Nghiên cứu xây dựng phần mềm chuyển đổi dữ liệu đo của máy đo toạ độ 3D QM333 MitutUyo thành các dữ liệu thiết kế tự động phục vụ thiết kế các chi tiết 3D

đo QM 333 được in ra từ máy in dưới dạng các bản ghi toạ độ trên giấy (hard copy); nếu giữ nguyên dạng dữ liệu này, việc gia công chi tiết trên trung tâm gia công CNC dựa trên các dữ liệu đo là rất khó khăn gần như không thể thực hiện được đặc biệt là các chi tiết có hình dạng phức tạp. Do đó, muốn tận dụng được các kết quả đo trên máy đo để lập chương trình gia công các chi tiết trên trung tâm gia công CNC cần thiết phải xây dựng một hệ thống CAD/CAM tích hợp để có thể chuyển đổi dữ liệu từ máy đo QM 333 thành các chương trình gia công trên các trung tâm gia công CNC. Hệ thống CAD/CAM tích hợp sẽ bao gồm hệ thống các phần mềm cơ bản và chuyên dụng để chuyển đổi dữ liệu, vẽ biên dạng và gia công chi tiết. Các phần mềm cơ bản sẽ được sử dụng bao gồm: MS Visual Basic 6.0, AutoCAD và MasterCAM 8.0 Chương trình gia công các chi tiết dạng 3D sẽ được xây dựng trên cơ sở các dữ liệu đo biên dạng của chi tiết trên máy đo QM 333. Các dữ liệu đo sẽ được lưu trữ trên ổ đĩa mềm dưới dạng file văn bản (.txt). Sau đó sẽ được chuyển đổi tự động thành các dữ liệu thiết kế (CAD) bởi các phần mềm chuyên dụng. Các dữ liệu trong môi trường CAD sẽ được sửa đổi, hiệu chỉnh nếu cần 14 thiết. Các dữ liệu sau khi được hiệu chỉnh và sửa đổi sẽ được chuyển đổi sang dữ liệu cho các phần mềm CAM theo các tiêu chuẩn chuyển đổi qui ước. Chương trình gia công sẽ được xây dựng trên phần mềm CAM và xuất ra để gia công trên các trung tâm gia công CNC. Quy trình thực hiện việc chuyển đổi dữ liệu và xây dựng chương trình gia công cho chi tiết trên trung tâm gia công CNC được thực hiện theo các bước cơ bản sau: - Xây dựng chương trình ứng dụng chuyển đổi dữ liệu và vẽ chi tiết trên nền phần mềm AutoCAD. (Chương trình DrawOut). - Chuyển đổi dữ liệu hình học của biên dạng từ phần mềm CAD sang phần mềm CAM. - Xây dựng chương trình gia công biên dạng bánh răng Cycloid trên phần mềm CAM. - Tiến hành gia công trên trung tâm gia công CNC. Các phần thuyết minh sau đây sẽ trình bày chi tiết nội dung các phần mềm ứng dụng, các bước thực hiện cụ thể cho các nội dung trên. 15 CHƯƠNG IV. KẾT QUẢ 4.1. Thu thập dữ liệu. Dữ liệu đo được các các toạ độ điểm theo 3 phương x, y, z và được lưu trữ trong các tệp *.txt. Ví dụ về các dữ liệu điểm đo được thể hiện trong phần Phụ lục. 4.2. Chuyển đổi dữ liệu và làm trơn mô hình 4.2.1. Chuyển đổi dữ liệu Giới thiệu Chương trình chuyển đổi và vẽ tự động chi tiết trong môi trường AutoCAD (DrawOut) là chương trình ứng dụng được lập trên nền phần mềm lập trình Visual Basic Ver 6.0. Đặc điểm: Chương trình hoạt động trên môi trường Window 2000, XP và môi trường AutoCAD 200i. Chương trình được nhúng trực tiếp vào môi trường AutoCAD. Chương trình có thể khởi tạo trực tiếp trong môi trường autoCAD như là một lệnh của AutoCAD (từ dòng lệnh command line và từ trình đơn menu). Chức năng: Cung cấp các công cụ xử lí các file văn bản (.txt) Đọc, nhận diện các dữ liệu dạng txt. Chuyển đổi dữ liệu thành dạng giá trị các điểm (point) của môi trường AutoCAD Tự động vẽ biên dạng của chi tiết dựa trên các số liệu đo. Nhiệm vụ: Chuyển đổi dữ liệu đo (ở dạng văn bản) thành các đối tượng thiết kế (bản vẽ AutoCAD) 16 Cung cấp mô hình hình học cho phần mềm MasterCAM tính toán đường chạy dao và chương trình gia công. Yêu cầu đầu vào và đầu ra: Thông số đầu vào: File văn bản chứa các thông số đo Dữ liệu đầu ra: Mô hình thiết bị trên nền AutoCAD Xử lý file văn bản Chức năng xử lý file văn bản của chương trình bao gồm: Tìm kiếm file văn bản Mở/đóng file văn bản Đọc nội dung file văn bản Gán các giá trị dữ liệu đọc từ các file vào các biến của chương trình. Nội dung file dữ liệu đo có dạng như sau: Gán giá trị Phần mềm có chức năng gán giá trị của các dữ liệu đọc từ file văn bản thành các đối tượng cơ bản của AutoCAD (point) Các nội dung cần thực hiện bao gồm: Đọc dòng văn bản từ file dữ liệu Tách các nội dung của các toạ độ x, y, z từ chuỗi văn bản 17 Gán các giá trị toạ độ cho một đối tượng tạo thành các điểm (bao gồm 3 giá trị toạ độ x, y, z) Gán toàn bộ các điểm đọc được trong file thành chuỗi các điểm. Vẽ biên dạng: Chức năng vẽ tự động biên dạng của chi tiết sẽ bao gồm các nội dung sau: Nhận dạng chuỗi tọa độ được tạo thành. Gán các toạ độ vào dòng lệnh vẽ đường trong autoCAD. Lập vòng lặp vẽ tự động toàn bộ chi tiết. Thuật toán: Để có thể hoạt động đáp ứng các yêu cầu trên, phần mềm phải được xây dựng đảm bảo yêu cầu cho phép nhập dữ liệu, tính toán và thực hiện các lệnh vẽ đường polyline và phần mềm phải được chạy trên nền phần mềm AutoCAD. Phần mềm sẽ được viết bằng phần mềm Visual Basic 6.0 chạy trên nền Windows, sau đó sử dụng đặc tính VBA application của AutoCAD phần mềm sẽ chạy trên nền AutoCAD200i như 1 lệnh thông thường của ACAD. Chương trình Visual Basic: Tên chương trình: DrawOut 18 Lưu đồ thuật toán Nội dung cụ thể của chương trình thể hiện ở phần sau. Chạy chương trình trên nền AutoCAD Tên chương trình ứng dụng: drawout.exe i. Khởi động chương trình từ dòng lệnh của AutoCAD (AutoCAD command line) + Truy nhập vào tệp acad.pgp của ACAD (tệp này thường nằm trong thư muc Đường dẫn ACAD /SUPPORT/acad.pgp +Thêm nội dung sau vào cuối nội dung của tệp này CY, start d:\drawout\drawout.exe, 0 + Chạy chương trình: Tại dấu nhắc của dòng lệnh gõ vào chữ CY sau đó gõ ENTER, chương trình sẽ được khởi động. 19 command: CY ↵ ii. Khởi động chương trình từ menu bar của AutoCAD (AutoCAD menu) + Truy nhập vào tệp acad.mnu của ACAD (tệp này thường nằm trong thư muc đường dẫn ACAD /SUPPORT/acad.mnu + Tại phần Pulldown menu của menu DRAW ***POP7 **DRAW ID_MnDraw [&Draw] Thêm nội dung sau vào cuối nội dung của phần này [--] ID_Drawout [&3D Free Design]^C^C_cy + Chạy chương trình: Khởi động ACAD Truy nhập vào Pulldown menu DRAW chọn mục 3D Free Design. 