NGHIÊN cứu cơ sở lý THUYẾT về mô HÌNH PHÂN LOẠI sản PHẨM THEO màu sắc sử DỤNG VI điều KHIỂN

MỤC LỤC MỤC LỤC DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG LỜI NÓI ĐẦU Chương I: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ "MƠ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN" 10 1.1 Lý chọn đề tài 10 1.2 Đối tượng nghiên cứu 10 1.3 Mục đích nghiên cứu 10 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu 11 1.5 Phương pháp nghiên cứu 11 1.6 Ý nghĩa thực tiễn đề tài 11 CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ "MƠ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN" 12 I THIẾT KẾ , CHẾ TẠO CƠ KHÍ 21 1.1 Thiết kế khung 21 1.2 Thiết kế chi tiết 22 II.THIẾT KẾ ,CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN 27 2.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống 27 2.1.1 Nguyên lý hoạt động hệ thống 28 2.2 Khối nguồn 28 2.2.1 Sơ đồ nguyên lý 28 2.2.2 Nguyên lý hoạt động 30 2.2.3 Tính tốn thiết kế 30 2.3 Khối cảm biến 31 2.3.1 Khái niệm ánh sáng 31 2.3.2 Diode phát quang 2.3.3 Cảm biến quang điện tử 2.3.4 Cảm biến màu 2.4 Khối xử lí trung tâm 2.4.1 Giới thiệu cấu trúc phần cứng AT mega8 2.4.2 Tính tốn-Thiết kế 2.5 Khối hiển thị 2.5.1 Hình dạng thực tế LCD 2.5.2 Sơ đồ khối HD44780 2.5.3 Tập lệnh LCD 2.6 Cơ cấu chấp hành 2.6.1 Tìm hiểu xy lanh- khí nén 2.6.4 Nguyên lý hoạt động 2.6.6 Động điện chiều CHƯƠNG III: XÂY DỰNG LƯU ĐỒ THUẬT TỐN VÀ LẬP TRÌNH CHO "MƠ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN" I CHƯƠNG TRÌNH 1.1 Lưu đồ thuật toán 1.2 Chương trình điều khiển CHƯƠNG IV: THỰC NGHIỆM LẮP RÁP, CHẠY THỬ "MƠ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN" I Thi công mạch điện II Mô hình đồ án hồn chỉnh CHƯƠNG V: KẾT LUẬN I Kết thực 1.1 Kết đạt 1.2 Kết chưa đạt 1.3 Hướng phát triển 89 1.3 Kết luận 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 DANH SÁ IC LCD VĐK I/O OSC PWM ADC ASM AUTO CAD 2D LED CIE RGB Red, Green, Blue CPU ALU IE DANH MỤC HÌNH Hình 2.1.2: Inox 304 13 Hình 2.1.3: Băng tải PVC 13 Hình 2.1.4: Sơ đồ khối tổng quát dùng phương án IC số rời 14 Hình 2.1.5: Sơ đồ khối tổng quát dùng phương án vi xử lý 16 Hình 2.1.6: Sơ đồ khối tổng quát dùng phương án vi điều khiển 17 Hình 2.1.7: Sơ đồ khối tổng quát hệ thống 19 Hình 2.2.1a : Bản vẽ 3D vịng bi 21 Hình 2.2.2 : mơ hình băng truyền 3D 22 Hình 2.2.3 : kích thước băng truyền 22 Hình 2.2.4a: Mơ hình ảnh xy lanh 23 Hình 2.2.4b :Kích thước xy lanh 23 Hình 2.2.5a: Mơ hình 3D cảm biến nhận biết màu 24 Hình 2.2.6a: Sản phẩm cần phân loại 25 Hình 2.2.6b: Kích thước sản phẩm 25 Hình 2.2.7: Sơ đồ ngun lý tồn mạch 27 Hình 2.2.8: Sơ đồ nguồn cung cấp hệ thống 29 Hình 2.2.9: Sóng ánh sáng 31 Hình 2.2.10 : Phổ ánh sáng 32 Hình 2.2.12 : Hiệu suất tương đối nguồn 34 Hình 2.2.13: Cảm biến quang điện tử 35 Hình 2.2.14: Vít điều chỉnh độ nhạy cảm biến 38 Hình 2.2.15 : Đáp ứng kích thích màu sắc 39 Hình 2.2.16 : Tọa độ màu ba chiều không gian 39 Hình 2.2.17: Cảm nhận màu