Báo cáo thực tập cơ điện tử tại công ty TNHH ngô hà gia

Báo cáo thực tập cơ điện tử tại công ty TNHH ngô hà gia

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình thực tập tốt nghiệp vừa qua em luôn nhận được sự quan tâm,giúp đỡ tận tình từ các anh thuộc công ty TNHH Ngô Hà Gia, từ thầy, cô giáo trong bộmôn Cơ điện tử, khoa Cơ khí trường Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh

Lời đầu tiên, em xin bày tỏ long biết ơn sâu sắc đến ban giám hiệu trường Đại họcBách khoa thành phố Hồ Chí Minh, các thầy cô trong khoa Cơ khí và đặc biệt là các thầy

cô ở bộ môn Cơ- điện tử đã tận tình giúp đỡ em trong suốt thời gian học tại trường

Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy TS Ngô Hà Quang Thịnh, đãtạo điều kiện cho em được thực tập tại công ty, đã trực tiếp giúp đỡ, tận tình hướng dẫn vàgiải đáp thắc mắc trong suốt quá trình thực tập để em có thể hoàn thành báo cáo này

Em xin gửi lời cảm ơn tới các anh chị tại công ty TNHH Ngô Hà Gia đã giúp emtrong suốt quá trình thực tập

Em xin cảm ơn bạn bè và gia đình đã hỗ trợ em trong suốt thời gian thực tập vừaqua

Trong suốt quá trình thực tập, kiến thức chuyên môn cũng như kiến thức ngoài thực

tế còn nhiều hạn chế nên báo cáo này cũng không thể tránh khỏi những thiếu sót Em rấtmong nhận được sự nhận xét, góp ý từ thầy, cô để có thể làm tốt hơn ở những báo cáo sắptới

Em xin chân thành cảm ơn

TPHCM, ngày 09 tháng 08 năm 2018

Sinh viên thực hiện

MỤC LỤC Phần 1: TỔNG QUAN 1

1.1 Giới thiệu về công ty: 1

1.2 Sơ đồ tổ chức: 1

Phần 2: TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP 2

2.1 Tìm hiểu chung về robot công nghiệp: 2

2.1.2 Định nghĩa về robot công nghiệp: 3

2.1.3 Cấu trúc cơ bản của robot công nghiệp 4

2.2 Robot Fanuc 5

2.2.1 Tổng quan robot Fanuc 5

2.2.2 Cấu tạo robot: 7

Phần 3: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ AC SERVO 11

3.1 Vị trí vai trò PCL6045BL Kit 11

3.2 Nguyên tắc hoạt động: 11

3.3 Một số thiết lập cơ bản 13

3.3.1 Kiểu xuất xung cho hai chân OUT và DIR 13

3.3.2 Thiết lập đường đặt tính khi xuất xung 13

3.3.3 Các kiểu xuất xung: 14

3.4 Điều khiển vị trí: 14

3.4.1 Xuất xung liên tục (MOD: 00h, 08h) 14

3.4.2 Xuất xung với giá trị tương đối (MOD: 41h) 15

3.4.3 Xuất xung với giá trị tuyệt đối ( MOD: 42h) 16

3.4.4 Trở về vị trí counter ( MOD: 44h) 17

3.5 Những sự cố thường gặp khi điều khiển động cơ AC servo 17

3.5.1 Đối với board PCL6045BL: 17

3.5.2 Đối với động cơ AC servo: 18

Phần 4: GIỚI THIỆU VỀ OPENGL 19

4.1 Giới thiệu OpenGL 19

4.1.1 OpenGL là gì? 19

4.1.2 Cấu trúc lệnh của OpenGL 19

4.1.3 OpenGL Utility Toolkit (GLUT): 20

4.2 Vẽ các đối tượng hình học 21

4.2.1 Một số thao tác cơ bản: 21

4.2.2 Vẽ các đối tượng hình học: 22

4.3 Các phép biến đổi 22

4.3.1 Giới thiệu: 22

4.3.2 Thao tác trên ModelView 23

4.3.3 Thao tác trên Projection 24

4.3.4 Thao tác trên ViewPort 24

4.4 Tô màu 26

4.4.1 Chế độ màu RGBA 26

4.4.2 Thiết lập màu shading 26

4.5 Tương tác với người dùng: Chọn đối tượng 26

MỤC LỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1: Ứng dụng robot KAKU trong hệ thống sản xuất CIM 4

