(Đồ án hcmute) nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy kiểm tra pcb led tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY KIỂM TRA PCB LED TỰ ÐỘNG GVHD: ThS LÊ TẤN CƯỜNG SVTH: LÊ LONG ÐỊNH MSSV: 11146033 LÊ ÐÌNH NAM MSSV: 12146116 S KL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2016 an BỘ GIÁO DỤC VÀ DÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: NGHIÊN CỨU,THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY KIỂM TRA PCB LED TỰ ĐỘNG Giảng viên hƣớng dẫn: ThS LÊ TẤN CƢỜNG Sinh viên thực hiện: LÊ LONG ĐỊNH 11146033 LÊ ĐÌNH NAM 12146116 Lớp: 12146A Khóa: 2012-2016 Tp.Hồ Chí Minh, tháng 07 / 2016 an BỘ GIÁO DỤC VÀ DÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: NGHIÊN CỨU,THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY KIỂM TRA PCB LED TỰ ĐỘNG Giảng viên hƣớng dẫn: ThS LÊ TẤN CƢỜNG Sinh viên thực hiện: LÊ LONG ĐỊNH 11146033 LÊ ĐÌNH NAM 12146116 Lớp: 12146A Khóa: 2012-2016 Tp.Hồ Chí Minh, tháng 07 / 2016 an PHẦN A: GIỚI THIỆU an TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc - NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hƣớng dẫn: Họ tên sinh viên: Lớp: TH.S LÊ TẤN CƢỜNG LÊ LONG ĐỊNH MSSV: 11146033 LÊ ĐÌNH NAM MSSV: 12146116 121461A Tên đề tài: - Nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy kiểm tra PCB led tự động Các số liệu, tài liệu ban đầu - Các thông số kĩ thật đầu dây chuyền sản xuất - Các thông số kĩ thuật loại led mà cơng ty sản xuất Nội dung đồ án - Tìm hiểu, khảo sát dây chuyền SMT led - Tính tốn, thiết kế khí phù hợp với đầu dây chuyền sản xuất - Thiết kế mạch điện - Thiết kế giao diện điều khiển máy - Lập trình cho máy - Chạy thử nghiệm trình kiểm tra PCB led tự động đƣa vào dây chuyền hoạt động Các sản phẩm dự kiến - Máy kiểm tra PCB led tự động Ngày giao đồ án: 10/03/2016 Ngày nộp đồ án: 15/07/2016 TRƢỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) □ Đƣợc phép bảo vệ………………………………………… (GVHD ký, ghi rõ họ tên) an LỜI CAM KẾT Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy kiểm tra PCB led tự động GVHD: Th.S Lê Tấn Cƣờng Họ tên sinh viên: MSSV: Địa sinh viên: Số điện thoại liên lạc: Lê Long Định 11146033 Lớp: 121461A 125 Đƣờng đình phong phú, Phƣờng TNPB, Q9, TPHCM 01664031836 Email: Họ tên sinh viên: MSSV: longdinh229@gmail.com Lê Đình Nam 12146116 Lớp: 121461A Địa sinh viên: 125 Đƣờng đình phong phú, Phƣờng TNPB, Q9, TPHCM Số điện thoại liên lạc: 0975508272 Email: namcdt12@gmail.com Ngày nộp khóa luận tốt nghiệp (ĐATN): 15/07/2016 Lời cam kết: “Chúng xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp (ĐATN) cơng trình chúng tơi nghiên cứu thực Chúng không chép viết cơng bố mà khơng trích rõ nguồn gốc Nếu có vi phạm nào, chúng tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm.” Tp Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 07 năm 2016 ( Ký tên) an LỜI CẢM ƠN Chúng xin chân thành cảm ơn thầy cô khoa Cơ Khí Máy thầy giảng dạy trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM truyền đạt kiến thức quý báu cho năm học vừa qua Đặc biệt, xin chân thành cảm ơn thầy Lê Tấn Cường, khoa Cơ Khí Máy, trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM tận tình hướng dẫn, động viên giúp đỡ suốt thời gian thực đề tài Và để có kết ngày hơm nay, chúng tơi biết ơn gia đình động viên, khích lệ, tạo điều kiện thuận lợi suốt trình học tập trình thực đề tài tốt nghiệp Xin chân thành cám ơn bạn khoa Cơ Khí Máy – khóa 12, đặc biệt bạn lớp 121461 ủng hộ, giúp đỡ, chia sẻ kiến thức, kinh nghiệm tài liệu có cho nhóm chúng tơi q trình nghiên cứu thực đề tài Một lần xin chân thành cám ơn! TPHCM, Ngày 10 tháng 07 năm 2016 Sinh viên thực Lê Đình Nam Lê Long Định an TÓM TẮT ĐỒ ÁN NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY KIỂM TRA PCB LED TỰ ĐỘNG Đề tài “ Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy kiểm tra PCB led tự động” nhằm góp phần tự động hóa q trình sản xuất, đặc biệt dây chuyền sản xuất SMT (Surface Mount Technology) Qua việc khảo sát, nghiên cứu nhóm đề phƣơng pháp kiểm tra phù hợp cho máy đồng thời thiết kế khí lập trình điều khiển máy hoạt động cách tự động đáp ứng đƣợng dây chuyền sản xuất Máy đƣợc lắp đặt hoạt động ổn định thay nhân công công việc kiểm tra chất lƣợng sản phẩm đầu dây chuyền Tuy nhiên sản phẩm công ty đa dạng kích cỡ, thiết kế có loại sản phẩm Để kiểm tra đƣợc loại PCB cần có phƣơng pháp tối ƣu Sinh viên thực Lê Long Định Lê Đình Nam ABSTRACT RESEARCHING, DESIGN, MAKING PCB LED AUTOMATIC CHECKING MACHINE Purpose of this project is automate the manufacturing process, especially in SMT production line Through the survey and researching, our team proposed the test method which is suitable for the machine, we also designed the mechanical of the test part, programmed the machine to work automaticlly and be adaptable for manufacturing line The machine has been installed and work stably, it replaces workers in product's quality checking However, the company's products are diverse in size , model and some new products To test the new PCB type requires more optimal methods an MỤC LỤC PHẦN A: GIỚI THIỆU NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CAM KẾT LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT ĐỒ ÁN MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU 10 DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ 11 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 13 PHẦN B: NỘI DUNG 14 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 15 1.1 Lý chọn đề tài 15 1.2 Tổng quan chung lĩnh vực nghiên cứu 15 1.3 Tình hình nghiên cứu ngồi nƣớc 16 1.4 Mục tiêu nhiệm vụ đề tài 16 1.5 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 17 1.6 Giới hạn đề tài 17 1.7 Tính cấp thiết đề tài 18 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 19 2.1 Quy trình kiểm tra 19 2.2 Thủy lực khí nén 19 2.2.1 Vài nét phát triển 19 2.2.2 Khả ứng dụng khí nén 20 2.2.3 Những nét đặc trƣng khí nén 20 2.2.4 Đơn vị hệ thống điều khiển 21 2.2.5 Cơ sở tính tốn khí nén 23 2.3 Cơ sở tính tốn truyền động 24 2.3.1 Các chế độ làm việc truyền động điện 24 2.3.2 độ Chọn công suất động cho động không điều chỉnh tốc 25 2.3.3 Chọn công suất động làm việc dài hạn 25 an 2.3.4 Chọn công suất động làm việc ngắn hạn 26 2.3.5 Tính cơng suất chọn động làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại 27 2.4 Bộ điều khiển Arduino 27 2.4.1 Sơ lƣợc lịch sử phát triển 27 2.4.2 Giới thiệu phần mềm Arduino ngôn ngữ lập trình 28 CHƢƠNG : THIẾT KẾ CƠ KHÍ 33 3.1 Khảo sát đáp ứng đầu vào phù hợp với thiết kế khí 33 3.2 Chọn phần mềm thiết kế máy 33 3.3 Tính tốn thiết kế truyền băng tải 34 3.3.1 Các yêu cầu băng tải 34 3.3.2 Các phƣơng án thiết kế có 34 3.4 Phƣơng pháp truyền động 35 3.5 Bản vẽ thiết kế 2d 3d 36 3.6 Chọn vật liệu thi công 44 CHƢƠNG 4: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN 51 4.1 Ý tƣởng 51 4.2 Thực 53 CHƢƠNG : PHẦN LẬP TRÌNH 55 5.1 Lập trình điều khiển cấu chấp hành 55 5.1.1 Cảm biến cấu chấp hành 55 5.1.2 Sơ đồ giải thuật lập trình điều khiển máy 56 5.1.3 Lập trình Arduino 57 5.1.4 Lập trình giao diện máy tính 69 CHƢƠNG 6: THỰC NGHIỆM 78 CHƢƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 81 7.1 Kết luận 81 7.2 Hƣớng phát triển 81 PHẦN C: TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 5.1.4 Lập trình giao diện máy tính Hình 3: Giao diện máy tính Giao diện máy tính bao gồm: Chọn cổng giao tiếp với Arduino Chọn loại PCB, hiển