ĐỒ án điều KHIỂN máy CNC BẰNG CARD PCL 832

GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

PHẦN II

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG

SV: HOÀNG TUẤN HÙNG

99


GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG I

THIẾT KẾ PHẦN CỨNG
I. MÔ HÌNH:

Cảm biến vò trí ghép với động cơ DC:
Ta sử dụng động cơ một chiều 24V kích từ độc lập bằng nam châm vónh
cửu, công suất nhỏ làm đối tượng điều khiển. Cảm biến vò trí là Encoder
Incremental, Encoder này được ghép đồng trục với trục động cơ DC bằng khớp
nối cứng, và hồi tiếp vò trí trục động cơ DC về Card Pcl-832.
Một điều ta phải quan tâm là khớp nối cứng giữa trục động cơ và trục cảm
biến ta cần phải thật chính xác, nhằm giúp động cơ và cảm biến quay đồng trục
với nhau để sai số điều khiển sẽ giảm đi nhiều.

SV: HOÀNG TUẤN HÙNG

100


GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

II. SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ:
Máy
tính

(k)

Mạch
điều khiển

Mạch khuếch
đại công suất
+

Mạch động lực

M
-

Cảm biến vò trí

Máy tính xuất ra điện áp thay đổi để điều khiển tốc độ và chiều quay của

động cơ thông qua mạch điều khiển và mạch khuếch đại công suất. Giá trò từ
cảm biến vò trí được đưa về máy tính để xác đònh vò trí hiện tại của trục động cơ,
từ đó hiệu chỉnh và xuất điện áp điều khiển thích hợp.

III. MẠCH ĐỘNG LỰC:
Mạch khuếch đại công suất dùng để điều khiển chiều quay và tốc độ của
động cơ, yêu cầu đặt ra là để động cơ có thể làm việc ở cả 4 phần tư của mặt
phẳng đặc tính cơ, nghóa là động cơ có thể làm việc được ở cả chế độ động cơ và
chế độ hãm.
Ta sử dụng bộ mạch công suất là bộ chopper, với các công tắc bán dẫn là
transistor công suất có cấu hình như sau:

SV: HOÀNG TUẤN HÙNG

101


GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

+24V

Q1

D1

D2

Q2

D3

Q3

Iư

M

+

Q4

-

D4

Các transistor công suất và các diode mắc đối song nhau, các diode có
chức năng là trả năng lượng từ động cơ về nguồn khi động cơ hoạt động ở chế độ
hãm tái sinh. Transistor Q1 và Q3 dẫn điện áp cung cấp cho động cơ, làm động cơ
quay theo chiều thuận. Transistor Q2 và Q4 dẫn điện áp cung cấp cho động cơ
làm động cơ quay theo chiều nghòch. Để thay đổi tốc độ động cơ ta thay đổi
khoảng dẫn của các transistor bằng phương pháp điều rộng xung. Sơ đồ khối
mạch tạo tín hiệu điều rộng xung kích dẫn các transistor như sau :

Khối tạo

xung
tam giác

Khối tạo so
sánh
k

SV: HOÀNG TUẤN HÙNG

Khối
xác đònh
chiều quay
DO

Khối

Tín hiệu PWM
kích dẫn
transistor Q1, Q3

cách ly
Tín hiệu PWM
kích dẫn
transistor Q2, Q4

102


GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

CHỨC NĂNG CỦA CÁC KHỐI :

1. Khối tạo xung tam giác :
Yêu cầu xung tam giác được tạo ra có tần số thay đổi, để thay đổi tần số
đóng tắt của các transistor khi cần thiết.
Dùng 2 op-amp so sánh và tích phân, mạch có dạng sau:
R1 10K

