ỨNG DỤNG LOADCELL VÀO THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH ĐO LỰC CẮT CÀNH CÂY CẢNH CỠ NHỎ

` BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG LOADCELL VÀO THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH ĐO LỰC CẮT CÀNH CÂY CẢNH CỠ NHỎ Họ tên sinh viên: Lê Ngọc Ân Phan Thanh Nam Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật Cơ điện Tử Niên khóa: 2014 - 2018 Tháng 6/2018 ` ỨNG DỤNG LOADCELL VÀO THIẾT KẾ CHẾ TẠO MƠ HÌNH ĐO LỰC CẮT CÀNH CÂY CẢNH CỠ NHỎ TÁC GIẢ LÊ NGỌC ÂN PHAN THANH NAM Khóa luận đệ trình đề để đáp ứng yêu cầu cấp Kỹ sư ngành công nghệ kỹ thuật điện tử Giáo viên hướng dẫn: ThS Đào Duy Vinh Tháng 6/2018 ` LỜI CẢM ƠN Để hồn thành chương trình học, có hội để áp dụng kiến thức học trường, có thêm kinh nghiệm thực tế việc làm đề tài tốt nghiệp hội tốt để thực hành học cải thiện kỹ viết báo cáo, phản biện bảo vệ đề tài, làm việc nhóm,… hồn thành nguyện vọng tốt nghiệp, kết thúc trình làm đề tài lâu dài mệt mỏi Để có thành ngày hôm nay, trước tiên xin gửi lời cảm ơn đến gia đình ln bên, ủng hộ tạo động lực để vững bước đường học vấn Xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô Khoa khí cơng nghệ - Trường đại học Nơng Lâm TP.HCM tạo điều kiện học tập tốt suốt thời gian qua Đặc biệt xin gửi lời cảm ơn đến thầy Đào Duy Vinh, người hết lòng tận tụy giúp đỡ suốt q trình làm tiểu luận Thầy ln đưa lời khun xác, kịp thời giúp hoàn thiện tiểu luận Bên cạnh đó, xin chân thành cám ơn người bạn ln ủng hộ tinh thần để hồn thành tốt khóa luận Sau lời cảm ơn chân thành ý kiến đóng góp quý thầy tất bạn đọc TP.Hồ Chí Minh, tháng năm 2018 Sinh viên thực PHAN THANH NAM LÊ NGỌC ÂN ` TÓM TẮT Đề tài: Ứng dụng Loadcell vào thiết kế chế tạo mơ hình đo lực cắt cành cở nhỏ thực Xưởng CK6, Khoa Cơ Khí - Cơng Nghệ, Trường Đại Học Nơng Lâm TPHCM Mục đích đề tài: Tính tốn khảo nghiệm lực cắt phù hợp với loại cảnh làm viền, từ giúp giảm hao phí q trình chế tạo Robot cắt cảnh viền hoa Nội dung đề tài bao gồm: Thiết kế phần khung mơ hình cắt cành thí nghiệm dùng động phát lực Lắp đặt loadcell để đo lực cắt cành Thiết kế mạch mạch điều khiển mơ hình cắt cành thí nghiệm Thiết kế mạch công suất điều khiển cấu chấp hành mơ hình cắt Đo lưu giá trị độ lớn lực sinh trình cắt thử nghiệm Khảo nghiệm điều chỉnh nhiều tốc độ cắt khác Mục Lục ` ` Mục Lục Hình ` Mục Lục Bảng Chương MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Hiện thị trường có nhiều máy móc thiết bị giúp hỗ trợ, phân tích kết cấu, đặc tính vật lý hóa học vật liệu, nguyên liệu