Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Xuất file 3D dạng .OBJ

Xuất file 3D dạng .OBJ

Tải bản đầy đủ - 0trang

Hình 2.3: File bản vẽ được tạo ra từ phần mềm thiết kế Jdpaint 5.21

2.1.2. Xử lý dữ liệu

Quy trình xử lý dữ liệu hay còn gọi là quy trình CAM, bản vẽ 3D sau khi thiết

kế được xử lý và phân tích qua phần mềm “Pronterface”, phần mềm có nhiệm vụ

nhận dữ liệu ở dạng đuôi .STL, .OBJ…dữ liệu dạng bản vẽ 3D, sau đó phân tích từng

lớp, các chiến lược in nhựa và tự động chuyển đổi qua tập lệnh Gcode gửi về mạch

điều khiển là mạch Adruino. Tập lệnh Gcode được phần mềm nội suy tự động theo

biên dạng của bản vẽ cần in. Nhờ có cơng cụ nội suy Gcode tự động mà quá trình thiết

kế và vận hành máy in 3D được rút ngắn hơn, tiện dụng hơn và ưu Việt hơn. Quy trình

tiếp theo mạch điều khiển có nhiệm vụ nhận tín hiệu Gcode và chuyển qua các Driver

điều khiển các động cơ bước thực thi nhiệm vụ.

2.1.3. Thi công in trên máy in 3D



28



Dữ liệu dạng Gcode sau khi được tạo ra sẽ được gửi tới mạch điều khiển là

mạch Adruino 2560 qua đường truyền là cổng USB của máy tính. Mạch điều khiển có

nhiệm vụ phân tích Gcode chuyển Gcode thành các tín hiệu dạng xung và gửi Gcode

tới các driver điều khiển các động cơ bước các trục X, Y, Z và động cơ bước đùn nhựa

tạo ra sản phẩm.

2.2. Một số linh kiện sử dụng trong mạch điều khiển máy in 3D

2.2.1. Tổng quan về mạch điều khiển và giao tiếp của máy in 3D

Mạch điều khiển và giao tiếp máy in 3D bao gồm các khới:



Hình 2.4: Sơ đồ cấu trúc mạch điều khiển máy in 3D



29



Khối điều khiển:Mạch Adruino 2560 R3 là một phiên bản Arduino dùng để

điều khiển máy in 3D

Khối giao tiếp:Mạch công suất RAMPS: là nơi kết nối các thiết bị của RepRap

lại với nhau và cũng là nơi để cắm A4988 Stepper Driver vào, phân phối điện cho đầu

phun, sàn gia nhiệt…

Khối Phụ kiện: dây nối, cáp USB…



Hinh 2.5: Sơ đồ khối mạch điều khiển máy in 3D

2.2.1. Lý do lựa chọnvà giới thiệu về mạch Adruino 2560

2.2.1.1. Lý do lựa chọn Adruino:

Máy in 3D sử dụng mạch điều khiển Adruino làm hệ điều khiển vì một sớ lý do:

Các thiết kế phần cứng Adruino được chia sẻ và hỗ trợ từ nhiều cộng đồng kỹ

thuật giúp cho sinh viên có thể dễ dàng thiết kế lại, sửa đổi và sử dụng theo mục đích

của mình cùng với phần mềm hỗ trợ phong phú, hệ thớng mã code mở giúp người

dùng có thể tùy biến theo yêu cầu của bài toán.

Mạch hoạt động ổn định phù hợp với việc máy chạy với thời gian làm việc kéo

dài và liên tục.

Gía thành linh kiện rẻ hơn nhiều so với một số mạch điều khiển khác đáp ứng

được nhu cầu của máy in 3D



30



Hình 2.6: Mạch Adruino 2560

2.2.1.2. Giới thiệu chung về Arduino

a)Giới thiệu

Arduino đã và đang được sử dụng rộng rãi trên thế giới và ngày càng chứng tỏ

được sức mạnh và sự ưu việt thông qua vô số ứng dụng của người dùng trong cộng

động mã nguồn mở. Arduino ra đời tại thị trấn Ivrea thuộc nước Ý và được đặt theo tên

một vị vua vào thế kỷ thứ 9 là King Arduin. Arduino chính thức được đưa ra giới thiệu

vào năm 2005 là một công cụ dành cho sinh viên của giáo sư Massimo Banzi, ông là

một trong những người phát trển Arduino.