VR2

VR1
50K

C1 0.1uF

50K

+VCC

+VCC

8
3
2

+

8
1

4

OUT

LF353
U1A

-VCC

6 5

7

+
4

LF353
U1B

-VCC

Nguyên tắc làm việc của mạch :
Op-amp U1A có ngõ ra là dạng xung vuông , Op-amp này thực hiện chức
năng so sánh điện áp chân 2 (0V) và chân 3. Biến trở VR1 thay đổi tần số, biến
trở VR2 thay đổi biên độ xung vuông ngõ ra Opamp U1A.
Op-amp U1B có ngõ ra là xung tam giác tạo ra bỡi quá trình nạp và xả
của tụ điện C1. Khi xung vuông ở ngõ ra Op-amp U1A lên mức cao, tụ C1 nạp
điện, điện áp OUT tăng dần, vì dòng điện qua tụ không đổi nên điện áp ở ngõ
ra tuyến tính theo thời gian. Khi xung vuông xuống mức thấp tụ C1 xả, điện áp ở
ngõ ra giảm dần. Hình sau là dạng điện áp ở ngõ ra của hai Op-amp:
U1A

t
U1B

SV: HOÀNG TUẤN HÙNG

103


GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

2. Khối so sánh :
3

+Vcc
VR3

-Vcc

10K

JP2

1

2

-

4

R6 10K

1
U2A
LF353

6
5

7
U2B
LF353

D1
DIODE

8

4

R3
10K

R4
10K

+

+

3

-

out

1
2

8

2

PWM

+Vcc

R5
R

R7
10K

-Vcc
JP1
VR4 50K

+Vcc

R8
1K

2
1

U_đk

Do xung tam giác tạo ra ở ngõ ra của Op-amp U1B có cả phần âm và
dương nên ta dùng mạch cộng điện áp để có xung tam giác ở hai mức 0 và 5V
cần thiết. Các biến trở VR3 và VR4 dùng để điều chỉnh biên độ và mức offset so
với 0V của xung tam giác ngõ ra của Op-amp U2A.
Dùng chức năng so sánh của Op-amp U2B để so sánh tín hiệu điện áp U đk
từ Card mở rộng và tín hiệu xung tam giác từ ngõ ra của U1A, nhằm tạo tín hiệu
số có dạng xung vuông có bề rộng thay đổi được. Bằng cách thay đổi U dk từ 0V
->5V ta có độ rộng xung vuông PWM thay đổi từ 0% ->100%. Dạng áp được mô
tả ở hình sau đây :
U(V)
5

U đk

U2A

0

t(s)

-5

5

PWM
U2B

0
t(s)

SV: HOÀNG TUẤN HÙNG

104


GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

3. Khối xác đònh chiều quay :
Gồm các cổng AND (74LS08) và NOT (74LS05) : nhằm tạo xung kích
cho các Opto theo 2 cách :
Cách 1 :
JP1
DO

Kích Opto 1,3
6

D0

4

PWM
2
1
1

U1B
74LS08

U2A
74LS05

JP2
PWM

2

Kích Opto 2,4

1
2

5

1

3

2
U1A

74LS08

Tín hiệu xác đònh chiều quay từ máy tính gửi đến được AND với tín hiệu
xung vuông vừa tạo ở phần trên. Đồng thời tín hiệu xác đònh chiều quay này
được gửi qua cổng đảo rồi AND với tín hiệu xung vuông.
- Khi tín hiệu xác đònh chiều quay của máy tính ở mức cao thì tín hiệu này
được AND với tín hiệu xung vuông để kích các Opto 1, 3 làm cho động cơ
quay theo chiều thuận. Còn ngõ ra còn lại của cổng AND ở mức thấp nên
các Opto 2, 4 bò khóa.
- Khi tín hiệu xác đònh chiều quay của máy tính ở mức thấp thì các Opto 1,
3 bò khóa. Còn ngõ ra còn lại của cổng AND ở mức cao nên các Opto 2, 4
được kích dẫn làm cho động cơ quay theo chiều nghòch.
Các dạng xung trên các OPTO:
Quay thuận :
1

OPTO 1,3

0

OPTO 2,4
0

SV: HOÀNG TUẤN HÙNG

105


GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Quay nghòch :
OPTO 1,3

0
1

OPTO 2,4

0

Cách 2 : Do trong hệ thống điều hiển vò trí động cơ DC, cần có điện áp
hãm để tăng độ chính xác, giảm sai số, khối xác đònh chiều quay sử dụng mạch
sau:
JP1
OE

