(Đồ án hcmute) nghiên cứu và chế tạo thiết bị kiểm tra remote

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ KIỂM TRA REMOTE

GVHD: ThS. NGUYỄN VIỆT THẮNG
SVTH: TRẦN DUY HIẾU
MSSV: 11911007
SVTH: TRẦN VÕ MINH HOÀNG
MSSV: 11911008

SKL 0 0 4 2 5 8

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 1/2016

do an


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài:

NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ
KIỂM TRA REMOTE

Giảng viên hướng dẫn: TH.S NGUYỄN VIỆT THẮNG
Sinh viên thực hiện:

TRẦN DUY HIẾU

11911007

TRẦN VÕ MINH HỒNG

11911008

Lớp:

119110

Khóa:

2011-2016

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2016

do an


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
Bộ môn Cơ Điện Tử

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn: Th.s Nguyễn Việt Thắng
Sinh viên thực hiện: Trần Duy Hiếu
MSSV: 11911007
Trần Võ Minh Hoàng
MSSV: 11911008
1. Tên đề tài: Nghiên cứu, chế tạo thiết bị kiểm tra REMOTE
2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:
3. Nội dung chính của đồ án:
4. Các sản phẩm dự kiến:
5. Ngày giao đồ án:
6. Ngày nộp đồ án:
TRƯỞNG BỘ MÔN
(Ký, ghi rõ họ tên)

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
(Ký, ghi rõ họ tên)

- Được phép bảo vệ ………………………………………..
(GVHD ký, ghi rõ họ tên)

do an


LỜI CAM KẾT
- Tên đề tài: Nghiên cứu, chế tạo thiết bị kiểm tra REMOTE.
- GVHD: Th.s Nguyễn Việt Thắng.
- Họ tên sinh viên: Trần Duy Hiếu
11911007
Lớp: 119110
Địa chỉ sinh viên: Quy Nhơn, Bình Định.

SĐT: 0165 378 6768
Email:
- Họ tên sinh viên: Trần Võ Minh Hoàng
11911008
Lớp: 119110
Địa chỉ sinh viên: Quận 9, Tp. Hồ Chí Minh.
SĐT: 0167 536 8293
Email:
- Ngày nộp khóa luận tốt nghiệp (ĐATN):
- Lời cam kết: “Tơi xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp (ĐATN) này là cơng trình do
chính nhóm nghiên cứu và thực hiện. Nhóm khơng sao chép bất kỳ một bài viết nào đã
được cơng bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỹ một sự vi phạm nào, tơi
xin chịu hồn tồn trách nhiệm”.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 08 tháng 01 năm 2015
Ký tên

do an


LỜI CẢM ƠN
Khi thực hiện đồ án này, chúng em đã được biết thêm và hiểu ra rất nhiều điều mà
các thầy cô đã truyền đạt cho chúng em. Chúng em xin bày tỏ lòng viết ơn đến tất cả
các thầy cơ trong khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy đã tận tình chỉ bảo, dẫn dắt chúng em
đến ngày hơm nay. Bên cạnh đó, chúng em cũng xin cảm ơn nhà trường và bộ môn Cơ
Điện Tử đã tạo điều kiện cho quá trình học tập tập và nghiên cứu.
Qua đây chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã ln động
viên, giúp đỡ. tạo điều kiện để chúng em có thể thực hiện đồ án này.
Bên cạnh đó, chúng em xin bày tỏ lịng viết ơn sâu sắc nhất đến Thầy Nguyễn
Việt Thắng sự định hướng đúng đắn và kịp thời của Thầy đã giúp chúng em rất nhiều
trong quá trình thực hiện đồ án này.

Mặc dù đã cố gắng nỗ lực hết sức mình, song chắc chắn đồ án khơng thể tránh
khỏi những thiếu sót. Chúng em kính mong nhận được sự thơng cảm và chỉ bảo tận
tình của q Thầy Cơ.
Cuối cùng, một lần nữa em xin chân thành cảm ơn tất cả thầy, cơ, gia đình và bạn
bè.
Sinh viên thực hiện
Trần Duy Hiếu
Trần Võ Minh Hoàng

