Đồ án phân loại chiều cao

Mục lục Lời Mở Đầu 5 Chương 1: Tổng quan về đề tài 6 1.1 Lý do chọn đề tài 6 1.2 Mục tiêu của đề tài 6 1.3 Đối tượng 7 1.4 Phương thức nghiên cứu 7 1.5 Ý nghia thực tế 7 CHƯƠNG 2 SƠ LƯỢC VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KÍCH THƯỚC 8 2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ. 8 2.2 Các băng chuyền phân loại sản phẩm hiện nay. 9 2.2.1 Giới thiệu chung. 9 2.2.2 Ưu điểm của băng tải 9 2.2.3. Cấu tạo chung của băng tải. 10 2.2.4. Các loại băng tải trên thị trường hiện nay. 11 2.2.5 Các loại băng tải phân loại sản phẩm hiện nay 12 2.3 Giới thiệu băng tải trong mô hình 14 CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ CÁC LINH KIỆN CHÍNH 18 3.1 Arduino Nano 18 3.1.1 Giới thiệu 18 3.1.2 Arduino Nano 20 3.2. Cảm biến Hồng Ngoại 23 3.4 Màn hinh Lcd 2004 25 3.5 Triết Áp Đơn 10K 27 3.6 Motor DC 28 3.6.1 Giới thiệu 28 3.6.2 Tính toán chọn động cơ 28 3.6.3 Thông số kỹ thuật 29 3.6.4 Cấu tạo & Hoạt động 30 3.7 Mạch Công Suất MOSFET IRF520 31 3.8 Motor Servo 33 3.8.1 Giới thiệu 33 3.8.2 Giới thiệu 34 3.8.3 Thông số kỹ thuật 36 3.8.4 Điều biến độ rộng xung 37 3.8.5 Giới hạn quay 38 3.8.6 Phân loại và các kích thước đặc biệt 38 3.9 Nguồn 39 CHƯƠNG 4 THI CÔNG HỆ THỐNG 41 4.1 Giới thiệu 41 4.2 Các phần mềm thiết kế 43 4.2.1 Arduino IDE 43 4.2.2 Altium designer 47 4.3 Sơ đồ khối 48 4.4 Sơ đồ nguyen lý 49 4.5 Lưu đồ thuật toán 50 50 50 4.7 Code điều khiển 51 Chương 5: KẾT LUẬN 59 5.1 Ưu nhược điểm 59 5.2 Hướng phát triển 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 Danh mục hình ảnh Hình 2.1: Cấu tạo chung băng chuyền. 12 Bảng 2.1: Danh sách các loại băng tải. 13 Hình 2.2: Băng chuyền trên bản vẽ 1. 17 Hình 2.3: Băng chuyền trên bản vẽ 3. 18 Hình 2.4: Băng chuyền thực tế 19 Hình 3.2 Arduino Nano 22 Hình 3.3 Arduino Nano Pinout 23 Hình 3.4: Giao diện lập trình cho Arduino 24 Hình 3.5: Cảm biến hống ngoại 25 Hình 3.6: Sơ đồ cảm biến hống ngoại 25 Hình 3.7: Màn hinh LCD 27 Hình 3.8: Triết Áp Đơn 10K 29 Hình 3.9: Kích thước động cơ 32 Hình 3.10: Nguyên lý hoạt động phần cảm và phần ứng 33 Hình 3.11: Mạch công suất MOSFET IRF520 34 Hình 3.12: Sơ đồ mạch công suất 35 Hình 3.13: Servo 996 36 Hình 3.14: Cấu tạo cơ bản của một động cơ (motor) servo 37 Hình 3.15: Sơ đồ nối dây của Micro Servo 38 Hình 3.16 Kích thước Micro Servo 39 Hình 3.17: Điều khiển trục ra của động cơ bằng cách điều chế độ rộng xung 40 Hình 3.18: Nguồn Adapter 12V-2A 5.5*2.1mm 41 Hình 4.1: Mô hình hệ thống 44 Hình 4.2: Board mạch chính của hệ thống 44 Hình 4.3: Giao diện lập trình IDE 46 Hình 4.4: Menu file trên phần mềm IDE 47 Hình 4.7: Cách chọn cổng COM trên màn hình IDE 48 Hình 4.5: Giao diện chính của Altium designer 50 Hình 4.6: Sơ đồ khối 50 Hình 4.7: Sơ đồ nguyên lý 51   Lời Mở Đầu Ngày nay kỹ thuật vi điều khiển đã trở nên quen thuộc trong các ngành kỹ thuật và trong dân dụng. Các bộ vi điều khiển có khả năng xử lý nhiều hoạt động phức tạp mà chỉ cần một chip vi mạch nhỏ, nó đã dần thay thế các tủ điều khiển lớn và phức tạp bằng những mạch điện gọn nhẹ, dễ dàng thao tác sử dụng. Vi điều khiển không những góp phần vào kỹ thuật điều khiển mà còn góp phần to lớn vào việc phát triển thông tin. Chính vì các lý do trên, việc tìm hiểu, khảo sát vi điều khiển là điều mà các sinh viên ngành điện mà đặc biệt là chuyên ngành kỹ thuật điện-điện tử phải hết sức quan tâm. Đó chính là một nhu cầu cần thiết và cấp bách đối với mỗi sinh viên, đề tài này được thực hiện chính là đáp ứng nhu cầu đó. Để góp phần đáp ứng nhu cầu trên và đóng góp thêm giải pháp thay thế các tủ điều khiển lớn và phức tạp, sau một thời gian dưới sự giảng dạy của các thầy cô trường Đại học, đồng thời được sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy và các bạn cùng khoa, tôi đã thiết kế, chế tạo "Mô hình phân loại sản phẩm theo chiều cao dùng Arduino." Do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm của tôi còn có hạn nên sẽ không thể tránh khỏi những sai sót. Tôi rất mong được sự giúp đỡ và tham khảo ý kiến của thầy cô và các bạn nhằm đóng góp phát triển thêm đề tài. Chương 1: Tổng quan về đề tài 1.1 Lý do chọn