nhằm hiểu ưu nhược điểm để ứng dụng vào công việc khác cho phù hợp, hiệu công việc, hồn cảnh cụ thể Qua ta thấy tầm quan trọng cơng cụ phân tích, khơng có chúng thời gian việc nghiên cứu, khảo sát độ xác khơng cao ta phân tích tay giúp cải thiện hiệu sử dụng tiết kiệm chi phí, tránh gây lãng phí đặc tính chúng khơng phù hợp Ví dụ máy phân tích thành phần hóa học kim loại Với việc kiểm tra xác định thành phần nguyên tố hoá học thép, gang hay hợp kim trở nên dễ dàng đảm bảo chất lượng lĩnh vực sản xuất liên quan đến kim loại luyện kim như: sản xuất phôi thép, cán thép, chế tạo khí, đúc gang, đúc thép, đúc kim loại màu, mạ kẽm, sản xuất tôn mạ kẽm/tôn lạnh, luyện kim màu… Trong ngành công nghiệp việc dùng cảm biến để thay cho việc giám sát ngày nhiều load cell ứng dụng ngày rộng rãi Điển ứng dụng cân điện tử, kiểm tra khối lượng đạt tiêu chuẩn ` chưa dây chuyền sản xuất hàng loạt, kiểm tra độ đàn hồi, độ cứng… sản phẩm tiêu dủng thực phẩm, mỹ phẩm, nguyên liệu Việc chế tạo mơ hình nghiên cứu, chế tạo có nhiều ưu điểm tiết kiệm chi phí vật liệu cơng sức so với làm sản phẩm thật tính tốn mức chi phí cần chế tạo sản phẩm, đánh giá xác ưu điểm, nhược điểm mà sản phẩm thật mắc phải ngồi mơ hình thu gọn thu thập số liệu cần thiết mà không cần dùng sản phẩm thật giúp tiết kiệm không gian công sức vận chuyển, thuận tiện cho việc sử dụng Trong để hỗ trợ cho việc chế tạo công cụ cắt tỉa cảnh hoạt động có hiệu nhất, giảm thiểu hao tổn nhiên liệu góp phần hồn thiện robot tỉa viền xanh đề tài ứng dụng load cell việc chế tạo mơ hình đo lực cắt cành cỡ nhỏ thực quan trọng nhằm tìm lực cắt hợp lý cho số loại cần thiết qua bổ trợ cho nhóm khác việc thiết kế cấu cắt tốt chọn động hợp lý Do mơ hình đo lực cắt cành cỡ nhỏ load cell đời Hình 1.1 Một số loại máy đo lực thực tế ` ` Chương TỔNG QUAN 2.1 Quá trình cắt cành cảnh cở nhỏ Để trình cắt thái thân cảnh thành đoạn đảm bảo chất lượng, giảm suất cắt thái, ta cần xét đến ý thuộc phạm vi dao cắt vật cắt (cây cảnh làm viền thân thảo) ảnh hướng tới trình cắt: 2.1.1 Áp suất cắt thái riêng q0 Đây yếu tố ảnh hưởng trực tiếp tới trình cắt đứt vật thái liên quan đến yếu tố khác thuộc phạm vi vật thái dao thái: (N/cm) Trong Q: Lực cắt thái [N] S: Là đọan lưỡi dao thái vào vật [cm] Viện sĩ Gơriatskin V.P làm thí nghiệm kết cắt thái khơng trượt (τ = 0) thân cỏ cở nhỏ (D = 2-6mm) qo=20-40 (N/cm) Khi cắt thái vật có tính đàn hồi áp suất riêng gây giai đoạn: Đầu tiên lưỡi dao nén ép vật cắt đoạn, sau cắt đứt vật cắt Trong trình lưỡi dao vào vật cắt