Proiectarea Unui Dispozitiv de Deplasare In Plan Vertical a Unitatii de Palpare a Rugozimetrului Sj 201p (mitutoyo)

PROIECT DE DIPLOMĂ

Proiectarea unui dispozitiv de deplasare în plan vertical a unității de palpare a rugozimetrului SJ-201P (Mitutoyo)

Cuprins

Precizarea temei de proiect

Stadiul actual al cunoașterii în domeniu

2.1 Prezentarea principalelor metode și echipamente de măsurare a rugozității în vederea determinării performanțelor acestora

2.2. Prezentarea principalelor caracteristici ale rugozimetrului SJ-201P

2.3 Studiul construcției și funcționării sistemelor automate de poziționare utilizate în construcția echipamentelor de control automat

3. Alegerea și prezentarea soluției proprii

3.1 Stabilirea specificațiilor pentru soluția ce urmează a fi dezvoltată

3.2 Stabilirea schemei cinematice

3.3 Descrierea soluției adoptate

3.4 Alegerea motoarelor utilizate și prezentarea caracteristicilor acestora

4. Memoriu tehnic

4.1. Dimensionarea soluției

4.2 Calculul arboriilor

4.3 Calculul angrenajului melc – roata melcata

4.4. Calculul mecanismului surub-piulita

4.5. Calculul parametrilor motorului

5. Prezentarea sowtare-ului de comanda

5.1 Prezentarea Parallax Stamp si a microcotrolerului BASIC Stamp

5.2 …..

6. Calculul economic

7. Rezultate si concluzii

8. Memoriu Grafic

Bibliografie

Precizarea temei de proiect

Proiectul elaborat urmărește elaborarea unui stand experimental informatizat pentru masurarea, analiza si interpretarea diferitilor parametri ce caracterizeaza rugozitatea suprafetelor pieselor de dimensiuni reduse, precum și elaborarea programelor de calcul destinate prelucrării și memorării datelor experimentale. Rezultatele obtinute sunt afisate pe ecranul unitatii centrale al rugozimetrului SJ-201P (Mitutoyo). Palparea suprafetelor realizeaza cu ajutorul unui detector (ac) cu varful de diamant din componenta unitatii de palpare, atasata de unitatea centrala.

Prin tema de proiect s-au impus urmatoarele caracteristici:

Cursa maxima de masurare sa fie de 12,5mm;

Dispozitivul de deplasare sa fie in plan vertical a unitatii de palpare;

Dispozitivul se va asigura o deplasare automata a unitatii de palpare;

Cursele maxime propuse fiind Oy=300mm, Oz=300mm;

Masa pe care va fi pozitionata piesa supusa masurarii va fi prevazuta cu posibilitatea de a avea o reglare fina;

Dispozitiv de deplasare unității de palpare a rugozimetrului SJ-201P (Mitutoyo), este un sistem complex format din componente mecanice, eletromecanice, electronice (hardware) si software, incerconectate astfel incat sa asigure functiile necesare impuse anumitor parametrii. Practic acest dispozitiv care ajuta la masurarea rugozitatii suprafetei rezultate în urma unui proces tehnologic, atat suprafetele interioare cat si cele exterioare a pieselor.

Avand in vedere domeniul de utilizare, dispozitivul va fi construit din otel, metal disponibil comercial in mor uzual, fiind un material foarte rezistent.

Originalitatea solutiei prezentate in proiect legate de dispozitivul de deplasare în plan vertical a unității de palpare a rugozimetrului SJ-201P, consta in actionarea automata a dispozitivului de palpare cu ajutorul unui motor pas cu pas controlat de un microcontroler Basic Stamp.

Sistemul este cu atat mai sigur si precis datorita masei culisante pe care este asezata piesa, aceasta deplasandu-se fin pe doua axe si rotindu-se, astfel incat sistemul de palpare sa poata fi pozitionat oriunde, in cadrul perimetrului unde dorim sa efectuam masurarea.

Stadiul actual al cunoașterii în domeniu

Dupa orice prelucrare prin aschiere raman pe suprafetele pieselor o serie de asperitati sau microneregularitati care depind de felul operatiei de prelucare, de regimul de aschiere, natura materialului etc.

Ansamblul microneregularitatilor unei suprafetei rezultate în urma unui proces tehnologic si care nu sunt abateri de la forma geometrica a piesei se numeste rugozitate .

Rugozitatea suprafetelor se masoara in micrometri (1µm=0,001mm)

Într-o sectiune perpendiculara pe suprafata se obtine profilul microneregularitatilor (fig. 1).

Fig.1.1 Profilul neregularitatilor

unde:

-y P max – înaltimea maxima a proeminentelor profilului; reprezinta distanta dintre punctul cel mai de sus al profilului si linia medie;

-y V max – adancimea maxima a golurilor profilului; reprezinta distanta dintre punctul cel mai de jos al profilului si linia medie.

Indicatorii rugozitatii (parametrii de profil) sunt:

Ry – înaltimea maxima a neregularitatilor (distanta dintre linia proeminentelor si linia golurilor):

Ry = y P max + y V max

Rz – înaltimea medie a neregularitatii (media valorilor absolute ale înaltimilor celor mai de sus 5 proeminente si ale celor mai de jos cinci goluri în limitele lungimii de baza (fig. 2): profilului în 10 puncte

Fig.1.2. Profilul neregularitatilor în 10 puncte

Ra – media aritmetica a valorilor absolute ale abaterilor profilului în limitele lungimii de baza (fig. 3); calculata cu relatia (3):

Fig.1.3. Abaterea medie a neregularitatilor – Ra

S m – pasul mediu al neregularitatilor

S – pasul mediu al proeminentelor locale

Fig.1.4. S m – pasul mediu al neregularitatilor

S – pasul mediu al proeminentelor locale

Rugozitatea poate fi exprimata si prin clasa de rugozitate, fiind standardizate 14 clase de rugozitate, simbolizate cu N0, N1, N2,…N13.

Valorile parametrului Ra in functie de procedeele tehnologice de prelucrare conform SR EN ISO 1302:2002 sunt indicate in Fig.1.5.

Fig 1.5 Valorile parametrului Ra in functie de procedeele tehnologice de prelucrare

Starea suprafetelor indicata pe desen reprezinta starea finita a suprafetelor (inclusiv tratamente termice si termochimice, acoperiri metalice, etc.), înainte de vopsire si lacuire;

2.1 Prezentarea principalelor metode și echipamente de măsurare a rugozității în vederea determinării performanțelor acestora

Simbolurile utilizate pentru indicarea rugozitatii suprafetelor sunt prezentate în SR EN ISO 1302:2002.

Aceste simboluri sunt cele reprezentate in fig. 2.1:

Fig.2.1 Simbolurile utilizate pentru indicarea rugozitatii suprafetelor – SR EN ISO 1302:2002

a) simbolul de baza

b) simbolul se foloseste cand îndepartarea de material este obligatorie;

c) simbolul se foloseste atunci cand se interzice îndepartarea de material. Acest simbol se foloseste si pe desenele de operatii pentru a arata ca o suprafata trebuie sa ramana în aceeasi faza ca la operatia precedenta;

d) daca trebuie sa fie indicate caracteristicile speciale ale suprafetei atunci la bratul cel mai lung al simbolului de baza se completeaza cu o linie

e) daca pentru toate suprafetele piesei este ceruta aceeasi stare a suprafetei.

Indicarea rugozitatii

Valoarea numerica a parametrului Ra, exprimata in micrometri, se inscrie deasupra simbolurilor:

Fig.2.2. Exemple de indicare a rugozitatii suprafetelor.

