Thiết kế ROBOT vệ sinh đường ống phân bón

LỜI CAM KẾT LỜI CAM KẾT Em xin cam kết tất nội dung công việc em nêu em tự thực dựa tài liệu nêu phần tài liệu tham khảo kinh nghiệm có Nếu có gian lận em xin chịu hoàn hoàn toàn trách nhiệm kỷ luật theo quy định Khoa Nhà trường đề Sinh viên thực đề tài LỜI CẢM ƠN LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến tận tình hướng dẫn, bảo suốt trình thực luận văn tốt nghiệp Những ý tưởng quý báu kinh nghiệm thầy nguồn động lực to lớn giúp em hoàn thành luận văn Bên cạnh đó, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy, cô trực tiếp giảng dạy em suốt năm đại học, người bạn quan quan tâm, chia sẻ, giúp đỡ em nhiều kiến thức bổ ích trình học nghiên cứu luận văn Cũng quên quan tâm,chia sẻ, hỗ trợ hết lòng động viên gia đình suốt thời gian em thực đề tài Sau cùng, em xin kính gửi lời chúc sức khoẻ, hạnh phúc đến quý thầy cô, gia đình bạn bè thân mến Đại Học Bách Khoa TP.HCM Tp Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2012 Sinh viên thực đề tài ii MỤC LỤC MỤC LỤC BẢNG NHIỆM VỤ LUẬN VĂN i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT NỘI DUNG iii MỤC LỤC .iv DANH SÁCH HÌNH VẼ ix DANH SÁCH BẢNG BIỂU xii Chương 1: Tổng quan trình sản xuất phân bón NPK – Khảo sát cải tiến hệ thống đường ống nhà máy sản xuất phân bón Hiệp Phước I Phân bón NPK tình hình sản xuất 1 Phân bón NPK Hiện trạng sản xuất phân bón NPK II Quy trình sản xuất NPK Tổng quan quy trình sản xuất NPK Khảo sát quy trình sản xuất NPK nhà máy Hiệp Phước a Bộ phận chuẩn bị nguyên liệu b Bộ phận tạo hạt c Bộ phận sấy, làm nguội d Bộ phận đóng bao xếp dỡ kho e Bộ phận xử lý khí thải III Khảo sát hệ thống đường ống nhà máy phân bón Hiệp Phước Chi tiết đoạn đường ống 10 a Đường ống 10 b Đường ống vào máy sấy 10 c Đường ống vào sau máy nghiền liệu to 11 d Đường ống vào máy làm nguội 11 e Đường ống đến Cyclone 12 f Đường ống vào máy nghiền nguyên liệu 13 g Đường ống vào sau máy sàng rung 13 h Một số hình ảnh thực tế hệ thống đường ống nhà máy 14 Khảo sát phân bón bám đường ống 16 Công tác vệ sinh đường ống 19 Thực trạng đường ống nhà máy đề xuất cải tiến 19 iv MỤC LỤC a Đoạn ống dẫn xuống buồng lắng bụi 20 b Khu vực ống máy nghiền liệu to 21 c Khu vực hút bụi sàng rung 22 d Khu vực hút bụi vào Cyclone 23 Chương 2: Các giải pháp vệ sinh đường ống tổng quan tình hình nghiên cứu robot đường ống 26 I Các phương pháp vệ sinh phía đường ống 27 Sử dụng sức người 27 Dùng trục mềm dài 28 Dùng giá đỡ đầu công tác 29 Cải tiến công nghệ đường ống 30 Robot vệ sinh đường ống 30 II Tổng quan tình hình nghiên cứu robot đường ống 31 Tổng hợp phương án thiết kế hình dạng robot đường ống 32 Một số đề tài nghiên cứu công bố 33 a Robot Pipe Clawer 33 b Robot kiểu sâu đo 34 c Robot đường ống kiểu bánh đai - FAMPER 35 d Robot đường ống kiểu cân bánh 35 e Robot kiểu xoắn vít - HELI 36 f Robot kiểu bánh xe - MRINSPECT 38 g PIG (Pipeline Inspection Gauge) 39 Tình hình nghiên cứu - ứng dụng robot đường ống Việt Nam 40 a Robot Triton – Hải Phòng 40 b Robot kiểm tra cống – Hà Nội 41 c Robot kiểm tra cống – TPHCM 42 d Robot khảo sát đường ống – Đại học Bách Khoa TPHCM 42 e Robot vệ sinh đường ống – Đại học Bách Khoa TPHCM 43 f Thiết kế robot vệ sinh đường ống tròn – Đại học Bách Khoa TPHCM 44 III Yêu cầu nhiệm vụ thiết kế robot vệ sinh đường ống phân bón 45 Yêu cầu đề tài 45 Chương 3: Tính toán khí 46 I Các vấn đề đặt trình thiết kế robot 46 v MỤC LỤC Môi trường làm việc 46 Năng lượng 47 