Arduino là một bo mạch vi xử lý được dùng để lập trình tương tác với các thiết bị

phần cứng như cảm biến, động cơ, đèn hoặc các thiết bị khác. Đặc điểm nổi bật của

Arduino là môi trường phát triển ứng dụng dễ sử dụng, với một ngôn ngữ lập trình có thể

học một cách nhanh chóng. Và điều làm nên hiện tượng Arduino chính là mức giá rất thấp



31



và tính chất nguồn mở từ phần cứng tới phần mềm, người dùng đã có thể sở hữu một bo

mạch Arduino có 20 ngõ I/O có thể tương tác và điều khiển chừng ấy thiết bị.



Hình 2.7: Một số hình ảnh bo mạch Arduino

Bo mạch Arduino sử dụng dòng vi xử lý 8-bit megaAVR của Atmel với hai chip

phổ biến nhất là ATmega328 và ATmega2560. Ngồi ra hãng còn có các sản phẩm

khác như: ARDUINO NANO V3, ARDUINO LEONARDO R3, Arduino Pro Micro,

ARDUINO PRO MINI, Arduino USB-SD MP3 Shield. Các dòng vi xử lý này cho

phép lập trình các ứng dụng điều khiển phức tạp do được trang bị cấu hình mạnh với

các loại bộ nhớ ROM, RAM và Flash, các ngõ vào ra I/O trong đó có nhiều ngõ có khả

năng xuất tín hiệu PWM, các ngõ đọc tín hiệu analog và các chuẩn giao tiếp đa dạng

như UART, SPI, TWI (I2C).





Phần mềm Arduino: được gọi là sketches, được tạo ra trên máy tính có tích hợp mơi

trường phát triển (IDE). IDE cho phép viết, chỉnh sửa code và chuyển đổi sao cho

phần cứng có thể hiểu. IDE dùng để biên dịch và nạp vào Arduino (quá trình sử lý này







gọi là UPLOAD).

Phần cứng Arduino: là các bo mạch Arduino nơi thực thi các chương trình lập trình. Các bo

mạch này có thể điều khiển hoặc đáp trả các tín hiệu điện, vì vậy các thành phần được ghép

trực tiếp vào nó để tương tác với thế giới thực để cảm nhận hoặc truyền thơng. Ví dụ các

cảm biến bao gồm các thiết bị chuyển mạch, cảm biến siêu âm, gia tốc. Các thiết bị truyền



động bao gồm đèn, motor, loa và các thiết bị hiển thị.

b) Đặc điểm nổi bật của mạch Adruino



32



Hầu hết các bo mạch Arduino sử dụng kết nối kiểu USB dùng để cấp nguồn và

nạp dữ liệu.

Arduino Uno sử dụng 2 vi điều khiển trên bo mạch để xử lý tất cả các kết nối

USB. Chíp dán nhỏ (ATmega8U2) cho phép nạp chương trình và quản lý các thiết bị

USB khác cắm vào. Chíp ATMega328 chứa chương trình nạp để thực thi chương trình

đã được lập trình. Trên hầu hết các bo mạch Arduino đều sử dụng 1 chip FTDI cung

cấp giải pháp cho vấn đề kết nới với cổng nới tiếp của máy tính. Ngoài Arduino Uno ra

nhà sản xuất cung cấp nhiều bo mạch khác như: Arduino Fio, Arduino Nano, Arduino

Mega 2560. Tùy vào ứng dụng có thể chọn các loại bo mạch nhỏ hoặc bo mạch hỗ trợ

nhiều chân TX và RX như Arduino 2560.

c) Sư khác biệt của Arduino với các bộ kit phát triển khác



Theo cách làm việc thông thường, để xây dựng một bo mạch vi xử lý dùng để

điều khiển Cơ điện tử, người kỹ sư sẽ gắn chip vi xử lý vào một bo mạch được thiết

kế. Bo mạch phải có đầy đủ bộ nguồn cấp điện cho vi xử lý, thạch anh tạo dao động,

các tụ điện để giữ ổn định cho tín hiệu. Sau đó, sẽ lập trình mã nguồn bằng ngơn ngữ

C hoặc Assembly rồi biên dịch ra một file nhị phân, chuyển mã code này vào trong vi

xử lý để hoạt động.