đề tài Với sự phát triển của xã hội, khoa học kĩ thuật nói chung và vi điều khiển nói riêng ngày càng được ứng dụng ở hầu hết các lĩnh vực. Trong nhiều lĩnh vực được quan tâm, có một lĩnh vực về vi điều khiển được quan tâm rất nhiều hiện nay đó là vi điều khiển AVR. Một trong số những biến thể phổ biến của AVR là Arduino. Việc tìm hiểu và ứng dụng hết khả năng của nhiều loại Arduino là cả một quá trình dài lý thú và hữu ích, vì sự thuận tiện, tinh gọn, khả năng phát triển cũng như sự đa dạng các dòng sản phẩm phù hợp nhiều quy mô ứng dụng của nó. Một ý tưởng khác được quan tâm đông đảo trên các diễn đàn học tập ngành điện tử và tự động hóa, nhưng chưa có một tài liệu chính thống phổ biến hướng dẫn hay cung cấp thông tin về nó, cũng như chưa được giảng dạy ở nhiều trung tâm đó là ứng dụng Arduino trong sản xuất. Trước thực tiễn ấy, tôi đã quyết định chọn đề tài này nhằm tìm hiểu về vấn đề đếm và phân loại sản phẩm qua ứng dụng của Arduino. 1.2 Mục tiêu của đề tài Mục đích nghiên cứu thông qua đề tài là tìm hiểu về ứng dụng đếm và phân loại sản phẩm nên nhiệm vụ nghiên cứu gồm: - Tìm hiểu cơ chế hoạt động. - Phân tích sơ đồ nguyên lý. - Nâng cao kỹ năng lập trình vi điều khiển, hàn mạch, làm sản phẩm điện tử. - Phát triển khả năng tư duy cho sinh viên trong quá trình nghiên cứu 1.3 Đối tượng - Thi công hệ thống “ Phân loại sản phẩm theo chiều cao và đếm sản phẩm “ - Xây dựng mô hình. - Xây dựng lưu đồ thuật toán 1.4 Phương thức nghiên cứu - Thiết kế và thi công hệ thống - Tìm hiểu và nghiên cứu về các loại cảm biến hồng ngoại - Thiết kế lưu đồ giải thuật và viết chương trình điều khiển cho Arduino. - Thử nghiệm và điều chỉnh để mô hình tối ưu. Đáp ứng được yêu cầu thực tế. 1.5 Ý nghia thực tế Mục đích nghiên cứu thông qua đề tài là tìm hiểu về ứng dụng đếm và phân loại sản phẩm nên nhiệm vụ nghiên cứu gồm: - Tìm hiểu cơ chế hoạt động. - Phân tích sơ đồ nguyên lý. - Nâng cao kỹ năng lập trình vi điều khiển, hàn mạch, làm sản phẩm điện tử. - Phát triển khả năng tư duy cho sinh viên trong quá trình nghiên cứu. CHƯƠNG 2 SƠ LƯỢC VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KÍCH THƯỚC 2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ. Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử mà trong đó điều khiển tự động đóng vai trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lí, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin…. do đó chúng ta phải nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng. Xuất phát từ những đợt đi thực tập tốt nghiệp tại nhà máy, các khu công nghiệp và tham quan các doanh nghiệp sản xuất, chúng em đã đƣợc thấy nhiều khâuddc tự động hóa trong quá trình sản xuất. Một trong những khâu tự động trong dây chuyền sản xuất tự động hóa đó là số lƣợng sản phẩm sản xuất ra được các băng tải vận chuyển và sử dụng hệ thống nâng gắp phân loại sản phẩm. Tuy nhiên đối với những doanh nghiệp vừa và nhỏ thì việc tự động hóa hoàn toàn chưa được áp dụng trong những khâu phân loại, đóng bao bì mà vẫn còn sử dụng nhân công, chính vì vậy nhiều khi cho ra năng suất thấp chưa đạt hiệu quả. Từ những điều đã được nhìn thấy trong thực tế cuộc sống và những kiến thức mà em đã học được ở trường muốn tạo ra hiệu suất lao động lên gấp nhiều lần, đồng thời vẫn đảm bảo được độ chính xác cao về kích thước. Nên em đã quyết định thiết kế và thi công một mô hình sử dụng băng chuyền để phân loại sản phẩm vì nó rất gần gũi với thực tế, vì trong thực tế có nhiều sản phẩm được sản xuất ra đòi hỏi phải có kích thước tương đối chính xác và nó thật sự rất có ý nghĩa đối với chúng em, góp phần làm cho xã hội ngày càng phát triển mạnh hơn, để xứng tầm với sự phát triển của thế giới. 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. 2.2 Các băng chuyền phân loại sản phẩm hiện nay. 2.2.1 Giới thiệu chung. 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. 2.2.2 Ưu điểm của băng tải - 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. 2.2.3. Cấu tạo chung của băng tải. 1 2 3 H 4 b L1 L2 L Hình 2.1: 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 trượt cho bộ phận kéo và các yếu tố làm việc.

