Cartesian Robot for Measuring the Diameter of a Pressure Tank Using a Laser Distance Sensor
โดย ณัฐศชา อินทร์ชูรัญ
ปี 2564
บทคัดย่อ
งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาและออกแบบระบบการควบคุมหุ่นยนต์แบบคาร์ทีเซียนเพื่อใช้วัดหา ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางถังความดันด้วยเซนเซอร์แบบเลเซอร์วัดระยะ ประกอบด้วยอุปกรณ์หลักคือ ตู้ควบคุมวงจรไมโครคอนโทรลเลอร์เพื่อใช้โปรแกรมสั่งการทำงานให้ชุดเซนเซอร์ที่ติดตั้งอยู่กับแขนหุ่นยนต์คาร์ทีเซียน ให้เคลื่อนที่ไปตามพิกัดตำแหน่งต่างๆ ตามที่ได้ทำการโปรแกรมการทำงานไว้
ในการออกแบบระบบขับเคลื่อนแขนของหุ่นยนต์ สามารถเคลื่อนที่ได้ 3 ทิศทางได้แก่ แกน X,Y และแกน Z ขับเคลื่อนโดยเต็ปปิ้งมอเตอร์มีเซนเชอร์ทำหน้าที่วัดระยะและบอกขนาด โดยสั่งงานจากไมโครคอนโทรลเลอร์ การทดสอบคือ วัดหาขนาดถังความดันรูปทรงแคปซูลโดยการวัดครั้งแรก จะวัดถังปล่าวที่ไม่มีแรงดันเพื่อเก็บข้อมูลเปรียบเทียบ และวัดครั้งต่อไปป้อนความดันเพิ่มขึ้นทุกๆ 1 บาร์ ในการวัดหาขนาด โดยเริ่มต้นที่ 8,9,10,11,12, และ13 บาร์ ตามลำดับ วัดขนาดตามแนวแกน X 10 ระยะเพื่อเก็บข้อมูล
ผลการทดสอบวัดระยะการเคลื่อนที่แขนของหุ่นยนต์ที่เคลื่อนที่เที่ยบจาก แนวแกน X 10 ระยะ โดย วัดจากระยะ 35,85,135,185,235,285,335,385,435,485 มิลลิเมตร มีค่าความคาดเคลื่อนเฉลี่ยร้อยละ 0.06 ในการวัด โดยผลทดสอบวัดเส้นผ่านศูนย์กลางเห็นผลชัดเจนที่ความดัน 13 บาร์ พบการขยายตัวขนาดไม่เกิน 1.0 มิลลิเมตร ณ ตำแหน่งจุดวัดที่ 1 และ 10 ตามแนววัดระยะแกน X ของถังความดัน และจากผลการจำลองด้วยโปรแกรม Finite Elemert ได้พบการขยายตัวของถังเป็น 0.037มิลลิเมตร
ABSTRACT
This research is the study and design of a Cartesian robot control system to measure a pressure tank diameter using a laser distance sensor. The main component is a microcontroller cabinet that communicates to the sensor kits on the Cartesian robot arm. Then, a controller controls the robot arms to move in order to measure at each programmed position.
In the design of the robotic arm propulsion system, it can move in 3 directions, including X, Y and Z axes, powered by a stepping motor with a sensor that measures the distance and tells the size. By ordering from the microcontroller, the test is to measure the size of the capsule-shaped pressure tank by first measurement. First, an empty, unpressurized tank was measured. Then, for comparison, pressure was added by 1 bar at a time starting at 8 bars up to a total of 13 bars. In collecting data, the dimensions of the tank were measured at 10 distances along the X axis.
The results of the test showed that the propulsion system of the robot’s arm at the points of 35,85,135,185,235,285,335,385,435,485 mm, had an average tolerance of 0.06 %. The result of the diameter measurement was clearly observed at a pressure of 13 bars. Expansion of not more than 1.0 mm was found at the measurement points 1 and 10 along the X axis of the pressure vessel. The results were simulated by Finite Elemert program. It was found that the expansion of the tank was 0.037 mm.
Download: Cartesian Robot for Measuring the Diameter of a Pressure Tank Using a Laser Distance Sensor