Hình 2.2: Robot FANUC LR Mate 200iB 7

Hình 2.3: Vùng hoạt động của FANUC LR Mate 200iB 8

Hình 2.4:Cấu tạo FANUC LR Mate 200Ib 8

Hình 3.1: Vị trí PCL6045BL Kit trong hệ thóng điều khiển 11

Hình 3.2: Kiểu xuất xung trên chân OUT và DIR 13

Hình 3.3: Đường đặc tính khi xuất xung 13

Hình 3.4: Chế độ xuất xung liên tục 14

Hình 3.5: Chế độ xuất xung tương đối 15

Hình 3.6: Chế độ xuất xung tuyệt đối 16

Hình 3.7: Chế độ xuất xing về counter 0 17

Hình 3.8: Sơ đồ đấu dây chân EL+(+ Limit) và EL- (-Limit) 18

Hình 4.1 Giao diện Window của OpenGL 21

Hình 4.2: Sơ đồ tạo ảnh tới mắt người nhìn trong OpenGL 22

Hình 4.3: Ảnh tạo thông qua camera 23

Hình 4.4: Minh họa cho việc thiết lập Viewport 25

Hình 4.5: Dùng GLUT để tạo hai khớp của robot, thao tác xoay robot bằng chuột 27

Hình 4.6: Dùng MFC để tạo 3 khớp, điều chỉnh bằng slider trên toolbar 28

MỤC LỤC BẢ

Bảng 2.1: Thông số kĩ thuật của robot FANUC LR Mate 200Ib 9Bảng 3.1: Các bước vận hành board PCL6045BL 12Y

Phần 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu về công ty:

Công ty TNHH Ngô Hà Gia:

Với định hướng là doanh nghiệp khoa học công nghệ, công ty bao gồm đội ngũ kỹ

sư trẻ, giàu nhiệt huyết, vững chuyên môn nhằm áp dụng những thành tựu tronglĩnh vực khoa hoc công nghệ, nâng cai giá trị gia tăng và hàm lượng chất xámtrong các sản phẩm “Made in Viet Nam”

1.2 Sơ đồ tổ chức:

Công ty TNHH Ngô Hà Gia:

2 Sản phẩm chính của công ty:

Sản phẩm của công ty là các thiết bị, vi mạch và bộ điều khiển, giải pháp phầnmềm trong lĩnh vực cơ khí, tự động hóa

Phần 2: TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP 2.1 Tìm hiểu chung về robot công nghiệp:

2.1.1 Sơ lược về quá trình phát triển:

“Versatran”

*Quá trình phát triển xủa Robot công nghiệp được tóm tắt như sau:

- Năm 1950, Mỹ thành lâp viện nghiên cứu đầu tiên

- Đầu năm 1960, công ty AMF cho ta đời sản phẩm đầu tiên có tên Versatran

- Từ năm 1967, ở ANh người ta đã bắt đầu nghiên cứu và chế tạ IR theo bảnquyền của Mỹ

- Từ năm 1970, việc nghiên cứu các tính năng của robot đã được chứ ý nhiều hơn

và bắt đầu xuất hiện ở các nước như: Đức, Ý , Pháp, Thụy Điển

- Từ năm 1968, Nhật Bản bắt đầu nghiên cứu về IR

- Từ 1980-1990, Robot có vị trí quan trọng trong các dây chuyển sản xuất tự độnghiện đại

- Đến nay có khoảng 200 công ty sản suất IR trên thế giới:

+ Ở Mỹ có khoảng 30 công ty: Robots.Pro, Vecna Robotics, Robot Dynamics,

Ngoài ra , trên thế giới còn có 90 công ty Tây Âu và một số công ty của Nga,… Do đó, ta

có thể nói rằng robot là một lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng không thể thiếu của nhữngnước phát triển

b) Tại Việt Nam:

Tại Việt Nam, nghiên cứu phát triển robot đã có những bước tiến đáng kể trong 25năm qua Nhiều đơn vị trên toàn quốc đã thực hiện các nghiên cứu cơ và và các ứng dụngcủa robot như: Trung tâm Tự động hóa- Đại học Bách khoa Hà Nội, viện Điện tử-Tin học,viện Khoa học và Công nghệ quân sự -Học viện Kỹ thuật quân sư,…