do an


TÓM TẮT ĐỒ ÁN
NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ KIỂM TRA REMOTE
Thiết bị kiểm tra remote được thiết kế từ ý tưởng tiết kiệm thời gian và chi phí
nhân công cho việc kiểm tra sau khi sản xuất xong một chiếc remote. Thiết bị dựa trên
nguyên lý hoạt động của máy CNC hai trục. Thiết bị có khả năng nhấn các nút của
remote, nhận tín hiệu từ remote, từ đó xử lý tín hiệu. Sau khi xử lý xong, thiết bị sẽ
báo kết quả thông qua một giao diện được cài đặt trên máy tính.
Sinh viên thực hiện
Trần Duy Hiếu
Trần Võ Minh Hoàng

do an


ABSTRACT
RESEARCH AND MANUFACTURE CHECK REMOTE
EQUIPMENT
Remote test equipment is designed from ideas to save time and labor costs for the

inspection after finishing a remote producer. Devices based on the principle of
operation of the two-axis CNC machine. Equipment capable of remote control button
presses, receiving signals from the remote, since the signal processing. After
processing is complete, the device will report the results through an interface that is
installed on the computer.

do an


MỤC LỤC

Trang
Danh mục hình vẽ .........................................................................................................I
Danh mục bảng biểu ................................................................................................... II
Danh mục các từ viết tắt ............................................................................................ III
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ...................................................................................... 1
1.1. Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................... 1
1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ......................................................... 2
1.3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài ........................................................................ 2
1.4. Đối tượng nghiên cứu....................................................................................... 2
1.5. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................. 2
1.6. Kết cấu của đồ án tốt nghiệp ............................................................................ 2
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN ..................................................................................... 4
2.1. Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu ....................................................................... 4
2.2. Một số thành tựu từ nền tảng của máy CNC .................................................... 5
2.2.1. Trong nước ................................................................................................ 5
2.2.2. Ngoài nước ................................................................................................ 5
2.2.2.1. 3D System ......................................................................................... 5
2.2.2..2. Fanuc ................................................................................................ 5
CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT HOẠT ĐỘNG CỦA REMOTE TV ............ 7

3.1. Giới thiệu hệ thống điều khiển từ xa ................................................................ 7
3.1.1. Một số vấn đề cơ bản trong hệ thống điều khiển từ xa ............................. 7
3.1.1.1. Kế cấu tin tức..................................................................................... 7
3.1.1.2. Kết cấu hệ thống ................................................................................ 8
3.1.2. Các phương pháp mã hóa trong điều khiển từ xa ..................................... 8
3.2. Điều khiển từ xa dùng tia hồng ngoại .............................................................. 8
3.2.1. Khái niệm về tia hồng ngoại ..................................................................... 9
3.2.2. Nguồn phát sóng hồng ngoại và phổ của nó ............................................. 9
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ CƠ KHÍ ........................................................................ 11
4.1. Chọn cơ cấu dẫn động .................................................................................... 11

do an


4.1.1. Động cơ dẫn động các trục tọa độ .......................................................... 11
4.1.1.1. Động cơ bước (Stepping motor) ...................................................... 11
4.1.1.2. Động cơ một chiều (DC motor) ...................................................... 11
4.1.1.3. Động cơ Servo ................................................................................. 12
4.1.1.4. Tính tốn chọn động cơ ................................................................... 12
4.1.1.5. Kết luận ........................................................................................... 13
4.2. Lựa chọn cơ cấu truyền động ......................................................................... 13
4.2.1. Vít-me đai ốc .......................................................................................... 13
4.2.1.1. Vít-me đai ốc thường....................................................................... 13
4.3.1.2. Vít-me đai ốc bi ............................................................................... 14
4.2.2. Phương pháp dùng đai ............................................................................ 15
4.3. Tính tốn trục vít me ...................................................................................... 16
4.3.1. Các thơng số đầu vào .............................................................................. 16
4.3.2. Bước vít me ............................................................................................. 16
4.3.2. Chiều dài trục vitme ................................................................................ 17
4.3.4. Chọn bán kính trục X và Y ..................................................................... 17