Semnificatii:

a) nu implica nici un fel de limitare de catre proiectant a procedeului de obtinere a suprafetei;

b) implica obligativitatea obtinerii suprafetei printr-o operatie finala de prelucrare cu indepartare de material;

c) implica obligativitatea obtinerii ei printr-o operatie finala de prelucrare fara indepartare de material

d) indica valorile limita admisibile ale parametrului Ra, a1 -valoarea maxima, a2-valoarea minima;

e) exemplu de indicare a unui anumit procedeu de prelucrare finala.

Masurarea rugozitatii

In trecut, rugozitatea era apreciata manual, prin comparative cu mostre etalon de rugozitate. Apoi s-a trecut la asa-numitele profilometre, care “palpeaza” suprafata si ridica profilul (traseul) suprafetei. Reprezentata graphic la scara, pe o hartie milimetrica, curva rezultata era analizata de un lucrator cu experienta care plasa “linia mediana” si estima valoarea rugozitatii.

Astazi intreaga operatie se face automat, utilizand metode statistice aplicate unui calculator, sau un aparat specializat (rugozimetru) care afiseaza direct valorile dorite ale parametrilor de rugozitate.

Metodele de masurare a rugozitatii se impart in metode cu contact (cu palpator mechanic) si metode fara contact (optice, magnetice, cu radiatii etc.).

Fig 2.3. Reprezentarea capului palpator

Palpatorul rugozimetrului cu contact mecanic arata ca in figura alaturata, unde in varful parghiei 1 un palpator mic 2 urmareste un traseu orizontal 3 pe suprafata corpului 5 a carui rugozitate se masoara. Parghia executa o miscare pe verticala 4, si ca rezultat este inregistrata curba 6 a “profilului”.

In figurile urmatoare sunt redate doua exemple de rugozimetre (profilometre), unul portabil, pentru masurari rapide in ateliere sau in productie, si altul in laborator, mai performant. Ambele masoara si afiseaza direct valorile parametrilor in micrometri: primul masoara Ra intre 0,03 si 6,35 µm si Rz intre 0,2 si 23,5 µm, cu eroare maxima de 0,01 µm, iar al doilea masoara un numar de peste 10 parametri de rugozitate.

2.2. Prezentarea principalelor caracteristici ale rugozimetrului SJ-201P

Fig.2.3 Rugozimetrul SJ-201P (Mitutoyo)

SJ-201 este un instrument pentru masurarea rugozitatii suprafetelor, precum si analizarea si interpretarea diferitilor parametrii ai rugozitatii suprafetelor, rezultatele obtinute in toate cazurile fiind afisate pe ecranul aparatului sau listate separat prin intermediul unei mini-imprimanta sau al unui PC.

Caracteristicile componente ale SJ-201

Instrumentul SJ-201 a fost proiectat cu o greutate redus pentru a fi usor transportat. De asemenea aparatul este conceput compact pentru o mai buna utilizare.

Modul de alimentare cu acumulatori reincarcabili ii confera de asemenea o mare autonomie alimentarea facandu-se de asemenea si cu ajutorul alimentatorului.

Domeniul intins de masurare si varietatea parametrilor rugozitatii

Domeniul maxim de masurare al acestui instrument este de 300 µm (±150µm) sau 1200µin (±6000µin) si poate repreznta textura suprafetei ale carei parametri ai rugozitatii sunt determinati.

Functia de „auto-sleep” pentru economia de tensiune

Daca instrumentul SJ-201 nu este utilizat mai mult de 30s, se opreste automat pentru a economisii energie.

Afisajul cu cristale lichide de mari dimensiuni si iesirile de date

Rezultatele masuratorilor efectuate si al rezultatelor obtinute sunt afisate pe un ecran cu cristale lichide de mari dimensiuni. Aceste valori obtinute pot fi transmise in exteriorul aparatului prin intermediul mufelor aparatului Sj-201. De asemenea aparatul poate fi conectat prin Intermediul unei interfete RS 232 la un PC, sau la o mini-inprimanta marca MITUTOYO (model DP-1HS).

Compatibilitatea cu variatiile rugozitatii standard

Rezultatele obtinute, cu ajutorul instrumentului SJ-201, pot fi interpretate si cu ajutorul noului JIS(JIS-B-0601-1994), vachiului JIS(JIS-B-0601-1982), DIN, ISO si ANSI.

Unitatea de afisaj si unitatea palpatorului (detectorului).

Aparatul pentru masurarea rugozitati suprafetelor model SJ-201 este compus dintr-o unitate de afisaj si unitatea palpatorului (detectorului). Unitatea palpatorului (detectorului) este proiectata de asa natura incat sa poata fi montata/demontata din (de sub) corpul unitatea de afisaj. In functie de forma, dimensiunile si tipul piesei care trebuie verificate, se utilizeaza unitatea palpatorului (detectorului) montata sau demontata din corpul unitatii de afisare.

Denumirea fiecare parti componente ale unitatii palpatorului (detectorului).

Fig.2.4. Componentele unitatii palpatorului

Capacul unitatii de afisaj (centrala)

Anumite taste de pe unitatea centrala sunt acoperite pentru a fi protejate impotriva unor atingeri nedorite.

Fig.2.5. Unitatea centrala

Dimensiunile Rugozimetrului SJ-210P (Mitutoyo)

Fig.2.6. Vederea exterioara a aparatului si display-ul

Fig.2.7. Vederea unitatilor, vederea exterioara a palpatoru

2.3 Studiul construcției și funcționării sistemelor automate de poziționare utilizate în construcția echipamentelor de control automat

Tehnici de palpare

Masurarea prin palpare continuarea rugozitati suprafetelor model SJ-201 este compus dintr-o unitate de afisaj si unitatea palpatorului (detectorului). Unitatea palpatorului (detectorului) este proiectata de asa natura incat sa poata fi montata/demontata din (de sub) corpul unitatea de afisaj. In functie de forma, dimensiunile si tipul piesei care trebuie verificate, se utilizeaza unitatea palpatorului (detectorului) montata sau demontata din corpul unitatii de afisare.

Denumirea fiecare parti componente ale unitatii palpatorului (detectorului).

Fig.2.4. Componentele unitatii palpatorului

Capacul unitatii de afisaj (centrala)

Anumite taste de pe unitatea centrala sunt acoperite pentru a fi protejate impotriva unor atingeri nedorite.

Fig.2.5. Unitatea centrala

Dimensiunile Rugozimetrului SJ-210P (Mitutoyo)

Fig.2.6. Vederea exterioara a aparatului si display-ul

Fig.2.7. Vederea unitatilor, vederea exterioara a palpatoru

2.3 Studiul construcției și funcționării sistemelor automate de poziționare utilizate în construcția echipamentelor de control automat

Tehnici de palpare

Masurarea prin palpare continua – scanarea. Pe langa functiile uzuale de masurare, masinile de masurat in coordonate au posibiliatea de a scana suprafata de masurat.

Scanarea este un procedeu in care suprafata piesei este palpata continuu (sau aproape continuu). Termenul provine din limba engleza si inseamna a cauta peste tot. Caracteristic pentru scanare este cuprinderea unei densitati mari de puncte intr-un timp scurt. Prin scanare se pot palpa si obiectele de masurat cu forma geometrica necunoscuta.

De obicei procedeul este folosit la masurarea profilelor complexe, cum ar fi cele ale paletelor de turbina, a camelor, etc.

Se utilizeaza doua tipuri de masurari:

– masurare cu palpare mecanica

– masurare cu palpare optica.

