BKHVCN
TĐHBKHN

Bộ khoa học và công nghệ
Trờng đại học bách khoa hà nội

Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật Đề tài:

Nghiên cứu ứng dụng hệ thống tính toán song song
hiệu năng cao để lập trình gia công các bề mặt khuôn
mẫu trên máy công cụ CNC
Mã số KC.05.11

GS. TSKH. Bành Tiến Long
5700
2
1/03/2006
Hà Nội, 11/2003

Bản quyền 2003 thuộc TĐHBKHN
Đơn xin sao chép toàn bộ hoặc từng phần tài liệu này phải gửi đến Hiệu trởng
TĐHBKHN, trừ trờng hợp sử dụng với mục đích nghiên cứu.

Bộ khoa học và công nghệ
Trờng đại học bách khoa hà nội

Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật Đề tài:

Nghiên cứu ứng dụng hệ thống tính toán song song
hiệu năng cao để lập trình gia công các bề mặt khuôn
mẫu trên máy công cụ CNC
Mã số KC.05.11
GS. TSKH. Bành Tiến Long

Hà Nội, 11/2003


Bỏo cỏo tng kt Khoa hc v K thut ti
2. Danh sách những ngời thực hiện đề tài
TT Họ và tên Cơ quan công tác
Tham gia
vào mục
A
Chủ nhiệm đề tài
GS. TSKH. Bành Tiến Long
Trờng ĐHBK Hà Nội
4.2.1
4.2.2
4.2.4
B Các cán bộ tham gia nghiên cứu
1 TS. Trần Việt Hùng
Phó Chủ nhiệm uỷ ban KH và
CN Quốc hội
4.2.1
4.2.2
2 GS.TSKH. Nguyễn Anh Tuấn Trờng ĐHBK Hà Nội Chơng 1
3 TS. Hoàng Vĩnh Sinh Trờng ĐHBK Hà Nội Chơng 3
4 NCS. ThS. Trần Xuân Thái Trờng ĐHBK Hà Nội Chơng 5
5 NCS. ThS. Nguyễn Chí Quang Trờng ĐHBK Hà Nội Chơng 1
6 ThS. Đào Bá Phong Trờng ĐHBK Hà Nội Chơng 4

Mt vn t ra khi s dng cỏc siờu mỏy tớnh l giỏ thnh, mt siờu mỏy tớnh
c
bit cú th lờn ti hng trc triu USD.
Để giải quyết bài toán kinh tế, giải pháp sử dụng mạng máy tính song song đợc
đa ra. H thng song song hiu nng cao l mt h thng cỏc mỏy tớnh PC thụng
thng ci t h iu hnh Linux c kt ni thụng qua mng LAN.
Mt s u im chớnh ca h thng mỏy tớnh song song hiu nng cao so vi h
thng siờu mỏy tớnh nhiu vi x lý l: R tin nh ch s dng nhng mỏy tớnh thụng
th
ng; Cú tc tớnh toỏn nhanh gii cỏc bi toỏn ln, phc tp; Kh nng lp
trỡnh d dng, linh hot; Cung cp y cỏc cụng c lp trỡnh cho phộp ngi s
dng cú th lp trỡnh tớnh toỏn t xa qua Internet.
Cỏc kt qu kim chng ca ti trong thc t ó chng t rng, khi s dng
h thng song song hiu nng cao gm 4 mỏy tớnh (nỳt) tớnh toỏn ng dng c