4.3.5. Tính tải trọng (Co,Ca) trục Y ................................................................. 17
4.4. Ray dẫn hướng ............................................................................................... 18
4.4.1. Cơ sở tính tốn .................................................................................................. 18
4.4.1.1. Hệ số tải tĩnh C0 ........................................................................................ 18
4.1.1.2. Momen tĩnh cho phép M0 ......................................................................... 18
4.1.1.3. Hệ số an toàn tĩnh fs ............................................................................ 18
4.1.1.4. Hệ số tải trọng động định mức C .............................................................. 20
4.1.1.5. Tính tốn tuổi bền danh nghĩa L ............................................................... 20
4.1.1.6. Tính tốn tuổi bền dịch vụ theo thời gian.................................................. 21
4.1.1.7. Hệ số ma sát .............................................................................................. 22
4.1.1.8. Tính tốn tải trọng làm việc ...................................................................... 22
4.1.1.9. Tính tốn tải trọng tương đương ............................................................... 24
4.5. THIẾT KẾ KHUNG MÁY ....................................................................................... 26
4.5.1. Ý tưởng thiết kế và các phương án. .................................................................. 26
4.5.2. Bàn máy ............................................................................................................ 27
4.5.3. Thiết kế.............................................................................................................. 28

do an


4.5.3.1. Mặt gắn động cơ ........................................................................................ 28
4.5.3.2. Thiết kế bàn máy ....................................................................................... 29
4.5.3.3. Thiết kế đế máy ......................................................................................... 29
4.5.3.4. Thiết kế phần gá đặt trục X ....................................................................... 30
4.5.3.5. Khớp nối trục động cơ ............................................................................... 30

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ........................................ 32
5.1. Lý thuyết về điều khiển PID .............................................................................. 32
5.2.Giới thiệu các thiết bị điện tử .......................................................................... 35
5.2.1. Board arduino mega 2560 ....................................................................... 35

5.2.2. Mạch cầu H ............................................................................................. 37
5.2.3. Thiết bị thu và phát để kiểm tra remote TV............................................ 37
5.2.3.1. Thiết bị phát hồng ngoại .................................................................. 37
5.2.3.2. Thiết bị thu hồng ngoại ................................................................... 38
5.2.4. Mạch opto ............................................................................................... 38
CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ GIAO DIỆN ................................................................. 40
5.1. Giới thiệu giao diện .......................................................................................... 40
CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ LƯU ĐỒ VÀ THUẬT TỐN ĐIỀU KHIỂN ........... 42
7.1. Đọc tín hiệu encoder ......................................................................................... 43
7.2. Lưu đồ giải thuật điều khiển ..................................................................................... 44
7.2.1. Lưu đồ giải thuật điều khiển tổng quát ............................................................. 44
7.2.2. Lưu đồ điều khiển chế độ MANUAL ............................................................... 45
7.2.3. Lưu đồ điều khiển chế độ AUTO ...................................................................... 45

CHƯƠNG 8: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM .......................................................... 46
8.1. Khảo sát thời gian hoạt động của thiết bị. ........................................................... 46
8.2. Khảo sát độ chính xác khi xy lanh nhấn nút ............................................................. 46

CHƯƠNG 9: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ...................................... 48
PHỤ LỤC ................................................................................................................. 50

do an


DANH MỤC HÌNH VẼ
Trang
Hình 1.1:Máy thử nút nhấn điện thoại cảm ứng ......................................................... 1
Hình 1.2. Máy thử nút của remote cơng nghiệp. ......................................................... 1
Hình 1.3. Thử nút nhấn remote bằng tay..................................................................... 1
Hình 2.1. Thời gian phát triển của máy CNC ............................................................. 4

Hình 2.2. Máy cắm linh kiện điện tử tự động của trường SPKT ................................. 5
Hình 2.3. ProJet 1000 ................................................................................................. 6
Hình 2.4. Máy phay CNC MORI SEIKI MV653HG0500 FANUC 18iM- 2008 .......... 6
Hình 3.1. Biểu đồ thể hiện mối tương quan giữa độ nhạy tương đối và độ dài sóng . 9
Hình 4.1. Động cơ bước ............................................................................................ 11
Hình 4.2. Động cơ DC ............................................................................................... 11
Hình 4.3. Động cơ SERVO ........................................................................................ 12
Hình 4.4. Vít me đai ốc thường ................................................................................. 13
Hình 4.5. Vít me đai ốc bi. ......................................................................................... 14
Hình 4.6. Cấu tạo bên trong của vít me đai ốc. ........................................................ 14
Hình 4.7. Các dạng profin ren vít me và ổ bi ............................................................ 15
Hình 4.8. Bộ truyền đai. ............................................................................................ 16
Hình 4.9. Hình dạng của ray dẫn hướng ................................................................... 18
Hình 4.10. Sơ đồ phân bố tải trọng ........................................................................... 19
Hình 4.11. Biểu đồ thể hiện tương quan nhiệt độ. .................................................... 21
Hình 4.12. Biểu đồ thể hiện tương quan độ cứng...................................................... 22
Hình 4.13. Biểu đồ hệ số ma sát ................................................................................ 22
Hình 4.14. Momen tác dụng lên chi tiết. ................................................................... 25
Hình 4.15. Tải trọng trung bình ................................................................................ 25
Hình 4.16. Quy trình tính tốn ray dẫn hướng .......................................................... 26
Hình 4.17. Sơ đồ khối thiết kế phần cơ khí thiết bị ................................................... 27
Hình 4.18. Mơ hình thiết kế. ...................................................................................... 28
Hình 4.19. Các mặt gắn động cơ. .............................................................................. 28
I