Kích Opto 1,36

5

OE

4

PWM

1
2

2
1

1

U1B
74LS08

JP2
PWM

2

U2A
74LS05

Kích Opto 2 ,4

1

3

2
U1A
74LS08

Máy tính xuất ra một tín hiệu cho phép OE. Khi OE ở mức thấp 4 Opto
điều tắt, động cơ không được cấp điện áp. Khi OE ở mức cao, xung vuông PWM
and với OE kích các opto 1, 3 và đồng thời PWM qua cổng NOT and với OE để
đảo xung rồi đưa đến kích các opto 2, 4. Vậy khi OE ở mức cao ta có giản đồ

xung kích các Opto như sau:
Giản đồ xung :
1
0

OPTO 1,3

1

OPTO 2,4
0

SV: HOÀNG TUẤN HÙNG

106


GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

4. Khối cách ly :
Gồm các Opto 1, 2, 3, 4 dùng để cách ly mạch điều khiển và mạch công
suất về điện.
- OPTO 1 kích Transistor Q8 (D718) .
- OPTO 2 kích Transistor Q11 (D718) .
- OPTO 3 kích Transistor Q6(B688) .
- OPTO 4 kích Transistor Q10(B688) .

5. Sơ đồ nguyên lý mạch công suất và mạch điều khiển:

 Khi tín hiệu cho phép OE ở mức thấp (không cho phép động cơ hoạt động):
- Ngõ ra 3 của cổng AND ở mức thấp, do đó không có dòng chảy vào cực B
của transistor Q1 nên Q1 ở trạng thái khóa dẫn đến không có dòng vào
diod phát quang của opto U3 và U6.
Đối với opto U3, ngõ ra sẽ ở trạng thái khóa (hở mạch). Khi đó điện trở
R7 nối với nguồn 24V sẽ làm cho cực B của transistor Q5 không có dòng
qua, dẫn đến Q5 sẽ ở trạng thái khóa nên transistor Q6 cũng ở trạng thái
bò ngắt.
Đối với opto U6, ngõ ra cũng ở trạng thái khóa (hở mạch). Khi đó điện trở
R10 nối với mass sẽ làm cho cực B của transistor Q12 không có dòng qua,
dẫn đến Q12 sẽ ở trạng thái khóa nên transistor Q11 cũng ở trạng thái bò
ngắt.
- Ngõ ra 6 của cổng AND ở mức thấp, giải thích tương tự như trên ta cũng
có các transistor Q7, Q8, Q9 và Q10 cũng ở trạng thái bò ngắt.
 Khi tín hiệu cho phép OE ở mức cao và tín hiệu chọn chiều quay PWM ở
mức cao (cho phép động cơ quay theo chiều thuận):
- Ngõ ra 6 của cổng AND ở mức thấp, các transistor Q7, Q8, Q9 và Q10 ở
trạng thái bò ngắt.
- Khi tín hiệu điều rộng xung PWM ở mức cao, ngõ ra 3 của cổng AND ở
mức cao, điện trởø R3 tạo phân cực cho transistor Q1, Q1 dẫn kéo theo các
opto U3 và U6 dẫn. Khi opto U3 dẫn sẽ tạo phân cực cho transistor Q5,
Q5 dẫn kéo theo Q6 dẫn. Tương tự, ta cũng có các transistor Q11 và Q12
dẫn. Khi đó điện áp ngõ ra UAB = +24v.
 Khi tín hiệu cho phép OE ở mức cao và tín hiệu chọn chiều quay PWM ở
mức thấp (cho phép động cơ quay theo chiều nghòch):
Giải thích tương tự như trường hợp trên ta có các transistor Q7, Q8, Q9 và
Q10 dẫn. Khi đó điện áp ngõ ra UAB = -24v.

SV: HOÀNG TUẤN HÙNG

107


GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG II

THIẾT KẾ PHẦN MỀM
I. TÍNH TOÁN KHI THAY ĐỔI HỆ TOẠ ĐỘ CHI TIẾT :
1. Dùng trong lệnh G92: (khai báo gốc toạ độ mới cách dao một
khoảng)
Ta sử dụng tọa độ tuyệt đối :
Ở đây ta đã có hệ toạ độ máy có gốc toạ độ O(0, 0, 0). Giả sử dao đang ở vò
trí M 1 ( X 1 , Y1 , Z1 ) đây là toạ độ thực so với gốc hệ toạ độ máy. Ta muốn chuyển
sang một hệ toạ độ mới có gốc O1 ( X 0 , Y0 , Z 0 ) cách M 1 ( X 1 , Y1 , Z1 ) một khoảng
M 1O1 = ( a, b, c ) , ta chỉ cần cộng thêm vào toạ độ được khai báo trong hệ toạ độ
1

