THIẾT KẾ PHI CÔNG MÔ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO CÓ KẾT NỐI MÁY TÍNH LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay đất nước ta đang trong quá trình Công nghiệp hoá, hiện đại hoá Chính vì vậy có rất nhiều khu công n[.]
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
Tính cấp thiết của đề tài
Phân loại sản phẩm là một yêu cầu cấp thiết trong công nghiệp nhằm thay thế cho con người đặt biệt là phân loại sản phẩm theo tiêu chí khác nhau Đã có nhiều mô hình có thể phân loại sản phẩm theo các tiêu chí đơn giản như phân loại từ tính, theo màu sắc hoặc theo khối lượng
Thiết kế và ứng dụng pic dung để điều khiển mô hình băng tải phân loại sản phẩm theo kích cở là nội dung chính của công trình nghiên cứu Mô hình bao gồm khối cơ khí và khối điều khiển Để làm được công việc phức tạp này ở đây sử dụng một hệ thống băng tải và cảm biến hồng ngoại v1 để phân loại sản phẩm Bộ sử lý sử dụng là pic 16F877A với nhiều tính năng ưu việt và giá thành tốt Mặc dù mô hình đơn giản nhưng có thể cho phép giải quyết một số nội dung và điều khiển tự động
Hiện nay, phân loại sản phẩm là một công đoạn sử dụng rất nhiều trong thực tế sản xuất khi dùng sức người, công việc này đòi hỏi sự tập trung cao và có tính lập lại nên người thao tác khó đảm bảo được tính chính xác trong công việc Mặc khác có những yêu cầu phân loại dựa trên các yêu cầu kỹ thuật rất nhỏ mà mắt thường có thể nhận ra Điều này ảnh hưởng trực tiếp tới năng suất và chất lượng sản phẩm vì vậy , hệ thống tự động nhận dạng và phân
Nhiệm vụ đề tài
- Tìm hiểu về cảm biến hồng ngoại
- Tìm hiểu về lập trình visual basic
- Thiết kế thi công mô hình
- Lập trình cos cho bo điều khiển
- Lập trình điều khiển trên máy tính
- Chạy thử và hoàn thiện hệ thống
Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp điều tra: khảo sát thực tế tình hình trong lĩnh vực điểu khiển tự động; công đoạn phân loại sản phẩm trong sản suất; cấu tạo và nguyên lý hoạt động của vi xử lý PIC phục vụ cho việc hệ thống hóa số liệu ban đầu để thiết kế.
Các phương pháp tính toán, thiết kế mô hình và các hệ thống tự động: sử dụng các phần mềm AutoCAD; …
Mô hình cơ bản phải phù hợp với nguyên lý phân loại trong thực tế.
Lắp ráp, đấu nối và vận hành điều khiển dễ dàng.
Sử dụng các vật tư, thiết bị, linh kiện thông dụng dễ dàng thay thế sữa chữa. Đảm bảo tính thẩm mỹ và gọn gàng Các cơ cấu truyền động, kết nối phải đảm bảo cứng vững và tuổi thọ cao.
Giá trị thực tiển
Kết quả nghiên cứu là một giải pháp cho hình thức phân loại sản phẩn trong thực tế.Nâng cao chất lượng phân loại sản phẩm từ thủ công lên máy móc tự động Loại bỏ những nhược điểm và nguy hiểm trong phân loại sản phẩm thủ công an toàn lao đông cho con người, tiết kiệm lao động chân tay.
Giảm thời gian cho các nghành đòi hỏi kỹ thuật phân loại sản phẩm, mang tính cách mạng trong việc chuyển hình thức phân loại từ người sang máy Tăng và đảm bảo độ chính xác cao trong công đoạn phân loại sản phẩm khi một ngày càng có nhiều yêu cầu cao hơn trong lĩnh vực phân loại. Đánh nhanh quá trình chuyển giao công nghệ và áp dụng công nghệ vào các quá trình phân loại sản phẩm mà lao động thủ công còn chiếm phần đông.
Nội dung đề tài
- Có thể phân loại sản phẩm theo chiều cao
- Có thể đếm sản phẩm và hiển thị trên màn hình led và màn hình máy tính
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Giới thiệu các linh kiện và hình ảnh thực tế
A/ GIỚI THIỆU CHUNG BĂNG TẢI:
Băng tải thường được dùng để di chuyển các vật liệu đơn giản và vật liệu rời theo phương ngang và phương nghiêng Trong các dây chuyền sản xuất, các thiết bị này được sử dụng rộng rãi như những phương tiện để vận chuyển các cơ cấu nhẹ, trong các xưởng luyện kim dùng để vận chuyển quặng, than đá, các loại xỉ lò trên các trạm thủy điện thì dùng vận chuyển nhiên liệu Trên các kho bãi thì dùng để vận chuyển các loại hàng bưu kiện, vật liệu hạt hoặc 1 số sản phẩm khác Trong 1 số ngành công nghiệp nhẹ, công nghiệp thực phẩm, hóa chất thì dùng để vận chuyển các sản phẩm đã hoàn thành và chưa hoàn thành giữa các công đoạn, các phân xưởng, đồng thời cũng dùng để loại bỏ các sản phẩm không dùng được.