Scanarea unei suprafete cu preluare continua a coordonatelor de catre calculator, este dependenta de timp si distanta, reprezentand forma dezvoltata a palparii punctiforme. Capul palpator de masurat executa miscari de translatie de apropiere si indepartare de piesa astfel incat axa palpatorului, sa se gaseasca in permanenta in interiorul domeniului de masurat. Scanarea reprezinta metoda ideala de masurare a formelor cu masinile de masurat in coordonate, inlocuind astfel multe intrumente avand un singur scop, sau in general oferind noi posibilitati de masurare. Spre deosebire de tehnica coventionala care permite masurarea unui numar mic de puncte, fara o determinare concreta a abaterilor de forma, scanarea asigura masurarea unui numar mare de puncte cea ce creeaza permisele pentru determinarea calitatii.

Scanarea asigura rezultatele exacte referitoare la forma elementului geometric studiat. Cercul infasurat care este important pentru capacitatea de imperechere, poate fi determinat numai cu ajutorul unui numar ridicat de puncte cea ce conduce la micsorarea ratei rebuturilor.

Firma Zeiss a dezvoltat pentru acest tip de masuratori un sistem special de palpare tipul VAST, Pentru scanare, palpatorul executa doua miscari: capul este actionat intr-o miscare clasica de apropiere si indepartare de piesa care se realizeaza concomitent cu miscarea de rotatie excentrica a palpatorului. Acesta este reglata astfel incat palpatorul se afla permanent in contact cu piesa. In acest mor numarul punctelor masurate prin scanare creste in mod deosebit ceea ce confera acestei metode o precizie ridicata.

La masurarea unui cerc raportul dintre numarul punctelor scanate si a celor masurate clasc este de 8000/4.

Fig.2.8.Cap de palpare VAST – firma Zeiss

Capul de palpare VAST este un sistem activ care permite realizarea de masuratori sigure prin:

domeniul mare de reglare a scanarii;

scanare lina;

inregistrare dinamicii rezultatului;

forta de masurare mica si constanta;

generarea vectoriala a fortei de masurare.

Fig.2.9.

Rezultatele obtinute prin scanare, introduse in sistem informatic di asigurare a calitatii conduce la luare rapida a adeciziilor privind corectarea si modificarea proceselor tehnologice. Domeniul de aplicare a masurarilor prin scanare este divers, de la masurarea angrenajelor la masurarea carcaselor si a pieselor de forma complexa. Deosebit de utila este aceasta tehnologie in cazul masurarii pieselor din materiale nemetalice, care impune forte de masurare reduse. Palpatoarele capului de masura sunt construite dintr-o tija cilindrica avand o sfera de rubin in varf. Aceasta sfera trebuie sa aiba o dimensiune materiala, pentru masurare luandu-se in considerare doar coate centrului sferei.

Fig. 2.10. Palpatoarele capului de masurare

De obicei o piesa trebuie palpata din mai multe directii fapt pentru care sunt necesare mai multe palpatoare dispuse diferit. Inainte de inceperea masuratorii este necesara definirea combinatiilor si a configuratie palpatoarelor.

Combinatia, este formata din cel mult cinci palpatoare cu aceeasi referinta.

Forma si pozitia combinatiilor si configuratiilor trebuie cunoscute si memorate de catre programele de masurare. In acest scop se efectueaza calibrarea sistemului de palpatoare cu ajutorul unui etalon. Prin realizarea acestei operatii sunt memorate lungimile palpatoarelor, marimea razelor sferelor de rubin precum si pozitia centrelor acestora. In acest scop se utilizeaza un etalon de calibrare construit dintr-o bila sferica foarte precis prelucrata, fizata intr-un suport astfel incat sa poata fi palpata din toate partile. Etalonul de calibrare este alocat masinii de masurare de catre furnizor. Exista doua tipuri de etalon:

etalon necentrat;

etalon centrat;

Diferenta intre acestea consta in posibilitatea oferita de producator de-a cunoaste exact pozitia de fixare a etalonului pe masa masinii; in primul caz etalonul poate fi fixat in pozitie.

Masa de orientare defineste pozitia exacta a etalonului de calibrare. Acesta masurare este utila atunci cand etalonul nu poate fi fixat intr-un alexaj si nu se cunoaste pozitia exact a acestuia. Masurarea de referinta se efectueaza atunci cand:

se doreste alocarea aceleasi referinte pentru mai multe configuratii;

se doreste recalibrarea unuia sau mai multor palpatoare si calculatorul nu cunoaste pozitia exacta a etalonului de calibrare.

Palpatorul de referinta este un palpatorul de referinta.

Recalibrarea se efectueaza in doua cazuri:

pentru adaugarea altor palpatoare la o configuratie deja calibrata;

pentru inlocuirea si recalibrarea unui palpator deteriorat.

Moduri de calibrare a palpatorului: Palpatorul poate fi calibrat in trei moduri:

manual (toate punctele sunt palpate manual)

aplicabil tuturor palpatoarelor;

eventuala imprecizie datorita palparii gresite;

risipa de timp

semiautomat (primul punct al fiecarui palpator este palpat manual; urmatoarele palpari sunt stabilite de calculator).

precizie ridicata prin palpare exacta;

economie de timp in raport cu palparea manuala;

nu este aplicabil tuturor palpatoarelor.

CNC (calibrarea manuala si calibrarea semiautomata pot fi incluse intr-un proces CNC)

economie de timp la calibrarea de mare precizie.

Palparea se poate face intodeauna manual dar este avantajos daca palparea se efectueaza cat mai des semiautomat, palparea manuala folosindu-se numai pentru configurariile speciale. Daca un palpator trebuie calibrat de mai multe ori, de exemplu datorita oscilatiilor de temperatura, este indicata folosirea modului CNC.

Sisteme de orientare a palpatoarelor din componenta mijloacelor de masurare

Sistemul de masurare, practic „inima metrologica” a aparatului, deoarece permite obtinerea valorilor coordonatelor obiectului masurat, este compus dintr-un traductor de deplasare – liniar sau unghiular, si un sistem de contorizare, care permite indicarea cotei sub forma digitala sau analogica.

Cel mai frecvent sistem de masurare este cel de tip interpolar incremental optic. Se mai folosesc de asemenea sisteme inductive sau mecanice. Masurarea deplasarii capului de masura se realizeaza prin masurarea impulsurilor venite de la sistemul optic de inregistrare a deplasarii. Impulsurile sunt generate atunci cand raza luminoasa este intrerupta de reperele verticale marcate pe rigla de sticla.

Ca orice operatie de masurare, masinile de masurat in coordonate au o inerenta nesiguranta in masurare. Aceasta se defineste ca fiind valoarea maxima in functie de care valoarea masurata poate devia intr-o directie pozitiva sau negativa.

Reeglementarile VDI/VDE 2617 determina producatorul sa specifice si sa garanteze nesiguranta masuratorii:

u1 (paralela cu axe), u1=(1,5+L/400) µm;

u3 (valoarea volumica) u=(1,8+L/300) µm.

Determinarea acestora se poate face prin masurare directa prin interferometrie cu lase sau utilizand un corp de proba calibrat cum ar fi 9 sfere si un inel reglabil folosit ca un standard de comparatie inelara.

Fig.2.11. Standarde de comparatie necesare calibrarii

Sisteme de palpare. Una din problemele principale ale masurarii in coordonate o constituie determinarea pozitiei in spatiu a unui punct. Conceptia si realizarea practica a sistemului de palpare influenteaza precizia rezultatului. Sistemele de palpare pot fi: tactile sau fara contact (cu senzori optici). Sistemul de palpare se compune din capul palpatoarelor si palpatoare. Firma Zeiss a rezvoltat mai multe sisteme de palpare si functie de cerinte si pentru obtinerea de rezultate cat mai apropiate de realitate.

