(Đồ án hcmute) nghiên cứu và chế tạo thiết bị kiểm tra remote

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ KIỂM TRA REMOTE GVHD: ThS NGUYỄN VIỆT THẮNG SVTH: TRẦN DUY HIẾU MSSV: 11911007 SVTH: TRẦN VÕ MINH HOÀNG MSSV: 11911008 SKL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 1/2016 an BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ KIỂM TRA REMOTE Giảng viên hướng dẫn: TH.S NGUYỄN VIỆT THẮNG Sinh viên thực hiện: TRẦN DUY HIẾU 11911007 TRẦN VÕ MINH HỒNG 11911008 Lớp: 119110 Khóa: 2011-2016 Tp Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2016 an TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập – Tự – Hạnh phúc Bộ môn Cơ Điện Tử NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: Th.s Nguyễn Việt Thắng Sinh viên thực hiện: Trần Duy Hiếu MSSV: 11911007 Trần Võ Minh Hoàng MSSV: 11911008 Tên đề tài: Nghiên cứu, chế tạo thiết bị kiểm tra REMOTE Các số liệu, tài liệu ban đầu: Nội dung đồ án: Các sản phẩm dự kiến: Ngày giao đồ án: Ngày nộp đồ án: TRƯỞNG BỘ MÔN (Ký, ghi rõ họ tên) GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) - Được phép bảo vệ ……………………………………… (GVHD ký, ghi rõ họ tên) an LỜI CAM KẾT - Tên đề tài: Nghiên cứu, chế tạo thiết bị kiểm tra REMOTE - GVHD: Th.s Nguyễn Việt Thắng - Họ tên sinh viên: Trần Duy Hiếu 11911007 Lớp: 119110 Địa sinh viên: Quy Nhơn, Bình Định SĐT: 0165 378 6768 Email: tranduyhieu18101993@gmail.com - Họ tên sinh viên: Trần Võ Minh Hoàng 11911008 Lớp: 119110 Địa sinh viên: Quận 9, Tp Hồ Chí Minh SĐT: 0167 536 8293 Email: tranvominhhoang0710@gmail.com - Ngày nộp khóa luận tốt nghiệp (ĐATN): - Lời cam kết: “Tơi xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp (ĐATN) cơng trình nhóm nghiên cứu thực Nhóm khơng chép viết công bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc Nếu có bất kỹ vi phạm nào, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm” Tp Hồ Chí Minh, ngày 08 tháng 01 năm 2015 Ký tên an LỜI CẢM ƠN Khi thực đồ án này, chúng em biết thêm hiểu nhiều điều mà thầy cô truyền đạt cho chúng em Chúng em xin bày tỏ lịng viết ơn đến tất thầy khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy tận tình bảo, dẫn dắt chúng em đến ngày hôm Bên cạnh đó, chúng em xin cảm ơn nhà trường môn Cơ Điện Tử tạo điều kiện cho trình học tập tập nghiên cứu Qua chúng em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè ln động viên, giúp đỡ tạo điều kiện để chúng em thực đồ án Bên cạnh đó, chúng em xin bày tỏ lòng viết ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Việt Thắng định hướng đắn kịp thời Thầy giúp chúng em nhiều trình thực đồ án Mặc dù cố gắng nỗ lực mình, song chắn đồ án khơng thể tránh khỏi thiếu sót Chúng em kính mong nhận thơng cảm bảo tận tình q Thầy Cơ Cuối cùng, lần em xin chân thành cảm ơn tất thầy, cơ, gia đình bạn bè Sinh viên thực Trần Duy Hiếu Trần Võ Minh Hoàng an TÓM TẮT ĐỒ ÁN NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ KIỂM TRA REMOTE Thiết bị kiểm tra remote thiết kế từ ý tưởng tiết kiệm thời gian chi phí nhân cơng cho việc kiểm tra sau sản xuất xong remote Thiết bị dựa nguyên lý hoạt động máy CNC hai trục Thiết bị có khả nhấn nút remote, nhận tín hiệu từ remote, từ xử lý tín hiệu Sau xử lý xong, thiết bị báo kết thông qua giao diện cài đặt máy tính Sinh viên thực Trần Duy Hiếu Trần Võ Minh Hoàng an ABSTRACT RESEARCH AND MANUFACTURE CHECK REMOTE EQUIPMENT Remote test equipment is designed from ideas to save time and labor costs for the inspection after finishing a remote producer Devices based on the principle of operation of the two-axis CNC machine Equipment capable of remote control button presses, receiving signals from the remote, since the signal processing