gia cụng cỏc b khuụn, thi gian tớnh toỏn ó gim t 90 n 100 ln so vi khi ch s
dng mt mỏy tớnh.
ti cp Nh nc KC.05.11
Tran
g
2
Bỏo cỏo tng kt Khoa hc v K thut ti
Các kết quả nghiên cứu chính của đề tài gồm có các phần sau đây:
Chơng1: trình bày việc xây dựng các bộ hồ sơ công nghệ: hồ sơ công nghệ
thiết kế bề mặt trên hệ thống song song hiệu năng cao; hồ sơ công nghệ thiết kế theo
mô hình 3 chiều (bề mặt Surface và khối rắn Solid) trên hệ thống song song hiệu năng
cao; hồ sơ công nghệ ứng dụng hệ thống song song hiệu năng cao trong tính toán
đờng dụng cụ và điều khiển máy công cụ CNC; hồ sơ công nghệ tạo đờng dụng cụ
để gia công khuôn mẫu có bề mặt phức tạp trên hệ thống song song hiệu năng cao.
Chơng 2: trình bày việc xây dựng th viện tính toán đờng dụng cụ trên hệ

3. Phần đầu báo cáo 2
3.1. Bài tóm tắt 2
3.2. Mục lục 4
4. Phần chính báo cáo 5
4.1. Lời mở đầu 5
4.2. Nội dung chính báo cáo 7
4.2.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu ngoài nớc và trong nớc 7
1. Ngoài nớc 7
2. Trong nớc 10
4.2.2. Lựa chọn đối tợng nghiên cứu 13
4.2.3. Những nội dung đã thực hiện 17
Chơng 1. Xây dựng các bộ hồ sơ công nghệ 17
Chơng 2. Xây dựng th viện tính toán đờng dụng cụ trên 106
hệ thống song song hiệu năng cao
Chơng 3. Xây dựng các phần mềm 107
Chơng 4. Xây dựng hệ thống tính toán song song hiệu năng 125
cao có kết nối với máy phay CNC 5 trục
Chơng 5. Thiết kế và chế tạo các bộ khuôn mẫu trên máy phay 127
CNC 5 trục với sự trợ giúp của hệ thống tính toán song song
hiệu năng cao để kiểm chứng kết quả nghiên cứu lý thuyết
4.2.4. Tổng quát hoá và đánh giá kết quả thu đợc 136
4.3. Kết luận và kiến nghị 138
4.4. Lời cám ơn 139
4.5. Tài liệu tham khảo 140
5. Phần phụ lục báo cáo 142
5.1. Phụ lục 1: Th viện tính đờng dụng cụ chạy trên hệ thống
song song hiệu năng cao
5.2. Phụ lục 2: Mã nguồn chơng trình phần mềm tính toán phân chia
và truyền/nhận dữ liệu cho hệ thống máy tính song song
hiệu năng cao và máy phay CNC 5 trục

chuyên gia chạy trên mạng máy tính hiệu năng cao. Thiết lập trạm dịch vụ tính toán
và t vấn trên mạng song song, từ đó có thể giúp các doanh nghiệp có thể sử dụng
máy công cụ CNC một cách hiệu quả nhất: năng suất, chất lợng nâng cao và chi
phí thiết kế, lập quy trình công nghệ trung gian giảm, tối u hoá các bớc quy trình
công nghệ gia công và đặc biệt là có những lời khuyên của hệ chuyên gia nhằm
giảm các sai sót trong khi thiết kế và gia công.
ti cp Nh nc KC.05.11
Tran
g
5
Bỏo cỏo tng kt Khoa hc v K thut ti
- Hồ sơ điều khiển thích nghi máy công cụ CNC bằng hệ thống máy tính song
song, giải quyết các bài toán tối u đa mục tiêu trong quá trình gia công các bề mặt
có hình dạng phức tạp (đặc biệt là độ chính xác quá trình tạo hình khi gia công
khuôn mẫu).
Xuất phát từ các mục tiêu đã đề ra, đề tài sẽ tập trung nghiên cứu vào các nội
dung có tính thực tiễn cao sau đây:
1. Xây dựng các bộ hồ sơ công nghệ về thiết kế bề mặt trên hệ thống song song
hiệu năng cao; thiết kế theo mô hình 3 chiều (bề mặt Surface và khối rắn Solid)
trên hệ thống song song hiệu năng cao; ứng dụng hệ thống song song hiệu năng
cao trong tính toán đờng dụng cụ và điều khiển máy công cụ CNC; tạo đờng
dụng cụ để gia công khuôn mẫu có bề mặt phức tạp trên hệ thống song song
hiệu năng cao.
2. Xây dựng th viện tính toán đờng dụng cụ trên hệ thống song song hiệu năng
cao.
3. Xây dựng các phần mềm thực hiện các nhiệm vụ tính toán, phân chia và
truyền/nhận dữ liệu cho hệ thống máy tính song song hiệu năng cao; tính đờng
dụng cụ chạy trên hệ thống song song hiệu năng cao để sinh ra đờng chạy dao
điều khiển máy phay CNC 3 trục và 5 trục; iu khin mỏy phay CNC 5 trc
theo phng phỏp DNC (Direct Numerical Control) trờn c s o rung ng

