bậc tự do, được điều khiển bởi 4 động cơ bước NEMA 17 và một động cơ servo nhỏ để điều chỉnh hiệu ứng cuối hoặc bộ kẹp Bộ não của robot là bo mạch Arduino UNO kết hợp với tấm chắn CNC và bốn trình điều khiển bước A4988 để điều khiển các động cơ bước.
5.3.2 In 3D Các Bộ Phận Của Robot
Về các bộ phận lắp ráp của robot Scara nhóm sửu dụng máy in 3D Creality CR-
10 của nhóm để in tất cả các bộ phận
Hình 5 3: Máy in 3D Creality CR-10
Hầu hết các bộ phận trong nhóm đã sử dụng vật liệu PLA màu đen và mất khoảng 120 giờ để hoàn tất việc in tất cả các bộ phận với tốc độ 60mm/s.
5.3.3 Lắp Ráp Mô Hình Robot Scara
Dưới đây là danh sách các chi tiết cần thiết để lắp ráp robot SCARA dựa trên Arduino
Bảng 5 1: Danh sách các chi tiết cơ bản dùng để lắp ráp:
STT Tên Chi Tiết Kích Thước Số Lượng
3 Vòng Bi Tuyến Tính 10mm 4
7 Bulong và Đai Ốc M3, M4 Và M5 Khác Nhau
Bắt đầu quá trình lắp ráp bằng cách lắp một ổ bi xuyên tâm có đường kính trong 35mm và ngoài 47mm Tiếp theo, lắp vòng đi đẩy đầu tiên với đường kính trong 40mm và ngoài 60mm Vòng bi này sẽ được đặt ở vị trí giữa ròng rọc và đế.
Hình 5 4: Lắp ổ bi xuyên tâm
Ở phía bên kia, chúng ta sử dụng một ổ đỡ lực đẩy có kích thước tương tự cùng với khớp nối Sau đó, tiến hành ghép ròng rọc và phần trên bằng 4 bulong M4 dài 55mm Tiếp theo, lắp ròng rọc ở giữa, kết nối với ròng rọc khớp bằng dây đai 300mm GT2 Để lắp đặt ròng rọc này, cần hai ổ bi 608, một ở phía trên và một ở phía dưới sau đế, sau đó sử dụng bulong M8 dài 45mm để cố định ròng rọc tại chỗ.
Hình 5 5: Lắp ròng rọc ở giữa bằng dây đai
Chúng ta sẽ lắp động cơ bước cho khớp này bằng cách ghép nối nó với ròng rọc ở giữa thông qua dây đai 200mm Để cố định động cơ vào đế, cần sử dụng 4 bulong M3 Tiếp theo, lắp đặt công tắc hành trình bằng cách sử dụng 1 bulong M3 20mm và một đai ốc để đảm bảo công tắc được cố định đúng vị trí.
Hình 5 6: Lắp công tắc hành trình thứ nhất
Chúng em bắt đầu lắp ráp trục Z bằng cách cố định phần tấm dưới cùng vào đầu bộ ghép nối, sau đó gắn bốn kẹp cho các thanh Tiếp theo, chèn các thanh trơn vào vị trí sao cho vừa khít và đi xuống hết phần khớp nối Cuối cùng, siết chặt các thanh bằng kẹp với bulong và đai ốc M4.
Nhóm đã tiến hành lắp ráp cánh tay đầu tiên của robot bằng cách sử dụng hai bên bắt vít Bên đầu tiên được lắp các ổ trục thẳng để trượt qua các thanh trơn, cho phép ghép hai phần của cánh tay lại với nhau Để thực hiện điều này, nhóm đã sử dụng 4 bulong M5 25mm Sau khi hoàn tất lắp ráp, nhóm đã gắn động cơ bước thứ hai.
Hình 5 8: Lắp ráp cánh tay thứ nhất và động cơ bước thứ hai
Nhóm tiến hành lắp đặt dây đai và ròng rọc cho khớp thứ 2, sử dụng dây đai dài 400mm và 300mm Đối với khớp nối thứ 2 và thứ 3, nhóm sử dụng vòng bi hướng tâm với đường kính trong 30mm và đường kính ngoài 42mm, cùng với vòng bi đẩy có đường kính trong 35mm và đường kính ngoài 52mm.
