(Đồ án hcmute) thiết kế, chế tạo và điều khiển hệ thống bãi giữ xe ô tô tự động

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 THIẾT KẾ, CHẾ TẠO, ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG BÃI GIỮ XE Ô TÔ TỰ ĐỘNG GVHD: TS VŨ QUANG HUY SVTH: MAI KIM TOÀN MSSV: 11146120 SVTH: PHAN THANH TOÀN MSSV: 11146121 SVTH: ĐẶNG HOÀNG VƯƠNG MSSV: 11146148 SKL 0 6 Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2015 an BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM  KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài:“THIẾT KẾ, CHẾ TẠO, ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG BÃI GIỮ XE Ô TÔ TỰ ĐỘNG” Giảng viên hướng dẫn: TS VŨ QUANG HUY MAI KIM TOÀN 11146120 11146121 Lớp: PHAN THANH TỒN ĐẶNG HỒNG VƯƠNG 111462 Khóa: 2011 - 2015 Sinh viên thực hiện: Tp Hồ Chí Minh, Ngày 31 Tháng 07 Năm 2015 an 11146148 Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi giữ xe ô tô tự động TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ 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: TS Vũ Quang Huy Sinh viên thực hiện: Mai Kim Toàn MSSV: 11146120 Phan Thanh Toàn MSSV: 11146121 Đặng Hoàng Vương MSSV: 11146148 Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi giữ xe tô tự động Các số liệu, tài liệu ban đầu: …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… Nội dung đồ án: …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… an Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi giữ xe tơ tự động …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… Các sản phẩm dự kiến …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… Ngày giao đồ án: Ngày nộp đồ án: TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) Được phép bảo vệ ………………………………………… (GVHD ký, ghi rõ họ tên) an Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi giữ xe tơ tự động LỜI CAM KẾT - Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi giữ xe ô tô tự động - GVHD: TS Vũ Quang Huy - Họ tên sinh viên: Mai Kim Toàn - MSSV: 1114620 Lớp: 111462A - Địa sinh viên: 36, đường 120, P.Tân Phú, Q.9 - Số điện thoại liên lạc: 01212760065 - Email: toanvtspkt@gmail.com - Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN): - Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khố luận tốt nghiệp (ĐATN) cơng trình tơi nghiên cứu thực Tơi khơng chép từ viết cơng bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc.Nếu có vi phạm nào, xin chịu hồn tồn trách nhiệm” Tp Hồ Chí Minh, ngày 08 tháng 07 năm 2015 Ký tên an Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi giữ xe tơ tự động LỜI NĨI ĐẦU Bốn năm khoảng thời gian đầy ý nghĩa mà chúng em gắn bó với ngơi trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp HCM việc học tập nghiên cứu Nhận nhiều hướng dẫn dạy dỗ tận tình thầy giáo chuyên môn lẫn đạo đức Luận văn tốt nghiệp thành trình lâu dài, kết tinh tất kiến thức mà sinh viên lĩnh hội trình học tập trường kiến thức tự học tập sinh viên Ngày nay, thời đại công nghiệp ngày phát triển mạnh mẽ thay đổi không ngừng, người ln có khuynh hướng kết hợp nhiều lĩnh vực công nghệ kỹ thuật để tạo sản phẩm tối ưu mang lại lợi ích cho người Nói rõ kết hợp ngành khí, tự động hóa, điện - điện tử, tin học… tạo nên mẻ nhiều đột phá lớn cho thời đại công nghiệp đương đại Đề tài “ Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi giữ xe tơ tự động ” mang lại hai ý nghĩa sau Thứ đề tài xem trải nghiệm thực để nhóm vận dụng kiến thức học tập nghiên cứu ghế nhà trường; với khả tư duy, sáng tạo để tạo sản phẩm tốt nhất, mang lại lợi ích cho người Thứ hai việc chọn thực đề tài nhằm giải vấn đề thiếu bãi giữ xe ô tô Xã hội ngày phát triển nhu cầu phương tiện lại ngày lớn Đặc biệt phát triển mạnh mẽ xe ô tô thời kỳ hội nhập quốc tế Các