2.2 Các băng chuyền phân loại sản phẩm hiện nay 9

2.2.1 Giới thiệu chung 9

2.2.2 Ưu điểm của băng tải 9

2.2.3 Cấu tạo chung của băng tải 10

2.2.4 Các loại băng tải trên thị trường hiện nay 11

2.2.5 Các loại băng tải phân loại sản phẩm hiện nay 12

2.3 Giới thiệu băng tải trong mô hình 14

CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ CÁC LINH KIỆN CHÍNH 18

3.1 Arduino Nano 18

3.1.1 Giới thiệu 18

3.6 Motor DC 28

3.6.1 Giới thiệu 28

3.6.2 Tính toán chọn động cơ 28

3.6.3 Thông số kỹ thuật 29

3.6.4 Cấu tạo & Hoạt động 30

3.7 Mạch Công Suất MOSFET IRF520 31

Bảng 2.1: Danh sách các loại băng tải 13

Hình 2.2: Băng chuyền trên bản vẽ 1 17

Hình 2.3: Băng chuyền trên bản vẽ 3 18

Hình 2.4: Băng chuyền thực tế 19

Hình 3.2 Arduino Nano 22

Hình 3.3 Arduino Nano Pinout 23

Hình 3.4: Giao diện lập trình cho Arduino 24

Hình 3.5: Cảm biến hống ngoại 25

Hình 3.6: Sơ đồ cảm biến hống ngoại 25

Hình 3.7: Màn hinh LCD 27

Hình 3.12: Sơ đồ mạch công suất 35

Hình 3.13: Servo 996 36

Hình 3.14: Cấu tạo cơ bản của một động cơ (motor) servo 37

Hình 3.15: Sơ đồ nối dây của Micro Servo 38

Hình 3.16 Kích thước Micro Servo 39

Hình 3.17: Điều khiển trục ra của động cơ bằng cách điều chế độ rộng xung 40

Hình 3.18: Nguồn Adapter 12V-2A 5.5*2.1mm 41

Hình 4.1: Mô hình hệ thống 44

Hình 4.2: Board mạch chính của hệ thống 44

Hình 4.3: Giao diện lập trình IDE 46

Hình 4.4: Menu file trên phần mềm IDE 47

Hình 4.7: Cách chọn cổng COM trên màn hình IDE 48

Hình 4.5: Giao diện chính của Altium designer 50

Hình 4.6: Sơ đồ khối 50

Hình 4.7: Sơ đồ nguyên lý 51

Lời Mở Đầu

Ngày nay kỹ thuật vi điều khiển đã trở nên quen thuộc trong các ngành kỹthuật và trong dân dụng Các bộ vi điều khiển có khả năng xử lý nhiều hoạt độngphức tạp mà chỉ cần một chip vi mạch nhỏ, nó đã dần thay thế các tủ điều khiểnlớn và phức tạp bằng những mạch điện gọn nhẹ, dễ dàng thao tác sử dụng.