Cấu tạo đơn giản , bền, có khả năng vận chuyển rời và đơn chiếc theo các hướng nằm ngang, nằm nghiêng hoặc kết hợp giữa nằm ngang với nằm nghiêng.Vốn đầu tư không lớn lắm, có thể tự động được, vận hành đơn giản, bảo dưỡng dễ dàng, làm việc tin cậy, năng suất cao và tiêu hao năng lượng so với máy vận chuyển khác không lớn lắm
A.1.2 CẤU TẠO CHUNG BĂNG TẢI:
Hình1.1: cấu tạo chung băng chuyền.
1 Bộ phận kéo cùng các yếu tố làm việc trực tiếp mang vật
2 Trạm dẫn động, truyền chuyển động cho bộ phận kéo
3 Bộ phận căng, tạo và giữ lực căng cần thiết cho bộ phận kéo
4 Hệ thống đỡ (con lăn, giá đỡ ) làm phần trựợt cho bộ phận kéo và các yếu tố làm việc
A.1.3 CÁC LOẠI BĂNG TẢI TRÊN THỊ TRƯỜNG HIỆN NAY:
Bảng 1.1:Danh sách các loại băng tải.
A.1.4 GIỚI THIỆU BĂNG TẢI TRONG MÔ HÌNH:
Do băng tải dung trong hệ thống làm nhiệm vụ vận chuyển sản phẩm nên trong mô hình đồ án đã lựa chọn loại băng tải dây đai để mô phỏng cho hệ thống dây chuyền trong nhà máy với những lý do sau đây :
- Tải trọng băng tải không quá lớn.
- Kết cấu cơ khí không quá phức tạp
- Dễ dàng thiết kế chế tạo
- Có thể dễ dàng hiệu chỉnh băng tải
Tuy nhiên loại băng tải này cũng có 1 vài nhược điểm như độ chính xác khi vận chuyển không cao, đôi lúc băng tải hoạt động không ổn định do nhiều yếu tố: nhiệt độ môi trường ảnh hưởng tới con lăn, độ ma sát của dây đai giảm qua thời gian…
Nút ấn còn gọi là nút điều khiển là 1 loại khí cụ điện điều khiển bằng tay, dùng để điều khiển từ xa các khí cụ điện đóng cắt bằng điện từ, điện xoay chiều, điện 1 chiều hạ áp, các dụng cụ báo hiệu và cũng để chuyển đổi các mạch điện điều khiển, tín hiệu liên động bảo vệ….
Nút ấn thường dùng để khởi động, dừng và đảo chiều quay các động cơ điện bằng cách đóng cắt các cuộn dây nam châm điện của công tắc tơ, khởi động từ.
Loại button rất phổ biến, cũng như đèn LED, loại button này cũng có các kính thước cạnh 6mm hoặc 12m Loại 6mm hay được dùng trong các dự án nhỏ
Hình 3.1 Nút nhấn 6mm và 12mm.
A.2.2 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC:
Nút ấn gồm hệ thống lò xo, hệ thống các tiếp điểm thuờng mở và thường đóng và vỏ bảo vệ khi tác động vào nút ấn, các tiếp điểm chuyển trạng thái và khi không còn tác động, các tiếp điểm trở lại trạng thái ban đầu.
Nút ấn thường đặt trên bảng điều khiển, ở tủ điện, trên hộp nút ấn các loại nút ấn thông dụng có dòng điện định mức là 5A, điện áp ổn định mức là 400V, tuổi thọ điện đến 200.000 lần đóng cắt, tuổi thọ cơ đến 1000000 lần đóng cắt nút ấn màu đỏ thường dùng để đóng máy,màu xanh để khởi động máy
Hình 3.2: Nút nhấn start và stop.