phải khắc phục lực ma sát T1 áp lực cản vật cắt tác động vào mặt bên lưỡi dao T2 vật cắt dịch chuyển bị nén ép tác dụng vào mặt vát cạnh sắc lưỡi dao (Hình 2.7) Nếu gọi P1 lực cản vật cắt thì: N = P1 + T1 + T2 cosσ 10 cành chọn Chọn ngẫu nhiên để cắt, vị trí cắt cành đánh số cách 100mm, thay đổi góc cắt 0°, 15°, 30°, 45° ghi kết vào bảng số liệu gồm cột tương ứng với góc cắt Thực đến đủ hết 10 ta bảng số liệu bảng 4.9 Bảng 4.9 Biểu đồ thể lực cắt cành chiều tím vị trí cách 100mm với góc cắt thay đổi 0o, 15o, 30o, 45o 65 Lần Vị trí 1(0°) Vị trí 1(15°) Vị trí 1(30°) Vị trí 1(45°) D = 4.0-4.2mm D = 4.0-4.2mm D = 4.0-4.2mm D = 4.0-4.2mm Đơn vị (N) Đơn vị (N) Đơn vị (N) Đơn vị (N) 50.4 49.7 48.4 48.6 37.6 36.7 36.0 34.8 43.0 40.4 38.3 35.8 48.4 47.7 45.3 42.7 39.5 38.3 38.3 34.6 47.3 47.3 45.3 42.7 49.2 48.7 47.2 45.3 39.6 38.4 38.6 37.2 40.1 39.3 37.8 35.8 10 46.2 47.7 46.2 44.2 Trung bình 44.1 N 43.4 N 42.1 N 40.2 N Kết luận: Góc cắt lớn lực cắt nhỏ, dựa theo số liệu thu lực cắt lớn góc cắt 0° giảm dần góc cắt tăng lực cắt nhỏ góc cắt 45° 66 Hình 4.19 Biểu đồ thể giá trị lực cắt cành chiều tím vị trí cách 100mm với góc cắt thay đổi 0°, 15°, 30°, 45° a.Góc 45o b Góc 30o c Góc 15o d Góc 0o Chọn ngẫu nhiên 10 cành chiều tím từ bồn hoa có kích thước (đường kính chiều dài) tương đối để lấu mẫu Sau đánh số từ đến 10 cho cành chọn Chọn ngẫu nhiên để cắt, vị trí cắt cành 67 đánh số cách 150mm, thay đổi vận tốc cắt 16.8 mm/s, 17.3 mm/s, 18.6 mm/s ghi kết vào bảng số liệu gồm cột tương ứng với góc cắt Thực đến đủ hết 10 ta bảng số liệu bảng 4.10 Bảng 4.10 Giá trị lực cắt cành chiều tím vị trí cách 150mm với vận tốc cắt thay đổi 16.8 mm/s, 17.3 mm/s, 18.6 mm/s Lần Vận tốc 18.6mm/s D= 4.4-4.6mm Đơn vị (N) Vận tốc 17.3mm/s D= 4.4-4.6mm Đơn vị (N) Vận tốc 16.8mm/s D = 4.4-4.6mm Đơn vị (N) 34.9 49.9 40.2 38.7 38.9 42.5 31.7 40.0 40.1 35.1 30.1 39.0 34.9 41.6 46.1 36.1 35.6 42.1 51.7 38.8 54.2 33.02 36 41.1 37.0 41.1 38.6 10 31.1 37.4 42.9 Trung bình 36.4 N 39.1 N 42.5 N 68 Hình 4.20 Giá trị lực cắt cành chiều tím vị trí cách 150mm với vận tốc cắt thay đổi 16.8 mm/s, 17.3 mm/s, 18.6 mm/s a Vận tốc 18.6 mm/s b Vận tốc 17.3 mm/s c Vận tốc 16.8 mm/s 4.7.4 Đo lực cắt cành ác ó Phương pháp bố trí thí nhiệm Chọn ngẫu nhiên 25 cành ác ó từ buồn hoa có kích thước (đường kính chiều dài) tương đối để lấu mẫu Sau đánh số từ đến 25 cho cành chọn Chọn ngẫu nhiên để cắt, vị trí cắt đánh số cách 50mm, 100mm, 150mm, 200mm ghi kết vào bảng số liệu gồm cột tương ứng với mức độ dài cắt Thực đến đủ hết 25 