Thiết kế mô hình tự động hóa hệ thống thu hoạch rau thủy canh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ MÔ HÌNH TỰ ĐỘNG HĨA HỆ THỐNG THU HOẠCH RAU THỦY CANH MÃ SỐ: SV2021 - 24 SKC007590 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2021 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ MƠ HÌNH TỰ ĐỘNG HÓA HỆ THỐNG THU HOẠCH RAU THỦY CANH SV2021-24 Thuộc nhóm ngành khoa học: Kỹ Thuật Nam, Nữ: Nam SV thực hiện: Huỳnh Văn Trưởng Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: 181040B, Cơ Chế Tạo Máy Năm thứ: 3/Số năm đào tạo: Ngành học: Kỹ Thuật Công Nghiệp Người hướng dẫn: TS Lê Minh Tài TP Hồ Chí Minh, 14/2021 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com MỤC LỤC: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Tính cấp thiết ý nghĩa khoa học đề tài 1.3 Các cơng trình nghiên cứu liên quan 1.4 Mục tiêu phương pháp nghiên cứu 1.5 Giới hạn đề tài 1.6 Nội dung nghiên cứu 1.7 Kế hoạch thực CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu hệ thống 2.1.1 Yêu cầu hệ thống 2.1.2 Các phương án xây dựng hệ thống điều khiển 2.2.3 Chọn lựa phương án tối ưu 2.2 Các công cụ hỗ trợ 2.2.1 Phần mềm thiết kế Inventor 2.2.2 Phần mềm lập trình PLC – GS Works CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CƠ KHÍ VÀ TÍNH BỀN CỦA HỆ THỐNG 10 3.1 Kết cấu sơ hệ thống 10 3.1.1 Bộ phận gắp 10 3.1.2 Bộ phận tách 11 3.1.3 Bộ phận đóng gói 11 3.2.4 Xe tự hành 11 3.2 Các phận, chi tiết hệ thống 12 3.3 Kiểm nghiệm độ bền trục 14 3.3.1 Số liệu đầu vào 14 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com 3.3.2 Tính tốn kiểm nghiệm truyền xích 16 3.3.3 Tính tốn kiểm nghiệm truyền xích 18 3.3.4 Kiểm nghiệm độ bền trục 20 3.4 Kiểm nghiệm đồ bền biến dạng Khung máy 33 3.4.1 Tải tĩnh khung máy 34 3.4.2 Tải động khung máy 36 3.5 Kết luận 38 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG VÀ ĐÁNH GIÁ 39 4.1 Hệ thống điều khiển phận gắp 39 4.1.1 Sơ đồ khối phận gắp 39 4.1.2 Nguyên lý hoạt động phận gắp 40 4.1.3 Lập trình điều khiển phận gắp– PLC Mitsubishi FX3U .41 4.2 Hệ thống điều khiển phận đóng gói 50 4.2.1 Sơ đồ khối hệ thống đóng gói 50 4.2.2 Nguyên lý hoạt động phận đóng gói 51 4.2.3 Lập trình điều khiển phận đóng gói – PLC Mitsubishi FX3U .52 4.3 Đánh giá hệ thống 57 4.3.1 Ưu điểm hệ thống 57 4.3.2 Nhược điểm hệ thống 57 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 58 5.1 Kết luận 58 5.2 Hướng phát triển 58 TÀI LIỆU KHAM KHẢO 59 PHỤ LỤC 60 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Các phận, chi tiết hệ thống 12 Bảng 3.1: Thông số động bước 14 Bảng 3.2: Thông số động cơ, trục I, trục II 15 Bảng 3.3: Thơng số truyền xích 17 Bảng 3.4: Thông số truyền xích 20 Bảng 3.5: Kết kiểm nghiệm tải trọng tĩnh trục I 21 Bảng 3.6: Kết kiểm nghiệm tải trọng tĩnh trục II 24 Bảng 3.7: Kết kiểm nghiệm tải trọng động trục I 27 Bảng 3.8: Kết kiểm nghiệm tải trọng động trục II 