a Acquy, pin sạc 47 b Nguồn nằm 47 Kích thước robot 47 Di chuyển robot 47 Phương pháp vệ sinh 47 Đường ống thực tế 47 Tản nhiệt 48 Vận hành bảo trì 48 II Lựa chọn phương án kết hợp tính toán robot 48 Thiết kế tổng thể 48 Phương án thiết kế chân 49 a Cơ cấu dùng lò xo tự điều chỉnh chân 49 b Cơ cấu sử dụng xylanh khí nén 49 c Cơ cấu sử dụng Vít-me đai ốc 50 d Cơ cấu – bánh 51 e Cơ cấu sử dụng động tuyến tính 51 f Cơ cấu sử dụng bánh cam 52 Phương pháp vệ sinh 53 Thiết kế thân robot 53 III Thiết kế cụm chân bánh xe 56 Tính chọn động chân 57 Tính chọn lò xo 58 Thiết kế bánh côn trục bánh xe 59 a Chọn vật liệu chế tạo bánh 59 b Xác định thông số bánh côn 59 c Kiểm nghiệm độ bền cho bánh côn 60 d Các thông số kích thước truyền 62 Thiết kế trục bánh xe 63 a Tính trục sơ 63 b Tính kiểm nghiệm trục độ bền then 64 c Tính kiểm nghiệm trục độ bền mỏi 65 vi MỤC LỤC d Tính kiểm nghiệm trục độ bền tĩnh 65 e Tính toán chọn ổ lăn 66 f Chọn vòng phớt 66 Cụm chi tiết cam 66 IV Thiết kế hộp đảo chiều 69 Thiết kế bánh đảo chiều 69 a Chọn vật liệu chế tạo bánh 69 b Xác định ứng suất cho phép 69 c Xác định sơ khoảng cách trục 70 d Xác định thông số ăn khớp 70 e Kiểm nghiệm độ bền cho bánh thứ 71 f Kiểm nghiệm độ bền cho bánh thứ hai 74 Thiết kế trục hộp đảo chiều 75 a Trục 76 b Trục 79 c Trục 81 d Trục 83 Tính toán chọn ổ lăn 85 a Trục 85 b Trục 86 c Trục 87 d Trục 88 V Tính toán tay đánh 88 Xác định công suất máy 89 Tính toán sơ chiều dài búa đập 89 Tính toán khối lượng đầu búa 90 Tính toán số lượng búa đập 90 Tính toán kích thước búa đập 91 Giải vấn đề tay đánh không chạm thành ống qua cua 92 Chương 4: Hệ thống điều khiển robot 95 I Tổng quan hệ thống điều khiển 95 II Các thành phần hệ thống điều khiển 96 Vi điều khiển 96 vii MỤC LỤC Giải pháp nguồn cho hoạt động robot 97 Driver điều khiển động 99 Giao tiếp CAN 101 a Tổng quan giao thức CAN 101 b Module CAN vi điều khiển STM32 102 c IC CAN Tranceivers 102 Giao tiếp RS485 robot control box 103 Cảm biến đo góc nghiêng 104 Xác định co, quẹo 106 Cảm biến đo khoảng cách Potentionmeter 107 III Mạch điều khiển 107 Mạch điều khiển Master 107 Mạch điều khiển Slave 108 Mạch control box 108 IV Giải thuật điều khiển 108 Giải thuật điều khiển co duỗi chân robot 108 Giải thuật điều khiển động bánh xe cho robot 110 Giải thuật mạch điều khiển Master 113 Giải thuật Slave 114 Giải thuật control box 115 Chương 5: Thiết kế, mô robot 117 I Mô hình thiết kế mô robot 117 Mô hình 3D tổng thể robot 117 Cụm chi tiết chân 118 Cụm chi tiết cam 118 Cụm đảo chiều 119 Bố trí vị trí tương quan cụm chi tiết 119 II Mạch điện thử nghiệm thực tế 120 Mạch nguồn 120 Mạch Slave điều khiển động 121 III Kết luận 122 Các vấn đề giải 122 Các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu giải 122 viii DANH SÁCH HÌNH VẼ DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1: Sơ đồ khối tổng quan quy trình sản xuất NPK Hình 1.2: Mô hình Solidworks dây chuyền sản xuất NPK 100.000 tấn/năm nhà máy phân bón Hiệp Phước Hình 1.3: Sơ đồ công nghệ sản xuất NPK nhà máy Hiệp Phước Hình 1.4: Sơ đồ bố trí đường ống dây chuyền NPK nhà máy Hiệp Phước Hình 1.5: Đường ống (Ø1200) 10 Hình 1.6: Đường ống vào máy sấy (Ø1200) 10 Hình 1.7: Đường ống vào sau máy nghiền liệu to (Ø400) 11 Hình 1.8: Đường ống vào máy làm nguội (Ø400) 11 Hình 1.9: Đường ống vào Cyclone (Ø600) 12 Hình 1.10: Đường ống vào máy nghiền nguyên liệu (Ø400) 13 Hình 1.11: Đường ống vào sàng rung (Ø400) 13 Hình 1.12: Máy tạo hạt thùng