1

1

mới các vectơ OM 1 + M 1O1 = ( X 1 + a , Y1 + b , Z1 + c ) = OO1
Tức là nếu trong hệ toạ độ mới ta khai báo (X, Y, Z) thì giá trò toạ độ so với
điểm gốc hệ toạ máy O(0, 0, 0) sẽ là :
( X + X 1 + a , Y + Y1 + b , Z + Z1 + c )
và đây là toạ độ thực được dùng để tính toán chạy dao.

2. Dùng trong các lệnh G54 . . G59 :
Hệ toạ độ máy có gốc toạ độ O(0, 0, 0). Hệ toạ độ mới có gốc toạ độ
O1 ( X 0 , Y0 , Z 0 ) . Vì thế nếu trong hệ toạ độ mới ta khai báo (X, Y, Z) thì giá trò
toạ độ so với điểm gốc hệ toạ máy O(0, 0, 0) sẽ là :
( X + X 1 , Y + Y1 , Z + Z 1 )
và đây là toạ độ thực được dùng để tính toán chạy dao
1

1

1

SV: HOÀNG TUẤN HÙNG

108


GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

II. THUẬT GIẢI TÌM TÂM CUNG TRÒN KHI DỮ LIỆU ĐẦU
VÀO LÀ ĐIỂM ĐẦU, ĐIỂM CUỐI VÀ BÁN KÍNH R :
Với dữ liệu trên ta có thể xác đònh được 2 đường tròn (O1, R) và (O2, R)
lần tượt có phương trình:

(X- I1)2 + (Y- J1) 2 = R2
(X- I2)2 + (Y- J2) 2 = R2
hay
X2 + Y2 - 2I1X - 2J1 Y + C = 0

X2 + Y2 - 2I2 X - 2J2 Y + C = 0
Trường hợp 1:

AB
2

=R
 X A + X B Y A + YB 
,

2
2 


Tọa độ tâm O ≡ C ⇒ Tọa độ O 

Trường hợp 2: 2 ≠ R
Viết phương trình đường (d1) qua AB :
AB

( X − X A )( YB − YA ) = ( Y − YA )( X B − X A )

đưa về dạng : α X + β Y + γ 1 = 0
Phương trình đương thẳng (d2) ⊥ (d1) tại điểm C có dạng :
-β X + α Y + γ 2 = 0
thay toạ độ điểm C vào phương trình này ⇒ giá trò γ 2
Tìm toạ độ điểm O1 và O2 cách điểm C một đoạn là L =

 AB 
R −


 2 

2

2

Ta có :
toạ độ O 1 và O 2 thoả 2 điều kiện sau:
• - β X 0 + α Y0 + γ 2 = 0
• Khoảng cách từ O đến AB :
αX 0 + βY0 + γ 1
D( 0, AB ) = L =

α2 + β2

Từ 2 điều kiện trên ta cùng với các thông số L, α , β , γ 1 , γ 2 đã tính được ta
tìm được 2 giá trò O 1 ( X 1 ,Y1 ) và O 2 ( X 2 ,Y2 )
SV: HOÀNG TUẤN HÙNG

109


GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

• Nếu
• Nếu
• Nếu

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

YA > YB ⇒ X O1 < X O2
YA < YB ⇒ X O1 > X O2
 X < X ⇒ Y >Y
B
O1 O2
 A

Y A = YB ⇒ 
 X > X ⇒ Y B
O1 O2
 A

Trường hợp nội suy cung tròn theo chiều kim đồng hồ (CW):
• Nếu R>0 ⇒ chọn tâm O của cung tròn trùng O 1 ( X 1 ,Y1 )
• Nếu R<0 ⇒ chọn tâm O của cung tròn trùng O 2 ( X 2 ,Y2 )
Trường hợp nội suy cung tròn theo chiều ngược chiều kim đồng hồ
(CCW):
• Nếu R>0 ⇒ chọn tâm O của cung tròn trùng O 2 ( X 2 ,Y2 )
• Nếu R<0 ⇒ chọn tâm O của cung tròn trùng O 1 ( X 1 ,Y1 )