khơng gian 40 Hình 2.2.18: Cảm biến màu 42 Hình 2.2.19: Sơ đồ khối chức 43 Hình 2.2.20: Sơ đồ khối chức cảm biến TCS3200 43 Hình 2.2.20 Sơ đồ chân vi điều khiển PIC 16A877A 46 Hình 2.2.22 Sơ đồ khối vi điều khiển PIC 16A877A 48 Hình 2.2.23 Chức chân PIC 16F877A 49 Hình 2.2.24: Sơ đồ kết nối vi điểu khiển PIC 16F877A 50 Hình 2.2.25 Hình dạng LCD 52 Hình 2.2.26 Sơ đồ khối HD44780 55 Hình 2.2.27: Hình dạng thực 59 Hình 2.2.28: Cấu tạo van điện 5/2 59 Hình 2.2.29: Xy lanh tác động chiều 60 Hình 2.2.30: Sơ đồ nguyên lý hoạt động máy điện chiều 64 DANH MỤC BẢNG Nội dung Bảng 1: Chức chân LCD Bảng 2: Đọc điều khiển ghi liệu Bảng 3: Mã lệnh đến ghi liệu LCD LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, phát triển mạnh mẽ khoa học cơng nghệ, sống người có thay đổi ngày tốt hơn, với trang thiết bị đại phục vụ công công nghiệp hố, đại hố đất nước Đặc biệt góp phần vào phát triển ngành kĩ thuật điện tử góp phần khơng nhỏ nghiệp xây dựng phát triển đất nước Trong mơn kỹ thuật vi điều khiển phát triển mạnh dựa tiến cơng nghệ tích hợp linh kiện bán dẫn hệ lập trình có nhớ kết hợp với máy tính điện tử Từ thời gian đầu phát triển cho thấy ưu việt ngày tính ưu việt ngày khẳng định thêm Những thành tựu biến tưởng chừng khơng thể thành có thể, góp phần nâng cao đời sống vật chất tinh thần cho người Để góp phần làm sáng tỏ hiệu ứng dụng thực tế môn vi điều khiển em sau thời gian học tập thầy, cô giáo khoa giảng dạy kiến thức chuyên nghành, đồng thời giúp đỡ nhiệt tình thầy “Phan Văn Hiếu” em “NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ , CHẾ TẠO MƠ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHÂM THEO MÀU SẮC SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN” Cùng với nỗ lực em bảo tận tình thầy, giáo hướng dẫn thời gian, kiến thức kinh nghiệm em cịn có hạn nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em mong giúp đỡ tham khảo ý kiến thầy, cô bạn nhằm đóng góp phát triển thêm đề tài Em xin chân thành cảm ơn! CHƯƠNG I: Nghiên cứu tổng quan “MƠ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN” 1.1 Lý chọn đề tài Xét điều kiện cụ thể nước ta cơng cơng nghiệp hóa đại hóa sử dụng ngày nhiều thiết bị điều khiển tự động q trình sản xuất, gia cơng , chế biến sản phẩm Điều dẫn tới việc hình thành hệ thống sản xuất linh hoạt, cho phép tự động hóa mức độ cao sản xuất hàng loạt nhỏ vừa sở sử dụng máy CNC, robot cơng nghiệp Trong có khâu quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm hệ thống phận loại sản phẩm Từ nhu cầu sản xuất thực tế trình học tập , nghiên cứu trung tâm Fact trường Đại Học Sư Phạm Kĩ Thuật Hưng Yên Em mạnh dạn xin đưa đề tài “NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ , CHẾ TẠO MƠ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHÂM THEO MÀU SẮC SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN” 1.2 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc dây chuyền sản xuất tự động nhà máy xí nghiệp nước ta 1.3 Mục