20 Chương trình a. Giao diện chính của chương trình - Chức năng Open Data File: Mở hộp thoại đọc tệp - Chức năng Read Data: Mở hộp thoại đọc dữ liệu và hiển thị dữ liệu từ tệp được chọn - Chức năng Draw: Vẽ biên dạng - Chức năng Exit: Thoát khỏi chương trình b. Form Chọn tệp dữ liệu Chức năng: Lựa chọn tệp dữ liệu chứa các dữ liệu đo c. Form hiển thị dữ liệu Chức năng đọc và hiển thị dữ liệu từ file được chọn 21 d. Vẽ Biên dạng Biên dạng chi tiết được vẽ bởi chương trình. e. Nội dung chương trình Nội dung của chương trình này được trình bày ở phần Phụ lục. 4.2.2. Làm trơn mô hình Nếu các số lượng điểm đo lớn, việc lựa chọn các công thức thực nghiệm là rất khó khăn. Nếu ít điểm đo thì có thể dẫn đến sai lệch mô hình lớn. Việc thực hiện quá nhiều điểm đo trên mô hình sẽ không thuận lợi cho việc phân tích xử lý số liệu. Để phân tích là cần xử lý khử các nhiễu loạn, đảm bảo tích chân 22 thực của vật mẫu. Làm trơn các số liệu thực nghiệm là thay điểm thực nghiệm đã cho bằng các điểm khác sao cho các điểm này nằm trên một đường đủ trơn. Làm trơn được tiến hành nhờ các đa thức, có bậc tối ưu mong muốn, xấp xỉ các nhóm đã được chọn của các điểm thực nghiệm theo phương pháp bình phương bé nhất. Toàn bộ file dữ liệu đo được *.txt các nhóm điểm được trượt dọc theo toàn bộ bảng dữ liệu. Việc lấy mẫu được thực hiện theo trình tự lần lượt từng mặt cắt của chi tiết mẫu. Làm trơn dữ liệu được thực hiện trên bảng dữ liệu file *.txt trong phạm vi một biến toạ độ điểm không thay đổi. Vẽ biên dạng mô hình được thực hiện bằng lệnh polyline của ACAD, làm trơn mô hình được thực hiện bằng lệnh pedit-> spline. Đã có sẵn trong mô hình autocad. 4.3. Thực hiện gia công Chuyển đổi dữ liệu từ AutoCAD sang phầm mềm MasterCAM Để có được mô hình hình học sử dụng trong phần mềm MasterCAM 8.0 ta phải chuyển các dữ liệu đã vẽ ở phần CAD sang. Do phần mềm MasterCAM 8.0 không đọc được các dữ liệu đã vẽ từ CAD dưới dạng *.DWG nên ta phải dùng dạng tệp trung gian để chuyển đổi dữ liệu. Để đảm bảo chất lượng chuyển đổi dữ liệu từ phần mềm CAD sang phần mềm CAM, ta dữ liệu chuyển đổi trung gian có dạng *.IGS (iges file). Các dữ liệu hình học được vẽ trên ACAD sẽ được cất giữ dưới dạng tệp *.IGS. Xây dựng chương trình gia công trên phần mềm MasterCAM Phần mềm MasterCAM cho phép ta tạo ra các chương trình gia công trên các trung tâm gia công CNC cho các mô hình hình học được vẽ hoặc nhập vào từ các phần mềm CAD khác. a. Mô hình gia công: 23 Trong phần báo cáo này, mô hình gia công là kết quả được vẽ ở phần mềm tính toán và vẽ biên dạng răng cycloid và được cất giữ dưới dạng tệp *.igs. Nhập tệp *.igs vào MasterCAM - Khởi động MasterCAM - Truy nhập vào Main menu --> File --> Converters --> IGES --> Read file - Chọn tệp *.igs chứa thông tin về mô hình gia công. Mô hình hình học sau khi đọc tệp *.igs b. Định đường chạy dao và chế độ cắt Phần mềm MasterCAM cho phép ta thực hiện gia công các đường biên dạng (contour) 2D và 3D. Phần mềm cũng cung cấp đầy đủ các công cụ cho phép định nghĩa các chế độ cắt tương ứng với phôi và mô hình cần gia công. 24 Việc gia công biên dạng của bánh răng cycloid sẽ được thực hiện theo 2 bước. Bước 1: Gia công thô Phôi sẽ được gia công theo hình dạng biên dạng của bánh răng cycloid nhưng lượng dư gia công để lại là 0.5mm Dao cắt: dùng dao phay ngón có đường kính 10mm Bước 2: Gia công tinh Sau khi gia công thô, Phôi sẽ tiếp tục được gia công theo biên dạng chính xác của bánh răng cycloid, lượng dư gia công để lại là 0 mm Dao cắt: dùng dao phay ngón có đường kính 10 mm Quá trình xây dựng đường chạy dao cho gia công thô và gia công tinh biên dạng bánh răng cycloid trên phần mềm MasterCAM được thực hiện như sau: * Cắt thô: - Truy nhập vào Main menu --> Toolpaths --> Contour --> Chain Chọn đường profile của biên dạng cycloid (chú ý đến hướng của mũi tên chỉ phương) - Bấm Done Xuất hiện hộp thoại Contour 2D. Hộp thoại này gồm 2 hộp thoại phụ Tool parameters và Contour Parameters, tại 2 hộp thoại này ta sẽ lựa chọn các thông số công nghệ và hình học cho quá trình gia công. Đặt thông số cho Tool parameters 25 i. Lựa chọn dụng cụ cắt Đưa con trỏ tới vùng trắng rộng của hộp thoại và bấm phím phải của chuột. hiển thị Flying Windows lựa chọn dụng cụ cắt. Bấm Get tool from library. Hiển thị hộp thoại Tools manager 26 Trên hộp thoại Tools Manager lựa chọn Endmill Flat có đường kính = 10mm và Conner Radius = 0 (Dao cắt biên dạng ta dùng dao phay ngón có D =10mm) ii. Đặt các thông số gia công khác Các thông số chính được đặt bao gồm: - Giá trị bù của đường kính dao: Dia. offset = 0mm - Giá trị bù của chiều dài dao: Len. offset = 0mm - Tốc độ cắt ngang: Feed rate = 30 mm/ph - Tốc độ cắt dọc: Plung rate = 10 mm/ph - Tốc độ rút dao: Retract rate = 100 mm/ph 27 - Tên chương trình gia công: Program # = 9999 - Giá trị nhãn bắt đầu chương trình: Seq. start = 10 - Giá trị tăng của nhãn chương trình: Seq. inc = 10 - Bán kính của dao: Corner radius = 0 mm - Tốc độ quay của trục chính: Spindle speed = 500 v/ph - Chế độ làm mát bằng dung dịch trơn nguội: Coolant = Flood Đặt thông số cho Contour parameters Trên hộp thoại Contour parameters đặt các thông số sau: 28 Các thông số chính được đặt bao gồm: - Khoảng cách rút dao sau khi kết thúc một đường chạy dao Retract... = 50mm - Khoảng cách mặt phẳng dao bắt đầu dịch chuyển theo tốc độ cắt Feed plane... = 10mm - Giá trị toạ độ của điểm cao nhất của phôi theo phương Z Top of stock... = 0 mm - Chiều sâu cắt Depth... = -15mm - Lượng dư cắt theo phương XY: XY stock to leave = 0.5mm (gia công thô) - Lượng dư cắt theo phương XY: Z stock to leave = 0mm - Hướng bù chạy dao tính toán 29 Compensation in computer = Right - Hướng bù chạy dao khi gia công Compensation in control = Off Đường chạy dao khi gia công thô bánh răng (đường phía ngoài) * Cắt tinh Quá trình gia công tinh được thực hiện hoàn toàn tương tự như quá trình gia công thô. Tuy nhiên có một vài sự thay đổi thông số ở hộp thoại Contour parameters và Tool parameters Các thông số thay đổi ở hộp thoại Tool Parameter: - Tên chương trình gia công: Program # = 6666 Các thông số thay đổi ở hộp thoại Contour Parameter: 30 - Lượng dư cắt theo phương XY: XY stock to leave = 0mm (gia công tinh) c. Chạy mô phỏng, kiểm tra đường chạy dao Dựa trên đường chạy dao đã được tính toán, ta có thể mô phỏng được quá trình cắt gọt trên màn hình thông qua chức năng Verify của MasterCAM. Chức năng này cho phép kiểm tra tính hợp lý