quay, nồi đường ống dẫn khí thải 14 Hình 1.13: Một đoạn nối phức tạp dạng chữ T, có nắp vệ sinh 14 Hình 1.14: Một đoạn co 90o bị phân bón bao phủ 15 Hình 1.15: Hình ảnh đường ống dẫn 15 Hình 1.16: Minh họa lớp phân bón bám đường ống 16 Hình 1.17: Sơ đồ thể bề dày lớp phân bón bám đường ống Ø400 từ máy nghiền liệu to đến máy làm nguội 16 Hình 1.18: Sơ đồ thể bề dày lớp phân bón bám đường ống Ø400 từ bunke trung gian đến ống sấy 17 Hình 1.19: Hình ảnh công nhân vệ sinh đường ống 19 Hình 1.20: Sơ đồ đề xuất cải tiến đoạn ống dẫn 21 Hình 1.21: Sơ đồ cải tiến đoạn ống vào máy nghiền liệu to 22 Hình 1.22: Sơ đồ cải tiến đoạn ống vào sàng rung 22 Hình 1.23: Sơ đồ cải tiến đoạn ống vào sàng rung nhìn theo mặt cắt 23 Hình 1.24: Sơ đồ cải tiến đoạn ống vào Cyclone 24 Hình 2.1: Các hệ thống đường ống công nghiệp thường thấy 26 Hình 2.2: Công nhân vệ sinh đường ống 28 Hình 2.3: Minh họa giải pháp dùng trục mềm vệ sinh đường ống hãng Calder 28 Hình 2.4: Cơ cấu giá đỡ bánh xe, dùng đầu công tác vệ sinh ống 29 Hình 2.5: Tổng hợp phương án thiết kế hình dạng robot đường ống 33 ix DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 2.6: Robot Pipe Clawer 33 Hình 2.7: Robot đường ống kiểu sâu đo 34 Hình 2.8: Robot FAMPER 35 Hình 2.9: Robot đường ống kiểu hai bánh cân 36 Hình 2.10: Robot HELI phiên D-170 36 Hình 2.11: Robot HELI phiên D-70/1 37 Hình 2.12: Robot HELI phiên D-70/2 37 Hình 2.13: Robot HELI phiên D-40/2 38 Hình 2.14: Robot MRINSPECT qua phiên 39 Hình 2.15 Robot PIG tập đoàn Tesoro, Mỹ 40 Hình 2.16: Robot Triton thuộc công ty cấp thoát nước Hải Phòng 41 Hình 2.17: Robot kiểm tra cống, công ty cấp thoát nước Hà Nội 41 Hình 2.18: Robot kiểm tra cống, công ty cấp thoát nước TPHCM 42 Hình 2.19: Robot khảo sát đường ống – Đại học Bách Khoa TPHCM 43 Hình 2.20: Robot khảo sát vệ sinh đường ống Đại học Bách Khoa TPHCM 43 Hình 2.21: Nghiên cứu thiết kế robot vệ sinh đường ống tròn 44 Hình 3.1: Hình dạng thiết kế sơ robot 46 Hình 3.2: Khúc co 900 48 Hình 3.3: Sơ đồ động cấu tự điều chỉnh kích thước chân 49 Hình 3.4: Sơ đồ động khâu dẫn động chân dùng xylanh khí nén 50 Hình 3.5: Sơ đồ động khâu dẫn động chân dùng Vít-me đai ốc 50 Hình 3.6: Sơ đồ khâu dẫn động chân dùng - bánh 51 Hình 3.7: Sơ đồ khâu dẫn động chân dùng động tuyến tính 51 Hình 3.8: Sơ đồ sơ chọn kết cấu sử dụng cam cần đẩy 52 Hình 3.9: Trường hợp robot có đường kính nhỏ 1/2 đường kính ống 54 Hình 3.10: Trường hợp robot có đường kính lớn 1/2 đường kính ống 54 Hình 3.11: Phân tích lực tác dụng lên chân robot 56 Hình 3.12: Trường hợp bánh xe chịu lực lớn 57 Hình 3.13: Tính toán lực mômen cho trục bánh xe 64 Hình 3.14: Phân tích lực hành trình bánh cam 68 Hình 3.15: Mô hình bánh cam thiết kế 68 Hình 3.16 : Biểu diễn phân bố lực bánh hộp đảo chiều 76 Hình 3.17: Tính toán lực mômen cho trục 77 x DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 3.18: Tính toán lực mômen cho trục 80 Hình 3.19: Tính toán lực mômen cho trục 82 Hình 3.20 : Tính toán lực mômen cho trục 84 Hình 3.21: Thiết kế hình dáng kích thước búa đánh 92 Hình 3.22: Tính toán khả qua cua 90 cho robot 93 Hình 3.23: Thiết kế tay đánh thích hợp cho việc robot qua cua 900 94 Hình 4.1: Sơ đồ tổng quan hệ thống điều khiển 96 Hình 4.2: Sơ đồ nguyên lý vi điều khiển STM32C8T6 cho Slave 97 Hình 4.3: Lưu đồ giải pháp nguồn điện 98 Hình 4.4: Sơ đồ nguyên lý mạch ổn áp dùng IC LM2576HV-ADJ 98 Hình 4.5: Sơ đồ nguyên lý nguồn cho mạch điều khiển Slave 99 Hình 4.6: Sơ đồ nguyên lý