การควบคุมแรงและตำแหน่งของแขนกลลูกผสมแบบขนาน 5 แกน ตระกูลเอช-4 ในขณะทำการกัดชิ้นงาน

Force and position control for a hybrid 5-axis H-4 family parallel manipulator in milling processes.

Name: เรืองยศ อารยวงษ์กุล

ThaSH: ปริญญาดุษฎีบัณฑิต

ThaSH: แขนกล

ThaSH: การควบคุมกระบวนการผลิต

Abstract: วิทยานิพนธ์นี้นำเสนอวิธีการควบคุมแรงและตำแหน่งสำหรับกระบวนการกัดชิ้นงานโดยใช้เครื่องกัดแบบ 5 แกนที่ได้พัฒนาขึ้นในห้องปฏิบัติการ เครื่องกัดที่มีลักษณะเป็นแขนกลลูกผสมแบบขนาน 5 แกนประกอบด้วยแขนกลที่มีโครงสร้างขนานแบบเอช-4กับการหมุนของโต๊ะยึดชิ้นงานอีก 1 ทิศทาง ระบบแขนกลสำหรับการกัดชิ้นงานซึ่งพัฒนาขึ้นในห้องปฏิบัติการประกอบด้วยแขนกลแฮปติค 6 องศาอิสระโครงสร้างแบบขนานที่ทำหน้าที่เป็นแขนกลนำ และ แขนกลลูกผสมแบบขนาน 5 แกนที่ทำหน้าที่เป็นแขนกลตาม โดยระบบแขนกลดังกล่าวจะทำงานแบบแขนกลนำ-ตาม หรือ มาสเตอร์-สเลฟ ที่มีการสร้างแรงสะท้อนกลับกระทำต่อมือของผู้ดำเนินการ แขนกลนำทำหน้าที่กำหนดเส้นทางเดินของดอกกัดที่ต้องการ เส้นทางเดินของ ดอกกัดดังกล่าวจะนำมาใช้เป็นเส้นทางอ้างอิงสำหรับสำหรับแขนกลตาม การทดลองกัดชิ้นงานเป็นร่องแนวเส้นตรงและร่องแนววงกลมแสดงถึงความสามารถในการควบคุมแรงและตำแหน่งของระบบแขนกล ในขณะเดียวกันแขนกลนำสามารถสร้างแรงสะท้อนกลับกระทำต่อมือของผู้ดำเนินการได้ แรงกัดชิ้นงานตรวจวัดค่าได้โดยตรงจากอุปกรณ์ตรวจรู้แรงซึ่งติดตั้งอยู่บนโต๊ะยึดจับชิ้นงานของแขนกลตาม ชิ้นงานที่ต้องการติดตั้งอยู่กับอุปกรณ์ตรวจรู้แรงเพื่อที่จะสามารถตรวจวัดแรงกัดได้ในขณะมีการกัดชิ้นงาน การควบคุมแรงในขณะกัดชิ้นงานที่จะนำเสนอในงานวิจัยนี้ จะใช้วิธีการควบคุมแรงโดยตรง ประกอบด้วย 2 ส่วนคือ ส่วนการควบคุมแรงและส่วนการควบคุมตำแหน่ง ลูปด้านในของระบบควบคุมคือการควบคุมตำแหน่ง และลูปด้านนอกของระบบควบคุมคือการควบคุมแรง ค่าแรงกัดที่เหมาะสมต่อการควบคุมแรงกัดซึ่งจะนำมาใช้เป็นค่าอ้างอิงสำหรับ การควบคุมแรงกัดสามารถประมาณค่าได้จากการทดลองกัดชิ้นงาน ผลการทดลองพบว่า แรงสะท้อนกลับที่สร้างขึ้นโดยแขนกลนำแสดงนัยสำคัญต่อการเลื่อนมือของผู้ดำเนินการ ตำแหน่งการเคลื่อนที่ของดอกกัดชิ้นงานมีค่าใกล้เคียงกับตำแหน่งอ้างอิงของดอกกัดชิ้นงานแสดงถึงความแม่นยำของการควบคุมตำแหน่งการเคลื่อนที่ของดอกกัดและการควบคุมแรงกัดซึ่งวัดค่าได้ ในระหว่างการกัดชิ้นงานมีค่าใกล้เคียงกับค่าแรงกัดที่กำหนดไว้ในโปรแกรมควบคุมการทำงานของระบบแขนกล

Abstract: This thesis purposes a force and position control scheme for material removal processes using a 5-axis milling machine. The 5-axis milling machine, which developed in-house, has configuration based on a hybrid 5-axis H-4 family type parallel manipulator arm with a single axis rotating table. The total system consisted of a 6-DOF parallel haptic device (developed in-house) as a master arm and the hybrid 5-axis milling machine as a slave arm to form the master-slave operation with force reflection. The master arm is used to generating desired tool paths used as referenced path for the slave arm and can generate force reflection against an operator arm. Straight-line paths and circular paths are used for illustrating the ability of force and position control technique purposed. Cutting forces are directly monitored by force sensor attached to the rotating table of the slave arm where a workpiece is mounted. The Direct force control technique purposed is consisted of 2-loop, the inner loop is position control loop while the outer loop is force control loop. The suitable cutting force that is used as a referenced force in the force control loop can be obtained experimentally. From the experimental results, they are shown that force reflect which is generated at the master arm has significant effect on the operator hand. The motion of the tool tip also approached the reference paths with acceptable accuracy specific for this type of operation. The cutting forces measured during the cutting process are also controlled closed to the desired cutting force which is set in the control program.

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. สำนักงานวิทยทรัพยากร

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: วิบูลย์ แสงวีระพันธุ์ศิริ

Role: ที่ปรึกษา

Created: 2554

Modified: 2559-05-17

Issued: 2559-05-17

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

URL: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/22021

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตรดุษฎีบัณฑิต

Level: ปริญญาเอก

Descipline: วิศวกรรมเครื่องกล

Grantor: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

©copyrights จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	ruengyos _ar.pdf	5.71 MB	13	2022-01-19 16:38:09

ใช้เวลา

0.043081 วินาที