do an


Hình 4.20. Bàn máy. .................................................................................................. 29
Hình 4.21. Mơ phỏng lực tác dụng vào bàn máy ...................................................... 29

Hình 4.22. Đế máy ..................................................................................................... 29
Hình 4.23. Phần gá đặt .............................................................................................. 30
Hình 4.24. Khớp nối mềm. ......................................................................................... 30
Hình 4.25. Một số Lực tác dụng vào khớp nối .......................................................... 31
Hình 5.1. Ví dụ điều khiển xe trên đường thẳng........................................................ 32
Hình 5.2. Sơ đồ hệ thống điều khiển dùng PID ......................................................... 32
Hình 5.3. Đáp ứng của khâu P .................................................................................. 33
Hình 5.4. Đáp ứng quá độ của khâu I và khâu PI ..................................................... 34
Hình 5.5. Đáp ứng quá độ của khâu D và khâu PD .................................................. 35
Hình 5.6. Đáp ứng của khâu P, PI và PID ................................................................ 35
Hình 5.7. Board Arduino Mega 2560. ....................................................................... 36
Hình 5.8. Board cầu H IR2184. ................................................................................. 37
Hình 5.9. Hình ảnh một chiếc romote. ...................................................................... 38
Hình 5.10. Hình ảnh led thu hồng ngoại ................................................................... 38
Hình 5.11. PC817 ...................................................................................................... 39
Hình 6.1. Giao diện màn hình chính ......................................................................... 40
Hình 6.2. Giao diện chế độ MANUAL ....................................................................... 40
Hình 6.3. Giao diện chế độ AUTO ............................................................................ 41
Hình 7.1. Lưu đồ tổng quát của đề tài ....................................................................... 42
Hình 7.2. Lưu đồ giải thuật đọc encoder................................................................... 43
Hình 7.3. Lưu đồ giải thuật tổng quát ....................................................................... 44
Hình 7.4. Lưu đồ điều khiển chế độ MANUAL.......................................................... 45
Hình 7.5. Lưu đồ điều khiển chế độ AUTO ............................................................... 45
Hình 8.1 Hình ảnh thiết bị khi hồn thành ................................................................ 46
Hình 8.2 Hình ảnh thiết bị khi kiểm tra sản phẩm .................................................... 46
Hình 8.3 Hình ảnh giao diện khi thu tín hiệu từ cảm biến ........................................ 47

do an

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Trang
Bảng 4.1. Giới hạn tải thấp nhất của một số loại máy công nghiệp ......................... 19
Bảng 4.2. Bảng biểu thị thông số tốc độ hoạt động của động cơ ............................. 21
Bảng 4.3. Một số cơng thức tính tải trọng ................................................................ 24
Bảng 4.4. Thông số nhôm 6061 Alloy ..................................................................... 30
Bảng 5.1: Các thông số của arduino mega 2560 ...................................................... 36

do an


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
TV: Television.
CNC: Computer Numerical Control.
IRED: Diode hồng ngoại.
LA: Laser bán dẫn.
LR: Đèn huỳnh quang.
Q: Đèn thủy tinh.
W: Bóng đèn điện với dây tiêm wolfram.
PT: Phototransistor.

II

do an


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay trên thế giới có một số loại máy để thử nút nhấn. Tuy nhiên đa số là ở các
công ty công nghệ hiện đại hàng đầu thế giới như: Samsung, sony, apple,...

Hình 1.1. Máy thử nút của điện thoại cảm ứng.

Hình 1.2. Máy thử nút của remote cơng nghiệp.
Do đó, giá thành các thiết bị này thường cao. Nên ở nước ta, các cơ sở sản xuất
remote TV thường sử dụng nhân công cho công việc thử remote sau khi sản xuất. Vì
vậy để giảm bớt chi phí cho vấn đề này chúng ta cần phải làm gì?