của đường chạy dao, kiểm tra mô hình trước khi nó được gia công đảm bảo được chất lượng của chi tiết gia công. - Truy nhập vào Main menu --> NC Utils - Verify i. Định nghĩa phôi mô phỏng Chức năng này cho phép định nghĩa phôi để mô phỏng cho quá trình cắt gọt như trong thực tế. Có 2 dạng phôi được định nghĩa: Phôi hình hộp chữ nhật (Box) và phôi hình trụ (Cylinder) Các thông số chính được đặt bao gồm: - Hình dạng phôi 31 Shape = Cylinder - Điểm đặt của tâm phôi Center on axis - Bán kính phôi Cylinder diameter = 150 - Chiều dày phôi Z min point = -13 Z max point = 0 ii. Mô phỏng quá trình cắt Sau khi kiểm tra đường chạy dao, đảm bảo được yêu cầu của sản phẩm tiến hành xuất chương trình gia công để gia công trên trung tâm gia công CNC. 32 d. Hậu xử lý (Postproccesor) – Tạo chương trình gia công trên trung tâm gia công FANUC * Chọn chức năng hậu xử lý cho trung tâm gia công CNC tương ứng - Trung tâm gia công CNC được dùng để gia công bánh răng Cycloid sử dụng bộ điều khiển của hãng FANUC của Nhật do đo ta phải chọn bộ hậu xử lý tương ứng cho trung tâm gia công này - Truy nhập vào Main menu --> NC utils --> Post proc --> Change Hiển thị hộp thoại Specify File Name to Read để lựa chọn tệp hậu xử lý Chọn Mpfan.pst, đây là bộ hậu xử lý cho trung tâm gia công sử dụng bộ điều khiển FANUC. - Tạo chương trình gia công cho trung tâm gia công CNC sử dụng bộ điều khiển của FANUC. Truy nhập vào Main menu --> NC utils --> Post proc --> Run e. Chương trình gia công (theo G code) 33 Các chương trình gia công thô và gia công tinh được xuất để đảm bảo gia công tự động chi tiết trên các trung tâm gia công CNC. Mã của các chương trình gia công được tạo theo chuẩn ISO (G code) phù hợp với hầu hết các trung tâm gia công hiện nay đang sử dụng. Tuy nhiên, khi cần thiết phải chuyển sang các dạng mã khác (ví dụ TNC Heidenhein) thì chương trình cũng hoàn toàn đáp ứng được. Dưới đây trình bày một đoạn mã chương trình gia công cho chi tiết được đo. Gia công biên dạng chi tiết trên máy CNC. Gá đặt phôi: a.Kính thước phôi 34 Giá trị D, d và s được lựa chọn theo loại bánh răng. D: Đường kính ngoài của phôi d: Đường kính lỗ (đã gia công) s: Chiều dày phôi b. Gá phôi trên bàn máy 1. Bàn máy 2. Miếng đệm 1 3. Phôi 4. Miếng đệm 2 5, 6. Bulông, đai ốc c. Xác định toạ độ gốc của phôi 35 1. Bàn máy 2. Phôi Chọn dao cụ, chế độ cắt a. Chọn dao cắt Dụng cụ cắt: Dao phay ngón tiêu chuẩn b. Xác định chế độ cắt - Tốc độ cắt ngang: 30 mm/ph - Tốc độ cắt dọc: 10 mm/ph - Tốc độ rút dao: 100 mm/ph - Số vòng quay trục chính: 500 v/ph Tiến hành gia công - Nhập chương trình gia công: Truyền từ PC - CNC - Gia công trên CNC 4.4. Nhận xét, đánh giá Quá trình thu thập dữ liệu là quá trình dùng các đầu dò của máy đo để thu nhận các giá trị toạ độ của điểm đo. Các giá trị đo sẽ được lưu lại và sử dụng trong quá trình chuyển đổi. Quá trình chuyển đổi là quá trình đọc dữ liệu từ tệp và gán các giá trị đọc vào các lệnh của AutoCAD do đó hoàn toàn không có sai số trong công đoạn này. Tuy nhiên, trong quá trình đo, các điểm toạ độ là gián đoạn, vì vậy độ chính xác của bề mặt nhận được sẽ phụ thuộc vào khoảng cách giữa các điểm lấy mẫu. Bề mặt chi tiết được đo càng nhiều điểm sẽ đảm bảo càng chính xác. Hơn nữa độ chính xác đã được xác định theo thuật toán nội suy của phần mềm. Do đó đối với các chi tiết có độ phức tạp càng cao, số lượng điểm đo sẽ phải thực hiện là càng lớn. Quá trình chuyển đổi từ CAD sang CAM và CNC có các sai số thuật toán rất nhỏ <0,01 hoàn toàn không ảnh hưởng tới chất lượng bề mặt chi tiết. 36 37 CHƯƠNG V. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Đề tài đã thực hiện đầy đủ các yêu cầu đặt ra: bao gồm tiến hành đo, lấy mẫu 03 chi tiết, chuyển đổi dữ liệu và tiến hành gia công thử. Kết quả của đề tài gồm có: Hồ sơ tài liệu gồm có các báo cáo chuyền đề về hệ thống thiết bị đo, về cơ sở chuyển đổi dữ liệu. Báo cáo tổng kết đề tài đảm bảo tính khoa học. Bộ phần mềm chuyển đổi dữ liệu được tích hợp trong CAD, đảm bảo việc chuyển đổi dữ liệu chính xác. Số lượng chi tiết đo thử: 03 gồm có 01 bánh răng xycloit, 01 chuột máy tính, 01 cốc 3D. Số lượng chi tiết đo thử khi chạy trên mô hình phần mềm đảm bảo độ chính xác theo yêu cầu. Đề tài đã đạt được một số hiệu quả sau đây: Về mặt khoa học: Phần mềm được thiết lập giúp cải thiện tính năng của máy đo, làm cho giá trị của máy đo gần với máy đo tính năng cao tích hợp phần mềm MCOSMOS của Mittutoyo. Các công cụ phần mềm được lựa chọn để thực hiện đề tài và tích hợp là phù hợp, đảm bảo thực hiện đầy đủ các yêu cầu đề ra từ lấy kết quả đo, chuyển đổi và gia công. Về mặt kinh tế xã hội: Phần mềm và nội dung của đề tài có ý nghĩa thực tế, đảm bảo có thể ứng dụng cho các dòng máy đo lấy mẫu toạ độ 3D mà kết quả đo được lưu trữ dưới dạng *.txt. Đề tài đảm bảo sẽ được ứng dụng vào quá trình thiết kế thực tế sau này của Viện NARIME. Hiện tại việc thực hiện lấy mẫu bằng đầu đo hiện tại của máy khiến cho quá trình lấy mẫu kéo dài. Hướng phát triển của đề tài sẽ nghiên cứu loại đầu rò quét mẫu (lấy mẫu nhanh) tích hợp các phần mềm chuyên dụng cải thiện tiến trình lấy mẫu thiết kế. 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. User’s manual (software Guide) _Mitutoyo 2. User’s manual (Operation Guide)- Mitutoyo 3. User’s manual (Hardware Guide)- Mitutoyo 4. Autocad online- Autodesk 2007 5. Help about MasterCAM 6. Hướng dẫn lập trình VisualBasic 6.0- NXB KHKT 2004 7. Các tài liệu trên địa chỉ 8. htpp://www.Autodesk.com. 9. Help about Visualbasic 6.0 39 PHỤ LỤC P.1. Kết quả đo. Dưới đây là một phần dữ liệu đo được từ máy đo khi đo biên dạng của bánh răng Cycloid xNom yNom zNom x y z 2.792 -66.586 -3.468 2.792 -65.579 -3.468 2.843 -66.580 -3.468 2.843 -65.578 -3.468 2.913 -66.580 -3.468 2.913 -65.578 -3.468 3.013 -66.584 -3.468 3.013 -65.582 -3.468 3.058 -66.585 -3.468 3.058 -65.583 -3.468 3.107 -66.587 -3.468 3.107 -65.584 -3.468 3.153 -66.594 -3.468 3.153 -65.586 -3.468 3.235 -66.602 -3.468 3.235 -65.604 -3.468 3.279 -66.599 -3.468 3.279 -65.607 -3.468 3.398 -66.622 -3.468 3.398 -65.611 -3.468 3.473 -66.634 -3.468 3.473 -65.624 -3.468 3.512 -66.639 -3.468 3.512 -65.630 -3.468 3.551 -66.647 -3.468 3.551 -65.636 -3.468 3.580 -66.651 -3.468 3.580 -65.639 -3.468 3.621 -66.655 -3.468 3.621 -65.642 -3.468 3.664 -66.664 -3.468 3.664 -65.649 -3.468 3.745 -66.689 -3.468 3.745 -65.661 -3.468 3.824 -66.706 -3.468 3.824 -65.673 -3.468 3.913 -66.727 -3.468 3.913 -65.693 -3.468 3.951 -66.735 -3.468 3.951 -65.705 -3.468 3.994 -66.748 -3.468 3.994 -65.718 -3.468 40 4.025 -66.755 -3.468 4.025 -65.725 -3.468 4.065 -66.767 -3.468 4.065 -65.733 -3.468 4.093 -66.775 -3.468 4.093 -65.740 -3.468 4.133 -66.786 -3.468 4.133 -65.750 -3.468 4.172 -66.798 -3.468 4.172 -65.758 -3.468 4.209 -66.809 -3.468 4.209 -65.767 -3.468 4.246 -66.820 -3.468 4.246 -65.778 -3.468 4.283 -66.835 -3.468 4.283 -65.786 -3.468 4.363 -66.865 -3.468 4.363 -65.810 -3.468 4.401 -66.878 -3.468 4.401 -65.821 -3.468 4.442 -66.892 -3.468 4.442 -65.832 -3.468 4.477 -66.904 -3.468 4.477 -65.843 -3.468 4.513 -66.919 -3.468 4.513 -65.854 -3.468 4.542 -66.931 -3.468 4.542 -65.863 -3.468 4.577 -66.947 -3.468 4.577 -65.874 -3.468 4.612 -66.956 -3.468 4.612 -65.886 -3.468 4.696 -66.997 -3.468 4.696 -65.921 -3.468 4.767 -67.032 -3.468 4.767 -65.944 -3.468 4.798 -67.057 -3.468 4.798 -65.955 -3.468 4.880 -67.085 -3.468 4.880 -65.986 -3.468 4.966 -67.130 -3.468 4.966 -66.018 -3.468 5.038 -67.171 -3.468 5.038 -66.051 -3.468 5.074 -67.187 -3.468 5.074 -66.067 -3.468 5.157 -67.234 -3.468 5.157 -66.107 -3.468 5.230 -67.277 -3.468 5.230 -66.156 -3.468 5.265 -67.296 -3.468 5.265 -66.180 -3.468 5.301 -67.316 -3.468 5.301 -66.199 -3.468 41 5.332 -67.336 -3.468 5.332 -66.207 -3.468 5.361 -67.354 -3.468 5.361 -66.205 -3.468 5.396 -67.376 -3.468 5.396 -66.222 -3.468 5.427 -67.395 -3.468 5.427 -66.239 -3.468 5.463 -67.419 -3.468 5.463 -66.264 -3.468 5.496 -67.441 -3.468 5.496 -66.278 -3.468 5.532 -67.464 -3.468 5.532 -66.295 -3.468 5.565 -67.485 -3.468 5.565 -66.313 -3.468 5.597 -67.505 -3.468 5.597 -66.331 -3.468 5.630 -67.526 -3.468 5.630 -66.349 -3.468 5.662 -67.547 -3.468 5.662 -66.368 -3.468 5.693 -67.568 -3.468 5.693 -66.387 -3.468 5.725 -67.589 -3.468 5.725 -66.405 -3.468 5.756 -67.611 -3.468 5.756 -66.422 -3.468 5.787 -67.632 -3.468 5.787 -66.439 -3.468 5.818 -67.653 -3.468 5.818 -66.458 -3.468 5.849 -67.674 -3.468 5.849 -66.478 -3.468 5.880 -67.694 -3.468 5.880 -66.496 -3.468 5.912 -67.716 -3.468 5.912 -66.517 -3.468 5.940 -67.736 -3.468 5.940 -66.535 -3.468 5.973 -67.759 -3.468 5.973 -66.555 -3.468 6.004 -67.783 -3.468 6.004 -66.576 -3.468 6.035 -67.802 -3.468 6.035 -66.596 -3.468 6.112 -67.855 -3.468 6.112 -66.646 -3.468 6.140 -67.873 -3.468 6.140 -66.663 -3.468 6.173 -67.896 -3.468 6.173 -66.684 -3.468 6.205 -67.918 -3.468 6.205 -66.705 -3.468 42 6.238 -67.938 -3.468 6.238 -66.727 -3.468 6.270 -67.959 -3.468 6.270 -66.748 -3.468 6.301 -67.980 -3.468 6.301 -66.768 -3.468 6.332 -68.000 -3.468 6.332 -66.790 -3.468 6.365 -68.021 -3.468 6.365 -66.812 -3.468 6.396 -68.039 -3.468 6.396 -66.834 -3.468 6.425 -68.058 -3.468 6.425 -66.853 -3.468 6.449 -68.072 -3.468 6.449 -66.869 -3.468 6.480 -68.090 -3.468 6.480 -66.891 -3.468 6.511 -68.108 -3.468 6.511 -66.912 -3.468 6.543 -68.126 -3.468 6.543 -66.934 -3.468 6.577 -68.144 -3.468 6.577 -66.960 -3.468 6.615 -68.164 -3.468 6.615 -66.985 -3.468 6.652 -68.184 -3.468 6.652 -67.010 -3.468 6.687 -68.202 -3.468 6.687 -67.033 -3.468 6.725 -68.213 -3.468 6.725 -67.059 -3.468 6.803 -68.258 -3.468 6.803 -67.109 -3.468 6.873 -68.289 -3.468 6.873 -67.156 -3.468 6.953 -68.324 -3.468 6.953 -67.206 -3.468 6.986 -68.336 -3.468 6.986 -67.225 -3.468 7.023 -68.351 -3.468 7.023 -67.246 -3.468 7.048 -68.359 -3.468 7.048 -67.259 -3.468 7.083 -68.372 -3.468 7.083 -67.288 -3.468 7.116 -68.384 -3.468 7.116 -67.301 -3.468 7.152 -68.396 -3.468 7.152 -67.307 -3.468 7.190 -68.409 -3.468 7.190 -67.328 -3.468 7.229 -68.420 -3.468 7.229 -67.349 -3.468 43 7.266 -68.431 -3.468 7.266 -67.370 -3.468 7.301 -68.442 -3.468 7.301 -67.384 -3.468 7.338 -68.449 -3.468 7.338 -67.397 -3.468 7.427 -68.472 -3.468 7.427 -67.431 -3.468 7.458 -68.479 -3.468 7.458 -67.441 -3.468 7.496 -68.489 -3.468 7.496 -67.454 -3.468 7.529 -68.497 -3.468 7.529 -67.463 -3.468 7.568 -68.505 -3.468 7.568 -67.477 -3.468 7.608 -68.513 -3.468 7.608 -67.483 -3.468 7.647 -68.520 -3.468 7.647 -67.493 -3.468 7.687 -68.528 -3.468 7.687 -67.503 -3.468 7.731 -68.535 -3.468 7.731 -67.514 -3.468 7.774 -68.542 -3.468 7.774 -67.524 -3.468 7.814 -68.548 -3.468 7.814 -67.532 -3.468 7.856 -68.553 -3.468 7.856 -67.540 -3.468 7.898 -68.558 -3.468 7.898 -67.547 -3.468 7.935 -68.563 -3.468 7.935 -67.553 -3.468 7.975 -68.567 -3.468 7.975 -67.558 -3.468 8.017 -68.570 -3.468 8.017 -67.563 -3.468 8.057 -68.572 -3.468 8.057 -67.568 -3.468 8.104 -68.576 -3.468 8.104 -67.571 -3.468 8.146 -68.579 -3.468 8.146 -67.573 -3.468 8.190 -68.579 -3.468 8.190 -67.577 -3.468 8.240 -68.581 -3.468 8.240 -67.578 -3.468 8.287 -68.581 -3.468 8.287 -67.578 -3.468 8.337 -68.582 -3.468 8.337 -67.579 -3.468 8.384 -68.581 -3.468 8.384 -67.578 -3.468 44 8.446 -68.580 -3.468 8.446 -67.577 -3.468 8.506 -68.578 -3.468 8.506 -67.574 -3.468 8.566 -68.575 -3.468 8.566 -67.571 -3.468 8.634 -68.571 -3.468 8.634 -67.564 -3.468 8.697 -68.565 -3.468 8.697 -67.557 -3.468 8.761 -68.558 -3.468 8.761 -67.549 -3.468 8.827 -68.551 -3.468 8.827 -67.539 -3.468 8.894 -68.542 -3.468 8.894 -67.528 -3.468 8.963 -68.533 -3.468 8.963 -67.516 -3.468 9.031 -68.521 -3.468 9.031 -67.499 -3.468 9.101 -68.510 -3.468 9.101 -67.481 -3.468 9.170 -68.497 -3.468 9.170 -67.463 -3.468 9.237 -68.481 -3.468 9.237 -67.444 -3.468 9.301 -68.464 -3.468 9.301 -67.423 -3.468 9.365 -68.449 -3.468 9.365 -67.401 -3.468 9.432 -68.431 -3.468 9.432 -67.377 -3.468 9.497 -68.412 -3.468 9.497 -67.352 -3.468 9.564 -68.392 -3.468 9.564 -67.322 -3.468 9.632 -68.369 -3.468 9.632 -67.294 -3.468 9.700 -68.346 -3.468 9.700 -67.261 -3.468 9.767 -68.322 -3.468 9.767 -67.227 -3.468 9.833 -68.297 -3.468 9.833 -67.188 -3.468 9.899 -68.270 -3.468 9.899 -67.144 -3.468 9.962 -68.241 -3.468 9.962 -67.102 -3.468 10.030 -68.214 -3.468 10.030 -67.056 -3.468 10.097 -68.182 -3.468 10.097 -67.008 -3.468 10.163 -68.151 -3.468 10.163 -66.956 -3.468 45 10.229 -68.116 -3.468 10.229 -66.902 -3.468 10.292 -68.081 -3.468 10.292 -66.844 -3.468 10.355 -68.044 -3.468 10.355 -66.784 -3.468 10.414 -68.005 -3.468 10.414 -66.725 -3.468 10.472 -67.967 -3.468 10.472 -66.661 -3.468 10.529 -67.929 -3.468 10.529 -66.596 -3.468 10.587 -67.889 -3.468 10.587 -66.531 -3.468 10.643 -67.849 -3.468 10.643 -66.466 -3.468 10.699 -67.809 -3.468 10.699 -66.401 -3.468 10.754 -67.767 -3.468 10.754 -66.337 -3.468 10.808 -67.724 -3.468 10.808 -66.275 -3.468 10.860 -67.681 -3.468 10.860 -66.214 -3.468 10.910 -67.637 -3.468 10.910 -66.153 -3.468 10.958 -67.593 -3.468 10.958 -66.101 -3.468 11.005 -67.549 -3.468 11.005 -66.044 -3.468 11.050 -67.506 -3.468 11.050 -65.998 -3.468 11.095 -67.462 -3.468 11.095 -65.950 -3.468 11.138 -67.417 -3.468 11.138 -65.902 -3.468 11.180 -67.372 -3.468 9.446 -67.372 -3.468 11.221 -67.327 -3.468 9.552 -67.327 -3.468 11.262 -67.282 -3.468 9.656 -67.282 -3.468 11.296 -67.241 -3.468 9.740 -67.241 -3.468 11.336 -67.197 -3.468 9.818 -67.197 -3.468 11.376 -67.152 -3.468 9.887 -67.152 -3.468 11.415 -67.105 -3.468 9.958 -67.105 -3.468 11.455 -67.060 -3.468 10.024 -67.060 -3.468 11.495 -67.013 -3.468 10.090 -67.013 -3.468 46 11.535 -66.966 -3.468 10.150 -66.966 -3.468 11.575 -66.920 -3.468 10.208 -66.920 -3.468 11.616 -66.873 -3.468 10.261 -66.873 -3.468 11.658 -66.825 -3.468 10.312 -66.825 -3.468 11.702 -66.780 -3.468 10.358 -66.780 -3.468 11.740 -66.732 -3.468 10.407 -66.732 -3.468 11.813 -66.649 -3.468 10.483 -66.649 -3.468 11.853 -66.605 -3.468 10.522 -66.605 -3.468 11.897 -66.558 -3.468 10.562 -66.558 -3.468 11.941 -66.510 -3.468 10.607 -66.510 -3.468 11.985 -66.463 -3.468 10.645 -66.463 -3.468 12.033 -66.420 -3.468 10.683 -66.420 -3.468 12.072 -66.373 -3.468 12.072 -65.050 -3.468 12.153 -66.297 -3.468 10.789 -66.297 -3.468 12.232 -66.221 -3.468 12.232 -64.936 -3.468 12.281 -66.175 -3.468 12.281 -64.904 -3.468 12.332 -66.133 -3.468 12.332 -64.873 -3.468 12.381 -66.086 -3.468 12.381 -64.844 -3.468 12.431 -66.044 -3.468 12.431 -64.815 -3.468 12.480 -66.003 -3.468 12.480 -64.806 -3.468 12.535 -65.962 -3.468 12.535 -64.781 -3.468 12.588 -65.918 -3.468 12.588 -64.713 -3.468 12.640 -65.877 -3.468 12.640 -64.682 -3.468 12.695 -65.836 -3.468 12.695 -64.649 -3.468 12.750 -65.796 -3.468 12.750 -64.618 -3.468 12.807 -65.758 -3.468 12.807 -64.587 -3.468 12.865 -65.722 -3.468 12.865 -64.557 -3.468 47 12.924 -65.688 -3.468 12.924 -64.529 -3.468 12.990 -65.667 -3.468 12.990 -64.500 -3.468 13.079 -65.590 -3.468 13.079 -64.459 -3.468 13.174 -65.530 -3.468 13.174 -64.432 -3.468 13.266 -65.478 -3.468 13.266 -64.379 -3.468 13.325 -65.448 -3.468 13.325 -64.354 -3.468 13.387 -65.420 -3.468 13.387 -64.329 -3.468 13.451 -65.390 -3.468 13.451 -64.303 -3.468 13.516 -65.367 -3.468 13.516 -64.276 -3.468 13.627 -65.323 -3.468 13.627 -64.234 -3.468 13.687 -65.287 -3.468 13.687 -64.211 -3.468 13.798 -65.244 -3.468 13.798 -64.177 -3.468 13.898 -65.203 -3.468 13.898 -64.143 -3.468 13.963 -65.178 -3.468 13.963 -64.127 -3.468 14.032 -65.153 -3.468 14.032 -64.111 -3.468 14.101 -65.133 -3.468 14.101 -64.093 -3.468 14.163 -65.110 -3.468 14.163 -64.078 -3.468 14.233 -65.093 -3.468 14.233 -64.059 -3.468 14.346 -65.065 -3.468 14.346 -64.036 -3.468 14.412 -65.049 -3.468 14.412 -64.024 -3.468 14.477 -65.031 -3.468 14.477 -64.014 -3.468 14.545 -65.019 -3.468 14.545 -64.004 -3.468 14.607 -65.008 -3.468 14.607 -63.993 -3.468 14.680 -64.998 -3.468 14.680 -63.981 -3.468 14.751 -64.986 -3.468 14.751 -63.972 -3.468 14.820 -64.974 -3.468 14.820 -63.964 -3.468 14.889 -64.965 -3.468 14.889 -63.957 -3.468 48 14.958 -64.957 -3.468 14.958 -63.951 -3.468 15.026 -64.952 -3.468 15.026 -63.949 -3.468 15.090 -64.949 -3.468 15.090 -63.941 -3.468 15.152 -64.942 -3.468 15.152 -63.939 -3.468 15.217 -64.941 -3.468 15.217 -63.939 -3.468 P.2. Chương trình máy tính. Chương trình chuyển đổi dữ liệu và vẽ tự động chi tiết trên môi trường AutoCAD. *. Khai báo biến Option Explicit Global strFlNm As String Global X_coor(0 To 15000) As Double Global Y_coor(0 To 15000) As Double Global Z_coor(0 To 15000) As Double Global FileProfile As String Global Coordinate(0 To 15000) As String Global NoNode As Integer*. Khai báo biến *. Lựa chọn file Private Sub cmdOK_Click() strFlNm = dirFolder.Path & "\" & filFile.FileName Unload frmOpen End Sub Private Sub dirFolder_Change() filFile.Path = dirFolder.Path End Sub 49 Private Sub drvDrive_Change() dirFolder.Path = drvDrive.Drive End Sub *. Đọc nội dung và hiển thị dữ liệu Private Sub cmdEnd_Click() Unload frmRead End Sub Private Sub cmdRead_Click() Dim i As Integer FileProfile = strFlNm Open FileProfile For Input As #1 i = 0 Do Until (EOF(1) = True) Input #1, Coordinate(i) i = i + 1 Loop Close #1 NoNode = i - 1 For i = 1 To NoNode X_coor(i) = Val(Left(Coordinate(i), 5)) Y_coor(i) = Val(Mid(Coordinate(i), 7, 5)) Z_coor(i) = Val(Mid(Coordinate(i), 12, 5)) Next End Sub 50 Private Sub Form_Load() lblFN.Caption = strFlNm End Sub *. Vẽ biên dạng trong CAD Private Sub mnuDraw_Click() Dim StartPoint(0 To 2) As Double Dim EndPoint(0 To 2) As Double Dim LineObj As Object Dim i As Integer Dim j As Integer Dim acadapp As Object Dim dra As Object Set acadapp = GetObject(, "autocad.application") Set dra = acadapp.ActiveDocument acadapp.Visible = True Dim plineObj As Object Dim points(0 To 30000) As Double For i = 1 To NoNode StartPoint(0) = X_coor(i) StartPoint(1) = Y_coor(i) StartPoint(2) = Z_coor(i) EndPoint(0) = X_coor(i + 1) EndPoint(1) = Y_coor(i + 1) 51 EndPoint(2) = Z_coor(i + 1) Set plineObj = dra.ModelSpace.Addline(StartPoint, EndPoint) Next Load frmNotice frmNotice.Show 1 End Sub P.3. Bản vẽ 03 chi tiết đo thử 52 LỜI CẢM ƠN Chủ nhiệm và nhóm đề tài xin chân thành cảm ơn sự góp ý quý báu của: 1. ThS Phan Công Hợp- Vụ phó Vụ KHCN- Bộ Công Thương 2. TS Phan Đăng Phong- Phó Viện Trưởng Viện NARIME 3. TS Phan Thạch Hổ- Phó Viện Trưởng Viện NARIME 4. TS Đào Duy Trung- NARIME 5. Ths Cao Bảo Anh- Vụ KHCN - Bộ Công Thương 6. KS Nguyễn Mạnh Tuấn – KT-KHCN 8. Ths Lê Xuân Quí – KT-KHCN 9. Ths Vũ Văn Khoa- Trung tâm TMT-NARIME Cùng toàn thể cán bộ Trung tâm Đo lường kiểm định và Tư vấn kỹ thuật thiết bị (DKT) đã tạo điều kiện cho nhóm hoàn thiện đề tài. 1BÁO CÁO Tãm t¾t ĐỀ TÀI NGHIªN CỨU KHOA HỌC