Hình 5 9: Lắp ráp dây đai và ròng rọc cho khớp thứ 2
Sau khi hoàn tất lắp ráp dây đai, nhóm chỉ cần lắp công tắc hành trình thứ hai vào vị trí chính xác, từ đó hoàn thành thành công cánh tay số 1.
Hình 5 10: Lắp công tắc hành trình thứ 2
Sau khi hoàn thành lắp ráp cánh tay thứ nhất, nhóm bắt đầu tiến hành lắp đặt cánh tay thứ hai Bước đầu tiên là lắp một động cơ bước cho khớp nối thứ ba.
Trong quá trình lắp đặt dây đai và ròng rọc, nhóm đã thực hiện các bước tương tự như lắp cánh tay thứ nhất Họ kết nối động cơ và công tắc hành trình trước khi gắn phần dưới của cánh tay với phần trên, đồng thời đi dây điện qua khớp thứ hai.
Hình 5 11: Lắp ráp cánh tay thứ nhất với cánh tay thứ hai
Từ những quá trình lắp ráp ở trên nhóm đã có thể lắp toàn bộ cụm cánh tay robot vào các thanh trục Z
Hình 5 12: Lắp toàn bộ cụm cánh tay robot scara vào trục Z
Cuối cùng, quá trình lắp đặt tấm trên cùng cho trục Z được thực hiện để giữ đầu trên của các thanh Nhóm bắt đầu bằng cách gắn công tắc hành trình và các kẹp cho trục Z, sau đó lắp đặt vít chì vào đúng vị trí Cuối cùng, động cơ bước thứ tư được lắp đặt, sử dụng bộ ghép trục 5mm đến 8mm để kết nối động cơ với vít dẫn.
Hình 5 13: Lắp đặt tấm trên cùng cho trục Z
Các công đoạn cuối cùng bao gồm việc đi dây và thiết kế bộ kẹp để phục vụ cho in 3D, khắc laser và phay CNC Nhóm sẽ trình bày chi tiết về các công nghệ này ở phần bên dưới.
Cụm đầu đùn nhựa và đầu nhiệt là phần quan trọng trong quá trình in 3D, với đầu phun sử dụng động cơ và cơ cấu bánh rang để truyền động đến bộ phận đẩy nhựa Bộ phận này bao gồm hai thành phần chính: thành phần đùn nhựa và thành phần đầu nhiệt, có chức năng làm nóng chảy sợi nhựa.
Thành phần đùn nhựa được vận hành bởi động cơ thông qua hệ thống bánh răng, trong đó bánh răng bị động giúp đẩy nhựa nhờ vào lực ma sát giữa nhựa và thanh đẩy.
Quá Trình Vận Hành Máy Scara
1 Nguồn Điện: Để cấp điện cho bộ máy Scara hoạt động nhóm sử dụng nguồn Tổ Ong hay còn gọi là nguồn xung với công suất 12V – 10A.
Hình 5 22: Nguồn điện tổ ong
Thông số kỹ thuật của thiết bị bao gồm: điện áp đầu vào là 220V AC (có khả năng chuyển đổi giữa 110V và 220V), điện áp đầu ra là 12V DC, cường độ dòng điện từ 5A đến 60A, và công suất tối đa đạt 60W đến 700W.
2 File thiết kế: sử dụng tệp G-Code để in 3D, Phay CNC và khắc Laser
G-Code là mã máy tính quan trọng, hướng dẫn máy móc thực hiện các tác vụ cụ thể trong sản xuất Nó kiểm soát nhiều yếu tố, bao gồm tốc độ hoạt động và nhiệt độ của thiết bị.
G-Code là ngôn ngữ lập trình điều khiển số, đóng vai trò quan trọng trong các công nghệ như phay CNC, khắc laser và in 3D, giúp các máy móc chế tạo các vật thể vật lý từ thiết kế kỹ thuật số Để thực hiện các đối tượng này, máy cần một tập hợp các hướng dẫn rõ ràng, và G-Code cung cấp các chỉ dẫn về các hành động cần thực hiện cũng như trình tự thực hiện chúng.
Khi tạo G-Code, thứ tự của các lệnh là yếu tố quan trọng nhất cần lưu ý Máy sẽ thực hiện mã từ trên xuống dưới, do đó việc sắp xếp mã đúng thứ tự là rất cần thiết Nếu không cẩn thận, máy có thể không giải mã chính xác và dẫn đến kết quả không mong muốn.