Hình 1.3. Thử nút nhấn remote bằng tay.
1

do an


1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Thiết kế, chế tạo thiết bị kiểm tra nút nhấn lại không chỉ mang lại khả năng ứng
dụng vào thực tế với các thiết bị kiểm tra nút nhấn vào cơng nghiệp với giá rẻ mà cịn
tăng năng suất trong công việc làm tăng doanh thu cho doanh nghiệp.
1.3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Nghiên cứu và thiết kế mơ hình kiêm tra nút nhấn remote :
-

Thiết kế cơ khí, và thiết kế chế tạo mạch điều khiển

-

Xây dựng thuật toán điều khiển cho thiết bị: điều khiển vị trí, điều khiển với
chế độ tự động và bằng tay.

-

Tiến hành thực nghiệm để kiểm tra năng suất làm việc của máy.

1.4. Đối tượng nghiên cứu
Thiết kế và chế tạo thiết bị kiểm tra nút nhấn remote, xây dựng trương trình điểu
khiển thiết bị di chuyển theo 2 trục X,Y để kiểm tra nút nhấn theo yêu cầu.
1.5. Phương pháp nghiên cứu
Tìm hiểu tài liệu : Nhóm tìm hiểu các tài liệu liên quan tới máy CNC và máy in 3d,
thiết kế cơ khí, làm điện tử, các phương pháp lập trình.
Tham khảo các nguồn tài liệu khác nhau, bao gồm: Các đồ án,các thiết kế mạch có
liên quan đến thi công đưa vào sử dụng ổn định, và sự giúp đỡ trực tiếp của các giảng
viên chuyên ngành thuộc Bộ môn Cơ điện tử.
Phương pháp thực nghiệm, thử và sửa sai: Thiết kế và chế tạo thiết bị kiểm tra nút
nhấn khơng chỉ dừng lại ờ việc tính tốn, thiết kế trên lý thuyết mà cịn trải qua q
trình thi cơng chế tạo thực tế, từ đó rút ra kinh nghiệm, khắc phục thiếu sót.
1.6. Kết cấu của đồ án tốt nghiệp
Đồ án gồm sáu chương với các nội dung sau:
Chương 1 : Giới thiệu. Giới thiệu lý do chọn đề tài, ý nghĩa khoa học và thực tiễn
của đề tài, mục tiêu nghiên cứu của đề tài,…
Chương 2 : Tổng quan nghiên cứu đề tài. Trình bày tổng quan, sơ lược về lĩnh
vực nghiên cứu, các thành tựu nghiên cứu trong và ngoài nước.
Chương 3 : Khảo sát hoạt động của Remote. Nghiên cứu nguyên lý hoạt động
của remote .
Chương 4: Lựa chọn phương án xây dựng mô hình và thiết kế cơ khí Trình bày
các phương án thiết kế và gia cơng mơ hình. Trình bày mơ hình phần cứng, tính tốn

2

do an

lựa chọn động cơ, tính tốn trục vít me, cơ sở lý thuyết chọn ray dẫn hướng, phân tính
ứng ứng và chuyển vị của 1 số chi tiết chịu tải.
Chương 5: Thiết kế hệ thống điều khiển. Trình bày các thuật tốn điều khiển, các
code lập trình.
Chương 6: Thiết kế giao diện điều khiển. Trình bày code lập trình giao diện điều
khiển.
Chương 7: Kết quả thực nghiệm. Đánh giá kết quả điều khiển thiết bị với các yếu
tố ảnh hưởng.
Chương 8 : Kết luận và hướng phát triển. Trình bày các kết quả đã và chưa đạt
được, đề nghị và đưa ra hướng phát triển cho đề tài.

3

do an


CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN
2.1 Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu
LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MÁY CNC
Máy điều khiển số cổ điển chủ yếu dựa trên cơng trình của một người có tên là John
Parsons.
Từ những năm 1940 Parsons đã sáng chế ra phương pháp dùng phiếu đục lỗ để ghi
các dữ liệu về vị trí tọa độ để điều khiển máy cơng cụ . Máy được điều khiển để
chuyển động theo từng tọa độ, nhờ đó tạo ra được bề mặt cần thiết của cánh máy bay.
Năm 1948 J. Parson giới thiệu hiểu biết của mình cho khơng lực Hoa Kỳ. Cơ quan
này sau đó đã tài trợ cho một loạt các đề tài nghiên cứu ở phịng thí nghiệm
Servomechanism của trường Đại học kỹ thuật Massachusetts (MIT).
Cơng trình đầu tiên tại MIT là phát triển một mẫu máy phay NC bằng cách điều

