Tổng quan về hệ thống sản xuất tích hợp máy tính pot

Slide - Tin hoc Ky thuat Ung dung - 2007-2008 trang 14- Giới thiệu về ứng dụng công nghệ CA-x Máy tính trong một số thiết bị và hệ thống công nghiệp • Chu trình sản xuất cơ khí – Thiết k

Trang 1

Slide - Tin hoc Ky thuat Ung dung - 2007-2008 trang 1

4- Giới thiệu về ứng dụng công nghệ CA-x

Máy tính trong một số thiết bị và hệ thống công nghiệp

• Chu trình sản xuất cơ khí

– Thiết kế: ý tưởng, chức năng, chi tiết

– Kiểm định thiết kế

– Lập và kiểm định chu trình chế tạo cho từng chi

tiết

– Chế tạo chi tiết

– Kiểm định chi tiết

hệ thống sản xuất truyền thống và hiện đại

• HTSX truyền thống • HTSX hiện đại

Trang 2

hệ thống sản xuất truyền thống và hiện đại

• HTSX truyền thống • HTSX hiện đại

– Thông tin rời rạc

Chu trình sản xuất cơ khíThiết kế CAD CA-Design

Kiểm định CAE

CA-Engineering

Chế tạo CAM CA-Manufacturing

Kiểm tra CAQ CA-Quality Control

Quy trình Chế tạo CAPP CA-Process Planning

M« h×nhPh©n tÝchDuyÖt l¹i Tµi liÖu

KÕ ho¹ch gia c«ngLËp tr×nh tõng phÇnThiÕt kÕ dông côLo¹i vËt liÖu

CAM CAD

• Phân tích mô hình hình học– Đặc tính cơ lý

• Thiết kế thẩm định– Chức năng, hoạt động tổng thể

• Kết xuất tài liệu thiết kế– Lưu trữ, chế tạo: File, bản vẽ

Trang 3

Chiến lược gia công

CAM: Các thông tin Đầu vào

• Mô hình hình học (CAD)

• Vị trí gia công

• Chiến lược gia công (từng vị trí)

• Lựa chọn về dữ liệu gia công

– Máy – Chế độ gia công (v, f, T, s,…)

Trang 4

Đặc điểm của CAD/CAM

• Chương trình ứng dụng

– Tương tác – Ngôn ngữ chuẩn – Cú pháp – Giao diện – Cơ sở dữ liệu – Phụ thuộc phần cứng – Thời gian đáp ứng – …

– Tính trung ương hoá (centralized):

• Đảm bảo Dữ liệu thống nhất trên mọi view

– Tính tích hợp (integrated):

• Mô hình hình học hữu dụng trong mọi giai đoạn phát

triển sản phẩm

– Tính liên kết (associativity):

• dữ liệu có thể được nhập vào dưới nhiều hình thức và

được lưu ở trung ương

– Phương pháp mô hình hoá dùng chung

• Công cụ MHHH của CAD <-> CAM – Hệ thống cơ sở dữ liệu dùng chung

• CSDL MHHH của CAD <-> CAM

Trang 5

– Không thay đổi CSDL, chỉ là thao tác góc nhìn

– Thao tác: ẩn nét khuất, thay đổi góc nhìn, tô bóng

• Tính toán đường dụng cụ

– Dựa trên các thông số đã nhập

– Dịch ra chương trình gia công cho máy CNC

• Các hỗ trợ đặc biệt

• Khả năng mở rộng hệ thống

• Server– Phần mềm

• OS của phần mềm

• Cú pháp của các lệnh sử dụng

• Tài liệu hướng dẫn– Bảo dưỡng

• 5-10% chi phí ban đầu của toàn hệ thống/năm

• Sửa chữa phần cứng và upgrade phần mềm

• Cần có trong hợp đồng mua bán phần mềm /hệ thống– Dịch vụ hỗ trợ

• Đào tạo ban đầu, đào tạo trong quá trình sử dụng, hỗ trợ kỹ thuật

• Khoá đào tạo: tại chỗ hay tại địa điểm người sử dụng

• Dịch vụ hỗ trợ kỹ thuật: rất cần thiết nếu phần mềm /hệ thống là mới

Trang 6

• Quan trọng, quyết định các mô-đun ứng dụng có thể của hệ.

• Các kỹ thuật: khung dây, bề mặt, khối rắn

• Sự liên thông và tích hợp trong hệ thống?