Vi điều khiển không những góp phần vào kỹ thuật điều khiển mà còn gópphần to lớn vào việc phát triển thông tin Chính vì các lý do trên, việc tìm hiểu,khảo sát vi điều khiển là điều mà các sinh viên ngành điện mà đặc biệt là chuyênngành kỹ thuật điện-điện tử phải hết sức quan tâm Đó chính là một nhu cầu cầnthiết và cấp bách đối với mỗi sinh viên, đề tài này được thực hiện chính là đápứng nhu cầu đó.

Để góp phần đáp ứng nhu cầu trên và đóng góp thêm giải pháp thay thế cáctủ điều khiển lớn và phức tạp, sau một thời gian dưới sự giảng dạy của các thầycô trường Đại học, đồng thời được sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy và các bạncùng khoa, tôi đã thiết kế, chế tạo "Mô hình phân loại sản phẩm theo chiều caodùng Arduino."

Do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm của tôi còn có hạn nên sẽ không thểtránh khỏi những sai sót Tôi rất mong được sự giúp đỡ và tham khảo ý kiến củathầy cô và các bạn nhằm đóng góp phát triển thêm đề tài.

Chương 1: Tổng quan về đề tài

Việc tìm hiểu và ứng dụng hết khả năng của nhiều loại Arduino là cả một quátrình dài lý thú và hữu ích, vì sự thuận tiện, tinh gọn, khả năng phát triển cũngnhư sự đa dạng các dòng sản phẩm phù hợp nhiều quy mô ứng dụng của nó

Một ý tưởng khác được quan tâm đông đảo trên các diễn đàn học tập ngànhđiện tử và tự động hóa, nhưng chưa có một tài liệu chính thống phổ biến hướngdẫn hay cung cấp thông tin về nó, cũng như chưa được giảng dạy ở nhiều trungtâm đó là ứng dụng Arduino trong sản xuất

Trước thực tiễn ấy, tôi đã quyết định chọn đề tài này nhằm tìm hiểu về vấn đềđếm và phân loại sản phẩm qua ứng dụng của Arduino.

1.2 Mục tiêu của đề tài

Mục đích nghiên cứu thông qua đề tài là tìm hiểu về ứng dụng đếm và phânloại sản phẩm nên nhiệm vụ nghiên cứu gồm:

- Tìm hiểu cơ chế hoạt động - Phân tích sơ đồ nguyên lý

- Nâng cao kỹ năng lập trình vi điều khiển, hàn mạch, làm sản phẩmđiện tử

- Phát triển khả năng tư duy cho sinh viên trong quá trình nghiên cứu

1.3 Đối tượng

- Thi công hệ thống “ Phân loại sản phẩm theo chiều cao và đếm sảnphẩm “

- Xây dựng mô hình.

- Xây dựng lưu đồ thuật toán

1.4 Phương thức nghiên cứu

- Thiết kế và thi công hệ thống

- Tìm hiểu và nghiên cứu về các loại cảm biến hồng ngoại

- Thiết kế lưu đồ giải thuật và viết chương trình điều khiển cho Arduino.- Thử nghiệm và điều chỉnh để mô hình tối ưu Đáp ứng được yêu cầu

CHƯƠNG 2 SƠ LƯỢC VỀ HỆ THỐNG PHÂNLOẠI SẢN PHẨM THEO KÍCH THƯỚC

2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ.

Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tửmà trong đó điều khiển tự động đóng vai trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vựckhoa học kỹ thuật, quản lí, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin… do đóchúng ta phải nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sựphát triển nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuậtđiều khiển tự động nói riêng Xuất phát từ những đợt đi thực tập tốt nghiệp tại nhàmáy, các khu công nghiệp và tham quan các doanh nghiệp sản xuất, chúng em đãđƣợc thấy nhiều khâuddc tự động hóa trong quá trình sản xuất Một trong nhữngkhâu tự động trong dây chuyền sản xuất tự động hóa đó là số lƣợng sản phẩm sảnxuất ra được các băng tải vận chuyển và sử dụng hệ thống nâng gắp phân loại sảnphẩm Tuy nhiên đối với những doanh nghiệp vừa và nhỏ thì việc tự động hóa hoàntoàn chưa được áp dụng trong những khâu phân loại, đóng bao bì mà vẫn còn sửdụng nhân công, chính vì vậy nhiều khi cho ra năng suất thấp chưa đạt hiệu quả Từnhững điều đã được nhìn thấy trong thực tế cuộc sống và những kiến thức mà emđã học được ở trường muốn tạo ra hiệu suất lao động lên gấp nhiều lần, đồng thờivẫn đảm bảo được độ chính xác cao về kích thước Nên em đã quyết định thiết kếvà thi công một mô hình sử dụng băng chuyền để phân loại sản phẩm vì nó rất gầngũi với thực tế, vì trong thực tế có nhiều sản phẩm được sản xuất ra đòi hỏi phải cókích thước tương đối chính xác và nó thật sự rất có ý nghĩa đối với chúng em, gópphần làm cho xã hội ngày càng phát triển mạnh hơn, để xứng tầm với sự phát triểncủa thế giới Băng tải thường được dùng để di chuyển các vật liệu đơn giản và vậtliệu 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 cáccơ cấu nhẹ, trong các xưởng luyện kim dùng để vận chuyển quặng, than đá, các loạixỉ 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 hạthoặc 1 số sản phẩm khác Trong 1 số ngành công nghiệp nhẹ, công nghiệp thựcphẩm, hóa chất thì dùng để vận chuyển các sản phẩm đã hoàn thành và chưahoàn thành giữa các công đoạn, các phân xưởng, đồng thời cũng dùng để loại bỏcác sản phẩm không dùng được.