đích nghiên cứu - Khi nghiên cứu đề tài em muốn vận dụng sản phẩm công nghệ khoa học tiên tiến áp dụng vào trình sản xuất tự động nhằm tạo suất , chất lượng giảm thiểu tối đa sức người sản xuất công nghiệp Mặt khác mơ hình để bạn sinh viên khoá sau tham khảo nghiên cứu phát triển - Củng cố lại kiến thức lý thuyết học tập nghiên cứu trường - Đây đồ án tốt nghiệp để sinh viên hồn thành chương trình học tập, nghiên cứu trường Chứng minh khả năng, lực thân để sau trường trở thành kĩ sư giỏi đóng góp nhiều cho cơng nghiệp nước nhà xã hội 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu Với giới hạn đề tài: “NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ , CHẾ TẠO MƠ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHÂM THEO MÀU SẮC SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN” Em sâu vào nghiên cứu vấn đề sau đây: Tìm hiểu vi điều khiển mà trọng tâm IC AT mega8 phần cứng tập lệnh Tìm hiểu phận hiển thị, hình LCD,Led Tìm hiểu ngơn ngữ lập trình C, C++, Asembly… Viết chương trình cho IC AT mega8, động điện chiều Tìm hiểu phần mềm thiết kế khí CAD 2D, Inventor phần mềm thiết kế mạch điện tử Eagle, Protus… Tìm hiểu vật liệu khí chế tạo khung hệ thống sản phẩm, vật liệu làm băng chuyền, trục quay, ổ bi đỡ… 1.5 Phương pháp nghiên cứu Tìm hiểu thu thập thơng tin thực tế liên quan tới hệ thống Phân tích, thiết kế lập trình cho hệ thống Thử nghiệm vận hành cho hệ thống 1.6 Ý nghĩa thực tiễn đề tài Hiện nhiều nhà máy doanh nghiệp sản xuất đóng nhãn sản phẩm, kiểm tra nguyên liệu đầu vào, sản phẩm đầu cịn áp dụng cơng nghệ sản xuất lạc hậu, chưa theo kịp với xu phát triển đáp ứng nhu cầu sản xuất nước thị trường quốc tế Chính em xin thực đề tài: “NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ , CHẾ TẠO MÔ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN ” với mong muốn đưa giải pháp nhằm cải thiện trình sản xuất cho giảm chi phí nhân cơng , tăng suất mà đảm bảo chất lượng sản phẩm, giảm giá thành sản phẩm để cạnh tranh thị trường 10 / **************************************************************** **************/ void GET_SENSOR() { if((Temp_Red)&&(SENSOR_1)) {delay_ms(5);if((Temp_Red)&&(SENSOR_1)) { Temp_Red=0; Flag_Sensor1++; Sub_Red = Num_Red-Flag_Sensor1; if(Sub_Red) {XI_LANH1=ON;delay_ms(100);XI_LANH1=OFF;} }} if((Temp_Yellow)&&(!SENSOR_2)){delay_ms(5);if((Temp_Yellow)&&(! SENSOR_2)) { Temp_Yellow=0; Flag_Sensor2++; Sub_Yellow = Num_Yellow-Flag_Sensor2; if(Sub_Red) {XI_LANH2=ON;delay_ms(100);XI_LANH2=OFF;} }} } / **************************************************************** **************/ void CTRL_XILANH(void) { Chân số tên Vss Vdd Vee RS RW DB0DB7, lệnh chấp nhận có xung cho phép chân E + Ở chế độ ghi: Dữ liệu bus LCD chuyển E vào(chấp nhận) ghi bên phát xung (high-to-low transition) tín hiệu chân E + Ở chế độ đọc: Dữ liệu LCD xuất DB0-DB7 phát 7-14 DD 0DB + Chế độ bit : Dữ liệu truyền đường từ DB4 tới DB7, bit MSB DB7 15,16 AK Đèn LCD Bảng 1: Chức