30 Bảng 3.9: Kết kiểm nghiệm tải tĩnh 34 Bảng 3.10: Kết kiểm nghiệm tải động 36 Bảng 3.11: Kết mô phân tích khung máy 38 Bảng 4.1: Bảng cấp phát địa phận gắp 41 Bảng 4.2: Bảng cấp phát địa phận đóng gói 52 i TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT CB CTHT KH-CN NN PLC XL ii TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: Thiết Kế Mơ Hình Tự Động Hóa Hệ Thống Thu Hoạch Rau Thủy Canh - Chủ nhiệm đề tài: Huỳnh Văn Trưởng Mã số SV: 18104058 - Lớp: 181040B Khoa: Cơ Khí Chế Tạo Máy - Thành viên đề tài: Stt Họ tên Lữ Hoàng Khang Lê Quốc Hiệp - Người hướng dẫn: TS Lê Minh Tài Mục tiêu đề tài: Thiết kế chế tạo hệ thống thu hoạch rau thủy canh hoàn toàn tự động nhằm cải thiện nâng cao suất thu từ mơ hình ni trồng thủy canh: rút ngắn thời gian lao động, giảm chi phí, sức người, sức Tính sáng tạo: Hiện nay, mơ hình “Ni trồng canh tác rau thủy canh” dần thay phương pháp theo mơ hình cũ: chưa tối ưu suất thu hoạch rau thủy canh Tuy nhiên mơ hình chưa áp dụng thiết bị, máy móc để tối ưu suất làm việc, cho hiệu kinh tế vượt trội Vì cần quy trình cơng nghệ tự động khép kín để nâng cao suất, rút ngắn thời gian cung ứng cho thị trường Kết nghiên cứu: − Mô hình tự động hóa hệ thống thu hoạch rau thủy canh (bản vẽ 2D, 3D, Mô động, ) − Bản thuyết minh hệ thống Đóng góp mặt giáo dục đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài: Thay đổi phương pháp sản xuất, canh tác truyền thống đưa dần vào hệ thống kỹ thuật đại kết hợp với yếu tố thời điểm, địa điểm nhằm mở rộng quy mơ, diện tích mức độ đầu tư iii TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Hướng tới nông nghiệp bền vững, thân thiệt với mơi trường, thích nghi với biến đổi yếu tố môi trường tương lai Giảm lao động nông nghiệp, đẩy mạnh, nâng cao suất chất lượng lao động máy móc sản phẩm dự án Công bố khoa học SV từ kết nghiên cứu đề tài (ghi rõ tên tạp chí có) nhận xét, đánh giá sở áp dụng kết nghiên cứu (nếu có): khơng có Ngày 13 tháng 10 năm 2021 SV chịu trách nhiệm thực đề tài (kí, họ tên) Nhận xét người hướng dẫn đóng góp khoa học SV thực đề tài (phần người hướng dẫn ghi): Ngày 13 tháng 10 năm 2021 Người hướng dẫn (kí, họ tên) iv TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề Hiện Nông nghiệp chuyển mạnh mẽ xu áp dụng công nghệ thông minh Khoa học kỹ thuật Tiêu biểu hệ thống trồng rau thủy canh tự động Tuy nhiên cịn nhiều hạn chế hệ thống Đó làm để tối ưu hệ thống sản xuất, nguồn lao động nông nghiệp ngày giảm mạnh, đặc biệt khâu thu hoạch trình sản xuất 1.2 Tính cấp thiết ý nghĩa khoa học đề tài Việc thiết lập hệ thống tự động thu hoạch khép kín rau thủy canh giải pháp trước, thúc đẩy kinh tế phát triển bền vững, ổn định bắt kịp nhịp độ phát triển KH-CN Giải vấn đề thiếu hụt nhân lực xã hội, quan trọng dần thay lao động người xã hội CN 4.0 Từ yếu tố tác động liệt kê chúng em thấy rõ quan trọng tính cấp thiết đề tài 1.3 