thành phố lớn với diện tích đất chật hẹp mà để đáp ứng nhu cầu bãi đỗ xe tơ điều khó khăn Và lý mục đích đề để nhóm thực đề tài đạt an Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi giữ xe tơ tự động LỜI CẢM ƠN Trên thực tế khơng có thành công mà không gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp người khác Trong suốt thời gian từ bắt đầu học tập giảng đường đại học đến nay, em nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ q Thầy Cơ, gia đình bạn bè Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý Thầy Cô Khoa Cơ Khí Máy – Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật với tri thức tâm huyết để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em thời gian học tập trường Em xin chân thành cảm ơn thầy TS Vũ Quang Huy tận tâm hướng dẫn, giúp đỡ chúng em nhiều qua buổi nói chuyện, thảo luận đề tài mà chúng em thực Nếu lời hướng dẫn, dạy bảo thầy em nghĩ đề tài chúng em khó hồn thiện Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy Bài thu hoạch bước đầu vào thực tế, tìm hiểu nhu cầu đối tượng hướng tới Chúng em chọn đề tài “Thiết kế chế tạo mơ hình bãi giữ xe ô tô tự động” để làm đề tài nghiên cứu Kiến thức chúng em hạn chế nhiều bỡ ngỡ Do vậy, không tránh khỏi thiếu sót điều chắn, chúng em mong nhận ý kiến đóng góp quý báu quý Thầy Cơ để kiến thức nhóm em lĩnh vực hồn thiện Tp Hồ Chí Minh, ngày 31 tháng 07 năm 2015 NHÓM THỰC HIỆN ĐỀ TÀI MAI KIM TOÀN PHAN THANH TOÀN ĐẶNG HOÀNG VƯƠNG an Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi giữ xe tơ tự động TĨM TẮT ĐỒ ÁN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ ĐIỀU KHIỂN MƠ HÌNH BÃI GIỮ XE Ơ TƠ TỰ ĐỘNG GVHD: Ts Vũ Quang Huy SVTH: Mai Kim Toàn MSSV: 11146120 Phan Thanh Toàn MSSV: 11146121 Đặng Hoàng Vương MSSV:11146148 Trường: Đại học Sư phạm kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh Khoa: Cơ khí chế tạo máy Bộ mơn: Cơ điện tử Thời gian thực hiện: 15 tuần Mục tiêu: Trên sở tìm hiểu nghiên cứu bãi giữ xe tơ tự động có giới, đồng thời dựa thực trạng thiếu chỗ giữ xe trầm trọng thành phố lớn nước ta nay, từ thiết kế chế tạo mơ hình bãi giữ xe tơ tự động nhằm đáp ứng nhu cầu lớn Mô hình có khả giữ tổng cộng 45 xe, lấy gửi xe cách nhanh chóng, linh hoạt Nội dung chính: − Thiết kế tồn phần khung − Thiết kế toàn cấu lấy xe − Thiết kế hệ thống điều khiển, giám sát − Chế tạo mơ hình thể ngun lý hoạt động bãi giữ xe ô tô tự động Kết đạt được: − Lựa chọn phương hướng giải pháp phù hợp − Thiết kế mô hình bãi giữ xe tơ tự động − Chế tạo điều khiển mơ hình bãi giữ xe ô tô tự động thể nguyên lý hoạt động hệ thống giữ xe thực tế (mô hình có dạng hình trụ, bao gồm tầng, tầng có 15 ngăn) an Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi giữ xe tô tự động SUMMARY PROJECT’S NAME: DESIGN, MANUFACTURING AND CONTROL AUTOMATIC CAR PARKING Counsellor: Ph.D Vu Quang Huy Student: Mai Kim Toan Student’s ID: 11146120 Phan Thanh Toan Student’s ID: 11146121 Dang Hoang Vuong Student’s ID: 11146148 University: University of Technology and Education Ho Chi Minh City Faculty: Faculty of Mechanical Engineering Department: Mechatronics Execution time: 15 weeks 2.1 Objectives: We research an automatic car parking system in practise Then, we synthetize, analyze and evaluate the whole system to give a best decision to make appropriate model 2.2 Main contents: We has finished a whole automatic car parking model including frame, pick car structure and control system which has used Step7 Microwin and WinCC to supervise 2.3 Results obtained: We manufacture an automatic car parking model with floors, each floor has 15 compartments But it is just a model, so we decide to make compartments which can be used to simulate the real system This model can response