sâu vào hệ thống). Có thể kể đến hệ điều khiển nổi tiếng nh Fanuc, Heidenhein.
Nghiên cứu về mặt công nghệ gia công trên hệ thống điều khiển số. Hớng
nghiên cứu này hiện tại đang đợc nghiên cứu và đợc coi là mũi nhọn bởi vì hớng
này chính là việc áp dụng các nghiên cứu vào thực tiễn, đem lại lợi nhuận cho các
nhà nghiên cứu. Những chi tiết trớc đây phải gia công trên các hệ thống máy
chuyên dụng, cực kỳ đắt tiền thì nay đã có thể gia công trên hệ thống CNC thông
thờng, ví dụ nh bánh răng côn xoắn, các dạng cam đặc biệt hay các chi tiết định
hình lớn. Một trong những mục tiêu quan trọng nữa của hớng nghiên cứu công
nghệ chính là nghiên cứu các phơng pháp gia công cao tốc, tốc độ cắt có thể từ vài
trăm đến ngàn mét/giây. Những trung tâm nghiên cứu nổi tiếng về lĩnh vực công
nghệ là viện KIST (Hàn quốc), trờng Leuven (Bỉ), viện MIT (Mỹ),
Nghiên cứu phần mềm tích hợp CAD/CAM. Có thể kế đến những sản phẩm nổi
tiếng nh Cimatron, UniGraphics, ProEngineer, Những sản phẩm của hớng này
ti cp Nh nc KC.05.11
Tran
g
7
Bỏo cỏo tng kt Khoa hc v K thut ti
là những công cụ không thể thiếu đợc do chúng có tính linh hoạt, mềm dẻo và đặc
biệt là có thể sinh ra mã điều khiển một cách nhanh chóng.
Hiện nay, công nghệ thông tin đã có những phát triển nhảy vọt, các hệ thống
tính toán và điều khiển có dạng đa xử lý (Multi Proccessing) đợc đa vào áp dụng cho
máy công cụ CNC. Các ứng dụng của mạng máy tính hiệu năng cao đã và đang bắt đầu
đợc nghiên cứu và đa vào khai thác nhờ những u điểm vợt trội: chi phí thiết bị
không cao, có thể tiến hành tính toán và điều khiển trên mạng và đặc biệt là khả năng
xử lý dữ liệu rất lớn trong thời gian ngắn rất thích hợp cho việc điều khiển thích nghi.
Hiện tại, trong dự án hợp tác với VLIR (Vơng quốc Bỉ) của trờng ĐHBK Hà
nội, nhóm phát triển phần mềm cho Unigraphics (thuộc hệ tích hợp KATIA) của
trờng ĐH Katholieke Leuven sẽ hợp tác với ĐHBK Hà nội xây dựng một hệ thống
bao gồm phát triển phần mềm và phòng thí nghiệm tích hợp CAD/CAM. Đây là một