ta bảng số liệu bảng 4.11 69 Bảng 4.11 Giá trị lực cắt cành ác ó vị trí cách 50mm, 100mm, 150mm, 200mm Lần Vị trí (50) D=3.0-3.2mm Đơn vị (N) Vị trí (100) D=3.4-3.6mm Đơn vị (N) Vị trí (150) D=3.7-3.9mm Đơn vị (N) Vị trí (200) D=4.0-4.3mm Đơn vị (N) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Trung bình 25.4 21.0 22.7 20.1 21.8 21.7 23.1 19.7 28.8 24.7 18.4 15.5 21.6 24.5 27.4 26.2 24.4 27.4 24.6 17.9 26.0 19.8 15.8 19.5 26.5 22.6 N 58.4 36.6 48.7 52.0 46.9 47.2 49.5 32.9 48.7 38.6 54.2 34.0 33.5 39.5 42.9 40 38.9 43.2 29.0 35.4 37.5 47.4 39.8 41.3 38.5 42.2 N 63.3 37.9 53.5 59.8 54.7 66.5 49.1 49.2 65.5 55.5 75.4 61.1 67.4 59.4 70.5 45.7 54.3 57.4 38.7 48.6 56.4 60.7 56.3 58.9 58.1 56.9 N 89.6 42.7 76.4 74.4 80.2 79.1 75.8 67.6 74.4 73.8 86.4 86.8 69.1 74.7 79.1 68.5 61.9 60.3 57.9 56.7 69.5 70.7 67.8 70.7 69.8 71.3 N 70 Hình 4.21 Biểu đồ thể giá trị lực cành ác ó vị trí cách 50mm, 100mm, 150mm, 200mm a Vị trí 50mm b Vị trí 100mm c Vị trí 150mm d Vị trí 200mm Chọn ngẫu nhiên 10 cành ác ó từ buồn hoa có kích thước (đường kính chiều dài) tương đối để lấu mẫu Sau đánh số từ đến 10 cho cành chọn Chọn ngẫu nhiên để cắt, vị trí cắt cành đánh số cách 100mm, thay đổi góc cắt 0°, 15°, 30°, 45° ghi kết vào 71 bảng số liệu gồm cột tương ứng với góc cắt Thực đến đủ hết 10 ta bảng số liệu bảng 4.12 Bảng 4.12 Giá trị cắt cành ác ó vị trí cách 100mm với góc cắt thay đổi 0o, 15o, 30o, 45o Lần Vị trí 1(0°) Vị trí 1(15°) Vị trí 1(30°) Vị trí 1(45°) D = 3.4-3.6mm D= 3.4-3.6mm D =3.4-3.6mm D =3.4-3.6mm Đơn vị (N) Đơn vị (N) Đơn vị (N) Đơn vị (N) 58.4 49.9 47.4 42.8 36.6 36.8 37.9 38.6 48.7 47.6 45.3 42.6 52.0 48.7 35.8 36.8 46.9 44.2 40.1 38.7 47.2 48.1 43.7 40.5 49.5 47.9 37.4 38.5 32.9 34.8 30.6 29.8 48.7 46.8 43.7 43.5 10 38.6 37.9 39.6 34.7 Trung bình 46.0 N 44.3 N 40.2 N 38.6 N 72 Hình 4.22 Biểu đồ thẻ giá trị lực cắt cành ác ó vị trí cách 100mm với góc cắt thay đổi 0°, 15°, 30°, 45° a.Góc 45o b Góc 30o c Góc 15o d Góc 0o Chọn ngẫu nhiên 10 cành ác ó từ bồn hoa có kích thước (đường kính chiều dài) tương đối để lấu mẫu Sau đánh số từ đến 10 cho cành chọn Chọn ngẫu nhiên để cắt, vị trí cắt cành đánh 73 số cách 150mm, thay đổi vận tốc cắt 16.8 mm/s, 17.3 mm/s, 18.6 mm/s ghi kết vào bảng số liệu gồm cột tương ứng với góc cắt Thực đến đủ hết 10 ta bảng số liệu bảng 4.13 Bảng 4.13 Giá trị lực cắt cành ác ó vị trí cách 150mm với vận tốc cắt thay đổi 16.8 mm/s, 17.3 mm/s, 18.6 mm/s Lần Vận tốc 16.8mm/s D=3.7-3.9mm Đơn vị (N) Vận tốc 17.3mm/s D=3.7-3.9mm Đơn vị (N) Vận tốc 18.6 mm/s