SV: HOÀNG TUẤN HÙNG

110


GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Dữ liệu đầu vào:
A :Start point B: End point R:bán kính

No

A
=R
B

Điểm C

Yes

Tâm O

KẾT THÚC

Đã biết phương trình đường (AB):
X+Y+1=0

Phương trình đường (O1O2) (AB) tại C :
-X + Y + 2 = 0

Thay toạ độ điểm C vào (O1O2) để tìm
phương trình đường (O1O2)

SV: HOÀNG TUẤN HÙNG

2

biết được

111


GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Biết được phương trình đường (O1O2)

Toạ độ hai điểm O1 và O2 :

-Thoả phương trình đường (O1O2).

L =

- Cách điểm C một đoạn L

Toạ độ hai điểm O1 và O2

Xem
thuật
giải (*)

Chọn toạ độ hai điểm và sao cho :
nằm bên phải vector AB
nằm bên trái vector AB

Nội suy theo
chiều CW

No

No

Yes

Yes

No

R>0

Chọn tâm

R>0

Yes

Chọn tâm

Chọn tâm

SV: HOÀNG TUẤN HÙNG

Chọn tâm

112

GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Thuật giải (*) :
Chọn toạ độ hai điểm O1 và O2 sao cho :
AB

nằm bên phải vector
nằm bên trái vector

AB

Tính được toạ độ hai điểm và

No

No

Y A = YB

Yes

YA > YB
Yes

Chọn

Chọn
No

Chọn

SV: HOÀNG TUẤN HÙNG

XA > XB

Yes

Chọn

113


GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

III. TÍNH TOÁN CUNG TRÒN KHI BIẾT TÂM CUNG TRÒN VÀ
CHIỀU CHẠY DAO:
Giả sử Start point là điểm A ( X A , YA ) và End point là B ( X B , YB )
Chuyển từ hệ toạ độ Decac sang hệ toạ độ cực:
• Trường hợp 1 : Chiều chạy dao là CCW (chiều dương vòng lượng giác)
 Đưa tâm cung tròn O(I, J) về gốc tạo độ cực, lúc này coi như toạ độ O(0,
0).
 Chuyển toạ độ điểm A ( X A , YA ) và B ( X B , YB ) sang toạ độ cực A (α A , R A )
và B (α B , RB )
sin α A =

yA
R

 Nếu sin α A > 0
 Nếu sin α A < 0
Tương tự cho α B :
 Nếu sin α B > 0
 Nếu sin α B < 0

(với y A =Y A - J)
⇒ góc α A > 0
⇒ chọn α A = α A + 360 0 > 0
⇒ góc α B > 0
⇒ chọn α B = α B + 360 0 > 0

=+

Nếu <

Với cách chọn và như trên ta có thu được kết quả là :
>>
Và như vậy khi chạy dao từ A → B ta chỉ cần tăng dần góc α A lên.
• Trường hợp 2 : Chiều chạy dao là CW (chiều âm vòng lượng giác)
 Đưa tâm cung tròn O(I, J) về gốc tạo độ cực, lúc này coi như toạ độ O(0,
0).
 Chuyển toạ độ điểm A ( X A , YA ) và B ( X B , YB ) sang toạ độ cực A (α A , R A )
và B (α B , RB )
sin α A =

yA
R

(với y A =Y A - J)

 Nếu sin α A > 0 ⇒ góc α A > 0
 Nếu sin α A < 0 ⇒ chọn α A = α A + 360 0 > 0
Tương tự cho α B :
 Nếu sin α B > 0 ⇒ góc α B > 0
 Nếu sin α B < 0 ⇒ chọn α B = α B + 360 0 > 0

Nếu <

=+

Với cách chọn và như trên ta có thu được kết quả là :

SV: HOÀNG TUẤN HÙNG

>>

114


GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Thuật giải nội suy cung tròn theo chiều CCW :
BẮT ĐẦU