and Hai-Terng Liu, Computer Aided Design Vol 30, Elsevier Science 1998.
Tuy nhiên, hầu hết các nghiên cứu trên mới chỉ dừng ở một kết quả cụ thể nào
đó mà cha có một nghiên cứu nhằm tổng hợp các kết quả trên. Có thể nêu ra một số ví
dụ:
Về mặt công nghệ: với các công nghệ phổ biến đều cha có những hệ chuyên gia
nhằm tập hợp những kinh nghiệm cũng nh các kết quả đã đạt đợc. Thông thờng,
với các hãng rất lớn nh BMW hay Airbus, Boeing, họ có những bộ hồ sơ công
nghệ rất tối u cho các sản phẩm của họ. Song chúng là những bí mật công nghệ
(know-how) không phổ biến.
Về các phần mềm tích hợp: hiện tại chúng chỉ dừng lại ở mức độ cung cấp công
cụ để ngời dùng có thể thiết kế (CAD) và tính toán đờng dụng cụ (CAM) mà
cha có bất kỳ một lời khuyên hay hớng dẫn việc chọn dụng cụ, chế độ cắt hay
nêu lên sự bất hợp lý trong kết cấu chi tiết. Với các chi tiết phức tạp, đặc biệt là với
các chi tiết đợc tạo bởi thiết bị dò toạ độ 3 chiều, thì việc tính toán rất lâu và đôi
khi không ra đợc kết quả. Ngoài ra, các phần mềm tích hợp kiểu nh ProEngineer,
KATIA (Unigraphics) hay CIMATRON đều có giá rất cao (cỡ từ 20000 đến
100000 USD cho một bản cài đặt trên một máy tính).
Hầu hết các máy công cụ điều khiển số hiện nay đều mới chỉ dừng ở mức độ điều
khiển quỹ đạo dụng cụ cắt mà cha có hệ thống phản hồi để điều khiển thích nghi
với quá trình gia công.
ti cp Nh nc KC.05.11
Tran
g
9
Bỏo cỏo tng kt Khoa hc v K thut ti
2. Trong nớc
Hớng nghiên cứu về chế tạo và lắp đặt máy công cụ điều khiển số đợc triển
khai tại Viện Máy và Dụng cụ (IMI) trớc đây và tại Công ty Cơ khí Hà Nội
(HAMECO) hiện nay với quy mô khá lớn và đã đem lại một hiệu quả kinh tế rõ rệt:
hàng loạt các thiết bị cũ kỹ đã có thể điều khiển bằng máy tính (CNC), đem lại cho các

Bỏo cỏo tng kt Khoa hc v K thut ti
đứng và điều chỉnh (cụ thể là điều chỉnh tốc độ quay trục chính, điều chỉnh bớc
dịch dao) cho phù hợp với điều kiện gia công thực tế.
Ngay chính bản thân ngời kỹ s thiết kế và lập trình cũng vẫn sử dụng phơng
pháp tính toán theo kiểu cũ: tra chế độ cắt từ trong các cuốn về chế độ gia công
kim loại, chọn dụng cụ theo cảm tính và theo kinh nghiệm chứ cha có tài liệu nào
làm căn cứ, để đa vào phần mềm CAM. Điều này hạn chế năng suất làm việc
của ngời kỹ s, giảm khả năng sáng tạo của họ bởi vì họ phải mất thời gian trong
việc tra cứu tài liệu, so sánh và tính toán - một công việc thực sự nhàm chán.
Từ đó, việc nghiên cứu toàn diện cho vấn đề gia công trên máy công cụ CNC là
một đòi hỏi bức xúc hiện nay nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng các hệ thống CNC.
Hệ thống tính toán hiệu năng cao (hay còn gọi là tính toán song song) là một
trong những thành tựu và ứng dụng đang đợc Nhà Nớc và Bộ KH&CN đánh giá cao.
Việc ra đời hệ thống hiệu năng cao này tạo tiền đề thuận lợi cho một nghiên cứu tổng
quát không những trong công nghệ gia công trên máy công cụ điều khiển số (hệ
chuyên gia) mà còn trong việc điều khiển thích nghi. Có thể kể đến một số các u điểm
vợt trội của hệ thống tính toán hiệu năng cao khi ứng dụng nó trong lĩnh vực gia công
cơ khí nh sau:
Chi phí thấp: Thông thờng để có những hệ thống điều khiển CNC, ngời ta
thờng dùng các hệ máy tính có nhiều vi xử lý (thờng là từ 2 đến 4 vi xử lý). Các
hệ thống này bên cạnh việc chi phí khá đắt tiền còn không tận dụng đợc các máy
tính sẵn có. Hệ thống mạng song song kiểu này cho phép tận dụng các máy tính có
cấu hình không cao đã có để tính toán và xử lý số liệu có độ phức tạp và kích thớc
lớn.
Có khả năng tạo ra đợc các dịch vụ tính toán và điều khiển thông qua mạng
LAN hay WAN. Việc tạo ra các trung tâm dịch vụ theo kiểu này chính là xu thế
hiện nay của các nớc có ngành công nghiệp phát triển: không xây dựng nhiều
trung tâm công nghệ mà chỉ tập trung xây dựng 1 trung tâm dịch vụ cung cấp cho
khách hàng các dịch vụ tính toán và điều khiển có sẵn ngay trên mạng thông qua
cáp LAN, WAN hay cáp điện thoại. Ví dụ cụ thể là các nghiên cứu sinh làm ở các