chân LCD 2.5.2 Sơ đồ khối HD44780 Khi sản xuất LCD, nhà sản xuất tích hợp chíp điều khiển (HD44780) bên lớp vỏ đưa chân giao tiếp cần thiết a Các ghi: Chíp HD44780 có ghi bit quan trọng : Thanh ghi lệnh IR 37 Hình 2.2.26 Sơ đồ khối HD44780 Thanh ghi IR : Để điều khiển LCD, người dùng phải “ra lệnh” thông qua tám đường bus DB0-DB7 Mỗi lệnh nhà sản xuất LCD đánh địa rõ ràng Người dùng việc cung cấp địa lệnh cách nạp vào ghi IR Nghĩa là, ta nạp vào ghi IR chuỗi bit, chíp HD44780 tra bảng mã lệnh địa mà IR cung cấp thực lệnh Thanh ghi DR : Thanh ghi DR dùng để chứa liệu bit để ghi vào vùng RAM DDRAM CGRAM (ở chế độ ghi) dùng để chứa liệu từ vùng RAM gởi cho MPU (ở chế độ đọc) Nghĩa là, MPU ghi thông tin vào DR, mạch nội bên chíp tự động ghi thông tin vào DDRAM CGRAM Hoặc thông tin địa ghi vào IR, liệu địa vùng RAM nội HD44780 chuyển DR để truyền cho MPU Bằng cách điều khiển chân RS R/W chuyển qua lại ghi giao tiếp với MPU Bảng sau tóm tắt lại thiết lập hai chân RS R/W theo mục đích giao tiếp RS RW Khi cần Ghi vào ghi IR để lệnh cho LCD (VD: cần display clear, …) 1Đọc cờ bận DB7 giá trị đếm địa DB0-DB6 0Ghi vào ghi DR Đọc liệu từ DR Bảng 2: Điều khiển đọc ghi dư liệu vào LCD b Cờ báo bận BF(Busy Flag): Khi thực hoạt động bên chíp, mạch nội bên cần khoảng thời gian để hoàn tất Khi thực thi hoạt động bên chip thế, LCD bỏ qua giao tiếp với bên ngồi bật cờ BF (thơng qua chân DB7 có thiết lập RS=0, R/W=1) lên để báo cho MPU biết “bận” Dĩ nhiên, xong việc, đặt cờ BF lại mức c Bộ Đếm địa AC (Address Counter): Như sơ đồ khối, ghi IR không trực tiếp kết nối với vùng RAM (DDRAM CGRAM) mà thông qua đếm địa AC Bộ đếm lại nối với vùng RAM theo kiểu rẽ nhánh Khi địa lệnh nạp vào ghi IR, thông tin nối trực tiếp cho vùng RAM việc chọn lựa vùng RAM tương tác bao hàm mã lệnh d Vùng Ram hiển thị DDRAM (Display Data RAM): Đây vùng RAM dùng để hiển thị, nghĩa ứng với địa RAM kí tự hình bạn ghi vào vùng RAM mã bit, LCD hiển thị vị trí tương ứng hình kí tự có mã bit mà bạn cung cấp Vùng RAM có 80x8 bit nhớ, nghĩa chứa 80 kí tự mã bit Những vùng RAM cịn lại khơng dùng cho hiển thị dùng vùng RAM đa mục đích e Vùng ROM chứa ký tự đồ họa: Vùng ROM dùng để chứa mẫu kí tự loại 5x8 5x10 điểm ảnh/kí tự, định địa bit Tuy nhiên, có 208 mẫu kí tự 5x8 32 mẫu kí tự kiểu 5x10 (tổng cộng 240 thay 28 = 256 mẫu kí tự) Người dùng khơng thể thay đổi vùng ROM f Vùng RAM chứa kí tự đồ họa CGRAM (Character Generator RAM): Nhà sản xuất dành vùng có địa byte cao 0000 để người dùng tạo mẫu kí tự đồ họa riêng Tuy nhiên dung lượng vùng hạn chế: Ta tạo kí tự loại 5x8 điểm ảnh, kí tự loại 5x10 điểm ảnh 2.5.3 Tập lệnh LCD Các lệnh LCD chia thành nhóm sau : - Các lệnh kiểu hiển thị VD : Kiểu hiển thị (1 hàng / hàng), chiều dài liệu (8 bit / bit), … - Chỉ định địa RAM nội Nhóm lệnh truyền liệu RAM nội Mã HEX Lệ h đế h h hi ủ LCD Mã HEX 40 8 A C E F 10 14 18 1C 80 C0 38 Bảng : Mã lệnh đến ghi LCD 2.6.6 Động điện chiều a Đặc điểm động chiều