TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI ĐẠI HỌC HỌC SƯ SƯ PHẠM PHẠM KỸ KỸ THUẬT THUẬT THÀNH THÀNH PHỐ PHỐ HỒ HỒ CHÍ CHÍ MINH MINH Số Số 1 Võ Võ Văn Văn Ngân, Ngân, Quận Quận Thủ Thủ Đức, Đức, Thành Thành phố phố Hồ Hồ Chí Chí Minh Minh Tel: Tel: +84 +84 8 7221223, 7221223, Fax: Fax: +84 +84 8 8960640 8960640 MÁY MÁY VÀ VÀ HỆ HỆ THỐNG THỐNG ĐIỀU ĐIỀU KHIỂN KHIỂN SỐ SỐ TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI ĐẠI HỌC HỌC SƯ SƯ PHẠM PHẠM KỸ KỸ THUẬT THUẬT THÀNH THÀNH PHỐ PHỐ HỒ HỒ CHÍ CHÍ MINH MINH KHOA KHOA CƠ CƠ KHÍ KHÍ CHẾ CHẾ TẠO TẠO MÁY MÁY BỘ BỘ MÔN MÔN CÔNG CÔNG NGHỆ NGHỆ CHẾ CHẾ TẠO TẠO MÁY MÁY MÁY MÁY VÀ VÀ HỆ HỆ THỐNG THỐNG ĐIỀU ĐIỀU KHIỂN KHIỂN SỐ SỐ BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH MÁY VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ CHƯƠNG 12: NỘI SUY TRONG MÁY ĐIỀU KHIỂN THEO CHƯƠNG TRÌNH SỐ Tp Hồ Chí Minh, - 2014 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Số Võ Văn Ngân, Quận Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh Tel: +84 7221223, Fax: +84 8960640 Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy NỘI DUNG 12.1 KHÁI NIỆM 12.2 NỘI SUY PHẦN CỨNG 12.3 NỘI SUY PHẦN MỀM 12.4 NỘI SUY NURBS 12.4 TỒNG KẾT 2014 Tr 12.1 KHÁI NIỆM Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy  Nội suy tạo liệu chuyển động trục từ khối liệu sinh trình biên dịch thành phần quan trọng máy CNC, phản ánh độ xác máy   • •   2014 Máy CNC có hai trục điều khiển để gia công hình dạng phức tạp Hai loại điều khiển thực hiện: Phương pháp điều khiển điểm – đến – điểm sử dụng để di chuyển trục đến vị trí mong muốn Phương pháp điều khiển chu tuyến sử dụng để di chuyển dọc theo đường cong Chuyển động dao phải chia thành thành phần tương ứng với trục, Quỹ đạo dao tạo thông qua kết hợp dịch chuyển riêng lẻ trục Tr 12.1 KHÁI NIỆM Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy Hình 12 – Khái niệm nội suy 2014 Tr 12.2 NỘI SUY PHẦN CỨNG Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 12.2.1 Bôô tích phân DDA Hình 12 – Phép xấp xỉ phương pháp số hàm liên tục 2014 Tr 12.2 NỘI SUY PHẦN CỨNG Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 12.2.1 Bôô tích phân DDA Hình 12 – Sơ đồ tích phân DDA 2014 Tr 12.2 NỘI SUY PHẦN CỨNG Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 12.2.1 Bôô tích phân DDA f t Z p p Hình 12 – Biểu tượng tích phân DDA 2014 Tr f0 12.2 NỘI SUY PHẦN CỨNG Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 12.2.2 Các nội suy phần cứng máy NC 12.2.2.1 Bộ nội suy đường thẳng (Bộ nội suy tuyến tính)  Khả để điều khiển chuyển đôông dọc theo môôt đường thẳng tọa đôô đầu cuối gọi nôôi suy đường thẳng  Nội suy đường thẳng thực hiêôn môôt măôt phẳng (2-D) sử dụng môôt hay hai trục chuyển đôông, hay không gian (3-D), chuyển đôông kết hợp trục  Bôô nôôi suy 2-D cung cấp lêônh vâôn tốc, tính bằng số sung môôt giây đồng thời cho hai trục trì số giữa tần số xung cho hai trục với tỉ số khoảng cách gia tăng yêu cầu 2014 Tr 10 11.3 Nội suy phần mềm Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 11.3.1 Phương pháp nội suy phần mềm Phương pháp nội suy DDA Thuật toán nội suy phần mềm DDA bắt nguồn từ DDA phần cứng việc thực giống DDA phần cứng Sơ đồ thuật toán nội suy 2014 Tr 49 11.3 Nội suy phần mềm Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 11.3.1 Phương pháp nội suy phần mềm Phương pháp nội suy DDA Thuật toán nội suy phần mềm DDA bắt nguồn từ DDA phần cứng việc thực giống DDA phần cứng Nội suy tuyến tính 2014 Tr 50 11.3 Nội suy phần mềm Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 11.3.1 Phương pháp nội suy phần mềm Phương pháp nội suy DDA Sơ đồ khối nội suy bằng phần mềm 2014 Tr 51 11.3 Nội suy phần mềm Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 11.3.1 Phương pháp nội suy phần mềm Phương pháp bậc thang Cho đường