2000.
Hiện tại, Bộ môn Gia công vật liệu và Dụng cụ công nghiệp đang có các Nghiên
cứu sinh làm luận án Tiến sỹ tại một số trờng ĐH ở Châu Âu (Vơng quốc Bỉ, CHLB
Đức) về những vấn đề có liên quan, bao gồm: tự động điều khiển CNC, thiết kế ngợc
(Reverse Engineering), Automatic select tooling, CAD/CAM/CNC.
ti cp Nh nc KC.05.11
Tran
g
12
Bỏo cỏo tng kt Khoa hc v K thut ti
4.2.2. Lựa chọn đối tợng nghiên cứu
Cách tiếp cận, phơng pháp nghiên cứu và kỹ thuật đ sử dụng trong quá trình
nghiên cứu và thực hiện đề tài
Sơ đồ khối quá trình gia công các bề mặt khuôn mẫu có ứng dụng mạng máy
tính hiệu năng cao đợc mô tả tổng quan trong hình 1. Vai trò của mạng máy tính song
song ở đây chính là làm 2 nhiệm vụ: đa ra các lời chỉ dẫn có căn cứ trong việc chọn
các tham số công nghệ gia công (chọn dụng cụ, chọn chế độ cắt, ) và giám sát quá
trình gia công. Một kết quả gia công không tốt sẽ đợc hệ thống song song giám sát và
tự tính toán tối u hoặc tra trong các hồ sơ công nghệ đã có sẵn và từ đó đa ra các
quyết định cho câu lệnh tiếp theo của máy CNC sẽ đợc thực hiện nh thế nào. Trong
sơ đồ tổng quan, giao tiếp giữa hệ thống tính toán song song và máy gia công CNC có
thể qua cổng RS232 (phơng pháp DNC - Direct numerical control), mạng LAN, mạng
WAN hay mạng Internet. Đây chính là điểm quan trọng trong đề tài này: tạo dịch vụ
kỹ thuật trên mạng ứng dụng trong gia công trên máy CNC.
Đề tài đợc xây dựng trên cơ sở bài toán công nghệ (bao gồm nghiên cứu khoa học
và triển khai áp dụng) khi gia công các bề mặt có hình dạng phức tạp (ứng dụng
trong chế tạo khuôn mẫu) và hiệu quả trong tính toán, điều khiển của hệ thống tính
toán hiệu năng cao (high performation parallel computation - HPPC).
Các công cụ chính: Toán học hiện đại (đại số, giải tích số, hình học vi phân,
phơng pháp phần tử hữu hạn), Tin học (lập trình trên hệ thống song song hiệu