Động điện chiều dùng phổ biến công nghiệp, giao thơng vận tải nói chung thiết bị cần điều chỉnh tốc độ quay liên tục phạm vi rộng (máy cán thép, máy công cụ lớn, đầu máy điện ) Động điện chiều phân loại theo cách kích thích từ, thành động điện kích thích độc lập, kích thích song song, kích thích nối tiếp kích thích hỗn hợp Ứng dụng phổ biến động điện chiều nghành sản xuất hầm mỏ, khai thác quặng, máy xúc đặc biệt đầu máy kéo tải lĩnh vực giao thơng Đó nhờ hai đặc điểm quan trọng ưu iệt ủ ó việt : Khả điều chỉnh tốc độ tốt Khả tải tốt Đặc biệt loại động kích thích nối tiếp hỗn hợp Ngồi hai đặc tính trên, cầu trúc mạch lực mạch điều khiển động điện chiều đơn giản nhiều so với động không đồng bộ, đồng thời lại đạt chất lượng điều chỉnh cao dải điều chỉnh rộng b Cấu tạo Gồm hai phần: phần cảm phần ứng Phần cảm: (Stator) phần tạo từ trường tĩnh động gồm có: Cực từ chính: phận sinh từ trường, gồm có lõi sắt cực từ dây quấn kích từ lồng ngồi lõi sắt cực từ + Lõi sắt cực từ làm thép kỹ thuật điện hay thép cácbon dày 0,5 đến mm ép lại tán chặt + Dây quấn: Là dây đồng hay hợp kim nhơm hình trịn hay hình chữ nhật cách điện với cuộn dây bọc cách điện kỹ thành khối tẩm sơn cách điện trước đặt cực từ Cực từ phụ: đặt cực từ dùng để cải thiện đổi chiều 42 Gông từ: Dùng để làm mạch từ nối liền cực từ, đồng thời làm vỏ máy - Thường dùng thép dày uốn hàn lại, máy điện lớn thường dùng thép đúc Các phận khác: gồm có: + Vỏ máy: để bảo vệ máy khỏi bị vật rơi vào làm hư hỏng dây quấn hay an toàn cho người khỏi chạm phải điện + Cơ cấu chổi than: Để đưa dòng điện từ phần quay ngồi *Phần ứng: (Rơtor) phần cho dịng điện chiều chạy nó, tương tác dịng điện I từg thơng sinh mơ men quay Gồm phần chính: Lõi sắt phần ứng: Là thép kĩ thuật điện (Fe-Si) mỏng ghép lại với có xẻ rãnh để đặt bối dây Lõi sắt phần ứng dùng để dẫn từ - Dây quấn: Là dây đồng trịn có bọc cách điện ghép thành phần tử (bối dây) Các bối dây ghép theo kiểu dây quấn xếp đơn hay dây quấn phức tạp tuỳ yêu cầu mô men lớn hay nhỏ Dây quấn phần ứng phần sinh s.đ.đ có dịng điện chạy qua Cổ góp (cịn gọi vành góp hay vành đổi chiều) dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành chiều Gồm phiến đồng có nhạn cách điện với lớp mica dày 0,4 đến 1,2 mm hợp thành hình trụ trịn Các phiến góp nối với đầu mút bối dây để đưa dòng điện vào phần ứng ... KẾ , CHẾ TẠO MƠ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHÂM THEO MÀU SẮC SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN” 1.2 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc dây chuyền sản xuất tự động... lượng sản phẩm, giảm giá thành sản phẩm để cạnh tranh thị trường 10 CHƯƠNG II: Nghiên cứu sở lý thuyết “MƠ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN” I THIẾT KẾ , CHẾ TẠO CƠ KHÍ... Nghiên cứu tổng quan “MƠ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN” 1.1 Lý chọn đề tài Xét điều kiện cụ thể nước ta cơng cơng nghiệp hóa đại hóa sử dụng ngày nhiều thiết bị điều