flexibly ability of car parking and picking Its height is 0.8 meter Its diameter is 0.9 meter The whole model can be easily controled and supervised by WinCC an Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi giữ xe ô tô tự động MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CAM KẾT LỜI NÓI ĐẦU LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT ĐỒ ÁN SUMMARY DANH MỤC BẢNG BIỂU 11 DANH MỤC HÌNH 12 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 15 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 16 1.1 Tính cấp thiết đề tài: 16 1.2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài: 16 1.3 Mục tiêu nghiên cứu đề tài: 17 1.4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu: 17 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu: 17 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu: 17 1.5 Phương pháp nghiên cứu: 17 1.5.1 Cơ sở phương pháp luận: 17 1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể: 18 1.6 Kết cấu đồ án tốt nghiệp: 18 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 19 2.1 Bãi giữ xe xếp chồng (Auto Stacker): 19 2.2 Mơ hình bãi giữ xe nhiều tầng: 19 2.3 Mơ hình bãi giữ xe hồn tồn tự động: 20 an Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi giữ xe tơ tự động Hình 5.29b Sơ đồ khối chương trình gửi xe tầng 67 an Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi giữ xe tơ tự động Sơ đồ khối chương trình lấy xe tầng tầng 2, 3: Hình 5.30a Sơ đồ khối chương trình lấy xe tầng 68 an Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi giữ xe tơ tự động Hình 5.30b Sơ đồ khối chương trình lấy xe tầng Chú thích: − XE_0: cảm biến nhận biết xe vị trí ban đầu − XE_N: cảm biến nhận biết xe vị trí N − CB vtri 1: cảm biến nhận biết cấu pallet vị trí ban đầu 69 an Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi giữ xe tơ tự động CHƯƠNG 6: THỰC NGHIỆM, ĐÁNH GIÁ 6.1 Phần khí: Sau phân tích, thiết kế nhóm đưa vào thực nghiệm hồn thành phần khí Trong q trình làm nhóm gặp phải số vấn đề chưa dự đốn hết được.Nhưng sau cải tiến nhằm đảm bảo yêu cầu khí Sau số hình ảnh sau hồn thành khí: Hình 6.1 Tồn mơ hình bãi giữ xe Hình 6.2 Cơ cấu di chuyển lên xuống 70 an Thiết kế, chế tạo điều khiển mô hình bãi giữ xe tơ tự động Hình 6.3 Cơ cấu xoay trục Hình 6.4 Cơ cấu lấy xe Đánh giá: Ưu điểm: − Hoàn thành khung bãi giữ xe chắn − Đáp ứng yêu cầu đặt − Các cấu chuyển động tương đối ổn định Nhược điểm: − Tính thẩm mỹ chưa cao − Độ xác chưa cao chế tạo thủ cơng − Vẫn cịn sai số 71 an Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi giữ xe ô tô tự động 6.2 Phần điện: 6.2.1 Các board sau chế tạo: Mạch đảo chiều động cơ: Hình 6.5 Mạch đảo chiều động Mạch chuyển đổi tín hiệu ngõ vào thành 3: Hình 6.6 Mạch chuyển đổi tín hiệu 72 an Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi giữ xe tơ tự động Mạch đệm Open-collector transistor: Hình 6.7 Mạch đệm Open-collector Đánh giá: hoàn thành mạch với ứng dụng khác cho hệ thống 6.2.2 Lắp mạch điện Sau hồn thành khí đầy đủ thiết bị cho hệ thống, tiến hành lắp mạch điện với tín hiệu ngõ vào/ra cho hệ thống Sau số hình ảnh lắp mạch điện: Hình 6.8 Định vị thiết bị 73 an Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi giữ xe tơ tự động Hình 6.9 Sau hoàn thành lắp mạch điện 6.3 Giao diện điều khiển, giám sát hệ thống Thiết kế giao diện điều khiển, giám sát hệ thống phần mềm WinCC để người dùng quản lý hệ thống cách dễ dàng Giao diện thiết kế gồm Window: 74 an Thiết kế, chế tạo điều khiển mô hình bãi giữ xe tơ tự động Window 1: Giới thiệu đề tài Hình 6.10 Giao diện điều khiển 75 an Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi giữ xe tơ tự động Window 2: Để tăng tính bảo mật cho phần mềm giao diện điều khiển, window yêu cầu người dùng