Thiết kế (CAD)
- Chọn dụng cụ cắt
- Lựa chọn chế độ cắt
- Lựa chọn các bớc gia công
Hệ chuyên gia:
- Phân tích chi tiết, chọn dụng cụ hợp lý
- Có các bảng tra các chế độ công nghệ
- Khuyến cáo các bớc công nghệ phảI qua
Các thông tin này đợc lấy từ CSDL trên
mạng HPPC (gồm các bảng tra công nghệ,
các quy trình công nghệ gia công điển hình,
các loại dụng cụ cắt có sẵn,)
Tính toán đờng dụng cụ theo:
- Chi tiết đã thiết kế từ CAD
- Dụng cụ cắt đã chọn
- Các tham số chế độ cắt định trớc
Sinh mã chơng trình phù hợp với
bộ điều khiển CNC của máy phay
hiện có
Điều khiển máy CNC:

đờng dụng cụ và điều khiển máy công cụ CNC.
Hồ sơ công nghệ thiết kế bề mặt trên hệ thống song song hiệu năng cao.
Hồ sơ công nghệ thiết kế theo mô hình 3 chiều (bề mặt Surface và khối rắn
Solid) trên hệ thống song song hiệu năng cao.
Hồ sơ công nghệ tạo đờng dụng cụ để gia công khuôn mẫu có bề mặt phức tạp
trên hệ thống song song hiệu năng cao.
Hồ sơ công nghệ tạo mẫu nhanh (Rapid Prototyping) cho một số các sản phẩm
tiêu biểu dùng trong ô-tô, xe máy, máy bay, và một số lĩnh vực khác nhờ hệ
thống song song hiệu năng cao.
2. Xây dựng th viện tính toán đờng dụng cụ trên hệ thống song song hiệu năng cao.
3. Xây dựng các phần mềm.
Phần mềm tính toán, phân chia và truyền/nhận dữ liệu cho hệ thống máy tính
song song hiệu năng cao theo thuật toán chọn trớc.
Phần mềm tính đờng dụng cụ chạy trên hệ thống song song hiệu năng cao để
sinh ra đờng chạy dao điều khiển máy phay CNC 3 trục và 5 trục.
4. Xây dựng hệ thống tính toán song song hiệu năng cao có kết nối với máy phay
CNC 5 trục.
Hệ thống tính toán song song hiệu năng cao gồm 1 máy chủ chạy trên hệ điều
hành WIN2000 SERVER và 4 máy khách chạy trên hệ điều hành LINUX.
Máy phay CNC 5 trục đợc kết nối với hệ thống tính toán song song hiệu năng
cao.
5. Thiết kế và chế tạo các bộ khuôn mẫu trên máy phay CNC 5 trục với sự trợ giúp của
hệ thống tính toán song song hiệu năng cao để kiểm chứng kết quả nghiên cứu lý
thuyết.
Khuôn vỏ điện thoại tổ hợp dùng trong quân sự.
ti cp Nh nc KC.05.11
Tran
g
15
Bỏo cỏo tng kt Khoa hc v K thut ti

