Nghiên cứu thiết kế và chế tạo thiết bị hỗ trợ quay phim tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ HỖ TRỢ QUAY PHIM TỰ ĐỘNG Ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: Th.S PHẠM BÁ KHIỂN Sinh viên thực MSSV Đỗ Hoàng Nam 1811040331 Lương Quốc Nam 1811040219 Tô Gia Huy 1811040318 TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ HỖ TRỢ QUAY PHIM TỰ ĐỘNG Ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: Th.S PHẠM BÁ KHIỂN Sinh viên thực MSSV Đỗ Hoàng Nam 1811040331 Lương Quốc Nam 1811040219 Tô Gia Huy 1811040318 TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 LỜI CAM ĐOAN Chúng tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu nhóm chúng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 08 năm 2022 (Ký tên ghi rõ họ tên) i LỜI CẢM ƠN Để hồn thành đề tài này, nhóm chúng em xin cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Công nghệ Tp.HCM tạo điều kiện tốt sở vật chất cho nhóm xin cảm ơn chân thành Thầy Phạm Bá Khiển tận tình hướng dẫn chúng em bước hoàn thành đồ án tốt nghiệp Qua q trình tìm hiểu thực đề tài, nhóm chúng em biết nhiều học quý giá rút nhiều học kinh nghiệm phát huy tốt kỹ làm việc nhóm, hồn thành tiến độ đề Bên cạnh cịn giúp thành viên nhóm vận dụng kiến thức học, phát triển khả tìm kiếm tài liệu, học hỏi từ áp dụng vào thực tiễn giải vấn đề cách khoa học Tuy nhiên, nhóm cịn hạn chế kiến thức kinh nghiệm làm đề tài, khơng tránh khỏi sai sót ngồi ý muốn trình làm thiết kế luận Rất mong đóng góp ý kiến, lời phê bình từ phía thầy, cơ, bạn bè để hồn thiện vốn kiến thức Lời cuối cùng, chúng em xin kính chúc Thầy Phạm Bá Khiển thật nhiều sức khỏe, thành công hạnh phúc, chúc cho nhà trường ngày phát triển để mang lại nhiều lợi ích cho hệ sinh viên sau Nhóm tác giả xin cảm ơn! ii TĨM TẮT Đồ án trình bày trình thiết kế, chế tạo thiết bị hỗ trợ quay phim Cơ cấu thiết bị xoay quanh trục x, z theo hai hướng 360 độ, điều khiển bluetooth thông qua ứng dụng điên thoại di động Bàn máy chuyển động trục x chạy khung nhôm Khung nhôm sử dụng cảm biến chướng ngại vật hai đầu điều chỉnh khoảng cách cảm biến chướng ngại vật theo ý muốn người dùng Được thiết kế gồm hai thành phần thiết kế khí phần điều khiển Phần khí nhóm thiết kế xuất phần mềm Solidworks, vật liệu mà nhóm sử dụng để thiết kế gia công chủ yếu nhôm Các máy khí để gia cơng phơi máy phay máy tiện Phần điều khiển nhóm sử dụng module HC-05 để điều khiển hai động bước qua điện thoại di động (phần thân máy), động DC 12V điều khiển remote để điều khiển bàn máy có giảm tốc cho động DC iii ABSTRACT The device supports video recording, can rotate x and z axis in both directions 360 degrees, controlled by bluetooth via DK_Motor The machine table moves on the x-axis and runs on the aluminum frame The aluminum frame uses obstacles sensor at both ends and can adjust the distance of the obstacle sensor according to the user's preferences Mechanical design designed and published by the team in Solidworks software, the main material that the team uses to design and process is mainly aluminum The main mechanical machines for machining workpieces are milling machines and lathes Control part the group uses the HC-05 module to control two stepper motors via mobile phone (body part), one 12V DC motor controlled by remote to control the machine table and has a reducer for the motor DC engine iv MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU .1 Chương GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết đề tài .2 1.2 Lí chọn đề tài 1.3 Tình hình nghiên cứu 1.4 Mục đích nghiên cứu 1.5 Mục tiêu đề tài 1.6 Đối tượng đề tài 1.7 Phạm vi đề tài .4 1.8 Kết cấu đề tài .4 Chương 2.1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI Phân tích thiết bị hỗ trợ quay phim sẵn có .5 2.1.1 Quay phim theo kiểu truyền thống 2.1.2 Bộ hỗ trợ quay phim vác vai: 2.1.3 Chân máy quay phim cố định .6 2.1.4 Bộ hỗ trợ quay phim ray 2.1.5 Thiết bị hỗ trợ quay phim tự động ray trượt 2.2 Tình hình nước 2.3 Chọn phương án phù hợp .8 Chương PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT 3.1 Mục tiêu thiết kế 3.2 Phân tích chức năng, nhiệm vụ phận thiết kế 10 3.2.1 Khung, bàn trượt 10 v 3.2.2 Trục xoay 10 3.2.3 Đế camera 10 3.3 Các thành phần cấu tạo máy .10 3.3.1 Khung nhôm, bàn trượt .10 3.3.2 Đế máy 11 3.3.3 Thân máy 11 3.4 Phương án thiết kế 11 3.4.1 Khung nhôm, bàn trượt .11 3.5 Đế máy .12 3.6 Thân máy 13 Chương QUY TRÌNH THIẾT KẾ 14 4.1 Chọn vật liệu 14 4.2 Thiết kế mơ hình 3D Solidworks: .15 4.2.1 Cụm 15 4.2.1.1 Khung nhôm 16 4.2.1.2 Bàn trượt 16 4.2.2 Cụm hai .17 4.3 Hệ thống điều khiển 19 4.4 Chọn động .22 4.4.1 Động bước step 22 4.4.1.1 4.4.2 Cấu tạo động bước 22 Phân loại động bước .22 4.4.2.1 Động bước nam châm vĩnh cửu 23 4.4.2.2 Động bước biến từ trở 23 vi 4.4.2.3 Động bước hỗn hợp 24 4.4.2.4 Động bước hai pha 24 4.4.3 4.5 Kết luận chọn động 25 Tính tốn động .29 4.5.1 Xác định công suất trục công