khiển chuyển động của đầu dao theo 3 truc tọa độ. Mẫu máy NC đầu tiên được triển
lãm vào năm 1952. Từ 1953 khả năng của máy NC đã được chứng minh.
Một thời gian ngắn sau, các nhà chế tạo máy bắt đầu chế tạo các máy NC để bán, và
các nhà công nghiệp, đặc biệt là các nhà chế tạo máy bay đã dùng máy NC để chế tạo
các chi tiết cần thiết cho họ.
Hoa kỳ tiếp tục cố gắng phát triển NC bằng cách tiếp tục tài trợ cho MIT nghiên
cứu ngơn ngữ lập trình để điều khiển máy NC. Kết qủa của việc này là sự ra đời của
ngôn ngữ APT: Automatically Programmed Tools vào năm 1959

C IM
CAD / CAM
CAD
F MS
CNC
NC

1950

1960

1970

1980

Hình 2.1. Thời gian phát triển của máy CNC
4

do an

1990

Máy công cụ CNC được thiết kế cơ bản giống như máy công cụ vạn năng.Sự khác
nhau thật sự là ở chỗ các bộ phận liên quan đến tiến trình gia công của máy công cụ
CNC được điều khiển bởi máy tính.
Các hướng chuyển động của các bộ phận máy công cụ CNC được xác định bởi một
hệ trục tọa độ.
Mỗi chuyển động của các bộ phận máy có một hệ thống đo riêng để tính tốn các vị
trí tương ứng và phản hồi thông tin này về hệ điều khiển.
Nhập dữ liệu: Dùng chương trình NC
Điều khiển: Máy tính được tích hợp trong hệ điều khiển CNC và phần mềm tương
ứng kiểm sốt tồn bộ các chức năng điều khiển của máy công cu.
Kiểm tra: Trên máy công cụ CNC, kích thước của chi tiết gia cơng được đảm bảo
trong suốt q trình gia cơng với sự phản hồi liên tục của hệ thống đo
2.2. Một số thành tựu từ nền tảng của máy CNC
2.2.1. Trong nước
Hiện nay với tốc độ phát triển của khoa học công nghệ Việt Nam đã từng bước
nghiên cứu, thiết kế và chế tạo được các máy CNC phay tiện loại nhỏ, các máy SMT
cắm linh kiện tự động,máy in 3D

Hình 2.2. Máy cắm linh kiện điện tử tự động của trường SPKT
2.2.2. Ngoài nước
2.2.2.1. 3D Systems
3D Systems là cái tên rất lâu đời trong làng in 3D. Nó được thành lập năm
1986 tại Valencia, California, bởi Chuck Hull, người sáng chế và giữ bản quyền kỹ
thuật tạo mẫu nhanh SLA.
5

do an

Các sản phẩm dành cho cá nhân của 3D Systems: Cube, CubeX, ProJet 1000,
ProJet 1500, ProJet 160, ProJet 260
Các sản phẩm chuyên nghiệp của 3D Systems: Rất nhiều, với các dịng sản phẩm
ProJet khác nhau. Như đã nói, 3D System tập trung mạnh vào các sản phẩm cơng
nghiệp.

Hình 2.3. ProJet 1000
2.2.2.2 Fanuc
Là 1 cái tên lâu đời trong lĩnh vực gia công CNC với các chủng loại máy gia
công CNC như phay, tiện, đột …

Hình 2.4. Máy phay CNC MORI SEIKI MV653HG0500 FANUC 18iM- 2008

6

do an


CHƯƠNG 3
CƠ SỞ LÝ THUYẾT HOẠT ĐỘNG CỦA REMOTE TV
3.1. Giới thiệu hệ thống điều khiển từ xa:
Hệ thống điều khiển từ xa là một hệ thống cho phép ta điều khiển các thiết bị từ một
khoảng cách xa. Ví dụ hệ thống điều khiển bằng vô tuyến, hệ thống điều khiển từ xa
bằng tia hồng ngoại, hệ thống điều khiển từ xa bằng cáp quang dây dẫn.
* Sơ đồ kết cấu của hệ thống điều khiển từ xa bao gồm:
- Thiết bị phát: biến đổi lệnh điều khiển thành tin tức tín hiệu và phát đi.
- Đường truyền: đưa tín hiệu điều khiển từ thiết bị phát đến thiết bị thu.
- Thiết bị thu: nhận tín hiệu điều khiển từ đường truyền, qua quá trình biến đổi,
biến dịch để tái hiện lại lệnh điều khiển rồi đưa đến các thiết bị thi hành.