Chơng 1 - Xây dựng các bộ hồ sơ công nghệ

1.1. Công nghệ ứng dụng hệ thống song song hiệu năng cao trong tính toán
đờng dụng cụ và điều khiển máy công cụ CNC
1.1.1. Gii thiu tng quan v h thng song song hiu nng cao
H thng song song hiu nng cao l mt h thng cỏc mỏy tớnh PC thụng
thng ci t h iu hnh LINUX c kt ni thụng qua mng LAN vi tc
100Mbps.
Siờu mỏy tớnh l loi mỏy tớnh cú tc x lý v tớnh toỏn rt cao nh s dng
cựng mt lỳc nhiu b vi x lý. Cỏc siờu mỏy tớnh thụng thng cú khong t 4 n 10
b vi x lý. Cỏc siờu mỏy tớnh c bit cú ti trờn 100 b vi x lý. Mt vn t ra
khi s dng cỏc siờu mỏy tớnh l giỏ thnh, mt siờu mỏy tớnh c bit cú th lờn ti
hng trc triu USD.
Mt s u im chớnh ca h thng mỏy tớnh song song hiu nng cao so vi h
thng siờu mỏy tớnh nhiu vi x lý:
- R tin nh ch s dng nhng mỏy tớnh thụng thng.
- Cú tc tớnh toỏn nhanh gi
i cỏc bi toỏn ln, phc tp.
- Kh nng lp trỡnh d dng, linh hot.
- Cung cp y cỏc cụng c lp trỡnh cho phộp ngi s dng cú th lp
trỡnh tớnh toỏn t xa qua Internet. õy chớnh l kh nng m rng khụng gii
hn ca h thng mng mỏy tớnh song song hiu nng cao.
H thng song song hiu nng cao c a vo nghiờn cu Vit Nam ch
mi mt vi nm g
n õy nhng cng ó cú mt s nhng ng dng trong thc t.
Vic ng dng h thng mỏy tớnh song song hiu nng cao trong tớnh toỏn ng dng
c cho mỏy phay CNC 5 trc l mt trong nhng ng dng mi v quan trng ca h
thng ny trong lnh vc c khớ.
ti cp Nh nc KC.05.11
Tran

INTERNET, M¹ng
diÖn réng WAN
M¹ng côc bé LAN

Hình 2: Sơ đồ tổng quan ứng dụng hệ thống song song hiệu năng cao để tính toán
đường dụng cụ gia công các bề mặt khuôn mẫu có bề mặt phức tạp

1.1.2. Các thành phần chính và chức năng của hệ thống song song hiệu năng cao
trong tính toán đường dụng cụ để gia công khuôn mẫu trên máy phay
CNC 5 trục
1. Thiết kế (CAD): mô hình bề mặt của khuôn mẫu được thiết kế trên các phần
mềm CAD khác nhau. Kết quả
thu được là mô hình khuôn mẫu có độ phức tạp
rất cao.
2. Tính đường dụng cụ (CAM): Hai môdun phần mềm tính đường dụng cụ
(CAM.KC.05.11 và OnWinPC) là sản phẩm của đề tài sẽ đảm nhiệm việc tính
toán đường dụng cụ gia công trên máy phay CNC 3 trục và 5 trục bao gồm cả
gia công thô và tinh. Các bước tính toán đường dụng cụ được thực hiện trên
một máy tính đơn và trên mạng máy tính song song hiệu năng cao để so sánh
kết quả.
Đề tài cấp Nhà nước KC.05.11
Tran
g
18
Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Đề tài
3. Lưu trữ dữ liệu (DataStore): toàn bộ kết quả tính toán của hai môdun phần mềm
tính đường dụng cụ (CAM.KC.05.11 và OnWinPC) được lưu trữ và quản lý
nhờ công cụ này. Kho dữ liệu này rất cần cho hệ thống mạng máy tính song
song hiệu năng cao nhằm đảm bảo việc tính toán và điều khiển máy công cụ
một cách có hiệu quả. Phần mềm tính toán, phân chia và truyền/nhận dữ liệu