2.2 Các băng chuyền phân loại sản phẩm hiện nay.

2.2.1 Giới thiệu chung.

Băng tải thường được dùng để di chuyển các vật liệu đơn giản và vật liệu rờitheo phương ngang và phương nghiêng Trong các dây chuyền sản xuất, cácthiết bị này được sử dụng rộng rãi như những phương tiện để vận chuyển các cơcấu nhẹ, trong các xưởng luyện kim dùng để vận chuyển quặng, than đá, các loạixỉ 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 hạthoặc 1 số sản phẩm khác Trong 1 số ngành công nghiệp nhẹ, công nghiệp thựcphẩm, hóa chất thì dùng để vận chuyển các sản phẩm đã hoàn thành và chưahoàn thành giữa các công đoạn, các phân xưởng, đồng thời cũng dùng để loại bỏcác sản phẩm không dùng được.

2.2.2 Ưu điểm của băng tải

- 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 vớinằm nghiêng.

- Vốn đầu tư không lớn lắm, có thể tự động được, vận hành đơn giản, bảo

2.2.3 Cấu tạo chung của băng tải.

Hình 2.1: 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 trượt cho bộ phận kéo và cácyếu tố làm việc.

2.2.4 Các loại băng tải trên thị trường hiện nay.

Khi thiết kế hệ thống băng tải vận chuyển sản phẩm đến vị trí phân loại có thể lựa chọn một số loại băng tải sau:

Bảng 2.1: Danh sách các loại băng tải.

Băng tải dây đai < 50 kg cácVận chuyển từng chi tiết giữa nguyên công hoặc vận chuyển thùngchứa trong gia công cơ và lắp ráp.

Băng tải lá kg25 ÷ 125 trongVận chuyển chi tiết trên vệ tinh gia công chuẩn bị phôi và trong lắp ráp

Băng tải thanh

bộ phận trên khoảng cách >50m.

Băng tải con lăn kg30 ÷ 500 giữaVận chuyển chi tiết trên các vệ tinh

Các loại băng tải xích, băng tải con lăn có ưu điểm là độ ổn định cao khi vậnchuyển.Tuy nhiên chúng đòi hỏi kết cấu cơ khí phức tạp, đòi hỏi độ chính xáccao, giá thành khá đắt.

- Băng tải dạng cào: sử dụng để thu dọn phoi vụn năng suất của băng tải loạinày có thể đạt 1,5 tấn/h và tốc độ chuyển động là 0,2m/s Chiều dài của

băng tải là không hạn chế trong phạm vi kéo là 10kN.

- Băng tải xoắn vít : có 2 kiểu cấu tạo :

+ Băng tải 1 buồng xoắn: Băng tải 1 buồng xoắn được dùng để thu dọnphoi vụn Năng suất băng tải loại này đạt 4 tấn/h với chiều dài 80cm.

+ Băng tải 2 buồng xoắn: có 2 buồng xoắn song song với nhau, 1 cóchiều xoắn phải, 1 có chiều xoắn trái Chuyển động xoay vào nhau củacác buồng xoắn được thực hiện nhờ 1 tốc độ phân phối chuyển động.

Cả 2 loại băng tải buồng xoắn đều được đặt dưới máng bằng thép hoặc bằngxi măng.