cong y = f(x) với điểm đầu P 1(x1,y1) điểm cuối Pn(xn,yn) Chiếu theo phương x, đường cong chia nhỏ thành n-1 đoạn Dx nhau, tương ứng với n điểm chia P 1, P2, P3, …, Pn (hình 11.13) Tọa độ điểm Pi (xi,yi) tính toán nhờ vào cấu nội suy Nội suy bâôc thang 2014 Tr 52 11.3 Nội suy phần mềm Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 11.3.1 Phương pháp nội suy phần mềm Phương pháp dây cung Cho đường cong y = f(x) với điểm đầu P 1(x1,y1) điểm cuối Pn(xn,yn) Tương tự phương pháp bậc thang, chiếu theo phương x, đường cong chia nhỏ thành n-1 đoạn Dx nhau, tương ứng với n điểm chia P1, P2, P3, …, Pn Tọa độ điểm Pi (xi,yi) tính toán nhờ vào cấu nội suy Nội suy dây cung 2014 Tr 53 11.3 Nội suy phần mềm Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 11.3.2 Nội suy liệu mẫu Nội suy từ tham chiếu cho đường thẳng Thuật toán từ tham chiếu – nội suy tuyến tính 2014 Tr 54 11.3 Nội suy phần mềm Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 11.3.2 Nội suy liệu mẫu Nội suy từ tham chiếu cho đường tròn Nội suy từ tham chiếu vòng tròn 2014 Tr 55 11.4 Nội suy Fine Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 11.3.2 Nội suy liệu mẫu Nội suy fine tuyến tính 2014 Tr 56 11.5 Nội suy NURBS Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 11.5.1 Dạng phương trình NURBS 11.5.2 Đặc điểm hình học NURBS  11.5.3 Thuật toán nội suy NURBS  2014 Tr 57 Lỗi nội suy NURBS Điều khiển tăng tốc giữ giới hạn vận tốc trục 11.5 Nội suy NURBS Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy Trong CNC, đường cong dạng tự biểu diễn xấp xỉ bằng tập hợp đoạn thẳng cung tròn Tuy nhiên, để có xác đường cong đường tròn đường thẳng phải thường ngắn Các phần ngắn dẫn đến không thống tốc độ cắt điều làm giảm chất lượng bề mặt Để khắc phục nhược điểm này, nội suy NURBS phát triển Trong nội suy NURBS, CNC trực tiếp chuyển đổi liệu đường cong NURBS từ chương trình thành phần thành đoạn thẳng nhỏ, sử dụng vị trí tính toán từ liệu đường cong NURBS Bằng cách giảm kích thước chương trình thành phần tăng tốc độ máy lệnh tốc độ cắt phụ thuộc vào nội suy 2014 Tr 58 11.5 Nội suy NURBS Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 11.5.1 Dạng phương trình NURBS Có nhiều dạng mô hình toán học khác khối-spline, Bezier, B-spline, NURBS tiêu biểu cho đường cong dạng tự Trong số này, NURBS dạng mô hình đặc biệt Với dạng hình học NURBS xác định đường cong dạng tự với hình dạng phức tạp bằng cách sử dụng liệu để biểu diễn hình dạng hình học khác bằng cách thay đổi thông số Ngày nay, dạng hình học NURBS thường sử dụng hệ thống CAD / CAM 2014 Tr 59 11.5 Nội suy NURBS Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 11.5.2 Đặc điểm hình học NURBS Đường cong NURBS Đường thẳng vòng tròn NURBS 2014 Tr 60 11.5 Nội suy NURBS Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 11.5.3 Thuật toán nội suy NURBS Sự thích ứng với chiều dài bước đường cong Xác định đường cong 2014 Tr 61 11.5 Nội suy NURBS Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 11.5.3 Thuật toán nội suy NURBS Sự khác biệt c(u + 1) c(u) 2014 Tr 62 11.6 Tổng kết Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy Thuật toán nội suy cho đường cong dạng tự quan trọng để giải vấn đề tồn hệ thống CNC, nơi đường cong dạng tự tính xấp xỉ số phân đoạn thẳng vô nhỏ Thông qua phương pháp nội suy NURBS, vấn đề giảm thiểu tốc độ, chất lượng bề mặt kém độ xác gia công thấp giải 2014 Tr 63 [...]... Phương pháp nội suy DDA Hình 12 10 – Thuật toán nội suy phần mềm DDA 2014 Tr 18 12. 3 NỘI SUY PHẦN MỀM Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 12. 3.1 Phương pháp nội suy DDA 12. 3.1.1 Nội suy đường thẳng y B yB Pi+1 Pi A Vy yA O Vx xB xA Hình 12 11 – Nội suy tuyến tính 2014 Tr 19 x 12. 3 NỘI SUY PHẦN MỀM Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 12. 3.1 Phương pháp nội suy DDA 12. 