Masurarea prin contact – dinamic. Acest sistem are in componenta un mecanism cu 3 contacte, pretensionate, la care punctele de contact cu flansa suport sunt in acelasi timp contacte electrice. Acest sistem are o elasticitate foarte buna asigurand revenirea palpatorului in pozitia initiala dupa contactul cu suprafata de masura. In momentul in care palpatorul atinge piese, unul din cele 3 contacte se deschide, comandand in acest fel oprirea deplasarii capului de masura. In acest mod se asigura si o protectie impotriva distrugerii mecanismului de palpare in cazul ciocnirilor accidentale.

Fig. 2.12.Tipuri capete de palpare – firma Zeiss

In momentul opririi capului de masura, coordonatele palpatorului sunt inregistrate in memoria calculatorului, fiind prelucrate in functie de comanda precedenta. Pentru o inalta precizie, e necesara o constructie rigida a sistemului de palpare, astfel ca fortele care apar la contactul palpator piesa sa nu provoace incovoieri care sa conduca la imprecizii. Aceste dificultati pot fi eliminate prin folosirea unui senzor piezoelectric. Acesta este la fel de sensibil la toate directiile de palpare, generand un impuls proportional cu forta de impact. Daca semnalul primit se afla in limitele prescrise, este comandata actiunea de citire a pozitiei capului si deci a coordonatei punctului masurat.

Fig.2.13 Sisteme de palpare prin contact (masurare dinamica)

Capetele palpatoare dinamice sunt folosite atunci cand este nevoie de o masuratoare foarte rapida in puncte distincte. La operatiile automatizate este posibila palparea a aproximativ 60 de puncte intr-un minut.

Masurarea prin contact – repaus. Acesta se realizeaza cu ajutorul capului palpator care masoara concomitent dupa trei axem cea ce face posibila citirea valorilor lungimilor masurate, pastrand axele aparatului de masurat in stare de repaus.

Baza capului palpator si a axelor de masurat este formata din trei paralelograme „arc” drepte. Devierea paralelogramelor va fi inregistrata in fiecare axa cu ajutorul unui sistem de masura inductiv, acesta citind valorile lungimilor masurate. Fiecare paralelogram poate fi fixat in pozitia sa centrala prin intermediul unui mecanism de stopare actionat de un motor. Generarea in timpul palparii a unei forte de masurat definit, este din punct de vedere tehnic extrem de anevoios si complicat. Pentru acesta, fiecare paralelogram este conectat mecanic la un solenoid care se misca in interiosul unui magnet inelar intretaiat. Forta de masurare genereaza un curent polarizat pozitiv sau negativ in bobina, (in functie de directia de palpare). In timpul palparii, sistemul de contril elimina automat forta de fixare din axa in care urmeaza a avea loc palparea. Cu ajutorul acestui sistem de masurare se poate face dintr-o singura prindere, pe o singura masina si intr-un singur sistem de referinta. Sistemul permite generarea vectoriala a fortei, masurarea executandu-se cu forta constanta.

Tehnologia multi-senzor. Pe langa cele doua tipuri de capete de masurat, se mai utilizeaza si un sistem de palpatoare tactile montate pe un dispozitiv articulat.

Fig.2.14. Tipuri de sisteme de palpare tactile pe dispozitive articulate

Astfel se asigura accesul la puncte de masura dificil de ajuns, mai ales in cazul caroseriilor. Dispozitivul articulat prezinta doua avantaje majore, datorate posibilitatii de reglare continua si a masurarii precise a unghiui sparial fixat care orienteaza palpatorul de masura, chiar daca este unul foarte lung, in orice pozitie dorita.

3. Alegerea și prezentarea soluției proprii

3.1 Stabilirea specificațiilor pentru soluția ce urmează a fi dezvoltată

Soluția adoptată în proiectul de diplomă este reprezentată de proiectarea unui dispozitiv de deplasare în plan vertical a unității de palpare a rugozimetrului SJ-201P (Mitutoyo), folosit pentru a masura rugozitatea suprafetei rezultate în urma unui proces tehnologic, atat suprafetele interioare cat si cele exterioare a pieselor.Acesta permite culegerea informațiilor despre aceste suprafețe sub forma unor date numerice.În fluxul de producție este necesară efectuarea înregistrării unor valori măsurate pentru efectuarea controlului statistic al proceselor. Pentru creșterea vitezei de înregistrare și prelucrare a datelor măsurate în timpul procesului de producție de către operatorul aflat în fluxul de producție, se recomandă folosirea instrumentelor și dispozitivelor de măsură conectate la un computer.

Dispozitivul poate fi conectat la un calculator printr-o coneziune RS-232, pentru a analiza datele masurate.

Procedura de conectare cu calculatorul

Fig.3.1. Conectarea instrumentelor de măsură la calculator prin cablu.

Conectarea cu cablul RS-232

Se inlatura capacul din spatele aparatului SJ-201, desfacandu-se cele doua suruburi, si se face conectarea prin intermediul cablului de comunicare RS-232C cu calculatorul personal (PC trebuie sa posede port).

Aparatul SJ-201 v-a fi setat pentru ca pe afisaj in partea din stanga sus sa apara mesajul “SPD”.Iar aparatul v-a fi setat pentru viteza de 9600bps….19200bps.

3.2 Stabilirea schemei cinematice

Fig.3.4 Schema cinematica a pozitionarii palpatorului

Unde:

1,1’ – suruburi de miscare

2,2’ – piulite

3,3’ – motoare electrice

4 – bloc sistem masurare

I, II – arbori cu lagarele lor

Prin actionarea motorului ME 3, pune in miscare surubul 1 astfel incat piulita 2 sa se deplaseze orizontal datorita sistemului de angrenare surub – piulita. In arborele II, ME 3’ actioneaza surubul 1’ astfel incat piulita 2’, punandu-se in miscare blocul sistemului de masurare 4’.

Fig.3.5 Sistemul de orientare masa

Unde:

1,1’ – suruburi de miscare

2,2’ – piulite

3 – roata melcata

4 – melc

5,5’,5’’ – manivele

6 – rulment axial

I,II,III – arbori cu lagare

Prin actionarea manuala a manivelei 5, se pune in miscare surubul 1 astfel incat piulita 2 se deplaseaza in plan orizontal odata cu arborele II. Actionand manivela 5’ de pe arborele II, se pune in miscare surubul 1’, datorita mecanismului de surub – piulita, piulita 2’ se deplaseaza in plan vertical odata cu arborele III. Pe arborele III avem manivela 5’’, care o data actionata actioneaza melcul 4 intrand in angrenaj cu roata dintata 3 formand astfel mecanismul de melc roata melcata, punand masa mobila in miscare de rotatie.

3.3 Descrierea soluției adoptate

Prezentarea solutiei proprii cuprinde materializeaza principiului mecanic descris anterior si se bazeaza pe modelul 3D realizat cu ajutorul software-ului de modelare SolidWorks 2010.

Pentru realizarea ansamblului mecanic, s-a ales ca material otelul, care are ca densitate de :

.

Dispozitivul de deplasare in plan vertical a unitatii de palpare a rugozimetrului SJ-201 P (Mitutoyo) este alcatuit din unitati diferite.

Dispozitivul automat de deplasare a unitatii de palpare pe doua axe a rugozimetrului Sj-201 P.

Dispozitivul asigura deplasarea automată a unității de palpare pe două axe, cursele maxime propuse fiind Oy300mm, Oz300mm Acesta are in componenta, mecanismul surub – piulita pentru a avea raport mare de transmitere, care duce la viteze mici si pentru o compactitate a construcției și gabarit redus.

Masa pe care va fi pozitionata piesa supusa masurarii.

Fig.3.6 Ansamblul Final

Ansamblul mecanic este format din:

Tija de ghidare – necesara la sustinerea si ghidarea dispozitivului;

Surubul de ghidare – ajuta la deplasarea dispozitivului;

Motorul pas cu pas – realizeaza operatiunea de deplasare prin rotire a surubului de ghidare a dispozitivului;

Suportul pentru oprire a cursei – sustin surubul de ghidare si tijele si delimiteaza zona de deplasare a dispozitivului;

Elementul de prindere a motorului in pozitia optima de functionare si a partii frontale a ansamblului;

Suruburi – pentru prinderea suportilor in suprafata standului, pentru fixarea motorului si pentru prinderea ansamblului in masa;

Suport de printere palpator ;

Suportul culisant pentru palpator – pe acest suport este prins suport de prindere al palpatorului;

Masa culisanta pe care este asezata piesa;

Masa totala.

Ansamblul mecanismului al dispozitivului de deplasare a unitatii de palpare a rugozimetrului Sj-201 P (Mitutoyo), are rolul de a masura rugozitatea suprafetei pieselor.

Fig.3.7 Dispozitivul de deplasare pe Oy si Oz a palpatorului

Dispozitivul asigura deplasarea automata cu ajutorul motorului pas cu pas, a unitatii de palpare pe doua axem cursele maxime fiind Oy = 300mm si Oz = 300mm, iar cursa maximă de măsurare este de 12,5mm.

In Figura 3.8 este prezentata o vedere de ansamblu a dispozitivului pe axa Oy al sistemului de palpare.

Fig.3.8 Ansamblu a dispozitivului de pe axa Oy

Masa pe care va fi pozitionata piesa supusa masurarii, are posibilitatea de reglare fina in plan orizontal, vertical cat si rotirea ei la cu ajutorul actionarii unor manivele.

Deplasarea masei pe axa Ox si Oy este limitata datorita unui suport de oprire, avand loc o oprire mecanica. Deplasarea pe cele doua axe se face prin actionarea

Masa culisanta se deplaseaza pe cele doua axe prin actionarea celor doua manivele, mecanismul de deplasare dintre cele doua fiind unul de surub – piulita. Rotirea mesei se face printr-un mecanism melc-roata melcata, actionata tot de o manivela.

Cele doua ansambluri de pe axele Ox si Oy sunt montate pe o placa de prindere prin 4 suruburi conform ISO 7046 -1-M4 x 16.

In Figura 3.9 este prezentat vederea de sus masa pe care va fi poziționată piesa supusă măsurării trebuie prevăzută cu posibilități de reglare fină în plan orizontal, vertical cat si rotativa cu ajutorul manivelelor din dotare.

Figura 3.9 Masa culisanta si rototativa

Prin secriunea masei culisante observam sistemul de angrenare melc – roata melcata actionat de manivela, cat si surubul melcat care ajuta la deplasarea masei in plan orizontal.

Fig.3.10 Sectiunea masei rotative

In Figura 3.11 este prezentat de sus masa culisanta, observand-use astfel sistemul de deplasare al masei pe cele doua axe cat si sistemul de rotire.

Fig.3.11. Sistemul de deplasare al masei mobile

In Figura 3.12 avem suportul de prindere al masei, acesta avand si rol de delimitare a cursei masei in plan orizontal.

Fig. 3.12 Suport de prindere al masei

In Figura 3.13 este prezentata masa culisanta, observandu-se canalul care impreuna cu 4 bile de otel, ajuta la rotirea masei astfel incat forta de frecare sa fie cat mai mica (aproape 0).

Fig.3.13 Masa culisanta

Fig.3.14 Suport deprindere al masei culisanta

Fig.3.15 Tija de ghidare

Elementele din Fig.3.14 si Fig.3.15, impreuna sustin si deplasarea masei culisante pe axele Oz si Oy.

Fig 3.16 Platforma dispozitivului de palpare

In Figura 3.16 este prezentata platforma pe care este asezat dispozitivul de palpare.

In Figura 3.17 avem suportul de prindere al surubului de platforma dispozitivului prin 6 suruburi ISO 7046 -1-M3 de platforma dispozitivului.Acesta mai are rolul de a delimita cursa dispozitivului de palpare dupa axa Oy.

Fig. 3.17 Suport de prindere

In partea frontala a ansamblului (Fig. 3.18.) este prezentata o vedere de ansamblu al dispozitivului in care se observa canalul de sub masa culisanta. Acest canal impreuna cu patru bile de metal, au rolul de a ajuta la rotirea masei, fara a avea o forta de frecare mare.

Fig. 3.18. Vederea de ansamblu

3.4 Alegerea motoarelor utilizate și prezentarea caracteristicilor acestora

Fig.3.1 Motorul pas cu pas

Intr-un sistem automat motorul pas cu pas are rolul de a transforma energia electrica in energie mecanica, respectiv intr-o miscare de rotatie a arborelui sau prin intermediul careia este antrenat mecanismul care realizeaza operatia dotita. Sistemele de acționare sunt compuse dintr-un element de acționare, dintr-un dispozitiv de lucru (mecanism acționat) și traductorul de viteză și / sau poziție. Acestea reprezintă totalitatea elementelor din componența dispozitivelor de lucru și a instalațiilor, care asigură mișcarea elementelor conducătoare după o anumită lege în conformitate cu funcțiile stabilite pentru aceste elemente.

O caracteristică a elementelor de acționare o reprezintă reversibilitatea (elementul de acționare poate funcționa atât în regim de motor cât și în regim de generator).

Din punct de vedere energetic un sistem de acționare transformă energia primită de la o sursă de energie primară, în lucru mecanic util, pe care apoi îl furnizează mecanismelor acționate. Transmiterea se face prin intermediul arborilor pentru mișcarea de rotație, sau prin intermediul tijelor pentru mișcarea de translație alternativă.

Un motor pas cu pas este alcatuit dintr-un magnet montat pe axa de rotatie si din bobine fixe situate imprejurul acestui magnet. Pentru a se obtine o rezolutie satisfacatoare (numar de pasi pentru o rotatie completa suficient de mare) magnetul este multipolar: el este alcatuit dintr-un cilindru canelat Nord-Sud-Nord-Sud.

Fig.3.2. Componenta motorului pas cu pas

Rotorul, compus dintr-un magnet permanent la suprafata caruia sunt fixate doua coroane danturate cu cate 50 de dinti, decalate intre elecu o jumatate de dinte. Din profil, se obtin 100 de dinti, alternand un pol nord cu unul sud (numarul de perechi de poli este 50).