tác 30 4.5.2 Xác định sơ số vòng quay động điện 30 4.5.3 Chọn động điện 31 4.6 Tính tốn động học .31 4.6.1 Xác định tỉ số truyền uht hệ dẫn động 31 4.6.2 Phân phối tỉ số truyền hệ dẫn động cho truyền 31 4.6.3 Công suất động trục 31 4.6.4 Tốc độ quay trục 31 4.6.5 Xác định moment xoắn trục 31 4.6.6 Sử dụng board mạch cho hỗ trợ quay phim, ghi hình: 35 4.6.6.1 Đối với điều khiển bàn máy: 35 4.6.6.2 Đối với điều khiển thân máy: 38 Chương THI CÔNG 41 5.1 Các yếu tố cần thiết trình chế tạo .41 5.2 Thi công chế tạo máy 41 5.2.1 Tổng quan thiết bị hỗ trợ quay phim 41 5.2.2 Gia cơng khí chi tiết máy 42 5.2.3 Lắp ráp mơ hình thiết bị hỗ trợ quay phim 42 5.2.3.1 5.2.4 Lắp ráp thân máy 42 Quy trình vận hành máy hỗ trợ quay phim, ghi hình 47 vii Chương ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ, KẾT LUẬN 48 6.1 Đánh giá kết 48 6.2 Những hạn chế đề tài 48 6.3 Hướng phát triển đề tài .49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 viii GVHD: Th.S Phạm Bá Khiển PHỤ LỤC [1] Code động bước: #include #define STEPPIN1 #define DIRPIN1 #define STEPPIN2 10 #define DIRPIN2 #define BTN1 A0 #define BTN2 A1 #define BTN3 A2 #define BTN4 A3 char c =' '; SoftwareSerial mySerial(2, 3); // RX, TX void setup() { Serial.begin(9600); mySerial.begin(9600); // put your setup code here, to run once: pinMode(BTN1,INPUT); pinMode(BTN2,INPUT); 51 GVHD: Th.S Phạm Bá Khiển pinMode(BTN3,INPUT); pinMode(BTN4,INPUT); pinMode(STEPPIN1,OUTPUT); pinMode(DIRPIN1,OUTPUT); pinMode(STEPPIN2,OUTPUT); pinMode(DIRPIN2,OUTPUT); digitalWrite(STEPPIN1,LOW); digitalWrite(STEPPIN2,LOW); } void loop() { // put your main code here, to run repeatedly: if(mySerial.available()) { c = mySerial.read(); Serial.println(c); } if(c == 'a' || digitalRead(BTN1) == LOW ) { moveMotor(50, STEPPIN1, 0, DIRPIN1); } if(c == 'b' || digitalRead(BTN2) == LOW ) { moveMotor(50, STEPPIN1, 1, DIRPIN1); } 52 GVHD: Th.S Phạm Bá Khiển if(c == 'c' || digitalRead(BTN3) == LOW ) { moveMotor(50, STEPPIN2, 0, DIRPIN2); } if(c == 'd' || digitalRead(BTN4) == LOW ) { moveMotor(50, STEPPIN2, 1, DIRPIN2); } if(c == 'e' ) { c = ' '; } } void moveMotor(int stepNum, int stepPin, int dir, int dirPin) { digitalWrite(dirPin, dir); for(int x = 0; x < stepNum; x++) { digitalWrite(stepPin,HIGH); delayMicroseconds(50); // điều chỉnh thống số để chạy nhanh chậm digitalWrite(stepPin,LOW); delayMicroseconds(2500);// điều chỉnh thống số để chạy nhanh chậm } } 53 B 6xM5 22 C 22.5 C +0.1 25 - 0.1 90 H SECTION H-H SECTION B-B 70 17.5 B +0.3 25 - 0.3 12 17.5 H 22.5 SECTION C-C Yêu cầu kỹ thuật: chi tiết lại 0.5mm Người vẽ Lương Quốc Nam Kiểm tra Ths Phạm Bá Khiển Trường ĐH Công nghệ TPHCM Viện kỹ thuật Hutech TẤM ĐẾ ỐNG NHƠM Nhơm Tỉ lệ 1:1 SBV: +0.3 35 - 0.3 +0.3 15 - 0.3 11.5 38 27 11.5 11.5 11.5 12.5 26.5 76 +0.5 53 - 0.5 76 12.5 25 25 12.5 +0.3 15 - 0.3 12.5 50 11.5 8xM5 11.5 +0.5 53 - 0.5 11.5 +0.5 53 - 0.5 Người vẽ Lương Quốc Nam Kiểm tra Ths Phạm Bá Khiển Trường ĐH Công nghệ TPHCM Viện kỹ thuật Hutech GỐI ĐỠ TRỤC Nhôm Tỉ lệ 1:1 SBV: +0.3 25 - 0.3 +0.3 12 - 0.3 19 38 38 10 8xM5 10 4xM5 10 10 10 21.5 63 +0.5 43 - 0.5 10 63 20 20 +0.3 12 - 0.3 10 10 +0.3 12 - 0.3 10 +0.5 43 - 0.5 10 +0.5 43 - 0.5 Người vẽ Lương Quốc Nam Kiểm tra Ths Phạm Bá Khiển Trường ĐH Công nghệ TPHCM Viện kỹ thuật Hutech GỐI ĐỠ TRỤC Nhôm Tỉ lệ 1:1 SBV: 12 A 4xM3 42 2xM5 A 6.5 10 42 25 R6 15 SECTION A-A SCALE : +0.5 22 - 0.5 6.5 SECTION B-B SCALE : 14.5 82 25 2xM5 51 27 15 25 Yêu cầu kỹ thuật: chi tiết lại là: 0.5mm Người vẽ Kiểm tra Lg Quốc Nam Ths Phạm Bá Khiển Trường ĐH Công nghệ TPHCM Viện kỹ thuật Hutech GỐI ĐỠ ĐỘNG CƠ Nhôm Tỉ lệ 1:1 SBV: 5.5 28 50 28 50 20 2.5 4xM5 15 20 10 Người vẽ Lương Quốc Nam Kiểm tra Ths Phạm Bá Khiển Trường ĐH Công nghệ TPHCM Viện kỹ thuật Hutech KE NHƠM Nhơm Tỉ lệ 2:1 SBV: R2.5 10 20 60 10.5 35 220 17.5 15 15 20 5xM5 4xM5 15 92.5 35 SECTION B-B SCALE : 15 SECTION D-D SCALE : 60 220 Người vẽ Lương Quốc Nam Kiểm tra Ths Phạm Bá Khiển Trường ĐH Công nghệ TPHCM Viện kỹ thuật Hutech BÀN TRƯỢT Nhôm Tỉ lệ 1:1 SBV: 7 A C R0.5 +0.1 - 0.1 D 11 25.5 16 12 16 B R7.5 A R2 SECTION A-A SCALE : SECTION C-C C 0.8 R11.5 SCALE : R0.6 0.5 R0.2 DETAIL B SCALE : DETAIL D SCALE : Người vẽ Lương Quốc Nam Kiểm tra Ths Phạm Bá Khiển Trường ĐH Công nghệ TPHCM Viện kỹ thuật Hutech PULLY Nhôm Tỉ lệ 5:1 SBV: 18 17 16 15 14 13 12 11 10 STT Tên Gọi Vật liệu Số lượng Tấm đế Nhôm 6061 Khối đỡ camera Nhôm 6061 Tấm đỡ Camera Nhựa Resin Ống15 203mm Nhôm 6061 Khối đỡ Nhôm 6061 Ống 12 152mm Nhôm 6061 Khối đỡ Nhôm 6061 Ống 12 178mm Nhôm 6061 Ống 15 280mm Nhôm 6061 10 Khối đỡ Nhôm 6061 11 Bánh sâu Nhựa Resin 12 Động 13 Ống nối Nhôm 6061 14 Tấm đỡ động Nhôm 6061 15 Ổ lăn Thép C45 16 Ống 25 Nhôm 6061 17 Khối đỡ Nhôm 6061 18 Bánh Nhựa Resin Người vẽ Lương Quốc Nam Kiểm tra Ths Phạm Bá Khiển Trường ĐH Công nghệ TPHCM Viện kỹ thuật Hutech BẢN VẼ PHÂN RÃ THÂN TRÊN Tỉ lệ 1:3 SBV: 8 10 11 12 13 14 STT Tên gọi Vật liệu Số lượng