3.1.1 Nội suy đường... phần cứng trong máy NC 12. 2.2.2 Bộ nội suy cung tròn Hình 12 8 – Bộ nội suy cung tròn 2014 Tr 15 12. 2 NỘI SUY PHẦN CỨNG Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 12. 2.2 Các bộ nội suy bằng phần cứng trong máy NC 12. 2.2.3 Bộ nội suy hoàn thiện   Môôt bôô nội suy hoàn thiêôn đóng vai trò vừa có thể là bôô nội suy đường thẳng và bôô nội suy cung tròn Người lâôp trình xác định kiểu nôôi suy thông... Hình 12 12 – Sơ đồ thuật toán nội suy bằng phần mềm 2014 Tr 20 12. 3 NỘI SUY PHẦN MỀM Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 12. 3.1 Phương pháp nội suy DDA 12. 3.1.2 Nội suy cung tròn  Giả sử, ta cần gia công theo một cung tròn từ điểm A đến điểm P trong khoảng thời gian t (Hình 12. 13), ta có phương trình: hay Hình 12 13 – Nội suy cung tròn 2014 Tr 21 12. 3 NỘI SUY PHẦN MỀM Khoa Cơ Khí Máy -... đồng thời Khoảng cách gia tăng cần thiết của mỗi trục được cấp bởi thanh ghi p trong mỗi DDA tương ứng Tr 12 12.2 NỘI SUY PHẦN CỨNG Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 12. 2.2 Các bộ nội suy bằng phần cứng trong máy NC 12. 2.2.1 Bộ nội suy đường thẳng (Bộ nội suy tuyến tính) Hình 12 6 – Bộ nội suy DDA tuyến tính 2014 Tr 13 12. 2 NỘI SUY PHẦN CỨNG Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy. .. nôôi suy (hay lượng chạy dao) được điều khiển bởi DDA 3  2014 Thanh ghi p của DDA 3 được tải vào giá trị FRN (federate number) Tr 16 12. 2 NỘI SUY PHẦN CỨNG Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 12. 2.2 Các bộ nội suy bằng phần cứng trong máy NC 12. 2.2.3 Bộ nội suy hoàn thiện Hình 12 9 – Bộ nội suy hoàn thiện 2014 Tr 17 12. 3 NỘI SUY PHẦN MỀM Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 12. 3.1... 25 12. 4 CÁC CƠ CẤU KHÁC TRONG MÁY ĐIỀU KHIỂN SỐ Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 12. 4.1 Truyền dẫn servo  Để điều khiển máy công cụ thì biến đổi xung điều khiển được tạo ra từ cụm điều khiển thành tín hiệu cho động cơ các trục bởi mạch điều khiển servo và mạch phản hồi  Mạch điều khiển secrvo gồm 2 mạch: mạch điều khiển vị trí và mạch điều khiển tốc độ Tín hiệu ra của mạch điều khiển. . .12. 2 NỘI SUY PHẦN CỨNG Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 12. 2.2 Các bộ nội suy bằng phần cứng trong máy NC 12. 2.2.1 Bộ nội suy đường thẳng (Bộ nội suy tuyến tính)  Ví du: Xét trường hợp trong Hình 12. 5, quỹ đạo dao cần đi theo đường A, B có phương trình dạng với a và b là các số nguyên Hình 12 5 – Đường thẳng AB 2014 Tr 11 12. 2 NỘI SUY PHẦN CỨNG Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn... phối hợp sự chuyển động đồng thời theo phương x và y để tạo ra một đường thẳng (dây cung) nối hai điểm kề nhau 2014 Tr 23 12. 3 NỘI SUY PHẦN MỀM Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 12. 3.3 Phương pháp dây cung Hình 12 14 – Nội suy bậc thang 2014 Tr 24 12. 4 CÁC CƠ CẤU KHÁC TRONG MÁY ĐIỀU KHIỂN SỐ Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 12. 4.1 Truyền dẫn servo Hình 12 16 – Hệ thống truyền... tạo máy 12. 2.2 Các bộ nội suy bằng phần cứng trong máy NC 12. 2.2.2 Bộ nội suy cung tròn   Bôô nôôi suy cung tròn loại bỏ nhu cầu xác định nhiều điểm trên cung tròn Chỉ có các điểm đầu và điểm cuối và bán kính là cần dược khai báo để tạo ra môôt cung tròn Hình 12 7 – Đường tròn cần nội suy 2014 Tr 14 12. 2 NỘI SUY PHẦN CỨNG Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 12. 2.2 Các bộ nội suy bằng... Tr 32 12. 4 CÁC CƠ CẤU KHÁC TRONG MÁY ĐIỀU KHIỂN SỐ Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 12. 4.2 Bộ truyền vitme bi 12. 4.2.1 Kết cấu bộ truyền vitme bi Trên mỗi phần đai ốc, vành ngoài của đai ốc có vành răng bước nhỏ và trong cốc bao cũng bố trí vành răng trong Hình 12 23 - Kết cấu khử khe hở và tạo sức căng với đai ốc có vành răng 2014 Tr 33 12. 4 CÁC CƠ CẤU KHÁC TRONG MÁY ĐIỀU KHIỂN SỐ Khoa