C«NG NGHỆ CẤP BỘ NĂM 2007 Mà SỐ: 05.07.RD.BS/HĐ-KHCN Tên đề tài: “Nghiªn cøu x©y dùng phÇn mÒm chuyÓn ®æi d÷ liÖu ®o cña m¸y ®o to¹ ®é 3D QM333 Mitutoyo thµnh c¸c d÷ liÖu thiÕt kÕ tù ®éng phôc vô thiÕt kÕ c¸c chi tiÕt 3D ” 4/28/2008 VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ (NARIME) 2 Chương I. Tổng quan „ „ I. Tình hình nghiên cứu về hệ thống thiết bị đo ở nước ngoài „ Ở các nước công nghiệp phát triển, các máy đo 3D và công nghệ tạo mẫu nhanh (tự động thiết kế) đã trở thành phổ biến và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp khuôn mẫu, tạo hình như việc lấy mẫu sản xuất Ôtô, xe máy, cánh Tuabin… Trên thế giới đã có nhiều hãng quan tâm và cho ra đời nhiều thế hệ máy đo 3D và tự động thiết kế chi tiết đo và gia công trên trung tâm gia công CNC. Dưới đây có thể kể ra một số hãng nổi tiếng chuyên cung cấp thiết bị đo đồng bộ như: Mitutoyo, CAT3D… „ Ta có thể liệt kê dưới đây một số thiết bị đo theo thứ tự các phiên bản mới nhất của hãng Mitutoyo_Nhật Bản.. 4/28/2008 VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ (NARIME) 3 1. Máy đo toạ đọ 3D QM333 Mitutoyo. Đây là máy đo trong phạm vi nghiên cứu của đề tài. Máy đo có một số tính năng đặc điểm: Đơn giản, dễ sử dụng, độ chính xác cao, có thể kết nối PC, không có tích hợp phần mềm. 4/28/2008 VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ (NARIME) 4 2. Máy đo toạ độ 3D Crysta-Plus M Ngoài các tính năng như máy QM333 máy đo 3D Crysta- Plus M còn có một số tính năng như: Có thể cập nhật tới máy CNC có thể kết nối PC và tích hợp phần mềm MCOSMOS. 4/28/2008 VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ (NARIME) 5 3. Máy đo toạ độ CNC Crysta-Apex C Có khả năng tích hợp cao và dải đo rộng, nhanh, tích hợp PC, CNC và phần mềm MCOSMOS. 4/28/2008 VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ (NARIME) 6 4. Máy đo toạ độ CNC 3D LEGEX Độ chính xác cao tới 0,35µm, có khả năng đo nhanh tới 200mm/s tuy nhiên có nhược điểm là độ mềm dẻo không cao. Tích hợp PC và phần mềm MCOSMOS. 4/28/2008 VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ (NARIME) 7 5. Máy đo toạ độ 3D CNC CARBapex và CARBstrato Loại máy CARBapex và CARBstrato là dòng máy đặc chủng chuyên dụng dùng để lấy mẫu các chi tiết có kích thước lớn, như lấy mẫu vỏ xe Ôtô, xe máy… 4/28/2008 VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ (NARIME) 8 II. Tình hình nghiên cứu về hệ thống thiết bị đo ở trong nước. Trong những năm gần đây nước ta đang đẩy mạnh tiến trình công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước. Việc thiết kế, lấy mẫu các chi tiết 3D trở nên rất cần thiết như trong ngành khuôn mẫu…Phần lớn các đơn vị sản xuất các chi tiết 3D vẫn thực hiện việc lấy mẫu các chi tiết 3D theo phương pháp thủ công (lấy mẫu bằng tay). Một số ít các đơn vị tiên phong trong nghiên cứu thiết kế, chế tạo như Viện NARIME, tập đoàn Hoà Phát...đã trang bị cho mình máy đo lấy mẫu 3D QM333 Mitutoyo để phục vụ cho việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo của mình. Hiện trạng của máy đo chỉ là thực hiện được việc đo dữ liệu dạng text được in từ máy ra dưới dạng toạ độ được in trên giấy. Nếu giữ nguyên dạng dữ liệu này, việc gia công chi tiết trên trung tâm gia công CNC dựa trên các dữ liệu đo là rất khó khăn gần như không thể thực hiện được đặc biệt là các chi tiết có hình dạng phức tạp. 4/28/2008 VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ (NARIME) 9 Do đó muốn tận dụng các kết quả đo trên máy đo để lập chương trình gia công các chi tiết trên trung tâm gia công CNC cần thiết phải xây dựng một hệ thống CAD/CAM tích hợp để có thể chuyển đổi dữ liệu từ máy đo QM333 thành các chương trình gia công trên các trung tâm gia công CNC đó chính là tính mới của đề tài. 4/28/2008 VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ (NARIME) 10 III. Mục tiêu của đề tài. Với các phân tích ở trên, để khai thác một cách có hiệu quả máy đo QM333 trong quá trình thiết kế và chế tạo các chi tiết cơ khí, đề tài được thực hiện với các mục tiêu sau: - Thiết lập các phần mềm chuyên dụng để chuyển đổi các dữ liệu đo từ máy đo thành các dữ liệu của bản vẽ CAD. - Sử dụng các phần mềm sẵn có để chuyển đổi các dữ liệu CAD thành các dữ liệu của các phần mềm CAM để thực hiện gia công trên các máy gia công CNC. - Gia công chế thử các chi tiết theo phương pháp trên. 4/28/2008 VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ (NARIME) 11 Chương II. Cơ sở lý thuyết Hình 3.1 Giới thiệu chung về các bộ phận của máy đo 3D QM333 I. Giới thiệu chung về máy đo 3D QM333 Mitutoyo. 1.1 Cấu tạo: 4/28/2008 VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ (NARIME) 12 2.1.2 Chức năng, chế độ và nguyên lý làm việc của máy đo: „ a. Chức năng và chế độ: „ Máy đo tạo độ 3D QM333 được vận hành bằng tay có các chức năng chính như sau: „ Đo lấy toạ độ 3D của chi tiết, đo kiểm tra các thông số hình học, sai số hình học như độ phẳng, nghiêng, độ song song, độ đồng tâm, độ trụ…, các phép đo hình học các chi tiết cơ khí… „ Các chi tiết đo có kích thước giới hạn trong khoảng 300x300x300 nằm trong phạm vi đo của máy. „ Trong đề tài sử dụng chức năng lấy toạ độ 3D của chi tiết để tiến hành xây dựng phần mềm chuyển đổi dữ liệu và tiến hành gia công chi tiết 3D. „ b. Khả năng kết nối của máy: „ Dữ liệu đo được hiện thị trên màn hình xử lý và được lưu vào ổ đĩa mềm hoặc in ra giấy dưới dạng hardcopy. Ngoài ra còn có thể kết nối qua cổng RS-232. 