Thiết bị phát

Đường truyền

Thiết bị thu

* Nhiệm vụ cơ bản của hệ thống điều khiển từ xa:
- Phát tín hiệu điều khiển.
- Sản sinh ra xung hoặc hình thành các xung cần thiết.
- Tổ hợp xung thành mã.
- Phát các tổ hợp mã đến điểm chấp hành.
- Ở điểm chấp hành (thiết bị thu) sau khi nhận được mã phải biến đổi các mã
nhận được thành các lệnh điều khiển và đưa đến các thiết bị, đồng thời kiểm tra sự
chính xác của mã mới nhận.
3.1.1. Một số vấn đề cơ bản trong hệ thống điều khiển từ xa:
Do hệ thống điều khiển từ xa có những đường truyền dẫn xa nên ta cần phải
nghiên cứu về kết cấu hệ thống để đảm bảo tín hiệu được truyền chính xác và nhanh
chóng theo những u cầu sau:
3.1.1.1. Kết cấu tin tức:
Trong hệ thống điều khiển từ xa độ tin cậy truyền dẫn tin tức có quan hệ rất
nhiều đến kết cấu tin tức. Nội dung về kết cấu tin tức có hai phần: về lượng và về chất.
Về lượng có cách biến lượng điều khiển và lượng điều khiển thành từng loại xung gì

7

do an


cho phù hợp, và những xung đó cần áp dụng những phương pháp nào để hợp thành tin

tức, để có dung lượng lớn nhất và tốc độ truyền dẫn nhanh nhất.
3.1.1.2. Kết cấu hệ thống:
Để đảm bảo các yêu cầu về kết cấu tin tức, hệ thống điều khiển từ xa có các
yêu cầu sau:
- Tốc độ làm việc nhanh.
- Thiết bị phải an toàn, tin cậy.
- Kết cấu phải đơn giản.
Hệ thống điều khiển từ xa có hiệu quả cao là hệ thống đạt tốc độ điều khiển
cực đại đồng thời đảm bảo độ chính xác trong phạm vi cho phép.
3.1.2. Các phương pháp mã hóa trong điều khiển tư xa:
Trong hệ thống truyền thông tin rời rạc hoặc truyền thông tin liên tục nhưng đã
được rời rạc hga tin tức thường phải được biến đổi thông qua một phép biến đổi thành
số (thường là số nhị phân) rồi mã hóa và được phát đi từ máy phát. Ở máy thu, tín hiệu
phải tơng qua các phép biến đổi ngược lại với các phép biến đổi trên: giải mã, liên tục
hóa,....
Sự mã hóa tín hiệu điều khiển nhằm tăng tính hữu hiệu và độ tin cậy của hệ thống
điều khiển từ xa, nghĩa là tăng tốc độ truyền và khả năng chống nhiễu.
Trong điều khiển từ xa ta thường dùng mã nhị phân tương ứng với hệ, gồm có hai
phần tử [0] và [1].
Do yêu cầu về độ chính xác cao trong các tín hiệu điều khiển được truyền đi để
chống nhiễu ta dùng mã phát hiện và sửa sai.
Dạng sai nhầm của các mã được truyền đi tùy thuộc tính chất của kênh truyền,
chúng có thể phân thành 2 loại:
- Sai độc lập: Trong quá trình truyền, do nhiều tác động, một hoặc nhiều ký
hiệu trong các tổ hợp mã có thể bị sai nhầm, nhưng những sai nhầm đó khơng liên
quan nhau.
- Sai tương quan: Được gây ra bởi nhiều nhiễu tương quan, chúng hay xảy ra
trong từng chùm, cụm ký hiệu kế cận nhau.
Sự lựa chọn của cấu trúc mã chống nhiễu phải dựa trên tính chất phân bố xác suất
sai nhầm trong kênh truyền.