Các cơng trình nghiên cứu liên quan Với tâm huyết cung cấp rau cho người dân, đội ngũ kỹ sư BKFast phát triển dự án thủy canh tĩnh nhà Bằng thiết bị trồng rau đơn giản, gọn nhẹ khắc phục tối đa nhược điểm so với trồng rau thùng xốp Có thể ứng dụng mơ hình nơi hải đảo, miền núi, sân thượng, [1] Một nhóm gồm sinh viên Đà Nẵng sản xuất hệ thống sản xuất rau thủy canh ứng dụng Greendy điện thoại thông minh Hệ thống sử dụng thiết bị đơn giản máy bơm, cảm biến thu thập thông tin độ pH, nhiệt độ, mức nước, môdun thu phát không dây cài đặt để thu với điện thoại thông minh [2] 1.4 Mục tiêu phương pháp nghiên cứu Mục tiêu: Thiết kế chế tạo hệ thống thu hoạch rau thủy canh hoàn toàn tự động nhằm cải thiện nâng cao suất thu từ mơ hình ni trồng thủy canh: rút ngắn thời gian lao động, giảm chi phí, sức người, sức Phương pháp nghiên cứu: − Đọc kham khảo tài liệu thiết kế máy − Tham khảo tài liệu liên quan đến trồng rau thủy canh − Thực nghiệm chế tạo mơ hình TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com 1.5 Giới hạn đề tài Hệ thống máy hoàn chỉnh thiết vào phận gắp, tách, đóng gói di chuyển Tuy nghiên nghiên cứu nhóm thiết kế phát triển phận gắp, tách đóng hệ thống máy thu hoạch rau thủy canh 1.6 Nội dung nghiên cứu − Chương 1: Tổng quan đề tài − Chương 2: Cơ sở lý thuyết − Chương 3: Thiết kế khí tính bền hệ thống − Chương 4: Thiết kế hệ thống điều khiển tự động đánh giá − Chương 5: Kết luận hướng phát triển hệ thống 1.7 Kế hoạch thực − Thiết kế chi tiết mơ hình 3D, vẽ 2D, mô hệ thống − Kiểm nghiệm độ bền, khả vận hành − Lập trình vận hành cho hệ thống (PLC) − Bản thuyết minh hệ thống TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com 5-02 300, T H I Ế T K Ế M Ơ H Ì N H T Ự Đ Ộ N G H Ó A H Ệ T H Ố N G T H U H O Ạ C H R A U T H Ủ Y C A N H Giảng viên hướ Nhóm sinh viên Email: 1810405 Đơn vị: KHOA TĨM TẮT MỤC TIÊU ĐỀ TÀI Thiết kế mơ hình hệ thống thu hoạch rau thủy canh hoàn toàn tự động nhằm cải thiện nâng cao suất thu từ mơ hình ni trồng thủy canh: rút ngắn thời gian lao động, giảm chi phí, sức người, sức PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đề tài tập trung vào việc thiết kế mơ hình tự động hệ thống thu hoạch rau thủy canh diện tích nhỏ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU - Mơ hình tự động hóa hệ thống thu hoạch rau thủy canh (bản vẽ 2D, 3D, Mô động,…) - Bản thuyết minh hệ thống I ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay, Nơng nghiệp chuyển mạnh mẽ xu áp dụng công nghệ thông minh Khoa học kỹ thuật Tiêu biểu hệ thống trồng rau thủy canh tự động Tuy nhiên cịn nhiều hạn chế hệ thống Đó để tối ưu hệ thống sản xuất, nguồn lao động nông nghiệp ngày giảm mạnh, đặc biệt khâu thu hoạch trình sản xuất III KẾT QUẢ NGHIÊN III Sơ đồ khối - nguyên lý hoạt động “Nâng thống m tồn kho trê thiểu ph Hệ thố ƯU ĐIỂM - Nâng cao - Giải q lao động tro - Ứng dụng nghiệp - Tính