mạch cầu H 99 Hình 4.7: Sơ đồ nguyên lý Driver điều khiển động 100 Hình 4.8: Cấu trúc mạng CAN 101 Hình 4.9: Module CAN STM32 102 Hình 4.10: Sơ đồ nguyên lý Module CAN 103 Hình 4.11: Sơ đồ nguyên lý mạch chuyển đổi RS485 104 Hình 4.12: Sơ đồ nguyên lý IC MPU-6050 105 Hình 4.13: Mô tả vận tốc bánh xe qua góc cua đơn giản 109 Hình 4.14: Mô hình tính toán vận tốc chân robot vào góc cua 111 Hình 4.15: Giải thuật điều khiển chuyển động robot 112 Hình 4.16: Giải thuật điều khiển co duỗi chân robot 113 Hình 4.17: Giải thuật Slave 114 Hình 4.18: Giải thuật Master 115 Hình 4.19: Giải thuật control box 116 Hình 5.1: Mô hình Solidworks tổng thể robot 117 Hình 5.2: mô hình Solidworks mô cụm bánh xe 118 Hình 5.3: Mô hình Solidworks mô cam 118 Hình 5.4: Mô hình Solidworks mô cụm đảo chiều 119 Hình 5.5: Mô hình Solidworks mô tương quan cụm chi tiết thân robot 119 Hình 5.6: Mạch nguồn thử nghiệm 120 Hình 5.7: Đồ thị đáp ứng vận tốc module điều khiển động 121 Hình 5.8: Mạch Slave điều khiển động thử nghiệm 122 xi CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ MÔ HÌNH, MÔ PHỎNG VÀ THỬ NGHIỆM Cụm chi tiết chân: Hình 5.2: mô hình Solidworks mô cụm bánh xe Cụm chi tiết cam: Hình 5.3: Mô hình Solidworks mô cam 118 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ MÔ HÌNH, MÔ PHỎNG VÀ THỬ NGHIỆM Cụm đảo chiều: Hình 5.4: mô hình Solidworks mô cụm đảo chiều Bố trí vị trí tương quan cụm chi tiết: Tay đánh => (bánh cam chân trước) => (bộ đảo chiều) => (bánh cam chân sau) Hình 5.5: Mô hình Solidworks mô tương quan cụm chi tiết thân robot 119 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ MÔ HÌNH, MÔ PHỎNG VÀ THỬ NGHIỆM II MẠCH ĐIỆN THỬ NGHIỆMTHỰC TẾ: Chế tạo thử nghiệm mạch điện theo thiết kế, để đánh giá khả làm việc để có thay đổi phù hợp với yêu cầu hoạt động robot Mạch nguồn: - Sử dụng nguồn độc lập: tiến hành thử nghiệm chạy tải nguồn độc lập, ta có kết thực tế bảng sau: Điện áp vào Điện áp 25V-31,5V 24V±0,5% 25V-31,5V 24V±0,5% 25V-31,5V 24V±0,5% 25V-31,5V 24V±0,5% 24V±0,5% 5V Tải thử nghiệm Động 100W-24V, chạy không tải Động 100W-24V, giữ động không quay Động 6W-24V điều khiển chân robot, không tải Động 6W-24V điều khiển chân robot, giữ động không quay Mạch Slave điều khiển động chân robot Dòng tải Nhiệt độ IC 0,43A 40oC 2,94A 75oC 0,07A 33oC 0,67A 43oC 0,03A 31oC Dòng tải Nhiệt độ IC 0,42A 37oC 2,95A 64oC - Nối song song nguồn 24V với nhau: Điện áp vào Điện áp 25V-31,5V 24V±0,5% 25V-31,5V 24V±0,5% Tải thử nghiệm Động 100W-24V, chạy không tải Động 100W-24V, giữ động không quay - Kết thử nghiệm cho thấy, mạch nguồn hoạt động ổn định Nguồn ổn áp 24V-3A Nguồn hạ áp 24V-5V Hình 5.6: Mạch nguồn thử nghiệm 120 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ MÔ HÌNH, MÔ PHỎNG VÀ THỬ NGHIỆM Mạch Slave điều khiển động cơ: - Giao tiếp CAN: truyền nhận tốt - Giao tiếp RS232: truyền nhận tốt - ADC: hoạt động tốt - Driver điều khiển động cơ: + Thử nghiệm tải: Thử nghiệm với động điều khiển động chân, giữ chặt động không quay, duty 100%, dòng tải 0,71A, nhiệt độ IC driver lên 45 oC Mạch hoạt động ổn định + Thử nghiệm đáp ứng động cơ: thử nghiệm với động KM3448A-GGM 6W-24V, encoder 256p/r; điều khiển vận tốc động cơ, gây nhiễu cách dùng kìm kẹp trục động Kết trả matlab qua chuẩn truyền RS232 biểu diễn đồ thị sau với thời gian lấy mẫu 0,06s: Hình 5.7: Đồ thị đáp ứng vận tốc module điều khiển động Từ đồ thị ta thấy vận tốc động điều khiển ổn định, dao động khoảng ±2vòng/phút so với vận tốc yêu