After processing is complete, the device will report the results through an interface that is installed on the computer an MỤC LỤC Trang Danh mục hình vẽ I Danh mục bảng biểu II Danh mục từ viết tắt III CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.3 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 1.4 Đối tượng nghiên cứu 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Kết cấu đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu 2.2 Một số thành tựu từ tảng máy CNC 2.2.1 Trong nước 2.2.2 Ngoài nước 2.2.2.1 3D System 2.2.2 Fanuc CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT HOẠT ĐỘNG CỦA REMOTE TV 3.1 Giới thiệu hệ thống điều khiển từ xa 3.1.1 Một số vấn đề hệ thống điều khiển từ xa 3.1.1.1 Kế cấu tin tức 3.1.1.2 Kết cấu hệ thống 3.1.2 Các phương pháp mã hóa điều khiển từ xa 3.2 Điều khiển từ xa dùng tia hồng ngoại 3.2.1 Khái niệm tia hồng ngoại 3.2.2 Nguồn phát sóng hồng ngoại phổ CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ CƠ KHÍ 11 4.1 Chọn cấu dẫn động 11 an 4.1.1 Động dẫn động trục tọa độ 11 4.1.1.1 Động bước (Stepping motor) 11 4.1.1.2 Động chiều (DC motor) 11 4.1.1.3 Động Servo 12 4.1.1.4 Tính tốn chọn động 12 4.1.1.5 Kết luận 13 4.2 Lựa chọn cấu truyền động 13 4.2.1 Vít-me đai ốc 13 4.2.1.1 Vít-me đai ốc thường 13 4.3.1.2 Vít-me đai ốc bi 14 4.2.2 Phương pháp dùng đai 15 4.3 Tính tốn trục vít me 16 4.3.1 Các thông số đầu vào 16 4.3.2 Bước vít me 16 4.3.2 Chiều dài trục vitme 17 4.3.4 Chọn bán kính trục X Y 17 4.3.5 Tính tải trọng (Co,Ca) trục Y 17 4.4 Ray dẫn hướng 18 4.4.1 Cơ sở tính tốn 18 4.4.1.1 Hệ số tải tĩnh C0 18 4.1.1.2 Momen tĩnh cho phép M0 18 4.1.1.3 Hệ số an toàn tĩnh fs 18 4.1.1.4 Hệ số tải trọng động định mức C 20 4.1.1.5 Tính tốn tuổi bền danh nghĩa L 20 4.1.1.6 Tính tốn tuổi bền dịch vụ theo thời gian 21 4.1.1.7 Hệ số ma sát 22 4.1.1.8 Tính tốn tải trọng làm việc 22 4.1.1.9 Tính tốn tải trọng tương đương 24 4.5 THIẾT KẾ KHUNG MÁY 26 4.5.1 Ý tưởng thiết kế phương án 26 4.5.2 Bàn máy 27 4.5.3 Thiết kế 28 an 4.5.3.1 Mặt gắn động 28 4.5.3.2 Thiết kế bàn máy 29 4.5.3.3 Thiết kế đế máy 29 4.5.3.4 Thiết kế phần gá đặt trục X 30 4.5.3.5 Khớp nối trục động 30 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 32 5.1 Lý thuyết điều khiển PID 32 5.2.Giới thiệu thiết bị điện tử 35 5.2.1 Board arduino mega 2560 35 5.2.2 Mạch cầu H 37 5.2.3 Thiết bị thu phát để kiểm tra remote TV 37 5.2.3.1 Thiết bị phát hồng ngoại 37 5.2.3.2 Thiết bị thu hồng ngoại 38 5.2.4 Mạch opto 38 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ GIAO DIỆN 40 5.1 Giới thiệu giao diện 40 CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ LƯU ĐỒ VÀ THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN 42 7.1 Đọc tín hiệu encoder 43 7.2 Lưu đồ giải thuật điều khiển 44 7.2.1 Lưu đồ giải thuật điều khiển tổng quát 44 7.2.2 Lưu đồ điều khiển chế độ MANUAL 45 7.2.3 Lưu đồ điều khiển chế độ AUTO 45 CHƯƠNG 8: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 46 8.1 Khảo sát thời gian hoạt động thiết bị 46 8.2 Khảo sát độ xác xy lanh nhấn nút 46 CHƯƠNG 9: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 48 PHỤ LỤC 50 an CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ GIAO DIỆN 6.1 Giới thiệu giao diện: Hình 6.1 Giao diện hình - Bao gồm: + Nút Manual: Khi nhấn vào giao diện chế độ manual + Nút Auto: Khi nhấn vào giao diện chế độ auto + Nút Exit: Thốt chương trình Hình 6.2 Giao diện chế độ MANUAL - Bao gồm: Chế độ MANUAL AUTO giống nhau: + Phần bên trái, để hiển thị trạng thái nút nhấn sau test + Ô COM: nhập cổng giao tiếp máy tính board điều khiển + Nút RUN: chạy chương trình + Nút RESET: Đưa thiết bị vị trí chuẩn bị kiểm tra 42 an + Nút BACK: lùi giao