l số t tốc độ thu h trước ứng v - Dễ dà thay cá NHƯỢC - Khối thống l chuyển - Khả đồng phận hệ thống chưa cao - Mở rộ thống - Nghiê thống kết h cứu dừng mơ hình minh khác: PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN TRONG điều khiển thể gặp phải hệ thống Với tìm hiểu nổ lực nghiên cứu, nhóm chúng em mang đến giải pháp nâng cao hiệu sản xuất: Một thiết bị thay người việc thu hoạch Rau thủy canh với hiệu suất cao mang lại hiệu kinh tế Ư II P II H Á P P H V Ơ N G TÀI LIỆ À N Ộ I I D U N G N G H I Ê N I C Ứ U PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Đọc tham khảo tài liệu thiết kế máy - Tha m khảo tài liệu mạng hệ thốn g trồn g rau thủy canh - Thực nghiệm chế tạo mơ hình NỘI DUNG NGHIÊN CỨU - Thiết kế chi tiết mơ hình 3D, vẽ 2D, mơ hệ thống - Kiểm nghiệm độ - - bền, khả vận hành Lập trình vận hành cho hệ thống (PLC) Bản thuyết minh Hệ thống Tính Tốn Thiết Kết Hệ Dẫn Động Cơ Khí, Tập Một, PGS TS Trịnh Chất, TS Lê Văn Uyển [2] Hiệu [1] Phân tích độ bền khung máy từ mơ hình trồng rau thủy canh, https://baothanhhoa.vn/kinhte/hieu-qua-tucac-mo-hinhtrong-rau-thuyca Cơ chế làml việci Modulele chínhí nh/130518.htm Nghiên cứu trồng rau thủy canh công nghệ cao, http://qlkh.tnu.e du.vn/theme/de [3] tails/881/nghien -cuu-trong-rauthuy-canhcong-nghe-caotro ng-dieukien-nha-comai-che-sanxuat-trongnuoc-phuc [4] Phương Pháp Thủy Canh Là Gì Các Mơ Hình Trồng Rau Thủy Canh, dan-thu-hach- https://www.thietbi rau-va-ve- thuy- sinh-vat-dung- canh.vn/thuy- thuy-ca nh- canh-la-gi-va-cac- sau-thu- mo-hinh-trong- hoach/ rau-thuy-can h/ [5] Hướng dẫn thu hoạch rau vệ sinh vật dụng thủy canh sau thu hoạch, https://www.lisado.vn/huong- G Ắ P R Ọ Check QR để giúp bạn hiểu rõ Hệ thống thiế t kế với pist on tay kẹp đặt trê n hệ thố ng bàn nân g dịc h chu yển lên xuống , vào với nhiệm vụ gắp Rọ rau thủy canh vị trí mong muốn TÁCH RỌ Module tách Rọ diễn hoạt động : Tách rọ khỏi rau Rửa rau hệ thống phun sương Đ Ó N G G Ó I t r ì n h n h i ệ m t r c v ụ v i c c p i s t o n t h ự c h i ệ n c c t h a o H ệ đ ợ c t h ố n g h o t đ ó n g đ ó n g đ ộ n g g ó i g ó i t u ầ n đ ã l ậ p t ự c ó t c n h n g i c ông nhân Sẽ nhanh ổn định TIEU LUAN download skknchat12 ail.com https://you a93rQcYzu TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com ... cơng nghệ tự động khép kín để nâng cao suất, rút ngắn thời gian cung ứng cho thị trường Kết nghiên cứu: − Mơ hình tự động hóa hệ thống thu hoạch rau thủy canh (bản vẽ 2D, 3D, Mô động, ) − Bản thuyết... SƯ PHẠM KỸ THU? ??T TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ MƠ HÌNH TỰ ĐỘNG HÓA HỆ THỐNG THU HOẠCH RAU THỦY CANH SV2021-24 Thu? ??c nhóm ngành khoa học: Kỹ Thu? ??t Nam,... Tài Mục tiêu đề tài: Thiết kế chế tạo hệ thống thu hoạch rau thủy canh hoàn toàn tự động nhằm cải thiện nâng cao suất thu từ mơ hình ni trồng thủy canh: rút ngắn thời gian lao động, giảm chi phí,