Đưa toạ độ A, B, tâm
O
về toạ độ cực
Tính toán để được
>>

Tính ngược lại
theo

= góc (, )
N : mật độ các đoạn
thẳng tạo nên cung tròn

Tính M() theo
Với = +
Nội suy thẳng từ AM

Gán toạ độ A =
tức gán =

No

=
Yes
KẾT THÚC

SV: HOÀNG TUẤN HÙNG

115

GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Thuật giải nội suy cung tròn theo chiều CW

BẮT ĐẦU

Đưa toạ độ A, B, tâm
O
về toạ độ cực
Tính toán để được
>>

Tính ngược lại
theo

= góc (,)
N : mật độ các đoạn thẳng
tạo nên cung tròn

Tính M() theo
Với = Nội suy thẳng từ AM

Gán toạ độ A =
tức gán =

No

=
Yes

KẾT THÚC

SV: HOÀNG TUẤN HÙNG

116


GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

IV. TÍNH TOÁN KHI CHUYỂN SANG TOẠ ĐỘ CỰC: (dùng khi nội suy

cung tròn)
• Đã xác đònh được tâm cung tròn, giả sử O ( X 0 ,Y0 ) và bán kính R
• Thay đổi hệ toạ độ hiện thời có gốc toạ độ O1 ( X 0 ,Y0 ) sang hệ toạ độ có
gốc tọa độ tại O ( X 0 ,Y0 ) bằng phương pháp đã nêu trên.
• Cộng thêm vào các giá trò khai báo trong hệ toạ độ cực (VD:
( R cosα1 , R sin α1 ) ) với giá trò toạ độ thực tế của gốc toạ độ cực so với
gốc hệ toạ độ máy O(0, 0).
1

R sin α

1

R

O

R cos α
Như vậy trong hệ toạ độ cực gốc O ( X 0 ,Y0 ) , nếu cho biết giá trò góc α và
bán kính R của một điểm thì ta sẽ tính toán được giá trò toạ độ thực trong hệ toạ
độ Decac gốc O(0, 0).
VI. TÍNH TOÁN NỘI SUY ĐOẠN THẲNG THEO LƯNG CHẠY DAO F :
Gọi E
T_dda :

:
là hệ số xung mm (sử dụng trong Card Pcl_832 )
là thời gian 1 chu kỳ DDA (ms)

10 −4
( mm ms )
Lượng ăn dao F chính là vận tốc dòch chuyển dao ( mm ph )=
6

Trong một chu kỳ DDA thì dao cắt chạy được một khoảng là:
10 −4
F × T _ dda (mm)
6

Số xung cần được cung cấp cho Error Counter trong mỗi chu kỳ DDA để có
thể dòch chuyển được với vận tốc F :
10 −4
× F × E × T _ dda

6

( Xung chukyDDA )

VII. DI CHUYỂN QUẢNG ĐƯỜNG DÀI L(mm) TRÊN MỘT TRỤC
VỚI LƯNG CHẠY DAO F:
SV: HOÀNG TUẤN HÙNG

117


GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Quãng đường L cần L × E xung
Số chu kỳ DDA cần thiết để dòch chuyển hết quãng đường L :
6× L× E

6× L

N_dda = 10 −4 × F × E × T _ dda = 10 −4 × F × T _ dda (chu kỳ)
Giá trò N_dda được làm tròn theo hướng lớn hơn (VD: 2045,2 → 2046)
Trong (N_dda – 1) chu kỳ đầu, mỗi chu kỳ sẽ được ghi :
 10 −4 × F × E × T _ dda 

 xung
6



Chu kỳ cuối cùng sẽ được ghi :

10 −4 × F × E × T _ dda 
 L × E −
 xung
6



Tuy nhiên cách tính toán trên chưa thực tế vì trong quá trình từ lúc dao cắt
đứng yên đến khi đạt đến vận tốc F thì phải qua một quá trình gọi là khởi động
mềm: dao cắt di chuyển với vận tốc tăng dần từ 0 đến F. Khi dao cắt di chuyển
gần đến điểm đích thì giảm dần vận tốc từ F xuống 0.
Vì vậy ta phải xử lý như sau:
Bộ khởi động mềm gồm một mảng bao gồm các giá trò xung như sau:
Soft[0] = 0
Soft[1] = 10
Soft[2] = 20