Fig.3.3. Componenta motorului pas cu pas

Statorul este constituit din doua bobine (model bipolar) montate sub forma a 8 electromagneti: se obtin astfel, 4 perechi de poli.Numarul maxim de pasi ce se pot obtine este de 50×4=200 de pasi. Motorul se numeste hibrid deoarece este o combinatie intre un motor cu reluctanta variabila si un motor cu magneti permanenti.
Motorul pas cu pas este un tip de motor sincron cu poli aparenti pe ambele armaturi. La aparitia unui semnal de comanda pe unul din polii statorici rotorul se va deplasa pana cand polii sai se vor alinia in dreptul polilor opusi statorici. Rotirea acestui tip de rotor se va face practic din pol in pol, de unde si denumirea sa de motor pas cu pas. Comanda motorului se face electronic si se pot obtine deplasari ale motorului foarte precise, in functie de programul de comanda. Motoarele pas cu pas se folosesc acolo unde este necesara precizie ridicata (hard disc, copiatoare).
Un motor pas cu pas, difera radical de un motor electric conventional. Un motor conventional determina rotirea unui ax si viteza de rotatie a acestui ax poate fi modificata prin controlul alimentarii motorului. Dar nu este necesar aprioric un circuit de comanda: motorul se roteste imediat ce este conectat la o sursa de alimentare si nu se poate influenta asupra pozitiei precise a axei de rotatie sau asupra numarului de rotatii ce trebuie efectuate.
In schimb, un motor pas cu pas, nu se poate roti fara un circuit de comanda special. El permite obtinerea unor rotatii cu exact acelasi unghi, corespunzator unui pas. Astfel, un motor cu 200 de pasi pe rotatie, permite rotirea axei, la fiecare comanda primita, cu 360/200=1,8° (spre stanga sau spre dreapta). Se poate deci comanda cu usurinta o deplasare precisa, numarand pasii de efectuat dupa alegerea sensului de rotatie. De aceea, motoarele pas cu pas sunt utilizate in aplicatii care impun deplasari precise: robotica, imprimante, scanere, cititoare optice.

In continuare vor fi enumerate avantajele si dezavantajele ale acestui tip de motor electric.

Avantajele motoarelor pas cu pas:

Fiabilitate bună;

Îmbunătățirea preciziei;

Compatibilitate cu tehnica de calcul;

Porniri / opriri și reversări repetate fără a pierde pași;

Memorează poziția.

Dezavantajele motoarelor pas cu pas:

Pasul unghiular are valoare fixă;

Elementul de execuție este analogic;

Randament scăzut ;

Capacitate limitată la acțiunea sarcinilor (se folosesc angrenaje);

Comanda motorului trebuie adoptată la tipul de motor folosit.

Majoritatea motoarelor electrice pas cu pas sunt bidirecționale și permit o accelerare, oprire și reversare rapidă fără pierderi de pași, dacă sunt comandate cu o frecvență inferioară frecvenței limită corespunzătoare regimului respectiv de funcționare. Pentru extinderea funcționării motoarelor pas cu pas la viteze mai mari decât viteza corespunzătoare frecvenței limită, este necesară o accelerare prin creșterea treptată a frecvenței impulsurilor de comandă.

Comanda in bucla deschisa si in bucla inchisa

Fig.3.4

4. Memoriu tehnic

4.1. Dimensionarea soluției

Prin tema de proiect se impun cursele maxime Tinand seama ca pentru realizarea acestor curse se va folosi cate un mecanism surub – piulita, se adopta lungimile celor doua suruburi

Pentru realizarea miscarii se aleg suruburi SK 40×10, avand (diametrul de divizare) si pasul

La o rotire completa ( unitatea de translatie pe o axa a dispozitivului realizat se deplaseaza cu un pas al surubului.

……………………………….

Rezulta ca pentru a obtine o deplasare de , motorului, trebuie sa i se .

In general, pentru a obtine o deplasare de valoare , este necesar sa se comande un minim de pasi egal cu:

4.2 Calculul arboriilor

Calculul curent de încovoiere se aplică arboriilor cu solicitării mici, care este economic să fie de sectiune constantă.

Materialul din care sunt realizați arbori este OLC45

Unde:

Fig.4.1. Ansamblul dispozitivului de palpare

Pentru arborele Oy al palpatorului:

Pentru arborele Oz al palpatorului:

Fig. 4.2 Ansamblul masei mobile

Pentru arborele Oy al masei mobile:

Pentru arborele Oz la masei mobile:

În calcul se pleacă de la relația momentului de torsiune:

unde este momentul de rezistență polar al secțiunii arboreluicare poate fi:

Pentru tensiunea admisibilă la torsiune se adoptă valori reduse care să țină seama si de solicitarea la încovoiere, care nu s-a considereat în calcul, de ordinul

Pentru arborele Oy – palpator:

Pentru arborele Oz – palpator:

Pentru arborele Oy – masa:

Pentru arborele Oy – masa:

Diametru real:

Aproximam

Calculul de verificare la solicitare compusă.

Pentru arbori de turație redusă, este suficientă verificarea la solicitare compusă, adică

încovoierea si răsucirea, folosind una dintre teoriile de rezistentă pentru compunerea de

eforturi.

Se calculează, pentru fiecare secțiune momentul echivalent cu o relație preluată

din teoria rezistenței, astfel:

Calcule pentru motorul pas cu pas de pe axa Oy:

Pentru arborele Oy – palpator:

Pentru arborele Oy – palpator, calulul turatiei:

Calculul pentru arborele Oz – palpator:

Calculul puterilor:

Momentul de torsiune

Calculul de predimensonare al angrenajului melc roata melcata

Tipul melcului ales este melcul ZE (evolventic): melc cilindric cu flancurile generate geometric de două drepte tangente la un cilindru .

4.3 Calculul angrenajului melc – roata melcata

Fig. 4.1. Studiul angrenării profilului evolventic

Numarul de inceputuri ale melcului , se alege in functie de raportul transmitere al angrenajului melcat, , din Tabelul 1.1

Tabel.1.1 Numărul de dinți ai roții melcate, z2

Nr de dinti ai rotii melcate:

Coeficientul diametral:

q’ = 6…8

q’ = 6

Determinarea distantei minime dintre axe,

Distanța minimă dintre axe se determină cu relația:

Unde:

– momentul de torsiune la roata melcata

factor de influență a geometriei zonei de angrenare asupra solicitărilor de contact și care este dat de relația:

In care:

factor de influență a materialelor roților asupra solicitărilor de contact.

factorul de influență a lungimii minime de contact, a gradului de acoperire al profilului și a înclinării dinților asupra solicitărilor de contact

;

In care:

= 1,82 ;

= =

cos

λ = arcsin 0.67 = 42,06

Alegem ca material (aliaj) pentru roata melcata cupru-staniu ;

;

HRC = 65

Unde:

rezistența la oboseală de bază la solicitări de contact ale flancurilor dinților roților cu melc cilindric.

= 0,9

Tabelul 1.2

– coeficient de siguranță la solicitările de contact

Calculul elementelor caracteristice angrenajelor cu melc cilindric (STAS 13023-91)

Acest calcul se prezintă în tabelul 1.3

Tabelul 1.3

Fig.4.2. Elementele geometrice ale melcului și roții melcat

Tabel. 1.4

Calculul angrenajului melcului roata melcata:

Coeficientul diametral

Diametrul al cercului de divizare:

Pentru melc (D)

Pentru roata (r)

Unghiul elicei melcului:

Distanta intre axe:

= mm

Inaltimea capului dintelui:

– pentru angrenaje melcate

mm

Joc la fund

Inaltimea piciorului dintelui

mm

Inaltimea dintelui

mm

Lungimea prelucrata a melcului

mm

Semiunghi de cuprindere al melcului

Diametrul al cercului de varf

Diametrul al cercului de fund

Diametru al cercului de varf maxim al rotii

Latime a rotii

(

Parametrii cinematici si dinamici si calculul la rezistenta:

Turatia

Viteza periferica la cercul de rostogolire

Viteza de alunecare relativa

Randamentul lagarelor melcului

Puterea la melc

Coeficientl redus de frecare in angrenare

Unghiul de frecare

Randamentu al angrenajului

4.4. Calculul mecanismului surub-piulita

Din conditia de rezistenta la solicitarea de intindere rezulta.