2.2.5 Các loại băng tải phân loại sản phẩm hiện nay

Phân loại sản phẩm là một bài toán đã và đang đƣợc ứng dụng rất nhiều trongthực tế hiện nay Dùng sức người, công việc này đòi hỏi sự tập trung cao và có tínhlặp lại, nên các công nhân khó đảm bảo được sự chính xác trong công việc Chưakể đến có những phân loại dựa trên các chi tiết kĩ thuật rất nhỏ mà mắt thường khócó thể nhận ra Điều đó sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng sản phẩm và uy tíncủa nhà sản xuất Vì vậy, hệ thống tự động nhận dạng và phân loại sản phẩm ra đời

Tùy vào mức độ phức tạp trong yêu cầu phân loại, các hệ thống phân loại tựđộng có những quy mô lớn, nhỏ khác nhau Tuy nhiên có một đặc điểm chung làchi phí cho các hệ thống này khá lớn, đặc biệt đối với điều kiện của Việt Nam.Vì vậy hiện nay đa số các hệ thống phân loại tự động đa phần mới chỉ đƣợc ápdụng trong các hệ thống có yêu cầu phân loại phức tạp, còn một lƣợng rất lớncác doanh nghiệp Việt Nam vẫn sử dụng trực tiếp sức lực con người để làmviệc Bên cạnh các băng chuyền để vận chuyển sản phẩm thì một yêu cầu caohơn được đặt ra đó là phải có hệ thống phân loại sản phẩm Còn rất nhiều dạngphân loại sản phẩm tùy theo yêu cầu của nhà sản xuất như: Phân loại sản phẩmtheo kích thước, Phân loại sản phẩm theo màu sắc, Phân loại sản phẩm theo khốilượng, Phân loại sản phẩm theo mã vạch, Phân loại sản phẩm theo hình ảnhv.v… Vì có nhiều phương pháp phân loại khác nhau nên có nhiều thuật toán,hướng giải quyết khác nhau cho từng sản phẩm, đồng thời các thuật toán này cóthể đan xen, hỗ trợ lẫn nhau Ví dụ như muốn phân loại vải thì cần phân loại vềkích thước và màu sắc, về nước uống (như bia, nước ngọt) cần phân loại theochiều cao, khối lượng, phân loại xe theo chiều dài, khối lượng, phân loại gạchgranite theo hình ảnh v.v…

Phân loại sản phẩm to nhỏ sử dụng cảm biến quang: sản phẩm chạy trên băngchuyền ngang qua cảm biến quang thứ 1 nhưng chưa kích cảm biển thứ 2 thìđược phân loại vật thấp nhất, khi sản phẩm qua 2 cảm biến đồng thời thì đượcphân loại vật cao nhất.

Phân loại sản phẩm dựa vào màu sắc của sản phẩm: sử dụng những cảm biếnphân loại màu sắc sẽ được đặt trên băng chuyền, khi sản phẩm đi ngang qua nếucảm biến nào nhận biết đc sản phẩm thuộc màu nào sẽ đƣợc cửa phân loại tựđộng mở để sản phẩm đó đựợc phân loại đúng Phát hiện màu sắc bằng cách sửdụng các yếu tố là tỷ lệ phản chiếu của một màu chính (ví dụ như đỏ, xanh lácây hoặc xanh trời) đƣợc phản xạ bởi các màu khác nhau theo các thuộc tính

Phân loại sản phẩm dùng webcam: sử dụng 1 camera chụp lại sản phẩm khichạy qua và đưa ảnh về so sánh với ảnh gốc Nếu giống thì cho sản phẩm đi qua,còn nếu không thì loại sản phẩm đó.

Nhận thấy thực tiễn đó, nay trong luận văn này, em sẽ làm một mô hình rấtnhỏ nhưng có chức năng gần như tương tự ngoài thực tế Đó là: tạo ra một dâychuyền băng tải để vận chuyển sản phẩm, phân loại sản phẩm theo kích thước đãđược đặt trước.

2.3 Giới thiệu băng tải trong mô hình

Do băng tải dùng trong hệ thống làm nhiệm vụ vận chuyển sản phẩm nêntrong mô hình đồ án đã lựa chọn loại băng tải dây đai để mô phỏng cho hệ thốngdây 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 khivận chuyển không cao, đôi lúc băng tải hoạt động không ổn định do nhiều yếutố: nhiệt độ môi trường ảnh hưởng tới con lăn, độ ma sát của dây đai giảm quathời gian

Hình 2.2: Băng chuyền trên bản vẽ 1.

Hình 2.3: Băng chuyền trên bản vẽ 3.

Hình 2.4: Băng chuyền thực tế

CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ CÁC LINH KIỆNCHÍNH

3.1 Arduino Nano

3.1.1 Giới thiệu

Arduino được khởi động vào năm 2005 như là một dự án dành cho sinh viêntrại Interaction Design Institute Ivrea (Viện thiết kế tương tác Ivrea) tại Ivrea,Italy Cái tên "Arduino" đến từ một quán bar tại Ivrea, nơi một vài nhà sáng lậpcủa dự án này thường xuyên gặp mặt.