19
Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Đề tài
hệ thống máy tính song song hiệu năng cao (môdun MasterDNC và môdun
SlaveDNC) cho máy chủ (máy tính trung tâm) chạy trên hệ điều hành Win2000
Server.
5. Kết nối máy tính điều khiển với máy phay CNC 5 trục thông qua cổng truyền
thông nối tiếp RS-232 (COM1 hoặc COM2). Lắp đặt cảm biến đo rung động
của máy theo ba phương x,y,z và thực hiện kết nối cảm biến đo rung động với
máy tính điều khiển.
6. Cài đặt phần mềm AX5621 trên máy tính điều khiể
n để thực hiện nhiệm vụ
điều khiển máy phay CNC 5 trục theo phương pháp DNC (Direct Numerical
Control) trên cơ sở đo rung động phản hồi của máy.
7. Sử dụng môdun phần mềm CAM.KC.05.11 chạy trên máy chủ (máy tính trung
tâm) để đọc dữ liệu từ bản vẽ CAD; thực hiện tính toán đường chạy dao cơ sở
và ghi kết quả ra một File dữ liệu dạng *.dat.
8. Sử dụng môdun phần mềm OnWinPC chạy trên máy chủ
(máy tính trung tâm)
để đọc File dữ liệu tính toán đường chạy dao cơ sở; tiến hành phân chia và
truyền dữ liệu này tới hệ thống tính toán song song hiệu năng cao chạy trên hệ
điều hành Linux để tiến hành tính toán đường chạy dao (thô hoặc tinh). Kết quả
tính toán được các máy tính song song gửi trả lại cho máy tính trung tâm và
được hiện thị dưới dạng các toạ độ điểm ở ngay trên bản vẽ CAD.
9. Sử dụng môdun phần mềm CAM.KC.05.11 chạ
y trên máy chủ (máy tính trung
tâm) để đọc dữ liệu (là toạ độ các điểm đã tính toán được từ bước 8); tiến hành
sinh mã (postprocesor) ra mã G-code cho máy phay CNC để gia công và ghi ra
thành File dưới dạng *.nc.
10. Sử dụng môdun phần mềm Slave DNC chạy trên máy chủ (máy tính trung tâm)
để gửi các File *.nc cho máy tính điều khiển.

21
Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Đề tài
Nhược điểm: không phân tích và theo dõi tối ưu hoá chế độ cắt vì thời gian lấy
mẫu phẩi bám sát theo quá trình gia công, CPU không đủ thời gian để xử lý với các số
liệu lớn.
Đặt ngắt sự kiện: phần mềm chỉ hoạt động khi có tín hiệu rung động vượt quá
ngưỡng cho phép. Ngưỡng này được đặt bằng phần cứng, không thay đổi được.
Ưu điểm: CPU được giải phóng để làm các việ
c tính toán khác
Nhược điểm: không thu thập và xử lý số liệu được
Lấy dữ liệu trực tiếp: phương pháp này được dùng để thu thập dữ liệu để phục vụ
cho việc xử lý về sau (Off Line).
Ưu điểm: tốc độ thu thập dữ liệu là lớn nhất (khoảng 130kHz) nên số liệu rung
động sẽ trung thực và không bị bỏ sót.
Nhược điểm: chỉ thích hợ
p với các bài toán tối ưu tĩnh.
Thang đo: thang đo là khoảng giá trị mà phần mềm có thể thu thập được. Phần mềm
này cho phép sử dụng 4 loại thang đo với các dải giá trị khác nhau -10÷10V, -5÷5V,
-2.5÷2.5V, -1.25÷1.25V. Việc chọn thang đo nào là do đầu sensor sẽ sử dụng quyết
định. Ngoài ra, việc chọn thang đo cần để ý đến nguyên tắc:
Nếu chọn thang đo lớn: khó phát hiện được các dao động nhỏ.
Nếu ch
ọn thang đo nhỏ: các dao động lớn sẽ có trị số vượt khỏi thang đo làm
sai số liệu thu được.
Các kết quả đo: các rung động theo 3 phương x, y, z được thể hiện ở các ô “Rung
động”. Biểu đồ của các rung độ sẽ được hiện ở vùng đồ thị. Các kết quả sẽ được ghi lại
vào tệp (cứ 4096 mẫu đo sẽ được ghi vào tệp liên tục).
Đề tài cấp Nhà nước KC.05.11
Tran
g

23