D=3.7-3.9mm Đơn vị (N) 63.0 50.1 47.2 54.4 48.6 42.6 53.4 60.3 41.4 65.3 52.3 51.4 59.4 54.3 40.1 58.7 53.4 50.4 62.2 52.5 44.5 66.5 57.3 45.7 54.7 53.2 49.6 10 67.4 51.5 50.1 Trung bình 60.5 N 53.3 N 46.3 N 74 Hình 23 Giá trị lực cắt cành ác ó vị trí cách 150mm với vận tốc cắt thay đổi 16.8 mm/s, 17.3 mm/s, 18.6 mm/s a.Vận tốc 18.6 mm/s b Vận tốc 17.3 mm/s 75 c Vận tốc 16.8 mm/s 4.8 Một số hình ảnh trình thực đề tài Hình 4.24 Mạch điều khiển mơ hình ứng dụng Loadcell đo lực cắt cảnh Hình 4.25 Khảo nghiệm mơ hình đo lực cắt cành cỡ nhỏ 76 Hình 4.26 Mơ hình ứng dụng Loadcell đo lực cắt cảnh cở nhỏ 77 Chương KẾT LUẬN 5.1 Kết luận Sau thời gian dài nghiên cứu, thiết kế, chế tạo vận hành mơ hình đo lực cắt cành cỡ nhỏ đạt số kết sau: Hoàn thành việc thiết kế, chế tạo mơ hình đo lực cắt cành cỡ nhỏ mạch điều khiển mơ hình Thiết kế sơ đồ điểu khiển, sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển, sơ đồ giải thuật mơ hình Thiết kế giao diện điều khiển phần mềm Matlab, đo lực cắt trình thử nghiệm, vẽ biểu đồ lực cắt đo thơng qua máy tính kết nối với vi điều khiển Arduino Khảo nghiệm lấy số liệu lực cắt, thiết lập bảng số liệu tính lực cắt trung bình với loại 5.2 Kiến nghị Do thời gian thực đề tài kinh phí có hạn nên chưa thể thử nhiều cấu cắt khác để tìm cấu tối ưu chưa đạt mức độ ổn định xác lớn Vì cần chế tạo lại với quy mô lớn loadcell với độ xác cao, tải trọng lớn để khảo nghiệm nhiều loại cành từ loại cần lực nhỏ đến loại cần lực lớn thu số liệu hiệu xác thêm vào cần nghiên cứu nhiều cấu cắt nhằm tìm cấu tối ưu nhất, cấu phù hợp cho loại tăng hiệu cắt 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS.TS Bùi Văn Miên – Máy Chế Biến Thức Ăn Gia Súc - Nhà xuất nông nghiệp TPHCM - 2004 [2] Trần Quang Khánh –Giáo trình sở Matlab ứng dụng Tập – Nhà xuất khoa học kĩ thuật [3] Phan Quốc Phơ - Nguyễn Đức Chính, Giáo trình cảm biến, NXB Khoa học kỹ thuật – 2000 79 ... biểu đồ lực cắt sinh trình cắt 30 ` Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Mơ hình đo lực cắt cành cỡ nhỏ dùng loadcell 4.1.1 Cấu tạo mơ hình Hình 4.1 Sơ đồ cấu tạo mơ hình đo lực cắt cành cở nhỏ 31... chọn dụng cụ cắt, chọn loại chuyển động vật liệu cắt cấu cắt Tính đa dạng phương pháp thiết bị cắt tạo khả sử dụng cấu khác việc chế tạo thiết bị đo Đề tài Ứng dụng Loadcell vào thiết kế chế tạo. .. CỨU 3.1 Nội dung Nghiên cứu chế tạo phần khung mơ hình đo lực cắt cành cỡ nhỏ dùng độngcơ phát lực phần mềm Solidworks Thiết kế chế tạo bàn cân loadcell để đo lực cắt cành nhằm thu thập số liệu