Se alege conform STAS 510-74, un surub M9, care are

Momentul de torsiune necesar actionarii surubului se calculeaza cu relatia:

SK 40 x 10 avand:

Diametrul cercului de divizare

Pasul

Capacitatea de incarcare dinamica de baza:

Unde :

Randamentul surubului este:

intrucat, pentru suruburile SK, se

recomanda un coeficient de frecare echivalent cu

Apreciind randamentul global al lagarelor surubului se determina

momentul de torsiune necesar actionarii.

Verificarea la flambaj se face determinand sarcina critica de flambaj ( in domeniul

flambajului “ elastic” ) astfel:

– diametrul cerui de fund al surubului

– lungimea de flambaj, care se egaleaza cu distanta dintre lagare,

surubul considerandu-se dublu articulat

Coeficientul de siguranta la flambaj este:

4.5. Calculul parametrilor motorului

Calcule pentru motorul pas cu pas de pe axa Oz:

Pentru arborele Oy:

Pentru arborele Oy, calculul turatiei:

Calculul pentru arborele Oz:

Calculul puterilor:

Momentul de torsiune

5. Prezentarea sowtare-ului de comanda

5.1 Prezentarea Parallax Stamp si a microcotrolerului BASIC Stamp

Prezentarea Parallax Stamp

Parallax 24 pini BASIC Stamp sau modulul Javelin Stamp.Dimensiunile sunt compacte, caracteristicile convenabile, si pretul scazut, fac din acesta un instrument ideal pentru student si profesor. De fapt, BOE serveste ca platforma de dezvoltare pentru multe dintre Stamps in cursurile de clasa.Pentru cei care lucreaza pe cont propriu, BOE este un instrument excelent prin care sa incepeti cu Parallax Stamp-ICs.Pentru profesori BOE ofera o platforma curata, eficienta pentru punerea in implementarea propriului curiculum Stamp-based.

CARACTERISTICI:

Wall-pack (2.1 mm conector/mufa/priza centru pozitiv) sau conexiunile bateriei de alimentare de 9 volti (interblocate mecanic pentru a preveni conectarea dubla);

Intrerupatorul cu trei pozitii permite programarea Stamp-IC fara a alimenta cu energie servoconectorii;

Selectarea superficiala/pe sarite a servoputerii: reglementat (Vdd) sau nereglementat (Vin);

DB9 conector pentru programare Stamp-IC si de comunicatie seriala in timpul de lucru/de functionare;

Regulatorul incorporat livreaza pana la 1 ampermetru de putere pentru proiecte mai mari;

PO-P15 I/O pini, Vdd,Vin, iar conexiunile Vss aduse adiacent la 2''x 1 3/8";

Include set de zece(10) coduri de culori conectabil la priza, 22 de fire echipat cu capete conserve.

Fig. 5.1 Placuta Parallax Stamp

Utilizarea Placii de test BOE
Placa de test are mai multe benzi de cupru care ruleaza sub bord in mod orizontal.Aceste benzi conecteaza mufete intre ele.Acest lucru il face usor in a conecta componentele impreuna pentru a construi circuite.Pentru a folosi placa de test, picioarele componente sau firele sunt introduse in prize.Prizele sunt realizate astfel incat acestea vor tine componentele in loc.Fiecare gaura este conectata la una dintre lamele/benzile metalice de functionare de sub placa.Fiecare banda de metal formeaza un nod.Un nod este un punct într-un circuit in care doua componente sunt conectate.Legaturile dintre diferitele componente sunt formate prin punerea picioarelor acestora intr-un nod comun.Exista doua coloane a cate 17 noduri pe placa de test.

Fiecare nod contine 5 gauri.Pentru cipuri cu multe picioare (ICS) se pun in mijlocul placii astfel incat jumatate dintre picioare sa fie pe partea stanga si jumatate pe partea dreapta.Nodurile din partea stanga nu sunt conectate la nodurile de pe partea dreapta.

Un exemplu de circuit

In partea stângă este prezentat un circuit simplu, folosit pentru a monitoriza nivelul de iluminare. Ilustrația din dreapta arată cum această
Circuitul poate fi construit pe breadboard BOE.

Fig. 5.2.

BOE are un comutator de alimentare cu trei poziții amplasat în partea de jos-centru a imaginii. In partea stanga pozitia (P0) este stins, circuitul este oprit. Poziția de mijloc (1) prevede Vin la autoritatea de reglementare, Stampila-IC socket, și la conectorii marcate Vin. În această poziție, VDD va fi, de asemenea, disponibile pe
breadboard și AppMod conectori. Poziția din dreapta (2) asigură alimentarea servo
conectori X4 și X5.

Puteți selecta puterea furnizată la prize servo X4 și X5 cu un jumper care se află între aceste
două prize, poziția implicită este VDD (5 reglementate).

Antetul Moderator de oferă o conexiune și semnal de dirijare pentru module suplimentare (care pot fi stivuite).Unele dintre AppMods disponibile din Parallax sunt:

Placa de test secundare

Modul de sunet

Amplificator audio

Modul busola

LED Terminal

LCD Terminal

DCE Modul RS-232

Microcotrolerul BASIC Stamp

Microcontrolere poate fi considerat ca foarte mici computere care pot fi programate pentru a controla sisteme, cum ar fi telefoane mobile, cuptoare cu microunde, jucarii, sisteme auto, etc

Timbrele de bază sunt microcontrolere hibride care sunt concepute pentru a fi programat într-o versiune a limbajului de programare BASIC numit PBASIC.

Suport hardware pe modul permite, programare ușoară rapid și de utilizare.

Fig 5.3 Componente ale microcontrolerului BASIC Stamp

BASIC Stamp este ca un calculator in miniatura, care poate fi programat pentru a citi și de control de intrare / pini de ieșire.

Programe scrise pe un PC sunt tokenized, serie transmise și stocate în EEPROM BASIC Stamp de

Fig.5.4 Pinii microcontrolerului Basic Stamps

Rularea programului

Programul este scris in BASIC Stamps Editor, astfel programul este transformat in format simbolic. Programul transformat este trimis catre memoria EEMPROM, unde este stocat.

Chipul citeste programul din memoria EEMPROM si executa instructiunile lectura si control I/O a pinilor. Programul va ramane in memoria EEMPROM pe termen nelimitat, cu sau fara putere aplicata.

Conectarea componentelor:

Un aspect important pentru orice proiect BASIC Stamp sunt componente care vor fi conectate la pinii I / O a timbrului.

Panourile de transport permit conexiuni rapide pentru componente.

Fig. 5.5 Conectarea componentelor

Fig.5.6 Alte caracteristici ale Parallax 24 pini BASIC Stamp

Motorul pas cu pas unipolar 12 – volti

Motoarele “ Stepper” sunt dispozitive eletromecanice care transforma un model de intrari si raza de variatie a acestora in miscare de rotatie precisa. Unghiul de rotatie si directia pentru fiecare etapa este determinata de constructia motorului precum si etapa modelului de intrare.

Este un motor standard, cu patru faze unipolar pas cu pas, care este ușor de controlat.

Este folosit in urmatoarele domenii:

Robotica;

Mișcare de control și echipamente industriale;

Arta Tehnica.

Pentru demonstrarea functionarii programului se va utiliza motorul pas cu pas integral existent in laborator, avand urmatoarele caracteristici:

Tensiune normala 12 vdc

Curent 259 mA

Numar de faze 4

Rezistenta bobinei / faze + 7% (/ bobina)

Unghiul Pasului / faza

Metoda de pornire 2-2 faze (unipolar).

conexiunile de circuit

uln2803 pot fi de asemenea utilizate și are suficiente circuite pentru a controla două motoare pas cu pas.