cầu, đáp ứng nhanh Kết thu cho thấy mạch chạy ổn định Tùy theo toán tải điều khiển thực tế robot áp dụng giải thuật điều khiển để đáp ứng tốt yêu cầu đặt Mạch thử nghiệm thực tế hình 5.8 sau 121 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ MÔ HÌNH, MÔ PHỎNG VÀ THỬ NGHIỆM Nguồn 5V-3.3V Module driver DRV8000 ADC LED test MCU Module CAN Hình 5.8: Mạch Slave điều khiển động thử nghiệm II KẾT LUẬN: Các vấn đề giải quyết: - Nghiên cứu cải tiến đường ống cho phù hợp với hoạt động robot - Thiết kế robot vệ sinh đường ống phù hợp với yêu cầu đặt - Thiết kế hệ thống điều khiển, mạch điện phù hợp với yêu cầu làm việc bố trí robot thiết kế khí - Thử nghiệm mạch nguồn ổn áp, mạch Slave điều khiển động cơ, giao tiếp CAN hoạt động ổn định Các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu giải quyết: - Kết cấu khí: robot sử dụng kết cấu vỏ dạng tròn, vỏ chịu lực đỡ phân thân robot; kết cấu làm kích thước bề rộng robot lớn, đồng thời việc lắp ráp robot khó khăn kết cấu dựa trục Khắc phục: Nghiên cứu kết cấu khí dựa trục, rút gọn chi tiết thành phần để giảm kích thước cho robot - Nghiên cứu thêm giải pháp vệ sinh: truyền động đầu công tác trục mềm, hay sử dụng khí nén,… 122 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ MÔ HÌNH, MÔ PHỎNG VÀ THỬ NGHIỆM - Mạch điện chưa thử nghiệm cảm biến IMU, chưa thử nghiệm mạch control đọc lệnh điều khiển thông qua gamepad Nguyên nhân: Thời gian hạn hẹp Khả tự nghiên cứu - Chưa lập trình điều khiển cho robot, mạch điều khiển chạy không tải, cần lập trình giải thuật điều khiển đáp ứng phù hợp với thay đổi tải robot hoạt động Nguyên nhân: Thời gian hạn hẹp Chưa chế tạo mô hình thực tế - Chưa thiết kế lắp đặt camera quan sát Nguyên nhân: Thời gian hạn hẹp Khắc phục: giải pháp thay đổi kết cấu khí dựa trục, lắp đặt camera đầu trục dây lòng trục rỗng 123 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ MÔ HÌNH, MÔ PHỎNG VÀ THỬ NGHIỆM CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ MÔ HÌNH, MÔ PHỎNG VÀ THỬ NGHIỆM I MÔ HÌNH THIẾT KẾ MÔ PHỎNG ROBOT: Để tài thực mô hình 3D robot Solidworks để bố trí, kiểm tra không gian lắp ráp thành phần robot; đồng thời mô chuyển động robot đường ống để kiểm tra hoạt động robot, khắc phục chỉnh sửa cấu, tối ưu hoạt động robot Mô hình thiết kế sau: Mô hình 3D tổng thể robot: Hình 5.1: Mô hình Solidworks tổng thể robot 121 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ MÔ HÌNH, MÔ PHỎNG VÀ THỬ NGHIỆM Cụm chi tiết chân: Hình 5.2: mô hình Solidworks mô cụm bánh xe Cụm chi tiết cam: Hình 5.3: Mô hình Solidworks mô cam 122 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ MÔ HÌNH, MÔ PHỎNG VÀ THỬ NGHIỆM Cụm đảo chiều: Hình 5.4: mô hình Solidworks mô cụm đảo chiều Bố trí vị trí tương quan cụm chi tiết: Tay đánh => (bánh cam chân trước) => (bộ đảo chiều) => (bánh cam chân sau) Hình 5.5: Mô hình Solidworks mô tương quan cụm chi tiết thân robot 123 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ MÔ HÌNH, MÔ PHỎNG VÀ THỬ NGHIỆM II MẠCH ĐIỆN THỬ NGHIỆMTHỰC TẾ: Chế tạo thử nghiệm mạch điện theo thiết kế, để đánh giá khả làm việc để có thay đổi phù hợp với yêu cầu hoạt động robot Mạch nguồn: - Sử dụng nguồn độc lập: tiến hành thử nghiệm chạy tải nguồn độc lập, ta có kết thực tế bảng sau: Điện áp vào Điện áp 25V-31,5V 24V±0,5% 25V-31,5V 24V±0,5% 25V-31,5V 24V±0,5% 25V-31,5V 24V±0,5% 24V±0,5% 5V Tải thử nghiệm Động 100W-24V, chạy không tải Động 100W-24V, giữ động không quay Động 6W-24V điều khiển