4/28/2008 VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ (NARIME) 13 c. Nguyên lý làm việc của máy đo: . „ Mẫu đo được đặt và cố định trên bàn đo. Máy nén khí, nén khí nạp vào buồng lọc và làm khô không khí. Nén khí đạt đến áp suất theo yêu cầu thì van áp khí ngắt. Không khí sau khi được lọc và làm khô và nâng các các trục dẫn theo các phương X,Y,Z. Để lấy mẫu chi tiết cần cố định đầu rò theo một phương cố định, dịch chuyển đầu rò theo hai phương còn lại để lấy được toạ độ điểm theo biên dạng mặt cắt của chi tiết. Tại mỗi vị trí đầu rò đo chạm vào chi tiết thì trên màn hình hiển thị toạ độ (X, Y,Z) tại điểm đo. Trên màn hình hiển thị tiến hành lưu dữ liệu đo được vào ổ đĩa mềm. Dữ liệu được lưu dưới dạng file *.txt. Kết thúc quá trình lấy mẫu chi tiết 4/28/2008 VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ (NARIME) 14 „ 2.1.3 Một số hình ảnh hiển thị khi tiến hành đo trên máy 3D: 4/28/2008 VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ (NARIME) 15 II. Phần mềm CAD/CAM và các ngôn ngữ lập trình Với phạm vi của đề tài, các công cụ phần mềm sẽ được lựa chọn như sau: Phần mềm AutoCAD và ngôn ngữ lập trình Visual Basic 6.0, phần mềm MasterCAM. - Phần mềm MasterCAM là phần mềm CAM rất thông dụng, dễ sử dụng, cho phép xây dựng được các mô hình gia công có bề mặt phức tạp, có khả năng nhập nhiều dạng dữ liệu thiết kế có độ chính xác cao như .DXF, .STEP, .IGS … ngoài ra, phần mềm MasterCAM còn cung cấp các bộ hậu xử lý (post processor) cho phép xuất chương trình gia công ra nhiều dạng chương trình gia công cho các bộ điều khiển khác nhau như: FANUC, … - AutoCAD là phần mềm thiết kế rất thông dụng, được sử dụng rộng rãi trong thực tế thiết kế ở Việt Nam. Một trong những ưu điểm của phần mềm này là cung cấp các công cụ phát triển bằng các ngôn ngữ lập trình cũng như khả năng biên dịch nhiều dạng dữ liệu thiết kế khác nhau. Để thực hiện việc phát triển AutoCAD, người ta có thể dùng các ngôn ngữ lập trình như C++, AutoLisp, Visual Basic. Tuy nhiên, hiện nay Visual Basic được dùng nhiều nhất do AutoDesk đã cung cấp công cụ VBA (Visual Basic Application) cho những nhà phát triển. 4/28/2008 VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ (NARIME) 16 Chương III. Phương pháp thực hiện I. Thu thập dữ liệu. -Thực hành đo và lưu trữ dữ liệu đo vào bộ nhớ của máy đo dưới dạng file văn bản. II. Chuyển đổi dữ liệu và thực hiện gia công Phân này sẽ trình bày quy trình công nghệ gia công trên trung tâm gia công CNC các chi tiết 3D được đo trên máy đo QM 333 4/28/2008 VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ (NARIME) 17 II. Chuyển đổi dữ liệu và thực hiện gia công „ Các dữ liệu đo thông thường từ máy đo QM 333 được in ra từ máy in dưới dạng các bản ghi toạ độ trên giấy (hard copy); nếu giữ nguyên dạng dữ liệu này, việc gia công chi tiết trên trung tâm gia công CNC dựa trên các dữ liệu đo là rất khó khăn gần như không thể thực hiện được đặc biệt là các chi tiết có hình dạng phức tạp. Do đó, muốn tận dụng được các kết quả đo trên máy đo để lập chương trình gia công các chi tiết trên trung tâm gia công CNC cần thiết phải xây dựng một hệ thống CAD/CAM tích hợp để có thể chuyển đổi dữ liệu từ máy đo QM 333 thành các chương trình gia công trên các trung tâm gia công CNC. 4/28/2008 VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ (NARIME) 18 „ Hệ thống CAD/CAM tích hợp sẽ bao gồm hệ thống các phần mềm cơ bản và chuyên dụng để chuyển đổi dữ liệu, vẽ biên dạng và gia công chi tiết. „ Các phần mềm cơ bản sẽ được sử dụng bao gồm: MS Visual Basic 6.0, AutoCAD và MasterCAM 8.0 „ - Xây dựng chương trình ứng dụng chuyển đổi dữ liệu và vẽ chi tiết trên nền phần mềm AutoCAD. (Chương trình DrawOut). „ - Chuyển đổi dữ liệu hình học của biên dạng từ phần mềm CAD sang phần mềm CAM. „ - Xây dựng chương trình gia công biên dạng bánh răng Cycloid trên phần mềm CAM. „ - Tiến hành gia công trên trung tâm gia công CNC. 4/28/2008 VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ (NARIME) 19 Chương IV. Kết quả I. Thu thập dữ liệu. Dữ liệu đo được các các toạ độ điểm theo 3 phương x, y, z và được lưu trữ trong các tệp *.txt. Ví dụ về các dữ liệu điểm đo được thể hiện trong phần phụ lục. II. Chuyển đổi dữ liệu Giới thiệu Chương trình chuyển đổi và vẽ tự động chi tiết trong môi trường AutoCAD (DrawOut) là chương trình ứng dụng được lập trên nền phần mềm lập trình Visual Basic Ver 6.0. Đặc điểm: Chương trình hoạt động trên môi trường Window 2000, XP và môi trường AutoCAD 200i. Chương trình được nhúng trực tiếp vào môi trường AutoCAD. Chương trình có thể khởi tạo trực tiếp trong môi trường autoCAD như là một lệnh của AutoCAD (từ dòng lệnh command line và từ trình đơn menu). 4/28/2008 VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ (NARIME) 20 Chức năng xử lý file văn bản của chương trình bao gồm: Tìm kiếm file văn bản Mở/đóng file văn bản Đọc nội dung file văn bản Gán các giá trị dữ liệu đọc từ các file vào các biến của chương trình Nội dung file dữ liệu đo có dạng như sau: 4/28/2008 VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ (NARIME) 21 Lưu đồ thuật toán 4/28/2008 VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ (NARIME) 22 „ + Truy nhập vào tệp acad.pgp của ACAD (tệp này thường nằm trong thư muc Đường dẫn ACAD /SUPPORT/acad.pgp „ +Thêm nội dung sau vào cuối nội dung của tệp này „ CY, start d:\drawout\drawout.exe, 0 „ + Truy nhập vào tệp acad.mnu của ACAD (tệp này thường nằm trong thư muc đường dẫn ACAD /SUPPORT/acad.mnu „ + Tại phần Pulldown menu của menu DRAW „ ***POP7 „ **DRAW „ ID_MnDraw [&Draw] „ Thêm nội dung sau vào cuối nội dung của phần này „ [--] „ ID_Drawout [&3D Free Design]^C^C_cy „ + Chạy chương trình: „ Khởi động ACAD „ Truy nhập vào Pulldown menu DRAW chọn mục 3D Free Design. 4/28/2008 VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ (NARIME) 23 „ a. Giao diện chính của chương trình „ - Chức năng Open Data File: Mở hộp thoại đọc tệp „ - Chức năng Read Data: Mở hộp thoại đọc dữ liệu và hiển thị dữ liệu từ tệp được chọn „ - Chức năng Draw: Vẽ biên dạng „ - Chức năng Exit: Thoát khỏi chương trình „ b. Form Chọn tệp dữ liệu „ Chức năng: Lựa chọn tệp dữ liệu chứa các dữ liệu đo 4/28/2008 VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ (NARIME) 24 4/28/2008 VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ (NARIME) 25 d. Vẽ Biên dạng Biên dạng chi tiết được vẽ bởi chương trình 4/28/2008 VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ (NARIME) 26 4.2.2. Làm trơn mô hình „ Nếu các số lượng điểm đo lớn, việc lựa chọn các công thức thực nghiệm là rất khó khăn. Nếu ít điểm đo thì có thể dẫn đến sai lệch mô hình lớn. Việc thực hiện quá nhiều điểm đo trên mô hình sẽ không thuận lợi cho việc phân tích xử lý số liệu. Để phân tích là cần xử lý khử các nhiễu loạn, đảm bảo tính chân thực của vật mẫu. „ Việc lấy mẫu được thực hiện theo trình tự lần lượt từng mặt cắt của chi tiết mẫu. Làm trơn dữ liệu được thực hiện trên bảng dữ liệu file *.txt trong phạm vi một biến toạ độ điểm không thay đổi. „ Vẽ biên dạng mô hình được thực hiện bằng lệnh polyline của ACAD, làm trơn mô hình được thực hiện bằng lệnh pedit-> spline, là một lệnh có sẵn trong thuật toán chương trình của Autocad. 