Khi làm việc với máy CNC, việc lựa chọn đơn vị đo lường là rất quan trọng; milimét là đơn vị phổ biến nhất, nhưng có thể cần sử dụng các đơn vị khác tùy theo máy cụ thể Sau khi xác định được đơn vị đo, bạn có thể bắt đầu nhập tọa độ vào mã của mình.
Sau khi tạo mã G, việc kiểm tra mã là cần thiết để đảm bảo tính chính xác Phương pháp hiệu quả nhất là chạy mã trên trình mô phỏng trước khi áp dụng trên máy thực, giúp phát hiện lỗi và đảm bảo mọi thứ hoạt động trơn tru trước khi vào sản xuất thực tế.
3 Các phần mềm cần chuẩn bị để vận hành Ở đây nhóm sử dụng 3 phần mềm để vận hành 3 chức năng khác nhau của máy robot Scara, cụ thể như sau:
• Chức năng In 3D nhóm sử dụng phần mềm: Repetier – Host For Printer 3D
• Chức năng phay CNC sử dụng phần mềm: Aspire For CNC Milling
• Chức năng khắc Laser sử dụng phần mềm: Light Burn For Laser
Mỗi phần mềm sẽ có cách sử dụng và cách thức hoạt động riêng, để tìm hiểu sâu hơn chúng ta cùng đọc tiếp xuống các phần tiếp theo
5.4.2 Quy Trình Vận Hành Máy In 3D
1 Phần mềm Repetier – Host For Printer 3D
Repetier-Host là phần mềm lý tưởng cho việc quản lý in 3D, cho phép xử lý đồng thời 16 máy đùn với nhiều loại sợi và màu sắc khác nhau Phần mềm này hiển thị kết quả in bằng các màu sợi riêng lẻ, giúp người dùng dễ dàng xem trước kết quả trước khi tiến hành in.
Hình 5 23 : Không gian phần mềm Repetier – Host For Printer 3D
Repetier-Host features four different slicing engines: Slic3r, Slic3r Prusa Edition, CuraEngine, and Skeinforge Additionally, users can integrate any other slicing software they prefer with Repetier-Host.
Sau khi cắt, người dùng có thể quan sát tất cả các chuyển động của máy đùn cùng với các cấu trúc hỗ trợ Việc kiểm soát toàn bộ mô hình, các khu vực cụ thể hoặc các lớp riêng lẻ cho phép phát hiện các vấn đề tiềm ẩn trước khi in, giúp tiết kiệm đáng kể thời gian và chi phí.
Repetier-Host là phần mềm dễ dàng sử dụng, lý tưởng cho người mới bắt đầu, đồng thời cung cấp khả năng kiểm soát toàn diện cho máy in, máy cắt và quy trình in khi cần thiết.
Hình 5 24 Truy cập điều khiển In 3D ở mọi nơi
Chúng ta có thể dễ dàng truy cập và điều khiển chức năng in từ bất kỳ đâu thông qua trình duyệt, sử dụng PC, điện thoại thông minh hoặc máy tính bảng.
2 Các bước thiết lập thông số
Để đạt được sản phẩm in hoàn hảo, cần lưu và chỉnh sửa các thông số sau: Mở Reptier-host đã cài đặt, chọn tab Slicer và chuyển sang Slic3r Tiếp theo, chọn Configuration để bắt đầu điều chỉnh cài đặt Slic3r Sau khi hoàn tất, giao diện chính của Slic3r sẽ hiển thị, hãy nhấp vào biểu tượng bánh răng để thiết lập các mục tương ứng Đừng quên nhấn save sau mỗi lần hoàn thành cài đặt một mục.
+ Lớp nhựa in và đường bao ngoài:
Chiều cao lớp nhựa in, thường khoảng 80% kích thước đầu đùn (ví dụ, với đầu đùn 0.4mm thì chiều cao lớp nên là 0.32mm), ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng bề mặt cạnh của vật in cũng như độ kết dính giữa các lớp in.
Chiều cao lớp nhựa đầu tiên ảnh hưởng đến độ bám dính của vật in trên bàn in Thông số này phụ thuộc vào việc bạn thiết lập giá trị 0 cho trục Z.