– Hệ toạ độ và dữ liệu đầu vào:

• Thay đổi hoặc định nghĩa hệ tọa độ một cách linh hoạt?

• Phù hợp với mục tiêu mô hình hoá?

– Các đối tượng mô hình hoá:

• Đối tượng cho phép mô tả?

• Khả năng tạo, hiệu chỉnh, kiểm tra nhanh chóng?

– Hiệu chỉnh và xử lý hình học:

• Các công cụ ứng dụng tốt trên mọi hình thức kỹ thuật mô tả?

– Hỗ trợ các chuẩn đồ họa:

• Cần thiết để chuyển đổi dữ liệu giữa các hệ thống khác nhau,

• Rất quan trọng khi có nhiều hệ thống trong một công ty, hoặc trao đổi

dữ liệu với các đối tác gia công, theo dõi,

• Chú ý rằng khi chuyển đổi dữ liệu luôn luôn có mất mát thông tin

3- Khả năng kết xuất tài liệu

– Kết xuất các bản vẽ theo chuẩn vẽ kỹ thuật:

• thêm các thông tin cần thiết về kích thước, tạo đường gióng, chú thích,

– Thường mất thời gian 3 lần so với tạo mô hình hình học

– Cần chú ý đến độ tiện ích của các công cụ sử dụng cho việc này:

• Tích hợp và giao diện tới CSDL?

– Các ứng dụng liên quan đến chế tạo:

• Tính toán và kiểm tra đường dụng cụ, lập trình chế tạo NC,

dịch chương trình,…?

• Các mô-đun ứng dụng thực sự tích hợp?

– Các ngôn ngữ lập trình hỗ trợ:

• Mức độ hỗ trợ đối với ngôn ngữ lâp trình?

• Cú pháp đồ hoạ nội trú vs ngoại trú quá lớn?

“The abbreviation CNC stands for computer numerical

control, and refers specifically to a computer "controller" that

reads G-code instructions and drives the machine tool, a

powered mechanical device typically used to fabricate metal

components by the selective removal of metal CNC does

numerically directed interpolation of a cutting tool in the work

envelope of a machine The operating parameters of the CNC

can be altered via software load program.”

Wikipediahttp://en.wikipedia.org/wiki/CNC

• Hệ chấp hành

– Động cơ – Chuyển động gia công – Các hoạt động phụ trợ

Điều khiểnThông số gia công

Vị trí gia công Nội suy liên tục

Trang 7

– Phần xử lý dữ liệu (DPU- data processing unit)

• Xử lý dữ liệu mã hóa từ băng từ hay các thiết bị nhớ khác

• Chuyển các thông tin về CLU: vị trí, chuyển động, tín hiệu

phụ khác

– Phần điều khiển vòng lặp (CLU-control loops unit)

• Kích hoạt các cơ cấu điều khiển máy theo TT từ DPU

• Nhận tín hiệu phản hồi khi kết thúc các hoạt động

– CPU (như PC), ROM, RAM, bộ xử lý số học, xử lý logic

và truyền thông giữa phần nhập và xuất dữ liệu.

• Phần nhập dữ liệu.

– Nhận DL từ người vận hành – Nhận các tín hiệu phản hồi từ hệ thông đo lường…

– Tạo các lệnh G-code mới theo lập trình macro

– Thay đổi thông số gia công

– Thay đổi các thông số nội bộ của máy

Trang 8

– Thay đổi nhanh chóng

– Đảm bảo năng xuất khá cao

– Thiết bị cấp phát, kiểm tra, phân loại

– Thiết bị mang chuyển: rôbốt, băng truyền, xe tự hành.

– Là một dây chuyền sản xuất gồm nhiều trạm

liên thông, ràng buộc

– Các trạm có chức năng khác nhau, được điều

khiển bằng CT riêng

– Cả hệ thống được điều khiển bằng một chương

trình chung nhằm quản lý, kết nối các trạm.

– Sửa chữa bảo trì hệ thống.

– Thay đổi phần cứng các trạm: dụng cụ và setup – Khởi động và tắt hệ thống.

– Nhập dữ liệu.

– Lập các chương trình gia công cho sản phẩm.