chân robot, không tải Động 6W-24V điều khiển chân robot, giữ động không quay Mạch Slave điều khiển động chân robot Dòng tải Nhiệt độ IC 0,43A 40oC 2,94A 75oC 0,07A 33oC 0,67A 43oC 0,03A 31oC Dòng tải Nhiệt độ IC 0,42A 37oC 2,95A 64oC - Nối song song nguồn 24V với nhau: Điện áp vào Điện áp 25V-31,5V 24V±0,5% 25V-31,5V 24V±0,5% Tải thử nghiệm Động 100W-24V, chạy không tải Động 100W-24V, giữ động không quay - Kết thử nghiệm cho thấy, mạch nguồn hoạt động ổn định Nguồn ổn áp 24V-3A Nguồn hạ áp 24V-5V Hình 5.6: Mạch nguồn thử nghiệm 124 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ MÔ HÌNH, MÔ PHỎNG VÀ THỬ NGHIỆM Mạch Slave điều khiển động cơ: - Giao tiếp CAN: truyền nhận tốt - Giao tiếp RS232: truyền nhận tốt - ADC: hoạt động tốt - Driver điều khiển động cơ: + Thử nghiệm tải: Thử nghiệm với động điều khiển động chân, giữ chặt động không quay, duty 100%, dòng tải 0,71A, nhiệt độ IC driver lên 45 oC Mạch hoạt động ổn định + Thử nghiệm đáp ứng động cơ: thử nghiệm với động KM3448A-GGM 6W-24V, encoder 256p/r; điều khiển vận tốc động cơ, gây nhiễu cách dùng kìm kẹp trục động Kết trả matlab qua chuẩn truyền RS232 biểu diễn đồ thị sau với thời gian lấy mẫu 0,06s: Hình 5.7: Đồ thị đáp ứng vận tốc module điều khiển động Từ đồ thị ta thấy vận tốc động điều khiển ổn định, dao động khoảng ±2vòng/phút so với vận tốc yêu cầu, đáp ứng nhanh Kết thu cho thấy mạch chạy ổn định Tùy theo toán tải điều khiển thực tế robot áp dụng giải thuật điều khiển để đáp ứng tốt yêu cầu đặt Mạch thử nghiệm thực tế hình 5.8 sau 125 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ MÔ HÌNH, MÔ PHỎNG VÀ THỬ NGHIỆM Nguồn 5V-3.3V Module driver DRV8000 ADC LED test MCU Module CAN Hình 5.8: Mạch Slave điều khiển động thử nghiệm II KẾT LUẬN: Các vấn đề giải quyết: - Nghiên cứu cải tiến đường ống cho phù hợp với hoạt động robot - Thiết kế robot vệ sinh đường ống phù hợp với yêu cầu đặt - Thiết kế hệ thống điều khiển, mạch điện phù hợp với yêu cầu làm việc bố trí robot thiết kế khí - Thử nghiệm mạch nguồn ổn áp, mạch Slave điều khiển động cơ, giao tiếp CAN hoạt động ổn định Các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu giải quyết: - Kết cấu khí: robot sử dụng kết cấu vỏ dạng tròn, vỏ chịu lực đỡ phân thân robot; kết cấu làm kích thước bề rộng robot lớn, đồng thời việc lắp ráp robot khó khăn kết cấu dựa trục Khắc phục: Nghiên cứu kết cấu khí dựa trục, rút gọn chi tiết thành phần để giảm kích thước cho robot - Nghiên cứu thêm giải pháp vệ sinh: truyền động đầu công tác trục mềm, hay sử dụng khí nén,… 126 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ MÔ HÌNH, MÔ PHỎNG VÀ THỬ NGHIỆM - Mạch điện chưa thử nghiệm cảm biến IMU, chưa thử nghiệm mạch control đọc lệnh điều khiển thông qua gamepad Nguyên nhân: Thời gian hạn hẹp Khả tự nghiên cứu - Chưa lập trình điều khiển cho robot, mạch điều khiển chạy không tải, cần lập trình giải thuật điều khiển đáp ứng phù hợp với thay đổi tải robot hoạt động Nguyên nhân: Thời gian hạn hẹp Chưa chế tạo mô hình thực tế - Chưa thiết kế lắp đặt camera quan sát Nguyên nhân: Thời gian hạn hẹp Khắc phục: giải pháp thay đổi kết cấu khí dựa trục, lắp đặt camera đầu trục dây lòng trục rỗng 127 PHỤ LỤC Phụ lục 1: S-2322.983-52.235-200 hãng Maxon – Thụy Sĩ: Bảng thông số kĩ thuật kiểu động S-2322.983-52.235-200 Kiểu động S-2322.983-52.235-200 Công suất (W) Điện (V) 24 Tốc độ quay (vg/ph) 7190 Hộp giảm tốc GP 22-C kèm với động Bảng thông số kĩ thuật hộp giảm tốc GP 22-C Moment