4/28/2008 VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ (NARIME) 27 4.3. Thực hiện gia công „ Để có được mô hình hình học sử dụng trong phần mềm MasterCAM 8.0 ta phải chuyển các dữ liệu đã vẽ ở phần CAD sang. Do phần mềm MasterCAM 8.0 không đọc được các dữ liệu đã vẽ từ CAD dưới dạng *.DWG nên ta phải dùng dạng tệp trung gian để chuyển đổi dữ liệu. „ Để đảm bảo chất lượng chuyển đổi dữ liệu từ phần mềm CAD sang phần mềm CAM, ta dữ liệu chuyển đổi trung gian có dạng *.IGS (iges file). Các dữ liệu hình học được vẽ trên ACAD sẽ được cất giữ dưới dạng tệp *.IGS. „ Xây dựng chương trình gia công trên phần mềm MasterCAM „ Phần mềm MasterCAM cho phép ta tạo ra các chương trình gia công trên các trung tâm gia công CNC cho các mô hình hình học được vẽ hoặc nhập vào từ các phần mềm CAD khác. 4/28/2008 VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ (NARIME) 28 „ Nhập tệp *.igs vào MasterCAM „ - Khởi động MasterCAM „ - Truy nhập vào Main menu --> File --> Converters --> IGES --> Read file „ - Chọn tệp *.igs chứa thông tin về mô hình gia công. 4/28/2008 VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ (NARIME) 29 b. Định đường chạy dao và chế độ cắt Phần mềm MasterCAM cho phép ta thực hiện gia công các đường biên dạng (contour) 2D và 3D. Phần mềm cũng cung cấp đầy đủ các công cụ cho phép định nghĩa các chế độ cắt tương ứng với phôi và mô hình cần gia công. „ Bước 1: Gia công thô „ Phôi sẽ được gia công theo hình dạng biên dạng của bánh răng cycloid nhưng lượng dư gia công để lại là 0.5mm „ Dao cắt: dùng dao phay ngón có đường kính 10mm „ Bước 2: Gia công tinh „ Sau khi gia công thô, Phôi sẽ tiếp tục được gia công theo biên dạng chính xác của bánh răng cycloid, lượng dư gia công để lại là 0 mm 4/28/2008 VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ (NARIME) 30 i. Lựa chọn dụng cụ cắt * Cắt thô: - Truy nhập vào Main menu --> Toolpaths --> Contour --> Chain Chọn đường profile của biên dạng cycloid (chú ý đến hướng của mũi tên chỉ phương) 4/28/2008 VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ (NARIME) 31 ii. Đặt các thông số gia công khác „ Các thông số chính được đặt bao gồm: „ - Giá trị bù của đường kính dao: „ Dia. offset = 0mm „ - Giá trị bù của chiều dài dao: „ Len. offset = 0mm „ - Tốc độ cắt ngang: „ Feed rate = 30 mm/ph „ - Tốc độ cắt dọc: 4/28/2008 VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ (NARIME) 32 ii. Mô phỏng quá trình cắt 4/28/2008 VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ (NARIME) 33 „ Sau khi kiểm tra đường chạy dao, đảm bảo được yêu cầu của sản phẩm tiến hành xuất chương trình gia công để gia công trên trung tâm gia công CNC. „ d. Hậu xử lý (Postproccesor) – Tạo chương trình gia công trên trung tâm gia công FANUC „ * Chọn chức năng hậu xử lý cho trung tâm gia công CNC tương ứng „ - Trung tâm gia công CNC được dùng để gia công bánh răng Cycloid sử dụng bộ điều khiển của hãng FANUC của Nhật do đo ta phải chọn bộ hậu xử lý tương ứng cho trung tâm gia công này „ - Truy nhập vào Main menu --> NC utils --> Post proc --> Change 4/28/2008 VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ (NARIME) 34 „ e. Chương trình gia công (theo G code) „ Các chương trình gia công thô và gia công tinh được xuất để đảm bảo gia công tự động chi tiết trên các trung tâm gia công CNC. Mã của các chương trình gia công được tạo theo chuẩn ISO (G code) phù hợp với hầu hết các trung tâm gia công hiện nay đang sử dụng. Tuy nhiên, khi cần thiết phải chuyển sang các dạng mã khác (ví dụ TNC Heidenhein) thì chương trình cũng hoàn toàn đáp ứng được. 4/28/2008 VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ (NARIME) 35 4.4. Nhận xét, đánh giá „ Quá trình thu thập dữ liệu là quá trình dùng các đầu dò của máy đo để thu nhận các giá trị toạ độ của điểm đo. Các giá trị đo sẽ được lưu lại và sử dụng trong quá trình chuyển đổi. „ Quá trình chuyển đổi là quá trình đọc dữ liệu từ tệp và gán các giá trị đọc vào các lệnh của AutoCAD do đó hoàn toàn không có sai số trong công đoạn này. „ Tuy nhiên, trong quá trình đo, các điểm toạ độ là gián đoạn, vì vậy độ chính xác của bề mặt nhận được sẽ phụ thuộc vào khoảng cách giữa các điểm lấy mẫu. Bề mặt chi tiết được đo càng nhiều điểm sẽ đảm bảo càng chính xác. Hơn nữa độ chính xác đã được xác định theo thuật toán nội suy của phần mềm. Do đó đối với các chi tiết có độ phức tạp càng cao, số lượng điểm đo sẽ phải thực hiện là càng lớn. „ Quá trình chuyển đổi từ CAD sang CAM và CNC có các sai số thuật toán rất nhỏ <0,01 hoàn toàn không ảnh hưởng tới chất lượng bề mặt chi tiết. 4/28/2008 VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ (NARIME) 36 CHƯƠNG V. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT „ Đề tài đã thực hiện đầy đủ các yêu cầu đặt ra: bao gồm tiến hành đo, lấy mẫu cho các chi tiết, chuyển đổi dữ liệu và tiến hành gia công thử. „ Đề tài đã đạt được một số hiệu quả sau đây: „ Về mặt khoa học: Phần mềm được thiết lập giúp cải thiện tính năng của máy đo, làm cho giá trị của máy đo gần với máy đo tính năng cao tích hợp phần mềm MCOSMOS của Mittutoyo. Các công cụ phần mềm được lựa chọn để thực hiện đề tài và tích hợp là phù hợp, đảm bảo thực hiện đầy đủ các yêu cầu đề ra từ lấy kết quả đo, chuyển đổi và gia công. „ Về mặt kinh tế xã hội: Phần mềm và nội dung của đề tài có ý nghĩa thực tế, đảm bảo có thể ứng dụng cho các dòng máy đo lấy mẫu toạ độ 3D mà kết quả đo được lưu trữ dưới dạng *.txt. „ Đề tài đảm bảo sẽ được ứng dụng vào quá trình thiết kế thực tế sau này của Viện NARIME. 4/28/2008 VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ (NARIME) 37 Trân trọng cảm ơn! - Vụ khoa học công nghệ - Bộ Công Thương. - Hội đồng khoa học-Viện nghiên Cứu Cơ khí. - Các chuyên gia về lập trình, tự động hoá. - Trung tâm Đo lường kiểm định và Tư vấn kỹ thuật thiết bị (DKT) đã tạo điều kiện thuận lợi cho nhóm trong quá trình thực hiện đề tài.