Bên cạnh đó, còn phải kể đến Công ty Cổ phần Robot TOSY doanh nghiệp thiết kế

và chế tạo robot Việt Nam có nhiều sản phẩm ấn tượng trên thị trường quốc tế

Các nghiên cứu về động học và động lực học robot được các khoa cơ khí, chế tạomáy của các trường đại học và viện nghiên cứu quan tâm, Ngoài việc tìm các phươngpháp giải các bài toán liên quan đến cơ học của các loại robot nối tiếp, song song, diđộng, thì các chương trình mô phỏng kết quả chuyển động 3D được áp dựng và phát tiển

để minh họa cũng như phục vụ cho phân tích, thiết kế robot

2.1.2 Định nghĩa về robot công nghiệp:

Robot công nghiệp có thể được định nghĩa theo một số tiêu chuẩn sau:

Theo tiêu chuẩn AFNOR của Pháp: Robot công nghiệp là một cơ cấu chuyển động tựđộng có thể lập trình, lặp lại các chương trình, tổng hợp các chương trình đặt ra trên cáctrục tọa độ, có khả năng đinh vị, đinh hướng, di chuyển các đối tượng vật chất như chitiết, đạo cụ, gá lắp theo những hành trình thay đổi đã được cài đặt nhằm thực hiện cácnhiệm vụ công nghệ khác nhau

Theo tiêu chuẩn RIA của Mỹ ( Robot Institute of America): Robot là một tay máy vạnnăng có thể lặp lại các chương trình, được thiết kế để di chuyển vật liệu, chi tiết, dụng cụ,hoặc các thiết bị chuyên dung thông qua các chương trình điều khiển để hoàn thành cácnhiệm vụ khác nhau

Theo tiêu chuẩn TOCT 25686-85 của Nga: Robot công nghiệp là một máy tự động đượcđặt cố định hoặc có thể di động được, liên kết giữa một tay máy và một hệ thống điềukhiển theo chương trình, có thể lặp lại để hoàn thành các chức năng vận đông và điềukhiển trong quá trình sản xuất

Do đó, robot công nghiệp là thiết bị tự động hóa và trở thành bộ phận không thể thiếuđược của các hệ thống sản xuất linh hoạt Vì vậy robot công nghiệp trở thành phương tiệnhữu hiệu để tự động hóa, nâng cao năng suất lao động và giảm nhẹ cho con người nhữngcông việc nặng nhọc, độc hại dưới sự giám sát của cong người

Hình 2.1: Ứng dụng robot KAKU trong hệ thống sản xuất CIM

2.1.3 Cấu trúc cơ bản của robot công nghiệp

a) Các thành phần chính của robot công nghiệp:

Một robot công nghiệp thường bao gồm các thành phân chính sau: cánh tay robot,ngồn động lực, dụng cụ gắn lên khâu chấp hành ( tool), các cảm biến, bộ điều khiển, bẳngdạy, máy tính…

Cánh tay robot ( tay máy) là kết cấu cơ khí gồm các khâu liên kết với nhau bằng cáckhớp động để có thể tạo những chuyển động cơ bản của robot.

Nguồn động lực là các động cơ điện, các hệ thống thủy lực, khí nén cho tay máyhoạt động

Dụng cụ thao tác được gắn lên khâu cuối cùng của robot, dụng cụ của robot có thểnhiều kiểu khác nhau như: dạng bằn tay để nắm bắt đối tượng hoặc các công cụ làm việcnhư mỏ hàn, đá mài, đầu phun sơn…

Bảng dạy ( Teach-Pendant) dung để dạy cho robot các thao tác cần thiết theo yêucầu trong quá trình làm việc, sau đó robot sẽ lặp lại cacs bước trong quá trình dạy

Các phần mềm độc lập và các chương trình điều khiển robot được cài đặt trên máytính, dung để điều khiển robot thông qua bộ điều khiển ( Controller) Bộ điều khiển cònđược gọi là Modun điều khiển ( Unit Driver) Một modun điều khiển có thể có các cổngI/O để làm việc với nhiều thiết bị khác nhau như các cảm biến giúp robot nhận biết trạngthái của bản thân, xác định vị trí của đối tượng làm việc hoặc dò tìm vât khác,…

b) Kết cấu tay máy

Tay máy là phần quan trọng của một robot công nghiệp, nó quyết định đến khả nănglàm việc của robot Các kết cấu nhiều tay máy được phỏng theo cấu tạo và chức năng củatay người, tuy nhiên ngày nay tya máy được thiết kế rất đa dạng, nhiều cánh tay robot cóhình dáng khác xa so với cánh tay người Trnong thiết kế và sử dụng, chúng ta cần quantâm đến những thông số liên quan đến khả năng làm việc của robot như: tầm với ( trườngcông tác), số bậc tự do ( thể hiện sự khéo léo, linh hoạt của robot), độ cứng vững, tải trọngvật nâng, lực kẹp…