liên tục max (Nm) 1,8 Moment gián đoạn max (Nm) 2,7 A Tỉ số truyền 270 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách tham khảo: [1] Trịnh Chất & Lê Văn Uyển, (2009) Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí - Tập & Nhà xuất Giáo Dục [2] Nguyễn Hữu Lộc, (2004) Cơ sở thiết kế máy Nhà xuất Đại Học Quốc Gia Tp.HCM [3] Nhóm tác giả Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt sổ tay công nghệ chế tạo máy Nhà xuất khoa học kỹ thaut65 [4] Ninh Đức Tốn Dung sai lắp ghép Nhà xuất Giáo Dục Luận văn tốt nghiệp tham khảo: [5] Th.S Võ Anh Huy Thiết kế chế tạo mô hình robot đường ống Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Trường Đại Học Bách Khoa TPHCM Bài báo đăng tạp chí: [6] PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến & Trần Đức Quang, (2011) Nghiên cứu thiết kế robot ệ sinh đường ống Hội nghị Khoa học trẻ Kỹ thuật Cơ khí lần 2, pp.39-42 [7] Ngo Manh Dung et al, (2007) Two-Wheeled Welding Mobile Robot for Tracking a Smooth Curved Welding Path Using Adaptive Sliding-Mode Control Technique International Journal on Control, Automation and System,pp 283-294 [8] Jong-Hoon Kim (2008) Design of a fully autonomous mobile pipeline exploration robot (FAMPER) – M.S Thesis [9] Se-gon Roh and Hyouk Ryeol Choi (2005) Differential-Drive In-Pipe Robot for Moving Inside Urban Gas Pipelines IEEE transactions on robotics, Vol 21 Trang Web tham khảo: [10] Skf.com.vn [11] www.arm.vn [12] http://www.hocavr.com/ [13] http://www.picvietnam.com/ [14] http://bkit4u.com [15] http://www.dientuvietnam.net [16] http://vietbao.vn/Khoa-hoc/Dung-robot-kiem-tra-cong-thoat-nuoc/10905861/188/ [17] http://www.pcworld.com.vn/pcworld/printArticle.asp?atcl_id=5f5e5c595d595b [18] http://vnexpress.net/gl/xa-hoi/2010/11/3ba22c67/ [19] http://www.baomoi.com/Hieu-qua-tu-san-xuat-phan-bon-hon-hop-NPK-thung-quay- dung-hoi-nuoc/50/3441867.epi [...]... sát đường ống dây chuyền sản xuất NPK nhà máy phân bón Hiệp Phước 18 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ KHẢO SÁT ĐƯỜNG ỐNG 3 Công tác vệ sinh đường ống: - Đường ống Ø400 mỗi ngày phải vệ sinh đường ống một lần do lượng bụi nguyên liệu dễ bị hút vào và lượng phân bón bám vào thành ống nhiều dễ gây ra nghẹt ống làm giảm quá trình vận hành của máy Qúa trình vệ sinh rất nguy hiểm vì phân bón chảy nước bám vào thành ống. .. trí đường ống dây chuyền NPK nhà máy Hiệp Phước 9 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ KHẢO SÁT ĐƯỜNG ỐNG 1 Chi tiết các đoạn đường ống: a Đường ống chính (Ø1200): Đường ng dẫn bụi chính từ hệ thống ra buồng lắng bụi ở bên ngoài – hình 1.5 ĐƯỜNG ỐNG CHÍNH Ø1200 Hình 1.5: Đường ống chính (Ø1200) b Đường ống vào máy sấy (Ø1200): Đường ống vận chuyển bụi từ máy sấy ra đường ống chính – hình 1.6 ĐƯỜNG ỐNG CHÍNH Ø1200 ĐƯỜNG... ĐƯỜNG ỐNG VÀO CYCLONE Ø600 ĐƯỜNG ỐNG VÀO CHÍNH Ø1200 CỬA VỆ SINH 400x400 MẶT CẮT B-B Hình 1.9: Đường ống vào Cyclone (Ø600) 12 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ KHẢO SÁT ĐƯỜNG ỐNG f Đường ống vào máy nghiền nguyên liệu (Ø400): Đường ống đưa bụi từ máy nghiền liệu vào máy nghiền nhỏ ra ngoài đường ống chính – hình 1.10 ĐƯỜNG ỐNG VÀO CHÍNH Ø1200 ĐƯỜNG ỐNG VÀO MÁY NGHIỀN NGUYÊN LIỆU Ø400 MẶT CẮT C-C Hình 1.10: Đường. .. trình sơ đồ đường ống công nghệ hơi nước thùng quay có đường ống phức tạp và hay bị tắc ống (hình 1.4) 8 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ KHẢO SÁT ĐƯỜNG ỐNG ĐƯỜNG ỐNG VÀO HÚT BỤI SÀNG RUNG Ø400 MÁY LÀM NGUỘI ĐƯỜNG