Đồ Án Thiết kế hệ điều khiển vị trí của máy đo 3 toạ độ

Tên đề tài:
THIẾT KẾ HỆ ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ CỦA MÁY ĐO 3 TỌA ĐỘ​
Lời Nói Đầu


Trong xu thế phát triển của khoa học và kỹ thuật, điều khiển tự động hoá trong sản xuất phát triển rất mạnh mẽ. Đầu thế kỉ XX đã xuất hiện những con robot làm chấn động cả toàn cầu, và nó đã thực hiện được ước mơ cháy bỏng của con người là tạo ra những người máy để thay thế mình trong những công việc nặng nhọc, khó khăn,nhàm chán và nguy hiểm. Vào khoảng năm 1940, mẫu robot đầu tiên MSM(Master-slave Manipulators) ra đời tại phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge và Argonne của Mỹ, để vận chuyển các chất phóng xạ. Và cũng từ đó công nghệ sản xuất robot đã tỏ rõ thế mạnh cũa mình trong ngành khoa học kỹ thuật, đặc biệt là các robot trong đo lường, và cũng từ đó thuật ngữ “robotics” ra đời nó là sự kết hợp chặt chẽ của “cơ_tin_điện tử” sự kết hợp này đã tạo nên vẽ đẹp của mới cho khoa học và kỹ thuật, đó là thiết bị không thể thiếu được trên các hệ thống sản xuất, đặc biệt là các hệ thống sản xuất linh hoạt. Robot ngày càng khéo léo và thông minh, được coi là sản phẩm điển hình của ngành khoa học kỹ thuật mới: cơ-tin-điện tử.
Trong quá trình sản xuất, đo lường kiểm tra là một phần quan trọng không thể thiếu. Qua việc đo lường kiểm tra người sản xuất có thể đánh giá được sản phẩm của mình so với yêu cầu thiết kế. Với sự phát triển của xã hội, đo lường là một bước tiến quan trọng trong sản xuất. Từ những thiết bị đo lường đơn giẻn ngày nay hệ thống đo đã dần được tự động hoá. Trong đo lường có thể kể tới các máy như máy đo ba toạ độ CMM (Cooodinate Messuring Machine ) hay RMM (Roundness Mesuring Machine) .Những máy đo này có thể giải quyết được những phép đo phức tạp, khối lượng lớn, đo được ở các vị trí khó đo góc cạnh nhỏ, số liệu đo được xử lý qua phần mềm cho kết quả nhanh và chính xác. Máy đo ba toa độ đã và đang được nhập nhiều vào việt nam , do nhu cầu của các cơ sở sản xuất và các trung tâm đo lường trong cả nước nhằm tự động hoá dây chuyền sản xuất và dùng trong các phòng thí nghiệm đo lường. Do đó nghiên cứu tìm hiểu và chế tạo robot đo lường là vấn đề cần thiết hiện nay tại Việt Nam.


Nhiệm vụ của đồ án:
Thiết kế hệ điều khiển vị trí của máy đo 3 toạ độ

Trong quá trình thực hiện đồ án em đã cố gắng tìm hiểu, nghiên cứu và hoàn thành nhiệm vụ được giao. Tuy nhiên lúc đầu do tính chất mới mẽ của đồ án nên em đã gặp rất nhiều khó khăn, nhưng được sự tận tình giúp đỡ của Thầy giáo Ts.Nguyễn Văn Vinh và các Thầy Cô giáo trong Bộ Môn cùng các bạn trong lớp em đã hoàn thành nhiệm vụ được giao. Dù vậy trong bản đồ án này còn có nhiều thiếu sót, do vậy em mong có được sự chỉ bảo thêm của các thầy cô giáo và bạn bè để bản đồ án này được hoàn thiện hơn, và em rất mong nó sẽ giúp ích phần nào trong nguyên cứu và sản xuất.