Với cách làm này, mỗi khi có sự thay đổi trong bài tốn về xử lý tín hiệu, người

kỹ sư phải điều chỉnh mã nguồn trên máy tính, biên dịch lại. Tháo chip vi xử lý để nạp

lại mã, rồi gắn lại và cho chạy tiếp. Việc tháo lắp chip vi xử lý sẽ làm cho toàn bộ vi

mạch kém ổn định.

Những người phát triển các dự án tương tác đã có cải tiến hơn, họ thường xây

dựng sẵn các bộ kit phát triển, trong đó các chip vi xử lý được gắn cố định lên mạch,

mạch nạp vi xử lý cũng được tích hợp sẵn vào bộ kit này. Mỗi khi thay đổi mã nguồn,

sẽ không cần phải tháo chip vi xử lý ra khỏi bo mạch. Tuy nhiên, vẫn cần nhiều bước

mới có thể thay đổi mã nguồn của một chip vi xử lý. Đầu tiên, người kỹ sư phải thay

đổi mã nguồn trên mơi trường lập trình (ví dụ Keil C cho 8051 hay Code Vision cho

AVR), sau đó biên dịch ra thành file hex, rồi phải sử dụng trình nạp riêng (ví dụ

Progisp) để nạp file hex cho chip. Sau khi chương trình chạy trên chip vi điều khiển,

nếu người dùng muốn debug (gỡ rối), họ cần phải xuất các dữ liệu qua cổng COM và

sử dụng tiếp một phần mềm khác trên máy tính để đọc dữ liệu này (ví dụ gCOM). Như



33



vậy họ phải sử dụng đến 3 phần mềm khác nhau để thực hiện công việc thay đổi mã

nguồn cho chip vi xử lý.

Với nền tảng Arduino, người sử chỉ cần sử dụng một phần mềm duy nhất là

phần mềm Arduino và một bo mạch phần cứng duy nhất là bo mạch Arduino để làm

các việc trên.

Người kỹ sư lập trình trên mơi trường Arduino, biên dịch bằng Arduino, nạp

cũng bằng Arduino và có thể sử dụng tính năng Serial Monitor của Arduino để debug

(gỡ rới).

Nền tảng Arduino còn giúp giảm đáng kể khới lượng lập trình bởi nó có sẵn các

thư viện về giao tiếp với máy tính, điều khiển động cơ, hiển thị, truy xuất thẻ nhớ,...

Chỉ cần khai báo và sử dụng một vài dòng lệnh là có thể điều khiển được các thiết bị

cơ điện tử.

d) Ứng dụng Arduino trong Cơ điện tử



Arduino ra đời nhằm phục vụ mục đích cho điều khiển điện tử nói chung, trong

đó mảng điều khiển Cơ điện tử cũng khá thông dụng với Arduino.

Để điều khiển phần Cơ trong Cơ điện tử, phần quan trọng nhất là xuất tín hiệu

để đóng ngắt relay hoặc để làm ngõ vào cho transistor khuếch đại phục vụ cho điều

khiển các dòng điện cường độ lớn. Nó cho phép điều khiển thiết bị cũng như động cơ

có cơng suất lớn.

Việc điều khiển động cơ khá phức tạp khi sử dụng các nền tảng khác do người

sử dụng phải am hiểu sâu sắc về các mạch khuếch đại cũng như về bản chất của các

xung PWM – là mấu chốt để có thể tạo ra được điện áp hiệu dụng bất kỳ.

Việc sử dụng nền tảng Arduino với đầy đủ thư viện sẽ làm cho việc điều khiển

các thiết bị nói chung và điều khiển động cơ nói riêng được giản tiện, tiết kiệm nhiều

thời gian và công sức. Khi ta muốn điều khiển tốc độ động cơ một chiều, góc quay của

động cơ bước hoặc trạng thái của động cơ servo, ta chỉ cần khai bao và sử dụng thư

viện có sẵn.