Thanh nhôm 200mm Nhôm 2 Thanh nhôm 160mm Nhôm Thanh nhôm 1000mm Nhôm Ke nhôm Thép C45 Trục bánh xe Inox Gối đỡ động Thép C45 Pully TCVN Bàn trượt Nhôm Bánh xe TCVN 10 Tấm L Thép C45 11 Bu long TCVN 12 Tấm đỡ bánh xe Thép C45 13 Động DC Thép SKD 11 14 Bánh nhỏ TCVN Người vẽ Lương Quốc Nam Kiểm tra Ths Phạm Bá Khiển Trường ĐH Công nghệ TPHCM Viện kỹ thuật Hutech BẢN VẼ PHÂN RÃ THÂN DƯỚI Tỉ lệ 1:1 SBV: 18 14 336 D D 17 10 11 152 12 263 SECTION D-D SCALE : 16 STT Tên Gọi Vật liệu Số lượng Tấm đế Nhôm 6061 Khối đỡ camera Nhôm 6061 Tấm đỡ Camera Nhựa Resin Ống15 203mm Nhôm 6061 Khối đỡ Ống 12 152mm Nhôm 6061 Nhôm 6061 Khối đỡ Ống 12 178mm Nhôm 6061 Nhôm 6061 Ống 15 280mm Nhôm 6061 10 Khối đỡ Nhôm 6061 11 Bánh sâu Nhựa Resin 12 Động TCVN 13 Ống nối Nhôm 6061 14 Tấm đỡ động Nhôm 6061 15 16 Ổ lăn Ống 25 TCVN Nhôm 6061 17 18 Khối đỡ Bánh Nhôm 6061 Nhựa Resin Người vẽ Lương Quốc Nam Kiểm tra Ths Phạm Bá Khiển Trường ĐH Công nghệ TPHCM Viện kỹ thuật Hutech BẢN VẼ LẮP THÂN TRÊN Tỉ lệ 1:3 SBV: 10 14 10 11 H I F 200 F H SECTION H-H SCALE : 1000 DETAIL I SCALE : 20 70 220 13 SECTION F-F SCALE : 12 STT Tên gọi Vật liệu Số lượng Thanh nhôm 200mm Nhôm 2 Thanh nhôm 160mm Nhôm Thanh nhôm 1000mm Nhôm Ke nhôm Thép C45 Trục bánh xe Inox Gối đỡ động Thép C45 Pully TCVN Bàn trượt Nhôm Bánh xe TCVN 10 Tấm L Thép C45 11 Bu long TCVN 12 Tấm đỡ bánh xe Thép C45 13 Động DC TCVN 14 Bánh nhỏ TCVN Người vẽ Lương Quốc Nam Kiểm tra Ths Phạm Bá Khiển Trường ĐH Công nghệ TPHCM Viện kỹ thuật Hutech BẢN VẼ LẮP THÂN DƯỚI Tỉ lệ 1:5 SBV: 11 14 19 32 29 15 17 16 20 21 18 30 F 31 22 11 23 24 G 27 25 10 13 G DETAIL F SCALE : 28 26 SECTION G-G SCALE : STT Tên gọi Thanh nhôm 200mm 2 Thanh nhôm 1000mm Thanh nhôm 160mm Bánh xe Nhựa Tấm kẹp bánh xe Thép C45 Tấm L Thép Bulong TCVN Bàn trượt Nhôm 6061 Tấm đế Nhôm 6061 10 Ống 25 Nhôm 6061 11 Khối đỡ Nhôm 6061 12 Ổ_lăn TCVN 13 Ống15 203mm Nhôm 6061 14 Khối đỡ Nhôm 6061 15 Ống 15 280mm Nhôm 6061 16 Khối đỡ Nhôm 6061 17 Ống 12 178mm Nhôm 6061 18 Ống 12 152mm Nhôm 6061 19 Khối đỡ Nhôm 6061 20 Khối đỡ camera Nhôm 6061 21 Tấm đỡ Camera Nhôm 6061 22 Động bước TCVN 23 Tấm đỡ động Nhôm 6061 24 Động DC TCVN 25 Trục bánh xe Thép SKD11 26 Bánh nhỏ TCVN 27 Pully TCVN 28 Ke nhôm Thép SKD11 29 Tấm đỡ động Nhôm 6061 30 ống nối Nhôm 6061 31 Bánh sâu Nhựa Resin 32 Bánh Nhựa Resin Người vẽ Lương Quốc Nam Kiểm tra Phạm Bá Khiển Trường ĐH Công nghệ TPHCM Viện kỹ thuật Hutech Vật liệu Số lượng Ghi BẢN VẼ LẮP Tỉ lệ 1:5 SBV: 12