Các thiết bị dựa trên nền tảng Arduino được lập trình bằng ngôn ngữ riêng.Ngôn ngữ này dựa trên ngôn ngữ Wiring được viết cho phần cứng nói chungtrên một môi trường phát triển tích hợp (IDE) chạy trên các máy tính cá nhân.Và Wiring lại là một biến thể của C/C++ Một số người gọi nó là Wiring, một sốkhác thì gọi là C hay C/C++.

Sau khi nền tảng Wiring hoàn thành, các nhà nghiên cứu đã làm việc vớinhau để giúp nó nhẹ hơn, rẻ hơn, và khả dụng đối với cộng đồng mã nguồn mở.một trong số các nhà nghiên cứu là David Cuarlielles, đã phổ biến ý tưởng này.

Những nhà thiết kế của Arduino cố gắng mang đến một phương thức dễdàng, không tốn kém cho những người yêu thích, sinh viên và giới chuyênnghiệp để tạo ra những thiết bị có khả năng tương tác với môi trường thông quacác cảm biến và các cơ cấu chấp hành.

Thông tin thiết kế phần cứng được cung cấp công khai để những ai muốn tựlàm một mạch Arduino bằng tay có thể tự mình thực hiện được (mã nguồn mở).Người ta ước tính khoảng giữa năm 2011 có trên 300 ngàn mạch Arduino chínhthức đã được sản xuất thương mại, và vào năm 2013 có khoảng 700 ngàn mạchchính thức đã được đưa tới tay người dùng.

Phần cứng Arduino gốc được sản xuất bởi công ty Italy tên là Smart Projects.Một vài board dẫn xuất từ Arduino cũng được thiết kế bởi công ty của Mỹ tên làSparkFun Electronics Nhiều phiên bản của Arduino cũng đã được sản xuất phùhợp cho nhiều mục đích sử dụng:

Hình 3.1 Những phiên bản Arduino

3.1.2 Arduino Nano

Board Arduino Nano là một trong những phiên bản nhỏ gọn của boardArduino Arduino Nano có đầy đủ các chức năng và chương trình có trênArduino Uno do cùng sử dụng MCU ATmega328P Nhờ việc sử dụng IC dáncủa ATmega328P thay vì IC chân cắm nên Arduino Nano có thêm 2 chânAnalog so với Arduino Uno Arduino Nano được kết nối với máy tính quacổng Mini USB và sử dụng chip CH340 để chuyển đổi USB sang UART thayvì dùng chip ATmega16U2 để giả lập cổng COM như trên Arduino Uno hayArduino Mega, nhờ vậy giá thành sản phẩm được giảm mà vẫn giữ nguyênđược tính năng, giúp Arduino giao tiếp được với máy tính, từ đó thực hiệnviệc lập trình.

Hình 3.2 Arduino Nano

Hình 3.3 Arduino Nano Pinout

Thông Số Kỹ Thuật

- IC chính: ATmega328P

- IC nạp và giao tiếp UART: CH340

- Điện áp hoạt động: 5V - DC

- Điện áp đầu vào khuyên dùng: 7-12V - DC

- Điện áp đầu vào giới hạn: 6-20V - DC

- Số chân Digital I/O: 14 (trong đó có 6 chân PWM)

- Số chân Analog: 8 (độ phân giải 10bit, nhiều hơn Arduino Uno 2 chân)

Cổng kết nối với Arduino Nano

Khác với Arduino Nano sử dụng cổng USB Type B, Nano lại sử dụng mộtcổng nhỏ hơn có tên là mini USB Vì sử dụng cổng này nên kích thước board(vê chiều cao) cũng giảm đi khá nhiều, ngoài ra bạn có thể lập trình thẳng trựctiếp cho Nano từ máy tính

Lập trình cho Arduino

Các thiết bị dựa trên nền tảng Arduino được lập trình bằng ngôn ngữriêng Ngôn ngữ này dựa trên ngôn ngữ Wiring được viết cho phần cứng VàWiring là một biến thể của C/C++ Một số người gọi đó là Wiring một số khácthì gọi là C hay C++

Để lập trình cũng như gửi lệnh và nhận tín hiệu từ mạch Arduino, nhómphát triển dự án này đã cung cấp đến cho người dùng một môi trường lập trìnhcho Arduino được gọi là Arduino IDE như hình bên dưới.

Hình 3.4: Giao diện lập trình cho Arduino

3.2 Cảm biến Hồng Ngoại

Hình 3.5: Cảm biến hống ngoại

 Tính năng

Module Thu Phát Hồng Ngoại V1 là một loại cảm biến thông dụng đượcdùng rất nhiều trong các hệ thống cửa tự động thông minh, cảm biến an toàn củacổng tự động cũng như barrie tự động, cổng co giãn inox tự động đó là cảm biếnphát hiện vật cản hồng ngoại hay cảm biến IR ( IR detector ).