diện MAIN + Nút EXIT: Thốt chương trình Hình 6.3 Giao diện chế độ AUTO 43 an CHƯƠNG THIẾT KẾ LƯU ĐỒ VÀ THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN Lưu đồ tổng quát đề tài: Hình 7.1 Lưu đồ tổng quát đề tài Hệ thống hoạt động theo nguyên lý: Khi có lệnh điều khiển từ giao diện board trung tâm xử lý tín hiệu xuất tín hiệu thông qua mạch công suất, mạch cách ly để điều khiển động xy lanh đến vị trí nút nhấn remote nhấn nút Sau đó, thiết bị thu tín hiệu remote truyền tín hiệu board trung tâm Cuối cùng, board trung tâm truyền tín hiệu lên giao diện 44 an 7.1 Đọc tín hiệu encoder: Hình 7.2 Lưu đồ giải thuật đọc encoder 45 an 7.2 Lưu đồ giải thuật điều khiển: 7.2.1 Lưu đồ giải thuật điều khiển tổng quát: Hình 7.3 Lưu đồ giải thuật tổng quát 46 an 7.2.2 Lưu đồ điều khiển chế độ MANUAL: Hình 7.4 Lưu đồ điều khiển chế độ MANUAL 7.2.3 Lưu đồ điều khiển chế độ AUTO: Hình 7.5 Lưu đồ điều khiển chế độ AUTO 47 an CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 8.1 Khảo sát thời gian hoạt động thiết bị Hình 7.1 Hình ảnh thiết bị hồn thành Remote gá đặt bàn máy cách chắn hình 7.1 bên cạnh mơ hình hộp điện chứa bo mạch điều khiển van khí nén nguồn kết nối với mơ hình thơng qua giắc cắm hoạt động chế độ auto thời gian kiểm tra sản phẩm đến phút 8.2 Khảo sát độ xác xy lanh nhấn nút Hình 8.2 Hình ảnh thiết bị kiểm tra sản phẩm 48 an Với động điểu khiển vị trí xy lanh tới tâm nút nhấn đảm bảo cảm biến thu tín hiệu cách xác khơng bỏ sót nút nhấn hay nhấn mà cảm biến khơng thu tín hiệu Hình 8.3 Hình ảnh giao diện thu tín hiệu từ cảm biến Hình 8.4 Hình ảnh đồ thị biểu thị độ vọt lố ENCODER MOTOR 49 an CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Sau khoảng thời gian gần bốn tháng nghiên cứu, thiết kế chế tạo với nỗ lực nhóm có kết sau: 9.1 Những kết đạt 9.1.1 Về thiết kế khí - Hồn thành u cầu khí đề để đảm bảo cho phần điều khiển - Chế tạo gá đặt thành cơng remote lên thiết bị để tiến hành kiểm tra - Điều chỉnh thiết bị gọn, nhẹ mang tính thẩm mỹ 9.1.2 Về điều khiển - Kiểm tra remote với thời gian tương đối ngắn độ xác cao - Giao diện dễ hiểu - Dễ dàng thao tác hộp điều khiển 9.2 Những hạn chế tồn - Phần khung thiết bị làm hoàn toàn từ mica 5mm nên độ cứng,bền tương đối thấp - Tốc độ kiểm tra remote nhanh khó cạnh tranh với thiết bị bên thị trường - Động bị nhiễu hoạt động 9.3 Hướng phát triển đề tài - Tìm kiếm, sử dụng vật liệu để gia cơng chế tạo khí với mục đích tăng độ cứng bên sản phẩm gọn nhẹ - Nâng cao tôc độ kiểm tra remote để canh tranh bên ngồi - Thêm cấu cung cấp remote cho thiết - Hoàn thiện thuật toán điều khiển cho thiết bị, nâng cao ổn định 50 an TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Trọng Hiệp, Chi tiết máy Tập một, Nhà Xuất Bản Giáo Dục, Huế, 2006 [2] Nguyễn Thế Hùng, Điều khiển tự động, tài liệu lưu hành nội Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, 2006 Nguồn khác [3] http://arduino.vn/ [4] https://www.arduino.cc/ 51 an PHỤ LỤC BẢN VẼ CHI TIẾT 52 an BẢN VẼ KHUNG MÁY 53 an BẢN VẼ ĐỒ GÁ REMOTE 54 an BẢN VẼ HỘP ĐIỀU KHIỂN 55 an S an K L 0 ... TẮT ĐỒ ÁN NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ KIỂM TRA REMOTE Thiết bị kiểm tra remote thiết kế từ ý tưởng tiết kiệm thời gian chi phí nhân cơng cho việc kiểm tra sau sản xuất xong remote Thiết bị dựa... với chế độ tự động tay - Tiến hành thực nghiệm để kiểm tra suất làm việc máy 1.4 Đối tượng nghiên cứu Thiết kế chế tạo thiết bị kiểm tra nút nhấn remote, xây dựng trương trình điểu khiển thiết bị. .. 1.3 Mục tiêu nghiên cứu đề tài Nghiên cứu thiết kế mơ hình kiêm tra nút nhấn remote : - Thiết kế khí, thiết kế chế tạo mạch điều khiển - Xây dựng thuật toán điều khiển cho thiết bị: điều khiển