Tabel 5.1

Descrierea integratului ULN 2003

ULN2003 este un monolitic de inalta tensiune si curent inalt tranzistorul Darlington de dispunere. Este alcatuit din sapte perechi NPN Darlington care dispune de iesiri de inalta tensiune cu catoda – comuna, clema pentru comutarea sarcinii inductive.

Colectorul curent evaluat de o singura pereche Darlignton este de 500 mA. Perechile Darligton pot fi paralele pentru capabilitatea de curent mai mare. Aplicatiile include drivere releu, drivere ciocan, drivere lampa, drivere de afisare, drivere de linii si buffere logice.

ULN2003 are un rezistor de baza, serie 2,7 pentru fiecare pereche Darlinght de functionare in mod direct cu TTL sau dispozitive 5V CMOS.

Caracteristici:

500 mA curent nominal colector (o singura iesire)

Iesiri de inalta tensiune 150V

Intrari compatibile cu diverse tipuri de logica

Aplicatia driver-releu.

6. CALCULUL ECONOMIC

Calculul costurilor de realizare a unui dispozitiv de deplasare în plan vertical a unității de palpare a rugozimetrului SJ-201P (Mitutoyo), poate fi realizat doar aproximativ, ținând seama că soluția finală de asemenea echipament, rezultată în urma activităților de testare și optimizare, va fi definitivată în anul 2013, iar prețurile principalelor elemente constitutive, precum și costurile presupuse de forța de muncă și de utilități pot fluctua destul de mult de la an la an.

În structura de preț a echipamentului elaborat, cele mai mari cheltuieli sunt presupuse de necesitatea asigurării materialelor, componentelor și a subansamblurilor de înaltă precizie, o parte din ele provenind din import.

Valoarea acestora este estimată la 2000 RON.

Pentru realizarea reperelor ce intră în componența sistemului de dozare automată, monitorizare continuă, stocare și afișare computerizată a informațiilor privind corectitudinea efectuării tratamentelor oftalmologice controlate se apreciază un necesar de manoperă de 20 ore.

Dacă se consideră un salariu brut orar mediu de 10 RON/oră (corespunzător unui salariu brut lunar de 1700 RON), rezultă un necesar de manoperă pentru realizarea echipamentului de:

20 ore x 10 = 200 RON.

Costul estimativ al produsului se stabilește conform următorului algoritm:

Prețul de vânzare al produsului se calculează de asemenea estimativ, în ipoteza în care se consideră un profit de 10% ce revine agentului economic producător:

7. Rezultate si concluzii

In cadrul prezentului proiect de diploma s-a urmarit realizarea proiectarea unui dispozitiv de deplasare în plan vertical a unității de palpare a rugozimetrului SJ-201P (Mitutoyo). Dispozitivul trebuie sa măsoare, analizeze și interpreteze diferiților parametri ce caracterizează rugozitatea suprafețelor. Sistemul conceput reuseste sa faca acest lucru intr-o maniera fina, prin avansarea sau retragerea unui palpator pe dispozitivul de deplasare pe Oy si Oz.

Pentru realizarea dispozitivului mecanic prezentat in s-au utilizat:

Un motor pas cu pas unipolar MY5002, avand o tensiune normala de 12 vdc, iar rezistenta bobinei fiind de / faze.

Dispozitivul fiind alcatuit din doua corpuri independente si anume dispozitivul de deplasare al palpatorului si masa culisanta pe care este asezata piesa.

Dispozitivul de deplasare al palpatorului (Figura 7.1) are construit din urmatoarele componente: 4 bare de otel (), o tabla cu grosimea de 3mm pentru banda de fixare, 2 bare de otel ( si 2 blocuri de otel (30 x 30 x 50) pentru suportii de prindere si 2 motoare pas cu pas.

Fig 7.1. Elemente componente ale dispozitivul de deplasare pe Oy si Oz a palpatorului

Masa culisanta pe care este asezata piesa (Figura 7.2) are in componenta urmatoarele: componente: 4 bare de otel (), o tabla cu grosimea de 5 mm pentru banda de fixare, 2 bare de otel (, 3 manivele, 2 blocuri de otel (30 x 30 x 50) necesare suportului si masei.

Fig 7.2 Masa mobila

Suporti de prindere ai motorului;

Suporti de prindere masa;

Suport de prindere palpator;

elemente de prindere: suruburi conform standardelor ISO 7045 si ISO 7046-1;

Masa culisanta pe care este asezata piesa are in componenta urmatoarele: componente: 4 bare de otel (), o tabla cu grosimea de 5 mm pentru banda de fixare, 2 bare de otel (, 3 manivele, 2 blocuri de otel (30 x 30 x 50) necesare suportului si masei.

Suporti de prindere ai motorului;

Suporti de prindere masa;

Suport de prindere palpator;

Elemente de prindere: suruburi conform standardelor ISO 7045 si ISO 7046-1;

Standul experimental elaborat în cadrul acestui proiect se caracterizează prin următorii parametri tehnico-funcționali:

cursa maximă de măsurare este de 12,5mm;

asigura deplasarea automată a unității de palpare pe două axe, cursele maxime propuse fiind Oy300mm, Oz300mm;

masa pe care va fi poziționată piesa supusă măsurării este prevăzută cu posibilitatea de reglare fină atat in plan orizontal , vertical cat sa se si roteasca.

pentru acționare se utilizează un motor pas cu pas bipolare MS 135/200 HT-2.

Standul experimental a fost modelat 3D cu ajutorul software-ului SolidWorks 2009

Elaborarea memoriului tehnic a urmarit:

Dimensionarea solutiei

Calculul angrenajului melcului roata melcata

Calculul momentului motor necesar infrangerii tuturor fortelor si deplasarii liniare

Parametrii cinematici si dinamici si calculul la rezistenta

8. Memoriu Grafic

Desen de ansamblu

Dispozitivul de deplasare al rugozimetrului SP – 201P (Mitutoyo)

Desen de executie

Tija de ghidare

Suport motor

Prindere palpator

Platforma masa

Bibliografie

Demian T, Elemente constructive de mecanică fină,

Editura mecanică și pedagogică, București,1969

Demian T, Stoica V, Dumitru Mecanisme și elemente constructive de mecanică fină, Editura mecanică și pedagogică,

București,1969

Păunescu Rodica, Desen tehnic și infografică, Brașov,2006

Toleranțe, măsurători și control dimensional

Elemente de transmitere indirectă a mișcării

Mușat Mihai, Stoica Gina Transmisii mecanice cu reductoare într-o

Treaptă, 2009

T. Demian ECMF Aplicatii – EDP. Bucuresti 1980

Vasile Palade, Viorica Constantin Reductoare cu roti dintate

www.velmex.com

www.owis.eu www.naimotion.com/stages.htm

www.newmarksystems.com

Bibliografie

Demian T, Elemente constructive de mecanică fină,

Editura mecanică și pedagogică, București,1969

Demian T, Stoica V, Dumitru Mecanisme și elemente constructive de mecanică fină, Editura mecanică și pedagogică,

București,1969

Păunescu Rodica, Desen tehnic și infografică, Brașov,2006

Toleranțe, măsurători și control dimensional

Elemente de transmitere indirectă a mișcării

Mușat Mihai, Stoica Gina Transmisii mecanice cu reductoare într-o

Treaptă, 2009

T. Demian ECMF Aplicatii – EDP. Bucuresti 1980

Vasile Palade, Viorica Constantin Reductoare cu roti dintate

www.velmex.com

www.owis.eu www.naimotion.com/stages.htm

www.newmarksystems.com