ỐNG VÀO MÁY NGHIỀN NGUYÊN LIỆU Ø400 ĐƯỜNG ỐNG VÀO MÁY LÀM NGUỘI Ø600 ĐƯỜNG ỐNG VÀO SAU MÁY NGHIỀN LIỆU TO Ø400 ĐƯỜNG ỐNG ĐẾN CYCLONE Ø600 ĐƯỜNG ỐNG VÀO MÁY SẤY Ø1200 BUỒNG LẮNG BỤI ĐƯỜNG ỐNG CHÍNH Ø1200... trí đường ống cao từ 3,3m đến 6m nên rất khó vệ sinh đường ống - Đối với đường ống Ø1200 do lượng phân bám vào thành ống so với đường kính ống không quá nhiều nên khoảng 2 tuần vệ sinh ống một lần - Thông thường công nhân khi vệ sinh đường ống phải leo trèo các vị trí cao rất trơn trượt và nguy hiểm, công cụ thường chỉ là sào dài, năng suất lao động thấp Đồng thời do tiếp xúc trực tiếp với phân bón. .. ảnh công nhân vệ sinh đường ống 4 Thực trạng đường ống tại nhà máy và các đề xuất cải tiến: Ở các nhà máy của công ty CP phân bón Miền Nam (và hầu hết các công ty phân bón khác) vấn đề vệ sinh đường ống của hệ thống xử lý khí thải trong sản xuất phân bón là rất quan trọng Bởi nguyên liệu làm phân bón có những tính chất rất phức tạp như dễ chảy nước (như SA, Urê) bám cứng làm nghẹt đường ống (đặc biệt... Đường ống vào máy nghiền nguyên liệu (Ø400) g Đường ống vào máy sàng rung (Ø400): Đường ống đưa bụi từ sàng rung ra đường ống dẫn phụ – hình 1.11 ĐƯỜNG ỐNG VÀO HÚT BỤI SÀNG RUNG Ø400 SÀNG RUNG ĐƯỜNG ỐNG VÀO HÚT BỤI SÀNG RUNG Ø400 Hình 1.11: Đường ống vào sàng rung (Ø400) 13 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ KHẢO SÁT ĐƯỜNG ỐNG h Một số ảnh thực tế từ hệ thống đường ống của nhà máy: - Bộ phận chính của hệ thống hơi... phương án vệ sinh, các phương án thiết kế robot khả thi nhất Trong báo cáo này, chúng em xin phép được đưa ra thiết kế cơ khí hoàn chỉnh nhất của nhóm, cùng với các mạch điện nhóm đã nghiên cứu để ứng dụng cho robot iii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ KHẢO SÁT ĐƯỜNG ỐNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT PHÂN BÓN NPK KHẢO SÁT VÀ CẢI TIẾN HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG NHÀ MÁY SẢN XUẤT PHÂN BÓN HIỆP PHƯỚC I PHÂN BÓN NPK... chuyền, phải thường xuyên vệ sinh đường ống Hình 1.16: Minh họa lớp phân bón bám trong đường ống Phần dưới của đường ống luôn bị đọng phân lại nhiều hơn phần phía trên Dưới đây là khảo sát lượng phân bón đóng lớp ở một số đoạn ống điển hình: 200 180 160 140 120 phía dưới 100 phía trên 80 60 40 20 0 ngày 1 ngày 2 ngày 3 Hình 1.17: Sơ đồ thể hiện bề dày lớp phân bón bám trong đường ống Ø400 từ máy nghiền... chính ngay bên dưới là băng tải dẫn liệu Hình 1.15: Hình ảnh đường ống dẫn chính 15 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ KHẢO SÁT ĐƯỜNG ỐNG 2 Khảo sát phân bón bám trong đường ống: Do phân bón là hợp hỗn của các loại hóa chất, rất dễ chảy lỏng trong không khí nên các đường ống dẫn bụi thường xuyên bị đóng lớp dẫn đến tắt nghẽn đường ống, bụi phân bón phát sinh từ các máy công tác không được thu lắng về bộ phận xử ... VĂN Đề tài: "Thiết kế ROBOT vệ sinh đường ống phân bón" Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn, vệ sinh đường ống toán nan giải, với đường ống nhỏ, môi trường độc hại nằm vị trí người khó vệ sinh trực tiếp... nên khó vệ sinh đường ống - Đối với đường ống Ø1200 lượng phân bám vào thành ống so với đường kính ống không nhiều nên khoảng tuần vệ sinh ống lần - Thông thường công nhân vệ sinh đường ống phải... khảo sát đường ống dây chuyền sản xuất NPK nhà máy phân bón Hiệp Phước 18 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ KHẢO SÁT ĐƯỜNG ỐNG Công tác vệ sinh đường ống: - Đường ống Ø400 ngày phải vệ sinh đường ống lần