Hiện nay lý thuyết mã hóa phát triển rất nhanh, nhiều loại mã phát hiện và sửa sai
được nghiên cứu như: mã Hamming, mã chu kỳ, mã nhiều cấp.
3.2. Điều khiển từ xa dùng tia hồng ngoại:
8

do an


3.2.1. Khái niệm về tia hồng ngoại:
Ánh sáng hồng ngoại (tia hồng ngoại) là ánh sáng khơng thể nhìn thấy được bằng
mắt thường, có bước sóng khoảng 0,8µm đến 0,9µm, tia hồng ngoại có vận tốc truyền
bằng vận tốc ánh sáng.
Tia hồng ngoại có thể truyền đi được nhiều kênh tín hiệu. Nó ứng dụng rộng rãi
trong cơng nghiệp. Lượng thơng tin có thể đạt được 3Mbit/s... Trong kỹ thuật truyền
tin bằng sợ quang dẫn không cần các trạm khuếch đại giữa chừng, người ta có thể
truyền một lúc 15000 điện thoại hay 12 kênh truyền hình qua một sợ tơ quang với
đường kính 0,13mm với khoảng cách 10Km đến 20Km. Lượng thông tin được chuyền
đi với ánh sáng hồng ngoại lớn gấp nhiều lần so với sóng điện từ mà người ta vẫn
dùng.
Tia hồng ngoại dễ bị hấp thụ, khả năng xuyên thấu kém. Trong điều khiển từ xa
chùm tia hồng ngoại phát đi hẹp, có hướng do đó khi thu phải đúng hướng.
3.2.2. Nguồn phát sóng hồng ngoại và phổ của nó:
Các nguồn sáng nhân tạo thường chứa nhiều sóng hồng ngoại. Hình dưới cho ta
quang phổ của các nguồn phát sáng này.

Hình 3.1. Biểu đồ thể hiện mối tương quan giữa độ nhạy tương đối và độ dài sóng.
Phổ của mắt người và PT cũng được trình bày để so sánh. Đèn thủy ngân gần như
không phát tia hồng ngoại. Phổ của đen huỳnh quang bao gồm các đặc tính của các loại
khác. Phổ của transistor khá rộng. Nó khơng nhạy trong vùng ánh sáng thấy được,
nhưng nó cực đại ở đỉnh phổ của LED hồng ngoại.

Sóng hồng ngoại có những đặc tính quang học giống như ánh sáng (sự hội tụ qua
thấu kính, tiêu cự...). Ánh sáng và sóng hồng ngoại khác nhau rất rõ trong sự xuyên
suốt qua vật chất. Có những vật mắt ta thấy "phản chiếu ánh sáng" nhưng đối với tia
hồng ngoại nó là những vật "phản chiếu tối". Có những vật ta thấy nó dưới một màu
xám đực nhưng với ánh sáng hồng ngoại nó trở nên trong suốt. Điều này giải thích tại
9

do an


sao LED hồng ngoại có hiệu suất cao hơn so với LED cho màu xanh lá cây, màu đỏ...
Vì rằng, vật liệu bán dẫn "trong suốt" đối với áng sáng hồng ngoại, tia hồng ngoại, tia
hồng ngoại không bị yếu đi khi nó phải vượt qua các lớp bán dẫn để đi ra ngoài.
Tuổi thọ của LED hồng ngoại dài đến 100000 giờ (hơn 11 năm), LED hồng ngoại
không phát sáng cho lợi điểm trong các thiết bị kiểm soát vì khơng gây sự chú ý.

10

do an


CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ CƠ KHÍ
4.1. Chọn cơ cấu dẫn động:
4.1.1. Động cơ dẫn động các trục tọa độ:
4.1.1.1. Động cơ bước (stepping motor):

Hình 4.1. Động cơ bước.
Ưu điểm:
- Khi dùng động cơ bước, không cần mạch phản hồi cho cả việc điều khiển vị
trí và vận tốc.

- Thích hợp với các thiết bị điều khiển số. Với khả năng điều khiển số trực
tiếp, động cơ bước trở thành thông dụng trong các thiết bị cơ điện tử hiện đại.
- Thường được sử dụng trong các hệ thống máy CNC.
Nhược điểm:
- Phạm vi ứng dụng ở là ở vùng công suất nhỏ và trung bình. Việc nghiêncứu
nâng cơng suất động cơ bước đang là vấn đề rất được quan tâm hiện nay.
- Hiệu suất động cơ bước thấp hơn các loại động cơ khác.
4.1.1.2. Động cơ một chiều (DC motor):

Hình 4.2. Động cơ DC.
11

do an