Soft[n-2] = Max-20
Soft[n-1] = Max-10
Soft[n] = Max
Các tham số n, Max được chọn lựa tuỳ theo tốc độ tốùi đa mà ta thiết lập cho máy.
Khi đó Max là số xung trong một chu kỳ phục vụ cho việc di chuyển tối đa,
n=

Max
10

Số xung cần được cung cấp cho Error Counter trong mỗi chu kỳ DDA để có
thể dòch chuyển được với vận tốc F :
10 −4
× F × E × T _ dda
6

SV: HOÀNG TUẤN HÙNG

( Xung chukyDDA )

118


GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Vì thế khi bắt đầu di chuyển ta sử dụng số xung trong bộ Soft mỗi chu kỳ tương
ứng với một phần tử Soft[ i ]. Chu kỳ đầu tiên ta thực hiện di chuyển với số xung
trong Soft[ 0 ], chu kì kế tiếp với số xung trong Soft[ 1 ], và cứ thế cho đến Soft[ m
]. Với m được tính như sau:
m=

Max 1 10 −4
≈ ×
× F × E × T _ dda
10
10
6

Sau quá trình trên, ta mới dùng

(m
10 −4
× F × E × T _ dda xung cho mỗi chu kỳ
6

(k chu kỳ) cho đến khi gần đến điểm đích thì ta lại sử dụng bộ Soft theo trình tự
ngược lại từ Soft[ m ] giảm dần đến Soft[ 0 ].
Vậy chỉ có k chu kỳ ở khoảng giữa là thực sự chạy với tốc độ F, và số chu
kỳ đó được tính như sau :
Quãng đường dòch chuyển L cần L × E xung.

- số xung trong )
Số chu kỳ :

k

=
Số xung trong một chu kỳ
- số xung trong )
=

10 −4
× F × E × T _ dda
6
VIII. DI CHUYỂN QUẢNG ĐƯỜNG DÀI L( L X , L Y , L Z ) TRÊN BA

TRỤC VỚI LƯNG CHẠY DAO F:

Ta có:
L = L2X + L2Y + L2Z
Lượng ăn dao trên trục X:

FX =

F×LX
L

Lượng ăn dao trên trục Y:

FY =

F× LY
L

Lượng ăn dao trên trục Z:

FZ =

F×LZ
L

SV: HOÀNG TUẤN HÙNG

119


GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Số xung cần được cung cấp cho Error Counter trong mỗi chu kỳ DDA để có thể
dòch chuyển được với vận tốc F :
• Trục X:

•

10 −4
× FX × E × T _ dda
6

( Xung chukyDDA )

10 −4
× Fy × E × T _ dda
6

( Xung chukyDDA )

10 −4
× Fz × E × T _ dda
6

chukyDDA
( Xung
POWER
ON )

Trục Y:

T GIẢI TRỞ VỀ HOME XÉT TRÊN MỘT TRỤC
•THUẬ
Trục Z:
Không mất tính tổng quát, giả sử: L X > L Y > L Z
Số chu kỳ DDA cần thiết để dòch chuyển hết quãng đường L :
N_dda =

Công tắc6 hà
× LnXh trình

6× LX × E
10 − 4 × FX × E × T _ dda

= giớ−i 4hạn bên trái

10

× FX × T _ dda

(chu kỳ)

Bộ khởi động mềm được thực hiện như sau:
Soft x [0] = 0
Soft x [1] =CHẠ
10 Y NHANH
SANG TRÁI
Soft x [2] = 20

STOP

Soft x [n-2] = Max-20
Soft x [n-1] = Max-10
Soft x [n] = Max

CHẠx Y
Soft
[i]NHANH
× LY
Soft y [i]=
SANG
L X PHẢI
Soft Z [i]=

CÔNG TẮC
HOME
STOP

Soft X [i] × L Z
LX

CÔNG trong
TẮCmột chu kỳ DDA để đạt
Với max là số xung cung cấp cho Error Counter
lượng ăn dao F
CHẠY CHẬM
SANG PHẢI