A.2.3 NÚT NHẤN TRONG MÔ HÌNH:
Thay vì chỉ có 2 chân như công tắc, nút nhấn có 4 chân chia làm 2 cặp Những chân trong cùng một cặp được nối với nhau, những chân khác cặp thì ngược lại Khi bạn nhấn nút, cả 4 chân của nút nhấn đều được nối với nhau, cho phép dòng điện từ một chân bất kì có thể tới 3 chân còn lại
Led 7 đoạn là một công cụ thông dụng được dùng để hiển thị các thông số dưới dạng các số từ 0 đến 9 Mặc dù công cụ LCD giúp chúng ta thể hiện các thông số một cách linh động hơn nhưng led 7 đoạn vẫn được sử dụng nhiều trong công nghiệp do các ưu thế của nó như : ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ, dễ tạo sự chú ý và góc nhìn rộng
LED 7 đoạn dùng nhiều trong các mạch hiện thị thông báo, hiện thị số, kí tự đơn giản LED 7 đoạn được cấu tạo từ các LED đơn sắp xếp theo các đoạn nét để có thể biểu diễn các chữ số hoặc các kí tự đơn Tùy vào kích thước của số và kí tự mà mỗi đoạn được cấu tạo bởi một hay nhiều LED đơn Qua đó người ta chỉ cần các bit tương ứng với các LED đơn để điều khiển, hiển thị số từ 0 đến 9 và các kí tự
LED 7 thanh bao gồm 7 thanh LED được đánh dấu là các kí tự a, b, c, d, e, f, g và một dấu chấm thập phân kí hiệu là dp Ta có thể xem LED 7 đoạn là một tổ hợp gồm 8 LED 8 LED này có một đầu (Anode hoặc Cathode) được nối chung và được bố trí theo một qui tắc nhất định dùng để hiển thị các chữ số thập phân Có hai loại LED 7 thanh, đó là loại Anode chung (cực Anode của các LED được nối chung với nhau) và loại Cathode chung (cực Cathode của các LED được nối chung với nhau) Tùy theo từng loại LED mà ta có các phương pháp điều khiển các LED trong tổ hợp đó sáng tắt một cách thích hợp Đối với loại Anode chung, một LED sẽ được bật sang nếu mức logic đưa vào chân điều khiển đoạn LED đó là mức logic 0 Đối với loại Cathode chung, một LED sẽ được bật sáng nếu mức logic đưa vào chân điều khiển đoạn LED đó là mức logic 1 a Bộ hiển thị led 7 thanh b Loại anode chung c Loại Cathod chung
Hình vẽ trên là một LED 7 thanh loại Cathode chung Thực ra cấu trúc các chân của LED
7 thanh có thể thay đổi chứ không cố định Một phương pháp để xác định chính xác các chân điều khiển của LED 7 thanh là kiểm tra từng chân của LED đó.Dựa vào hình vẽ ta có thể hiểu được một phần nào phương pháp hiển thị của một LED
2.2.4 CẢM BIẾN HỒNG NGOẠI V1: f f g g c Vcc c e e d d a a b b
Tia hồng ngoại là những bức xạ không nhìn thấy được, có bước sóng lớn hơn bước sóng của ánh sáng đỏ (λ > 0,75μm), có bản chất là sóng điện từ.m), có bản chất là sóng điện từ.
THIẾT KẾ THI CÔNG MÔ HÌNH
Thiết kế phần cứng
A/ YÊU CẦU THIẾT KẾ PHẦN CỨNG
Băng chuyền có thể nâng các khối vật liệu sử dụng làm bằng mica và giấy, có hình trụ và có màu trắng, cân nặng khoảng 3gam-5gam
Cảm biến có thể phát hiện có vật cản đi qua
Cần gạt có thể gạt các khối vật liệu xuống máng
Khối sử lý có thể đếm và xuất ra màn hình led 7 đoạn
B/ SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MẠCH
Hình 3.1 sơ đồ khối của mạch
Khối cảm biến : Chọn cảm biến V1 làm nhiệm vụ phát hiện vật cản
Cảm biến sản phẩm thấp Động cơ RC SERVO đẩy sản phẩm vừa
Cảm biến sản phẩm vừa Động cơ RC SERVO đẩy sản phẩm cao
Cảm biến sản phẩm cao
PIC16F877A Động cơ DC kéo băng tải
Hiển thị các số sản phẩm đếm được lên led 7 thanh
Nút nhấn start/pause và nút nhấn restart
- Bộ so sánh sử dụng LM393, làm việc ổn định
- Điện áp làm việc: 3.3V - 5V DC.
- Dòng tiêu thụ: o Vcc = 3.3V: 23 mA o Vcc = 5.0V: 43 mA
- Khi bật nguồn, đèn báo nguồn màu đỏ sáng.
- Lỗ vít 3 mm, dễ dàng cố định, lắp đặt
- Các mô-đun đã được so sánh điện áp ngưỡng thông qua chiết áp, nếu sử - dụng ở chế độ thông thường, xin vui lòng không tự ý điều chỉnh chiết áp
- Khoảng cách phát hiện: 2 ~ 30 cm
- LED báo nguồn và LED báo tín hiệu ngõ ra
- Mức logic ngõ ra: o Mức thấp - 0V: khi có vật cản o Mức cao - 5V: khi không có vật cản
- Kích thước: 3.2cm x 1.4cm Góc quét: 35 Độ
- Tín hiệu đầu ra tích cực thấp Khi phát hiện vật cản sẽ có tín hiệu trả về làm sáng LED.
