Báo cáo nghiên cứu khoa học: "NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY KHOAN BO MẠCH ĐIỆN TỬ TỰ ĐỘNG KB-07"

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:4

Thêm vào BST

Báo xấu

157
lượt xem 20
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo luận văn - đề án 'báo cáo nghiên cứu khoa học: "nghiên cứu thiết kế chế tạo máy khoan bo mạch điện tử tự động kb-07"', luận văn - báo cáo phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo nghiên cứu khoa học: "NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY KHOAN BO MẠCH ĐIỆN TỬ TỰ ĐỘNG KB-07"

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY KHOAN BO MẠCH ĐIỆN TỬ TỰ ĐỘNG KB-07 RESEARCHING, DESIGNING AND MAKING AN AUTO DRILL MACHINE FOR PRINTED CIRCUIT BOARD KB-07 PHẠM ĐĂNG PHƯỚC Trường Đại học Phạm Văn Đồng NGUYỄN HỮU NAM Học viên cao học khoá 2004-2007 TÓM TẮT Bài báo giới thiệu kết quả nghi ên cứu thiết kế, chế tạo máy khoan bo mạch điện tử tự động KB-07. Máy sử dụng truyền động vitme-đai ốc bi và kỹ thuật điều khiển tự động động cơ đi ện một chiều. Tín hiệu điều khiển các động cơ được truyền qua cổng song song LPT1 của máy tính. Thông số xác định tọa độ lỗ khoan lấy từ dữ liệu thiết kế mạch in trên phần mềm Orcad. ABSTRACT The paper presents results of research on designing and making an auto-drill machine for printed circuit boards. The machine has ball -screw transmissions and technique of auto controlling the direct current motors. The control signal is transmitted to motors via a parallel port (LPT1) of the personal computer. The co-ordinate data of drilling holes are inserted from the printed circuit board designed in Orcad software. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Những năm gần đây phong trào học tập và nghiê n cứu lĩnh vực cơ điện tử đã t rở nên phổ biến tại Việt Nam và hầu hết các thiết bị được đ iều khiển tự động đều có sử dụng bo mạch điện tử, khiến nhu cầu gia công mạch in ngày càng lớn. Việc sử dụng các máy k hoan cầm tay và máy k hoan bàn thô ng thường để khoan các lỗ nhỏ trên bo mạch in thường thiếu chính xác và mất nhiều thời gian. Máy k hoan bo mạch điện tử tự động với các ưu điểm về độ chính xác và năng suất g ia công sẽ giải quyết được các hạn chế nói t rên của các máy khoan thông thường. 2. THIẾT KẾ KẾT CẦU VÀ HỆ ĐIỀU KHIỂN MÁY KHOAN KB-07 Máy k hoan KB-07 có thân máy và bàn máy cấu tạo bằng t hép tấm dày 0,2mm, đảm bảo độ cứng vững. Bàn máy có thể chuyển động t ịnh t iến theo hai phương vuông góc với nhau. Để đạt được độ chính xác gia công, máy khoan KB-07 sử dụng các bộ truyền vit-đai ố c bi có độ chính xác truyền động cao. Ngoài ra các khớp nối giữa động cơ dẫn động và bộ truyền động đều là các khớp nối cứng để tránh sai số truyền động. Các động cơ dẫn động của máy là các động cơ điện một chiều điện áp 24V, công suất động cơ dẫn động các trục của bàn máy là 27W và động cơ dẫn động đầu khoan là 18W, công suất động cơ Hình 1 . Bộ truyền Vitme-đai ố c bi
khoan là 18W. Các bộ t ruyền vit-đai ố c bi có đường kính 10mm. 2 1- Thân máy 1 2- Động cơ dẫn động trục Z 3- Vit- đai ốc bi & bàn trượt trục Z 3 4- Động cơ khoan 5- Bàn máy 6- Vit- đai ốc bi & bàn trượt trục Y 7- Động cơ dẫn động trục Y 4 8- Vit-đai ốc bi & bàn trượt trục X 9- Động cơ dẫn động trục X 10- Con lăn đỡ 5 7 11- 6 ế máy Đ 10 8 9 11 Hình 2. Kết cấu máy khoan KB-07 Máy k hoan được điều khiển tự động bằng chương trình viết bằng ngôn ngữ lập tr ình Delphi. Tín hiệu điều khiển được truyền đến các động cơ qua cổng song song LPT1 của máy t ính. Phương pháp này có ưu điểm là tín hiệu được truyền song song nên việc nội suy thực hiện được dễ dàng, tương thích TTL nên Hình 3. Cổng song song LPT1 không cần module chuyển đổi. Mạch xử lý được thiết kế để xử lý tín hiệu từ chương trình máy tính truyền trực tiếp thông qua cổng song song nên có cấu trúc mạch đơn giản. Tín hiệu qua khối khuếch đại đến động cơ, các chân của cổng song song, được cách ly an to àn thông qua bộ cách ly quang học PC817, để bảo vệ máy tính. Các Transistor C1815 được sử dụng ở ngõ ra của cổng LPT1 có tác dụng đưa tín hiệu điều khiển “chưa thật sự chuẩn” về tín hiệu chuẩn mà các IC logic có thể nhận biết được. u x,v Các khối xử lý Máy tính Động cơ DC Encoder Hình 4. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển Mạch động lực sử dụng mạch kiểu cầu H, với transistor hiệu ứng trường IRF 540 (Loại nghịch) và IRF9540 (Lo ại thuận) đây là transistor cho dòng tải lớn (đến 19A), điều khiển bằng điện áp không cần dòng kích. Để đảm bảo các transistor này không mở cùng lúc, mạch logic được thiết kế dựa trên bộ đệm sử dụng IC 74LS541.
Mạch động lực kiểu cầu H có ưu điểm là không phát sinh nhiễu rơle, có khả năng đáp ứng tốt, đặc biệt là không sinh ra trễ khi cần đảo chiều động cơ nhanh, mặt khác nó còn có khả năng tự khóa hãm động cơ khi ngắt tín hiệu điều khiển, g iúp giảm thiểu đáng kể quán tính của động cơ khi dừng chuyển động, nhằm giảm sai số tích lũy. Chương trình điều khiển được viết bằng ngôn ngữ Delphi với t huật toán như sau: Xuất file dữ liệu thiết kế từ Orcad (Drill.tmp) Nhập vào bộ nhớ các tọa độ điểm khoan Sắp xếp các điểm theo thứ tự tọa độ Thiết lập các thông số điều khiển Lệnh N điều khiển Y Xử lý tín hiệu encoder Theo gia số x,y x=0, Y Hãm động cơ y=0 N Quay động cơ Giảm điểm gia công Lệnh điều Điểm gia N N khiển dừng công =0 Y Y Kết thúc gia công Lưu các thông số Hình 5 . Thuật toán chương trình đ iều khiển
Giao diện chương trình điều khiển gồm: Cửa sổ cấu hình hoạt động, Cửa sổ dữ liệu nhập vào và Cửa sổ lộ trình chạy dao. Hình 6. Giao diện chương trình điều khiển 3. K ẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Máy khoan KB-07 được thiết kế chế tạo thoả mãn các yêu cầu đề ra với các đặc điểm sau: - Sử dụng các bộ truyền vit-đai ố c bi cho các chuyển động tọa độ. - Sử dụng các động cơ một chiều để dẫn động các trục quay và các encoder quang để phản hồi tín hiệu vị trí tại các trục quay. - Chế tạo mạch chuyển đổi tín hiệu kết nối máy tính qua cổng LPT1 và viết chương tr ình đ iều khiển máy khoan bằng ngôn ngữ lập trình Delphi. - Máy khoan KB-07 có thể gia công bo mạch in có kích thước lớn nhất là 200x300mm, với công suất khoan trung bình khoảng 20 điểm /phút, sai số vị trí không quá 0,5mm. Tuy nhiên máy vẫn còn một số nhược đ iểm như chương trình điều k hiển cần phải nâng cấp để nâng cao độ chính xác khi gia cô ng các bo mạch in có mật độ lỗ dày đặc, hoặc các bo mạch có kích thước lớn. Đồng thời, cần cải tiến về hình thức để nâng cao tính thẩm mỹ, ho àn thiện dần để trở thành sản phẩm thương mại. 4. K ẾT LUẬN Máy khoan bo mạch điện tử tự động KB-07 đã g iải quyết được vấn đề về độ chính xác và năng suất gia công so với việc sử dụng các máy k hoan thông thường để g ia cô ng khoan bo mạch in. Máy có thể được sử dụng trong sản xu ất và làm mô hình giảng dạy cho sinh viên ngành cơ đ iện tử. TÀI LIỆU THAM KHẢO Bùi Quốc Khánh - Nguyễn Văn Liễn - Phạm Quốc Hải - Dương Văn Nghi, (2006) Điều chỉnh [1] Tự động Truyền động điện - NXB Khoa học và K ỹ thuật. Nguyễn Văn Nhờ (2003 ) - Cơ sở truyền động điện - NXB Đại học Quốc gia TP.Hồ Chí Minh [2] Bùi Quý Lực (2004), Hệ thống điều khiển số trong công nghiệp, Nhà xuất bản Khoa học và K ỹ [3] thuật. Phạm Đăng Phước, (2001), Giáo trình Robot Công nghiệp, ĐHBK Đà Nẵng. [4] Jan Alexson, Parallel Port Complete: Programming, Interfacing & Using the PC'S Parallel [5] Printer Port, 2000.