nhập password để tiếp tục thực thao tác Hình 6.11 Giao diện điều khiển 76 an Thiết kế, chế tạo điều khiển mô hình bãi giữ xe tơ tự động Window 3: Giao diện điều khiển giám sát toàn hệ thống Hình 6.12 Giao diện điều khiển 77 an Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi giữ xe ô tô tự động KẾT LUẬN Kết luận: Sau khoảng thời gian nghiên cứu, tổng hợp, phân tích đánh giá hệ thống giữ xe ô tô tự động có giới, nhóm thiết kế, chế tạo điều khiển thành công mơ hình bãi giữ xe tơ tự động Qua đó, nhóm hiểu nguyên lý hoạt động, quy trình vận hành, giám sát hệ thống giữ xe ô tô Nhóm thực công việc sau: Phần khí: − Thiết kế mơ hình bãi giữ xe tơ tự động hình trụ với tầng, tầng có 15 ngăn có diện tích 12x18x17cm − Thiết kế cấu di chuyển lên xuống, xoay toàn cấu lấy xe Phần điều khiển: − Lựa chọn phương án điều khiển phù hợp linh hoạt với mơ hình khí − Lựa chọn thiết bị điều khiển phù hợp − Thiết kế hoàn thiện phần cứng điều khiển − Thiết kế hoàn thiện phần mềm điều khiển Chế tạo mơ hình: − Nhóm chế tạo mơ hình bãi giữ xe tơ tự động với tầng, tầng có 15 ngăn, tầng có ngăn giữ xe, ngăn bắt đầu, tầng có ngăn giữ xe, tầng có ngăn giữ xe Hướng phát triển tương lai: Vì thời gian chi phí thực đề tài có hạn, nên nhóm dừng lại việc thiết kế chế tạo mơ hình Để hồn thiện đề tài, nhóm cần phải thực thêm cơng việc sau: − Hồn thiện thuật tốn điều khiển trường hợp đặc biệt như: điện lúc gửi-lấy, muốn lấy liền sau gửi… − Tăng tính bảo mật thẻ từ − Cải thiện tính thẩm mỹ mơ hình − Tính tồn, gia cơng xác để giảm thiểu sai số − Chọn vật liệu phù hợp để giảm thiểu tiếng ồn vận hành − Có thể thêm ứng dụng: tính tiền, thẻ thành viên VIP… 78 an Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi giữ xe ô tô tự động TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Lê Văn Uyển, Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí, Nhà xuất giáo dục 1999 [2] Nguyễn Văn Yến, Giáo trình Chi tiết máy, Nhà xuất giao thông vận tải - 2005 [3] Trần Quốc Hùng, Nghiên cưu, hồn thiện mơ hình máy CNC phục vụ cho giảng dạy trường CNKT, THN, CĐ, Đề tài NCKH cấp Bộ, ĐHSPKT TPHCM 2005 [4] Trần Chí Thiên, Thiết kế bãi đậu xe tự động nhiều tầng chế tạo mơ hình, Đề tài NCKH cấp Bộ, ĐHSPKT TPHCM - 2009 Tiếng Anh [1] Mitsubishi, General Purpose AC Servo-J, Specifications and Instruction Manual Nguồn khác [1] Bộ truyền đai răng, link http://thuvien.ued.vn:8080/dspace/bitstream/TVDHSPDN_123456789/385/4/chuon g%203.pdf [2] Phần mềm WinCC, link https://vi.wikipedia.org/wiki/WinCC [3] Lập trình PLC, link http://optimize.com.vn/attachments/article/63/s7200_Optimize.pdf [4] Mạch điều khiển Aruino, link http://arduino.vn [5] World's biggest car delivery center, link https://www.youtube.com/watch?v=o0-bD6TCpY [6] http://doc.edu.vn/tai-lieu/dieu-khien-van-toc-va-moment-dong-co-ac-servo-bangplc-ket-hop-wincc-flexible-siemens-3714/ [7] Manual Driver động AC Servo Mr-j10A, link http://dl.mitsubishielectric.com/dl/fa/document/manual/servo/ib67138/ib67138c.pdf 79 an Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi giữ xe ô tô tự động PHỤ LỤC 80 an S an K L 0 ... TOÀN ĐẶNG HOÀNG VƯƠNG an Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi giữ xe ô tô tự động TÓM TẮT ĐỒ ÁN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ ĐIỀU KHIỂN MƠ HÌNH BÃI GIỮ XE Ô TÔ TỰ ĐỘNG GVHD: Ts Vũ Quang Huy... Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi giữ xe tơ tự động Hình 4.5 Ổ bi 40 an Thiết kế, chế tạo điều khiển n mơ hình bãi giữ gi xe tơ tự động CHƯƠNG 5: PHƯƠ ƯƠNG PHÁP VÀ THUẬT TOÁN ĐIỀU U KHIỂN... nhu cầu giữ xe ô tô nay, hệ thống giữ xe ô tô tự động thực tế Từ đó, chế tạo hồn thiện mơ hình bãi giữ xe tơ tự động hình trụ với tầng, tầng có 15 ngăn chứa xe, riêng tầng có 14 ngăn chứa xe ngăn