Trang 9

• CIM = khái niệm

• Sản xuất >< Gia công

• Sản xuất = mọi hoạt động liên quan

đến việc tạo ra sản phẩm

• CIM: tích hợp các hoạt động trên một

hệ thống thông tin liên thông

LËp quy tr×nh s¶n xuÊt

S¶n xuÊt

LËp tr×nh cho c¸c m¸y SX

T thô

V chuyÓnLưu khoTµi chÝnhTiÕp thÞ

KÕ ho¹ch s¶n xuÊt

3 Các thuộc tính phân loại của một hệ CAD/CAM

4 Những điều cần lưu ý khi lựa chọn một hệ CAD/CAM

5 Những điều cần lưu ý khi đưa một hệ thống CAD/CAM vào

ứng dụng

6 Đưa ra ưu nhược điểm của ứng dụng CAD/CAM trong một

tình huống cụ thể và các điều cần lưu tâm

7 Thông qua tham khảo các HTSX tích hợp máy tính và cụ thể

là hệ CAD/CAM, hãy rút ra kết luận về tính ưu việt và những

thách thức khi ứng dụng loại HTSX này

8 Liên hệ điều kiện VN

Trang 10

Phân loại các lĩnh vực của

Computer Graphics

Kü thuËt ph©n tÝch

vµ t¹o ¶nh

§å ho¹ ho¹t h×nh vµ nghÖ thuËt

Đồ họa Raster vs Vector

• Raster

– Hình ảnh và mô hình của các vật thể được biểu diễn bởi tập hợp các điểm của grid

– Thay đổi thuộc tính của các pixel => thay đổi từng phần và từng vùng của hình ảnh

– Copy được các pixel từmột hình ảnh này sang hình ảnh khác

• Vector

– Không thay đổi thuộc tínhcủa từng điểm trực tiếp– Xử lý với từng thành phầnhình học cơ sở của nó vàthực hiện quá trình tô trát

và hiển thị lại

– Quan sát hình ảnh và môhình của hình ảnh và sựvật ở nhiều góc độ khácnhau bằng cách thay đổiđiểm nhìn và góc nhìn

© Walt Disney and TSL

Trang 11

• Mô hình dữ liệu (data model)

– Mảng ghi toạ độ các pixel, danh sách các đối tượng, v.v

– Lưu lại dữ liệu về các đối tượng

– Thường lưu trữ trong các cơ sở dữ liệu (database)

• Thư viện mô tả

– Các thủ tục mô tả các đối tượng được xây dựng nên từ

các thực thể cơ sở (primitive) để có thể mô tả

• các thành phần (component) của các đối tượng

• các thuộc tính (attribute) của các thành phần này

• các phương thức kết nối (connectivity) giữa các thành phần

Các loại Cơ sở dữ liệu

• Dữ liệu lưu trong các bảng

• Các bảng có liên quan (relation)

• Sự liên quan tạo nên vật thể

• Mối liên quan được lưu riêng

• Có thể thay đổi các mối liên quan

Trang 12

• Mối liên quan thể hiện trực tiếp

• Mối liên quan đa chiều (many-to-many)

– Tương tác dữ liệu riêng

– Cho phép tạo các đối tượng mẫu

3 Vì sao cần tìm hiểu các loại cấu trúc của cơ sở

dữ liệu đồ họa? Các yếu tố nào tạo nên một cơ

sở dữ liệu tốt?

4 Theo bạn cấu trúc CSDL tốt sẽ ảnh hưởng đến (các) thông số nào của hệ CAD/CAM, vì sao?

5 Hệ CAD/CAM cần sử dụng hệ ĐHVT nào? Vì sao?

• Ví dụ– Di chuyển, quay, thu phóng, đối xứng, bóp méo trong một hệtrục toạ độ

• Đối tượng của BĐHH– Vật thể– Các điểm đinh nghĩa vật thể

• Các quan điểm– biến đổi tọa độ của đối tượng trong một hệ trục tọa độ cố định – biến đổi hệ tọa độ

Trang 13

• Điểm ban đầu

• Điểm sau biến đổi

• 2 Phép thu phóng so với gốc toạ độ

• 3 Phép quay quanh gốc toạ độ

• Tìm kết quả của di chuyển

– điểm P’(x’,y’): x’ = x + dx và y’ = y + dy

d T

• Tìm kết quả của phép thu phóng

– điểm P’(x’,y’): x’ = sx.x và y’ = sy.y

''

0 0

s y

'

Trang 14

3 Phép quay quanh gốc toạ độ(1)

• Quay

– Đối tượng: P(x,y)

– θ

• Tìm kết quả của phép quay

– điểm P’(x’,y’): x’ = x.cosθ - y.sinθ

y’ = x.sinθ + y.cosθ

3 Phép quay quanh gốc toạ độ(2)

''

y

x

θ θ

cos sin

sin cos

x

θ θ

cos sin

sin cos

' '

• Biểu diễn đối tượng trong HTĐ thuần nhất

– Đối tượng 2 chiều: P(x, y, 1)

– Đối tượng 3 chiều: P(x, y, z, 1)

• P Toạ độ của đối tượng trước biến đối

• P’ Toạ độ của đối tượng sau biến đối

• M Ma trận biến đổi

Trang 15

1 0

0 1

1

'

y x d d y

x

y x

'

y x s s

y

x

y x

0 cos sin

0 sin cos

1

'

y x y

x

θ θ θ θ

y x

d d T

y x

s s S

0 cos sin

0 sin cos

θ θ θ θθ

• Biểu diễn các BĐHH thông qua phép nhân

r j i g

q f e d

p c b a

Trang 16

x y

z

x y

dz dy dx dz

dy dx T

0 0 0

0 0 0 )

,

(

z y x

z

y

x

s s s s

0 1 0 0

0 0 cos sin

0 0 sin cos )

θ θ θ

0 cos sin 0

0 sin cos 0

0 0 0 1

θ θ θ

xR

0 cos 0 sin

0 0 1 0

0 sin 0 cos ) (

θ θ

0 1 0 1 0 1

i g f d c b

= + +

=

z iy gx z

fz y dx y

cz by x x

' ' '

Trang 17

Bóp méo theo x

y

x O

y

x O

• Thay đổi dấu

– Thành phần x – Thành phần y – Hoặc cả 2

– ĐX qua trục tung – ĐX qua trụng hoành – ĐX qua gốc TĐ

• Chính là phép thu phóng, với 1) sx = -1

010

001

010

001

010

001

Rxy

M

P

P2y

x O

Vai trò của gốc TĐ trong BĐHH

θ φ

P(x,y)

• Phép Tịnh tiến không phụ thuộc vào vị trí gốc TĐ

– Thực hiện phép biến đổi (bình thường!)

– Tính toán chuyển HTĐ về chuẩn

Trang 18

• Chuyển chuẩn thu phóng về gốc toạ độ: P → P*

• Thực hiện phép thu phóng quanh gốc: P *→ P**

• Chuyển ngược lại chuẩn thu phóng về P1: P**→ P’

• Biểu diễn toán học của chuỗi thao tác dưới dạng MT:

P*

x y

O ≡ P1

P**

x y

O ≡ P1

P’

x y

• Chuyển chuẩn quay về gốc toạ độ: P → P*

• Thực hiện phép quay quanh gốc TĐ : P *→ P**

• Chuyển ngược lại chuẩn quay về P1: P**→ P’

• Biểu diễn toán học của chuỗi thao tác dưới dạng MT:

O ≡ P1

P**

x y

O ≡ P1θ

P’

x y

4 Nêu công thức tổng quát của phép BĐHH?

5 Việc sử dụng hệ toạ độ thuần nhất đem lại ích lợi

gì cho việc tính toán biến đổi hình học? Nêu thí dụ?

sử dụng để tính toán với hệ toạ độ thường và

thuần nhất, nêu ý nghĩa các thông số.

7 Nêu ý nghĩa của các quy ước cần nhớ trong

phép BĐHH 3D.

8 Khi áp dụng liên tục nhiều phép biến đổi hình

học đối với một vật thể, phương pháp tính toán

kết quả được tổng quát hoá như thế nào?

Trang 19

3 Cho tam giác ABC

với toạ độ đỉnh như

– Phép phóng to 2 lần so với điểm M(2,3) rồi

4 Có tam giác ABC trong không gian như trên

• Trình bày phương pháp và viết công thức tính toạ độ các đỉnh B và C sau chuỗi phép biến đổi sao cho:

A về gốc >> AB ≡ Oz, AC nằm trong (yoz).

• Sau khi viết công thức thay số để kiểm nghiệm kết quả

A B C

Trang 20

Phép chiếu: Khái niệm

• Tia chiếu: (ray)

– các đường thẳng đi qua các đỉnh của đối tượng

• Tâm chiếu: (center of projection)

– điểm hội tụ của các tia chiếu

• Mặt phẳng chiếu (view plane):

– mặt phẳng trên đó vật được quan sát

Phép chiếu: Khái niệm

• Phép chiếu song song

– Các tia chiếu song song

– Bảo toàn được mối

quan hệ giữa các chiều

của đối tượng

nhau của đối tượng

– Không cho một biểu

diễn thực của đối tượng

ba chiều

• Phép chiếu phối cảnh

– Các tia chiếu hội tụ ở tâm chiếu – Không bảo toàn được mối liên hệ giữa các chiều

– Càng xa sẽ có các ảnh chiếu nhỏ hơn.