Ứng dụng: Cửa tự động thông minh, bộ chống trộm, phát hiện vật cản, đếmsản phẩm, đếm số lượng người,

Nguyên lý hoạt động: Module Thu Phát Hồng Ngoại V1 được tích hợp bộ

phát hồng ngoại và bộ thu hồng ngoại Bộ phát hồng ngoại là một diode phátsáng (LED) phát ra các tia hồng ngoại Do đó, chúng được gọi là IR LED Mặcdù LED IR trông giống như một đèn LED bình thường, bức xạ phát ra từ IRLED là sóng hồng ngoại nên con người không thể nhìn thấy bằng mắt thườngđược Bộ thu hồng ngoại cũng được gọi là cảm biến hồng ngoại khi chúng pháthiện các tia từ bộ phát hồng ngoại Bộ thu hồng ngoại có dạng photodiode vàphototransistors Photodiode hồng ngoại khác với điốt thông thường vì chúngchỉ phát hiện ra bức xạ hồng ngoại Khi led phát hồng ngoại phát ra bức xạ, nóđến được vật thể và một số bức xạ phản xạ lại led thu hồng ngoại Dựa trêncường độ thu của led thu hồng ngoại, đầu ra của cảm biến sẽ được xác định làmức cao hoặc thấp.

3.4 Màn hinh Lcd 2004

Màn hình text LCD2004 xanh dương sử dụng driver HD44780, có khả nănghiển thị 4 dòng với mỗi dòng 20 ký tự, màn hình có độ bền cao, rất phổ biến,nhiều code mẫu và dễ sử dụng thích hợp cho những người mới học và làm dự án

Điện áp hoạt động là 5 V.Kích thước: 98 x 60 x 13.5 mmChữ đen, nền xanh lá

Khoảng cách giữa hai chân kết nối là 0.1 inch tiện dụng khi kết nối vớiBreadboard.

Tên các chân được ghi ở mặt sau của màn hình LCD hổ trợ việc kết nối, đidây điện.

Có đèn led nền, có thể dùng biến trở hoặc PWM điều chình độ sáng để sửdụng ít điện năng hơn.

RS=1 (mức cao) chọn thanhghi dữ liệu

3.5 Triết Áp Đơn 10K

Triết áp đơn thực chất là một điện trở có núm xoay kết nối vào thanh quét đểtạo ra hai phần có giá trị điện trở thay đổi theo vị trí thanh quét, núm xoayđược bố trí phía trước mặt điện trở cho người sử dụng điều chỉnh Với công suất2W triết áp phù hợp với nhiều sản phẩm điện tử.

- Nhiệt độ hoạt động: -55 độ C – 125 độ C

- Công suất của triết áp đơn: 2W

- Loại: Đơn, 3 chân

- Loại điều chỉnh: tuyến tinh

3.6 Motor DC

3.6.1 Giới thiệu

Động cơ điện một chiều là máy điện chuyển đổi năng lượng điện một chiềusang năng lượng cơ (Máy điện chuyển đổi từ năng lượng cơ sang năng lượngđiện là máy phát điện)

Động cơ DC giảm tốc là loại được lựa chọn và sử dụng nhiều nhất hiện naycho các mô hình, thiết kế Robot đơn giản… Động cơ DC giảm tốc V1 có chấtlượng tương đối cùng với khả năng dễ lắp ráp đem lại sự tiện dụng, thích hơpcho mô hình đồ án này.

3.6.2 Tính toán chọn động cơ

Tổng khối lượng hàng trên băng chuyền: 0.2kg

Khối lượng của dây belt là 0.3 Kg=> Tải trọng của băng tải: W=0.5kgHệ số ma sát : µ=0.15

Hệ số ma sát pully: π1=0.95

Hệ số ma sát hộp giảm tốc: π2=0.9D: Đường kính pully D= 0.03m

Tốc độ vòng quay pully: N1= tốc độ gói hàng/ Dxπ =

0.1 60



Momen đầu pully: T1=

 

Momen đầu hộp số: T2=T1 120,01(N.m)Với T2=0.01 (N.m) và N = 63 Rpm

Nên chọn động cơ giảm tốc JGB37-3530Với thông số :

Thông số kỹ thuật

- Điện áp hoạt động: từ 6V đến 15V

- Điện áp định mức: 12V

- Tốc độ chạy không tải ở 12V: 66 RPM

- Dòng điện không tải ở 12V: 60 mA

- Mô-men xoắn ở 12V: 5 kg.cm

- Tỷ lệ bánh răng: 1:90

- Kích thước hộp số: 24mm- Trọng lượng: 158g

SƠ ĐỒ ĐỘNG CƠ GIẢM TỐC JGB37-520