MỤC LỤC


Lời Nói Đầu 1
CHƯƠNG 1 3
TỔNG QUAN VỀ MÁY ĐO, MÔ TẢ CƠ KHÍ VÀ YÊU CẦU ĐIỀU KHIỂN 3
1.1 Giới thiệu chung về máy đo tọa độ 3
1.2 Cấu trúc chung của máy đo của máy đo tọa độ 3
ỉ Hệ thống truyền động trên các trục 4​
​ỉ Hệ thống mang đầu dò 4​
​ỉ Bàn CMM: 4​
​ỉ Gối giảm chấn 5​
​ỉ Bộ điều khiển máy đo 5​
​ỉ Bộ phận đầu dò 5​
​1.3 Giới thiệu một số loại máy đo tọa độ được sử dụng trên thế giới 6
1 HotEye-Based Measuring Machine 6​2 Máy đo tọa độ RAPID của hãng ThomePrọzision 7​3 Máy đo tọa độ Bright-Strato - CNC CMM của hãng Mitutoyo 8​1.4 Khảo sát cấu trúc và các thông số của mô hình thực nghiệm 9
ỉ Mô tả cấu trúc mô hình thực nghiệm 9​1.5 kết luận 11
ỉ Yêu cầu về điều khiển : 11

​CHƯƠNG II 12
CẤU TRÚC VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY ĐO 3 TOẠ ĐỘ 12
1.1 nguyên lý hoạt động của các bộ phận dịch chuyển cơ khí : 12
2.1.1 Động cơ: 13
2.2 Hệ thống đầu dò : 17
2.2.1.Sự tiếp xúc bằng mũi dò hình cầu: 17
2.2.2 Quá trình đo tiếp xúc : 18
2.2.3 Cấu tạo đầu dò : 18
2.2.4 Giá giữ đầu dò : 19
2.2 nguyên lý hoạt động điện 20
2.2.1 Chức năng của các khối trong sơ đồ điều khiển 20
ỉ Máy tính. 20​ỉ Vi điều khiển. 21​ỉ Sensor 21​2.2.2 Giới thiệu chung một số đặc tính của AT89C52 21
2.2.3 Lựa chọn hệ thống đọc Encoder của động cơ và trên thước. 25
KẾT LUẬN 30


CHƯƠNG III 31
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ROBOT ĐO 3 TOẠ ĐỘ 31
3.1 Thiết kế hình dạng robot đo 3 toạ độ CMM_MCX : 31
3.2 Tính toán và chọn vit me bi. 32
3.3 chọn ổ lăn 34
3.4 Nghiên cứu thiết kế đầu dò 35
3.4.1 Phần cơ khí: 35
3.4.2 Phần điện 36
3.4.3 Hệ thống điện 36
3.4.4 Xử lý tín hiệu đo 37
3.5 Thiết kế mạch lực và hệ thống điều khiển 37
3.5.1 Khảo sát các thông số của động cơ và mô hình của động cơ 37
3.5.2 Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế mạch lực 38
3.5.3 Lựa chọn thiết bị thiết kế mạch lực 41
Cấu trúc của L298 41​3.5.4Mô hình toán học của động cơ và tổng hợp mạch vòng điều khiển 44


CHƯƠNG IV 48
THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 48
4.1 Điều khiển tự động máy đo CMM_MCX bằng tay 48
4.1.1 khái niệm 48
4.1.2 Tổng quan về điều khiển tự động rôbốt bằng tay 48
4.1.3 Nguyên lý hoạt động: 49
4.1.4 Bộ phận điều khiển 50
4.1.5 chương trình điều khiển 53
4.1.6 kết quả đạt được 56
4.2 Bộ phận giảm chấn 59
4.2.1 công dụng của bàn giảm chấn 59
4.2.2 Cấu tạo bộ giảm chấn: 60
4.2.3 kết quả thí nghiệm 66
MỤC LỤC 75


TÀI LIỆU THAM KHẢO 77