HOME

STOP

VIII. THUẬT GIẢI DI CHUYỂN DAO VỀ ĐIỂM CHUẨN HOME:
CÔNG TẮC
SV: HOÀNGCHẠ
TUẤYNRẤ
HÙTNCHẬ
G M
SANG TRÁI

INDEX

KẾT THÚC MỘT TRỤC

120


GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Mục đích của việc dùng cảm biến INDEX :
Điểm chuẩn R (Reference point) được xác đònh trong vùng làm việc (vùng
chạy dao) là điểm được dùng làm chuẩn để xác đònh gốc toạ độ O(0, 0) của hệ toạ
độ máy (điểm HOME).
Thông thường để tiện lợi và nhanh chóng trong việc di chuyển dao về điểm
gốc toạ độ người ta chọn điểm chuẩn R trùng với điểm gốc toạ độ máy HOME. Vì
thế khi cần di chuyển về HOME thay vì đầu tiên phải di chuyển về điểm chuẩn
R, rồi với một khoảng di chuyển cố đònh của mỗi trục, điều này có nghóa là điểm
chuẩn R được gán cho một toạ độ cố đònh và từ đây dao cắt di chuyển theo lệnh di
chuyển về toạ độ (0, 0, 0); khi ta đã gán toạ độ điểm chuẩn R trùng với HOME thì

ta chỉ cần cho dao cắt di chuyển về điểm chuẩn (thông qua các cảm biến gắn trên
đường di chuyển của bàn dao) rồi Reset toạ độ các trục về Zero.
Cảm biến HOME thông thường là công tắc hành trình được gắn cố đònh.
Một cữ chặn được gắn chặt vào bàn máy để khi bàn máy di chuyển thì cữ chặn sẽ
một lúc nào đó đi ngang qua công tắc hành trình.

Bàn máy

Cữ chặn
Công tắc

hành

Xác đònh điểm HOME trên một trục

trình

Việc dùng cữ chặn và công tắc hành trình là cần thiết cho các hệ thống đo
lường vò trí dùng Incremental Encoder. Ở đây cứ mỗi lần đóng mạch hệ điều
khiền thì các trục phải được chạy về điểm HOME của nó, có như vậy thì hệ điều
khiển mới có một điểm khởi xuất để từ đó đếm các khoảng dòch chuyển phản hồi
từ Encoder.
Tuy nhiên nếu chỉ dùng cữ chặn và công tắc hành trình thì không đảm bảo
được độ chính xác khi di chuyển về HOME. Bởi vậy cụm tổ hợp cữ chặn và công
tắc hành trình chỉ báo cho hệ điều khiển biết vùng lân cận của điểm HOME.
Chiều rộng của vùng lân cận này nằm vượt ra ngoài dung sai khi đóng mạch một
công tắc chính xác.
Do đó ta có khái niệm về cảm biến INDEX như sau :
Đầu tiên dao cắt (bàn máy ) di chuyển trên một trục theo một chiều cố đònh để
đảm bảo tiến đến công tắc hành trình theo một hướng cố đònh. Khi nó đụng công

SV: HOÀNG TUẤN HÙNG

121


GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

tắc hành trình thì bắt đầu di chuyển ngược lại với mục đích thoát khỏi công tắc
hành trình với tốc độ chậm. Sau khi thoát khỏi công tắc hành trình rồi nó lại di
chuyển ngược lại với tốc độ rất chậm đến khi chạm vào công tác hành trình một
lần nữa (hay một công tắc INDEX khác tuỳ theo quan điểm thiết kế) thì ngừng lại,
và đây là vò trí điểm HOME trên trên trục này. Ở trên ta chỉ dùng một cữ chặn và
một công tắc hành trình cho một trục, vì thế có thể xem như cảm biến INDEX
trùng với cảm biến HOME.
Nhưng ta phải phân biệt :
- Cảm biến HOME xác đònh vùng lân cận điểm HOME.
- Cảm biến INDEX xác đònh chính xác vò trí điểm HOME.
Ta phải dùng hai khái niệm trên là vì khi xác đònh vùng lân cận điểm HOME
thì dao cắt chạy với tốc độ lớn hơn khi xác đònh vò trí chính xác HOME, do đó
có thể rút ngắn thời gian tìm vò trí điểm HOME.

SV: HOÀNG TUẤN HÙNG

122