– Tạo ra được biểu diễn thực hơn của đối tượng

– Chiếu mỗi điểm đầu mút thành các điểm hai chiều.

– Vẽ đường thẳng nối hai điểm ảnh qua phép chiếu

Trang 21

y y

/ 1

'

−

=

E x

z z

/ 1

• Phép chiếu phối cảnh

t

/ 1

1 '

−

=

E x

y y

/ 1

'

−

=

E x

z z

/ 1

2.3 Biểu diễn đường cong 2.4 Biểu diễn các bề mặt 2.5 Biểu diễn mô hình khối rắn

Trang 22

Đường cong trong CAD

P

x y

Các cách biểu diễn đường (1)

Biểu diễn Đường

Không tham số Có tham số

Không tường minh Tường minh

Dạng không tham số

• Tường minh:

– Mối tương quan đơn trị (one to one)

– P = [x y(x) z(x)]T

– Không biểu diễn được các đường khép kín

hoặc không đơn tr ị (one to many)

• Không tường minh

– Giao của hai mặt: F(x, y, z) = 0 và G(x, y, z) = 0

– Giải hệ phương trình để tìm nghiệm

• Bất lợi của dạng không tham số

– Khó tính toán biểu diễn với các điểm có trị số tiếp tuyến đặc biệt: 0 hoặc ∞

– Sự phụ thuộc vào hệ toạ độ trong việc biểu diễn đường, vốn là tương quan giữa các điểm thuộc đường

– Việc hiển thị sử dụng tập hợp điểm không đem lại hiệu suất hiển thị tốt

– Cho phép các hàm đa nghiệm

– Biểu diễn thông qua dạng đa thức

– Hình dáng không phụ thuộc hệ toạ độ

– Liên quan thông qua tham số tạo nên hình dáng

đường cong

– Giảm khối lượng tính toán, dễ dàng hiển thị

– Được sử dụng trong CAD/CAM

– P = [x(u) y(u) z(u)]T umin≤ u ≤ umax– Thông thường, umin= 0, umax= 1

Trang 23

Dạng tham số (3)

• Tính toán đặc trưng

– Độ dài của vector

– Vector đơn vị của một vector

z y

x P P P

Các đường trong CAD (1)

• Các đường cơ bản

– Đường thẳng – Đường tròn – Đường Ellipse

• Các đường cong tổng hợp

– Đường cong Hermite – Đường cong Bezier – Đường cong B-Spline

Các đường trong CAD (2)

• Thiết lập phương trình đường cong tham

• Tham số:

– uP1= 0 – uP2= 1

Thiết lập phương trình tham số của đường thẳng?

1 u P P P

=

1 0

) ( 2 11

u

P P u P

= 1 0

) ( 2 11

u

P P u P

=

− +

=

− +

=

) ( ) ( ) (

121)

z z u z z

y y u y y

x x u x x

u u

u

1

0 ≤ u ≤

Trang 24

12

'

z z

z

y y

y

x x

12

P P

P P n

−

=

2222221

π

2

0 ≤ u ≤

u u RP(x,y,z) Pn(xn,yn,zn) Pn+1(xn+1,yn+1,zn+1)

= +

=

c c c

z z

u R y y

u R x x

=

∆ +

y

u u R

) cos(

∆

− +

=+ + +

n n

c n c

n c n

c n c

n c n

z z

u x x u y y y y

u y y u x x x x

1 1 1

sin ) ( cos ) (

) , , ,

= +

=

c c c

z z

u R y y

u R x x

sin cos

π 2

= +

=

c c c

z z

u R y y

u R x x

sin cos

c

s u u

u ≤ ≤

Tiêu đề	Tổng quan về hệ thống sản xuất tích hợp máy tính pot
Tác giả	Nguyễn Thị Hồng Minh
Trường học	Học Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông
Chuyên ngành	Kỹ thuật Máy tính
Thể loại	Báo cáo khoa học
Năm xuất bản	2007-2008
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	44
Dung lượng	3,67 MB