2.2.1.3. Giới thiệu về mạch Arduino 2560

a)



Giới thiệu



34



Khuân khổ đồ án emtìm hiểu vềmạch điều khiển Arduino 2560 là mạch thông

dụng nhất của Arduino, sử dụng vi điều khiển Atmega 2560. Đây là bo mạch dùng để

nhận dữ liệu từ máy tính và gửi đi máy in 3D để xử lý.

-



Là một vi điều khiển dựa trên nền ATmega2560 tốc độ cao, ngoại vi và số chân nhiều

nhất, nếu bạn có những ứng dụng cần mở rộng thêm nhiều chân, nhiều ngoại vi thì đây

là 1 sự lựa chọn đáng giá.



-



Arduino Mega 2560 R3 là một vi điều khiển dựa trên nền ATmega2560. Có 54 chân

đầu vào / đầu ra sớ ( trong đó có 15 đầu được sử dụng như đầu ra PWM ), 16 đầu vào

analog, 4 UARTs ( cổng nối tiếp phần cứng ), một 16 MHz dao động thạch anh, kết nối

USB , một jack cắm điện, một đầu ICSP , và một nút reset. Chứa tất cả mọi thứ cần

thiết để hỗ trợ các vi điều khiển, chỉ cần kết nối với máy tính bằng cáp USB hoặc sử

dụng với một bộ chuyển đổi AC -to-DC hay pin. Arduino Mega tương thích với hầu

hết các shield được thiết kế cho Arduino Duemilanove hoặc Diecimila .



-



Mega 2560 là một bản nâng cấp thay thế cho Arduino Mega.



-



Mega2560 khác với tất cả các bảng trước ở chỗ nó khơng sử dụng chip điều khiển

FTDI USB-to-serial. Thay vào đó, các tính năng của ATmega16U2 (ATmega8U2 trong

phiên bản 1 và phiên bản 2) được lập trình như một bộ chuyển đổi USB-to-serial.



-



Phiên bản 2 của vi mạch Mega2560 có một điện trở kéo line HWB 8U2 x́ng đất, để

dễ dàng hơn đưa vào chế độ DFU.



35



Hình 2.8: Mạch Arduino 2560

Ghi chú:

b)



Khối 1: Khối các cổng I/O của mạch Adruino2560

Khối 2: Vi điều khiển Atmega 2560

Khối 3: Khối nguồn

Khới 4: Khới kết nới với máy tính qua cổng USB

Khối 5: Khối Reset

Khối 6: Vi điều khiển ATmega8U2

Thông số kỹ thuật



Hình 2.9: Mặt trên của Arduino 2560

Trên bo mạch có các phần cơ bản:

36

















Cổng USB dùng để nạp dữ liệu từ máy tính

Chip Mega2560 ở vị trí trung tâm bo mạch

LED báo nguồn

LED báo truyền nhận nối tiếp

Nút bấm Reset

Các cổng đọc tín hiệu sớ và tín hiệu tương tự và các chân chức năng PWM và truyền







nhận dữ liệu nối tiếp. Các chân giao tiếp I2C phục vụ giao tiếp hai dây SDA và SCL.

Trong mạch sử dụng 2 chíp vi điều khiển là ATMega2560 và ATMega8U2 với các



chức năng như sau:

o ATMega8U2 được kết nối với cổng USB chứa chương trình bootloader để nạp chương

o



trình.

ATMega2560 chứa chương trình lập trình để thực thi ứng dụng.

Thơng số kỹ thuật chính của Arduino 2560:





























Vi điều khiển ATMega2560

Điện áp hoạt động 5V

Đầu vào diện áp 7-12V

Điện áp đầu vào tới hạn 6-20V

Chân vào ra sớ là 54 chân (trong đó có 14 chân băm xung PWM)

Chân đầu vào tương tự có 16 chân

Dòng DC vào ra trên chân là 40mA

Dòng đầu ra ở chân 3.3V là 50mA

Bộ nhớ Flash 2560KB (ATMega2560) trong đó 4KB sử dụng cho bootloader

SRAM là 8KB (ATMega2560)

EEPROM là 4KB (ATMega 2560)

Tần sớ 16MHz



37



Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lý mạch Arduino2560



38



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Xuất file 3D dạng .OBJ

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×