- VCC: điện áp chuyển đổi từ 3.3V đến 5V (có thể được kết nối trực tiếp đến vi điều khiển 5V và 3.3V)
- OUT: đầu ra kỹ thuật số (0 và 1)
Khối hiển thị : hiện thị lên led 7 đoạn , được kết nối với port D từ RD0 đế RD5
Khối nút nhấn : gồm một nút star/stop và reset , nút star/stop dùng để khởi động và tắt còn nút reset thì để khởi động lại từ đầu
Khối sử lý trung tâm : khối này là một vi điều khiển 16F877A có nhiệm vụ sử lí tín hiệu từ nút nhấn , nhận tín hiệu từ cảm biến phát tín hiệu lên cần gạt và xuất tín hiệu ra màn hình led 7 đoạn
A/ TÍNH TOÁN CHỌN ĐIỆN TRỞ
2> Tính toán điện trở kích a1015:
Suy ra chọn trở gần với giá trị trên, chọn R = 4700 ohm
3> Tính toán điện trở hạn dòng led 7 đoạn:
Dòng qua 1 thanh led = 0.015 A, Điện áp rơi trên 1 thanh led = 1,5V
B/ TÍNH TOÁN CHỌN ĐỘNG CƠ:
B.1 HƯỚNG DẪN CHỌN ĐỘNG CƠ TRONG BĂNG TẢI:
Nếu chọn động cơ thiếu công suất sẽ không thể kéo tải được hoặc chạy không đạt tốc độ gây nóng, mau hỏng động cơ
Nếu chọn động cơ thừa công suất sẽ gây lãng phí chi phí băng tải
CÁC BƯỚC HOẠT ĐỘNG CƠ TRONG BĂNG TẢI:
Bước 1: Phân tích tải trọng
Tổng tải trọng khối hàng trên băng chuyền: W=3gam-5gam.
Tốc độ băng chuyền: V=9.5m/phút
Hệ số ma sát pully: π1=0.95
Hệ số ma sát hộp giảm tốc: π2=0.9
Thời gian làm việc: 8 giờ/ngày
Bước 2: Tính chọn tỉ số truyền
Tỉ số truyền bằng tỉ số vòng quay pully/bánh răng hộp số
Tốc độ vòng quay pully: N1= tốc độ gói hàng/ Dxπ (D: Đường kính pully)
Tốc độ vòng quay hộp số: N2=N1x(Tốc độ pully/ số rănghộp số)
Tỉ số truyền động cơ = tốc độ vòng quay hộp số / tốc độ vòng quay pully
Bước 3: Tính mômen động cơ
Momen đầu hộp số: T2=(T1 x tỉ số truyền) x η2
Bước 4: Tính công suất động cơ
KẾT LUẬN: Chọn Động Cơ DC Giảm Tốc GA37 100rpm
Động cơ DC giảm tốc GA37 thích hợp với các ứng dụng xe mô hình, robot, ổ khóa điện tử, thiết bị thông minh,
Tốc độ không hộp số: 5600rpm.
Tốc độ qua hộp số: 6V ~ 30rpm.
Tốc độ trước giảm tốc 10.000RPM
Lực kéo moment: 20kg.cm
Thiết kế phần mềm
3.2.1 YÊU CẦU CỦA PHẦN MỀM
Tăng số sản phẩm thấp lên 1 Y
Có sản phẩm Y Tăng số sản phẩm trung
Hình 3.1 Lưu đồ giải thuật
3.2.3 Lập trình a/ sử dụng phần mềm CCS C Compiler để lập trình :
Có sản phẩm thấp Y Tăng sản phẩm thấp lên 1
Hiển thị sản phẩm lên led 7 đoạn
Nhận được mã điều khiển từ máy tính
Hình 3.4 : phần mềm lập trình pic b/ sử dụng phần mềm visual studio tạo phần mềm giao diện kết nối máy tính b.1.1 phần mềm hổ trợ lập trình visual studio
B.1.2 phần mềm giao diện xuất ra màn hình
Hình 3.5 Phần mềm giao diện
Mạch in
Hình 3.3.2 : Hình ảnh bo mạch
Bản vẻ mô hình
Hình 3.4.1 : Bản vẻ mô hình
3.5 HÌNH ẢNH MÔ HÌNH THỰC TẾ:
Hình ảnh thực tế
Làm thành công mô hình :