2.2 Robot Fanuc

2.2.1 Tổng quan robot Fanuc

Máy robot FANUC LR Mate 200Ib, là một robot dòng FANUC, một robot nhỏ gọn,môđun, có thể được sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau Robot 200iB là hệ thốngservo và có một cánh tay robot 6 bậc tự do với khả năng quay về phía sau để có một vùnglàm việc lớn hơn và để cung cấp sự linh hoạt tối đa

Các lợi ích bổ sung bao gồm tốc độ trục có thể đạt 480 độ/ giây, một bộ phận hiệuứng cuối được tích hợp trong cổ tay, phanh an toàn trên trục 2 và trục 3, một bộ van điện

từ gắn bên trong Bảo trì sẽ được yêu cầu với các động cơ servo không chổi than AC và

các ổ đĩa harmonic trên tất cả các trục Và có các vòng bi và ổ đĩa bịt kín, và dây cáp gắntrong các thiết bị để bảo vệ thêm.

FANUC LRMate 200iB RJ3Ib là mô hình tiêu chuẩn, tuy nhiên có bốn mô hìnhkhác nhau có khả năng xử lí tải cao hơn hầu hết các robot tương đương Tất cả năm model200iB đều có đê snhor và cổ tay vửa để vào các điểm kín CHúng được thiết kế để thựchiện với độ chính xác, tốc độ cao và mỗi mô hình được tạo ra cho một mục đích cụ thể.Bốn phiên bản bổ sung bao gồm: mô hình phòng sạch đã sử dụng

- Đế nhỏ cho phép đặt robot trong môi trường hẹp

- Cấu tạo khớp rổng, bao quanh dây cáp, hạn chế lỗi do cáp khirobot vận hành

- Bộ mã hóa tuyệt đối loại trừ sự điều chỉnh cần thiết khi nguồnbật

Hình 2.2: Robot FANUC LR Mate 200iB2.2.2 Cấu tạo robot:

Robot là một bộ phận cơ khí gồm có các hệ trục và cánh tay được dẫn động bằngcác động cơ servo Nơi các cánh tay được lắp với nhau được gọi là khớp hay trục

J1, J2, J3 được gọi là trục chính Cấu hình cơ bản của Robot phụ thược vàovieecjcacs trục chính là tịnh tiến hay xoay Các trục cổ tay (wrist axes) dùng để di chuyểnđầu công tác theo các hướng phù hợp

Hình 2.3: Vùng hoạt động của FANUC LR Mate 200iB

Hình 2.4:Cấu tạo FANUC LR Mate 200ib

Bảng 2.1: Thông số kĩ thuật của robot FANUC LR Mate 200Ib

Phần 3: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ AC SERVO

Robot FANUC 200iB được dẫn động bởi 6 động cơ AC servo Vì vậy, việc quantrọng nhất khi điều khiển robot là ta phải điều khiển được động cơ AC servo Trong báocáo này tôi sử dụng Board mạch PCL6045BL Kit để điều khiển động cơ

3.1 Vị trí vai trò PCL6045BL Kit

Hình 3.1: Vị trí PCL6045BL Kit trong hệ thóng điều khiển

Board mạch PCL 6045BL Kit được phát triển từ chip PCL6045BL có chức năngchính là xuất và điều khiển xung Board có khả năng đáp ứng tối đa 4 trục với tần số Max200MHz

Ứng dụng điều khiển vòng hở của động cơ step và vòng kín động cơ servo sử dụngtín hiệu digital (pulse string iput type)

2 Set environment register

(RENV 1 to 7) Thiết lập các thông số cơ bản:

+ Đặc tính I/O các chân+ GPIO

+ Bộ đếm+ Bộ so sánh+ Giảm dao động

3 Set interrupt register and

interrupt condition Thiết lập các điều kiện về ngắt

4 Set operation mode

(PRMD)

Chọn chế độ điều khiển

5 Set speed pattern Thiết lập đường đặc tính của xung điều khiển

6 Start command Sử dụng lệnh hoặc các điều kiện để bắt đầu chế

3.3.1 Kiểu xuất xung cho hai chân OUT và DIR

- Common Pulse Mode: xung được xuất trên chân OUT, chân DIR sẽ có mứctín hiệu cao hoặc thất qui định chiều

- Two Pulse Mode: xung chiều (+) xuất trên chân OUT, xung chiều (-) xuấttrên chân DIR

Hình 3.2: Kiểu xuất xung trên chân OUT và DIR

Thiết lập bằng bit 0, bit1, bit 2 trên thanh ghi RENV1

3.3.2 Thiết lập đường đặt tính khi xuất xung

Đường đặc tính trên được thiết lập thông qua các thanh ghi PRMV, PRFL, PRFH,PRUR, PRDR, PRMG, PRDP, PRUS, PRDS

Hình 3.3: Đường đặc tính khi xuất xung

- PRMV: thanh ghi xác định số lượng xung trong các mode hoạt động

- PRFL: thanh ghi thiết lập vận tốc FL (16bit)

- PRFH: thanh ghi thiết lập vận tốc FH

- PRUR: thanh ghi thiết lập tỉ lệ tăng tốc dùng để xác định thời gian tăng tốc

- PRDR: thanh ghi thiết lập tỉ lệ giảm tốc dùng để xác định thời giangiảm tốc

- PRMG: thanh ghi xác định hệ số nhân với giá trị trong thanh FL và FH

3.3.3 Các kiểu xuất xung:

- FL constant speed start: vận hành tại vận tốc thấp FL và không

- High speed start 2: vận hành tại vận tốc cao FH và có quá trình

tốc (command 53h)

3.4 Điều khiển vị trí:

3.4.1 Xuất xung liên tục (MOD: 00h, 08h)

Board xuất xung liên tục khi một lệnh Start được thực thi và dừng khi có lệnh Stophoặc xuất hiện điều kiện ngắt, số xung xuất ra phụ thuộc vào thời gian

Hình 3.4: Chế độ xuất xung liên tục

Có các mode xuất xung liên tục sau:

Ví dụ 1: Vận hành xuất xung liên tục theo chiều tăng với tần số 10

từ lệnh Start và kết thúc với lệnh Stop (Sử dụng phần mềm NPMCom)

- Tắt các điều kiện ngắt:

+ RENV1 = 0x200h: đặt chân ALM tích cực cao để tắt ALM

+ Cấp điện thế 24V vào chân EL+ và EL- để tắt EL+ và EL-

- Thiệt lập Speed pattern:

- Kết thúc: sử dụng lệnh “ Immediate Stop” 49h

3.4.2 Xuất xung với giá trị tương đối (MOD: 41h)

Chỉ rõ số lượng xung xuất ra và chiều quay, được quy định bằng một số có dấu theothanh ghi PRMV

Hình 3.5: Chế độ xuất xung tương đối

Ví dụ 2: Vận hành xuất xung liên tục theo chiều tăng với tần số 20

từ lệnh Start và kết thúc khi đạt được 500 xung so với ban đầu (Sửdụng phần mềm NPMCom)

- Tắt các điều kiện ngắt:

+ RENV1 = 0x200h: đặt chân ALM tích cực cao để tắt ALM

+ Cấp điện thế 24V vào chân EL+ và EL- để tắt EL+ và EL-

- Thiệt lập Speed pattern:

3.4.3 Xuất xung với giá trị tuyệt đối ( MOD: 42h)

Board sẽ vận hành đến giá trị xung trong thanh ghi PRNV trùng với giá trị trongcounter

Hình 3.6: Chế độ xuất xung tuyệt đối

Ví dụ 3: Vận hành xuất xung liên tục theo chiều tăng với tần số 300

từ lệnh Start và kết thúc khi counter đạt 5000 xung (Sử dụng phầnmềm NPMCom)

- Tắt các điều kiện ngắt:

+ RENV1 = 0x200h: đặt chân ALM tích cực cao để tắt ALM

+ Cấp điện thế 24V vào chân EL+ và EL- để tắt EL+ và EL-

- Thiệt lập Speed pattern:

- Bắt đầu chạy: Sử dụng lệnh “FL constant speed start” 50h

- Kết thúc khi counter đạt 5000 xung

3.4.4 Trở về vị trí counter ( MOD: 44h)

Board sẽ vận hành khi giá trị trong counter về giá trị 0, chiều quay sẽ thiết lập tựđộng đến khi gần giá trị 0 nhất