thị thơng tin PCB, hiển thị hình ảnh PCB Hiển thị liệu nhận đƣợc, thống kê sản phẩm lỗi, báo vị trí lỗi Nguyên lý hoạt động: sau nhận liệu từ Arduino gửi lên (dạng chuỗi gồm 24 giá trị cần kiểm tra) chƣơng trình tách chuỗi thành 24 số riêng biệt kết hợp với thông số PCB lấy giá trị cần kiểm tra Sau kiểm tra báo lỗi hình đồng thời gửi tín hiệu báo lỗi(“N”) không lỗi (“Y”) xuống Arduino để tiếp tục chƣơng trình Code giao diện: #pragma endregion String ^dulieu, ^kiemtra; String ^B,^C,^PCB,^tenhinh,^tenPCB; int r,w,somach,tong,loi; double dlnhan,dienapdat,kt; array^M; private: void findPorts(void) { GVHD: TH.S LÊ TẤN CƢỜNG 69 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP this->cbport->Items->Clear(); array^ congcom = SerialPort::GetPortNames(); this->cbport->Items->AddRange( congcom ); } private: System::Void Form1_Load(System::Object^ sender, System::EventArgs^ e) { findPorts(); timer1->Enabled=true; dulieu=""; tong=0; loi=0; this->cbpcb->Items->Clear(); this->lbpcb->Items->Clear(); StreamReader^ A; A = IO::File::OpenText("D:\\dulieupcb.txt"); String^ B = ""; int i = 0; while (i == 0) { B = A->ReadLine(); if(B != nullptr) lbpcb->Items->Add(B); else i = 1; } A->Close(); for(int i = 0;iItems->Count;i++) { if(i%3==0) cbpcb->Items->Add(lbpcb->Items[i]); } } private: System::Void cbport_Click(System::Object^ sender, System::EventArgs^ e) { findPorts(); } private: System::Void btconnect_Click(System::Object^ sender, System::EventArgs^ e) { if (this->cbport->Text == "") { GVHD: TH.S LÊ TẤN CƢỜNG 70 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MessageBox::Show(L"Vui lịng chọn cổng COM.", L"Thơng báo"); return; } if(this->serialPort1->IsOpen) { try { this->serialPort1->Close(); } catch( ) { } this->btconnect->Text= L"CONNECT"; this->cbport->Enabled=true; this->pbport->Value= 0; this->btconnect->BackColor = System::Drawing::Color::Lime; } else { this->serialPort1->PortName=this->cbport->Text; try { this->serialPort1->Open(); this->pbport->Value= 100; this->btconnect->Text= L"DISCONNECT"; this->cbport->Enabled=false; this->btconnect->BackColor = System::Drawing::Color::Red; GVHD: TH.S LÊ TẤN CƢỜNG 71 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP } catch ( ) { MessageBox::Show(L"Không thể kết nối", L"Thông báo"); } } } private: System::Void button1_Click(System::Object^ sender, System::EventArgs^ e) { try { this->serialPort1->Close(); Application::Exit(); } catch ( ) { Application::Exit(); } } private: System::Void serialPort1_DataReceived(System::Object^ System::IO::Ports::SerialDataReceivedEventArgs^ e) { if (sender==serialPort1) { sender, dulieu = this->serialPort1->ReadLine(); } } private: System::Void Form1_FormClosed(System::Object^ System::Windows::Forms::FormClosedEventArgs^ e) { try { this->serialPort1->Close(); sender, Application::Exit(); } GVHD: TH.S LÊ TẤN CƢỜNG 72 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP catch ( ) { Application::Exit(); } } private: System::Void timer1_Tick(System::Object^ sender, System::EventArgs^ e) { if (dulieu !="") { lbnhan->Items->Clear(); kt=0; try { somach=Convert::ToInt32(lbsomach->Text); } catch ( ) { somach=8; } tong++; w=0; int n=0; kiemtra = dulieu; M = gcnew array(24); //mảng chứa giá trị để kiểm tra int y = kiemtra -> Length; for (int i=0;iForeColor System::Drawing::Color::Blue; } = else { GVHD: TH.S LÊ TẤN CƢỜNG 75 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP this->serialPort1->WriteLine("N"); lblketqua->Text="ERROR!"; this->lblketqua->ForeColor = System::Drawing::Color::Red; loi++; } dulieu=""; kiemtra=""; lbtong->Text=Convert::ToString(tong); lbloi->Text=Convert::ToString(loi); label5->Text= Convert::ToString(V); } } private: System::Void button3_Click(System::Object^ sender, System::EventArgs^ e) { PCB = cbpcb->Text; for(int i = 0;iItems->Count;i++) { if(PCB == Convert::ToString((lbpcb->Items[i]))) { lbten->Text = Convert::ToString(lbpcb->Items[i]); lbsomach->Text = Convert::ToString(lbpcb>Items[i+1]); lbdienap->Text = Convert::ToString(lbpcb- >Items[i+2]); try { tenhinh="D:\\hinhPCB\\"+ PCB +".jpg"; this->pictureBox1->Image = Image::FromFile(tenhinh); } catch ( ) { MessageBox::Show(L"Lỗi load hình ảnh PCB!"); return; GVHD: TH.S LÊ TẤN CƢỜNG 76 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP } i =(lbpcb->Items->Count); } else { if (i == ((lbpcb->Items->Count) - 1) ) { MessageBox::Show(L"Khơng có liệu PCB"); } } } } private: System::Void label5_Click(System::Object^ sender, System::EventArgs^ e) { } }; } GVHD: TH.S LÊ TẤN CƢỜNG 77 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƢƠNG 6: THỰC NGHIỆM Sau hoàn thành nhóm tiến hành lắp đặt máy vào dây chuyền sản xuất công ty để kiểm tra hoạt động máy có đạt yêu cầu đáp ứng đƣợc hoạt động dây chuyền sản xuất công nghiệp hay ko a) b) Hình a, b: Hình ảnh máy lắp đặt công ty GVHD: TH.S LÊ TẤN CƢỜNG 78 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP a) b) Hình a, b: Hình ảnh máy hoạt động GVHD: TH.S LÊ TẤN CƢỜNG 79 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kết quả: máy hoạt động ổn định đáp ứng đƣợc u cầu từ phía cơng ty đặt Tự động hóa đƣợc cơng đoạn kiểm tra sản phẩm từ thủ cơng sang tự động Hình 3: Tự động hóa cơng đoạn kiểm tra GVHD: TH.S LÊ TẤN CƢỜNG 80 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƢƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 7.1 Kết luận So với nhiệm vụ đề kết nhóm hồn thành đƣợc vấn đề sau: + Tìm hiểu đƣợc hệ thống dây chuyền sản xuất SMT + Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thành công máy kiểm tra PCB led tự động + Máy hoạt động đáp ứng đƣợc dây chuyền sản xuất Tuy nhiên số vấn đề cần đƣợc cải thiện: + Cần có phƣơng pháp kiểm tra tối ƣu để kiểm tra đƣợc tất loại PCB + Việc cố định PCB để kiểm tra cịn chƣa xác, PCB có điểm nhỏ dễ bị sai lệch 7.2 Hƣớng phát triển Phần cứng máy ổn định đáp ứng đƣợc hoạt động theo dây chuyền sản xuất nhƣng sản phẩm cơng ty đa dạng hình dáng, kích cỡ nhƣ kết cấu Để kiểm tra đƣợc loại PCB cần có phƣơng pháp kiểm tra xác tối ƣu ` GVHD: TH.S LÊ TẤN CƢỜNG 81 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN C: TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu đồ án tốt nghiệp khóa trƣớc Trƣờng Đại học sƣ phạm kỹ thuật TP.HCM Thiết kế với Autocad TS Nguyễn Hữu Lộc Nhà xuất khoa học kỹ thuật 2007 Vẽ kĩ thuật.ThS Hồng Loan Nhà xuất Đồng Nai Nguyên lý chi tiết máy Nguyễn Trọng Hiệp Nhà xuất Giáo Dục Cơng nghệ thủy lực khí nén PGS.TS Lê Hiểu Giang- TS Nguyễn Thị Hồng Minh Nhà xuất Đại Học Quốc Gia TP.HCM Và tài liệu mạng internet: http://bka.vn/forum/threads/link-download-giao-trinh-tu-hoc-bai-tap-thuchanh-solidworks-co-ban.48417/ http://arduino.vn/bai-viet/542-gioi-thieu-arduino-mega2560 http://codientu.org/threads/3965/ GVHD: TH.S LÊ TẤN CƢỜNG 82 an S an K L 0 ...BỘ GIÁO DỤC VÀ DÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: NGHIÊN CỨU,THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY KIỂM TRA PCB LED TỰ ĐỘNG Giảng viên hƣớng... NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY KIỂM TRA PCB LED TỰ ĐỘNG Đề tài “ Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy kiểm tra PCB led tự động? ?? nhằm góp phần tự động hóa q trình sản xuất, đặc biệt dây chuyền... ty có nhiều loại PCB led khác nhau, loại có mơt loại thiết kế khác Vì kiểm tra hết tất PCB led máy kiểm tra điều Nên nhóm tiến hành thiết kế máy với kiểm tra riêng cho số loại PCB cố định GVHD: