Thiết kế chế tạo máy tự động xếp phôi đo và phân loại sản phẩm cơ khí

Thiết kế chế tạo máy tự động xếp phôi đo và phân loại sản phẩm cơ khí Thiết kế chế tạo máy tự động xếp phôi đo và phân loại sản phẩm cơ khí Thiết kế chế tạo máy tự động xếp phôi đo và phân loại sản phẩm cơ khí luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN LINH SƠN THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY TỰ ĐỘNG XẾP PHƠI, ĐO VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM CƠ KHÍ LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ Hà Nội – 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN LINH SƠN THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY TỰ ĐỘNG XẾP PHÔI, ĐO VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM CƠ KHÍ LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN CHÍ HƯNG Hà Nội – 2017 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI NÓI ĐẦU  Lý chọn đề tài Trang  Mục đích nghiên cứu Trang  Phạm vi nghiên cứu Trang  Phương pháp nghiên cứu Trang  Ý nghĩa khoa học đề tài Trang  Dự kiến kết đạt khả ứng dụng Trang  Cấu trúc đồ án Trang CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan phân loại sản phẩm Trang 1.2 Hệ thống phân loại theo kích thước Trang 11 1.3 Hệ thống phân loại theo hình dạng Trang 13 1.4 Kết luận chương Trang 16 CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.1 Sản phẩm phân loại Trang 17 2.1.1 Sản phẩm phân loại Trang 17 2.1.2 Hướng chọn phép đo Trang 21 2.2 Lựa chọn sơ đồ máy phân loại Trang 25 2.2.1 Nguyên lý hoạt động cấu vận chuyển dẫn hướng Trang 27 2.2.2 Nguyên lý hoạt động cấu định vị hồi vị trí Trang 29 2.2.3 Nguyên lý hoạt động cấu đo lường Trang 31 Trang 2.2.4 Nguyên lý hoạt động cấu phân loại sản phẩm Trang 33 2.3 Lựa chọn phương án thiết kế Trang 34 2.3.1 Cấu tạo hệ thống đo phân loại sản phẩm Trang 39 2.4 Kết luận chương hai Trang 43 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 3.1 Yêu cầu thiết kế, chế tạo Trang 44 3.2 Thiết kế chế tạo cấu khung máy Trang 45 3.2.1 Bản vẽ thiết kế Trang 46 3.2.2 Hình ảnh cấu khung máy sau gia công lắp ghép Trang 46 3.3 Tính tốn lựa chọn cấu dẫn động Trang 48 3.3.1 Thiết kế lựa chọn động đĩa xích/ xích tải Trang 48 3.3.2 Thiết kế, chế tạo lăn băng tải nhựa POM, cao su lõi thép Trang 53 3.3.3 Lựa chọn thành phần cấu dẫn động Trang 56 3.4 Thiết kế phần tử khí nén Trang 57 3.4.1 Thiết kế cấu chấp hành phần tử khí nén Trang 57 3.4.2 Cơ sở tính tốn về lực tác ̣ng phần tử khí nén Trang 59 3.4.3 Cơ sở lý thuyết lựa chọn van khí nén điều khiển điện Trang 63 3.4.4 Lựa chọn thành phần phần tử khí nén Trang 67 3.5 Thiết kế lựa chọn cấu đo lường điều khiển Trang 68 3.5.1 Cơ sở lý thuyết cho việc lựa chọn cảm biến đo Trang 68 3.5.2 Lựa chọn mô đun, cảm biến Trang 76 3.6 Gia công, lắp ráp máy, hiệu chỉnh máy Trang 81 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 4.1 Ngun lý hoạt động điều khiển mơ hình Trang 87 Trang 4.2 Thiết kế giao diện điều khiển HMI Trang 89 4.2.1 Một số khái niệm HMI Trang 90 4.2.2 Phần mềm giao diện người máy Trang 90 4.2.3 Quy trình xây dựng hệ thống HMI Trang 91 4.2.4 Thiết kế giao diện Trang 92 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC, HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 5.1 Kết đạt Trang 96 5.2 Hướng phát triển đề tài Trang 98 KẾT LUẬN Trang 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trang 100 PHỤ LỤC 01: BẢN VẼ THIẾT KẾ Trang 101 PHỤ LỤC 02: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN, GIAO DIỆN HMI .Trang 104 Trang LỜI CẢM ƠN Trong thời gian làm luận văn tốt nghiệp, học viên nhận nhiều giúp đỡ, đóng góp ý kiến từ thầy cơ, bạn bè Với kính trọng lịng biết ơn sâu sắc, học viên xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới TS Nguyễn Chí Hưng, người thầy tận tình hướng dẫn suốt trình vừa qua Tiếp theo, học viên xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, Khoa khí, Bộ mơn sở thiết kế máy robot trang bị kiến thức chun ngành để học viên hồn thành tốt luận văn Sau học viên xin cảm ơn gia đình, bạn bè giúp đỡ, động viên suốt thời gian vừa qua Tác giả Trang LỜI NÓI ĐẦU  Lý chọn đề tài Xưởng khí cơng ty TNHH MTV điện tử Sao Mai có mặt hàng truyền thống hộp sắt có dung tích lít (bao gồm cụm chi tiết cụm thân hộp sắt nắp hộp sắt) sử dụng để bảo quản vật dụng cần vận chuyển xa - lưu kho mà không bị tác động môi trường với khả chống bụi, chống nước va đập làm từ thép tấm, sau sơn tĩnh điện có độ bền thời gian sử dụng lâu dài Sản lượng hàng năm sản phẩm lên đến 25.000 đến 30.000 hộp/ tháng Do khối lượng sản phẩm cần hoàn thành nhiều (khoảng 1500 hộp/ ngày) nên khâu, công đoạn cần tính tốn tỉ mỉ, tối ưu hóa bước thời gian chất lượng để đáp ứng tiến độ yêu cầu kỹ thuật Ngồi việc pha phơi gia cơng theo cơng đoạn máy có độ xác cao trình kiểm tra nghiêm ngặt, theo u cầu đơn vị tồn kích thước sản phẩm mà đặc biệt cụm thân hộp phải kiểm tra 100% (sau công đoạn hàn lăn, hàn điểm hàn kín) kết hợp với cơng đoạn thử kín thân hộp Để đáp ứng nhu cầu sản xuất xưởng nhiều nhân công bước này, cụ thể sau: - Thời gian làm việc xưởng: 02 ca (08 tiếng/ca)/ ngày - 02 nhân cơng cơng đoạn đo kích thước thân hộp - 02 nhân công công đoạn thử kín - 02 nhân cơng phụ trợ để di chuyển pallet sản phẩm Trang Việc giảm thiểu nhân cơng cơng đoạn đo kích thước thân hộp có ý nghĩa lớn cơng việc mang tính lặp lại nhầm lẫn thơng số đo trạng thái cuối ca làm việc người lao động không tập trung Hệ việc bán thành phẩm thân hộp sắt không đạt u cầu kích thước (loại sửa chữa loại phế phẩm hoàn toàn) tiếp đến công đoạn sau để tiến hành gia công gây lãng phí nhân cơng, vật tư, thời gian Ngồi khơng có cở liệu thu thập để từ tìm nhanh xác bước nguyên công gây sai số, đúc rút kinh nghiệm cho đơn hàng sau Do khơng có phương án để thu thập sở liệu phân tích mà chủ yếu dựa vào trí nhớ nhận định chủ quan công nhân giao nhiệm vụ kiểm tra phân loại sản phẩm Dẫn đến hiệu cơng tác đo lường, phân tích phát nguyên nhân gây sai hỏng dây chuyền sản suất mang tính thủ cơng Trên sở đó, mục đích đề tài nghiên cứu chế tạo hệ thống phân loại sản phẩm theo kích thước yêu cầu với mục đích tăng độ xác bước đo kiểm tra kích thước sản phẩm, giới hóa phần để từ nhân rộng bước nguyên công khác dây chuyền, thu thập liệu phân tích để tìm hồn thiện q trình chế tạo sản phẩm  Mục đích nghiên cứu Với mục tiêu rõ ràng đặt từ đầu nhằm đạt hai mục tiêu là: - Tự động hóa q trình đo kiểm, giảm thiểu sai số q trình kiếm tra kích thước thân hộp đạt yêu cầu kỹ thuật đặt ra, tối ưu hóa sử dụng nhân cơng sản xuất yêu cầu phải kiểm tra 100% sản phẩm Trang theo hai cấp kiểm tra phân xưởng phòng kiểm định chất lượng sản phẩm - Thu tập thơng tin phân tích nhằm đưa phán đoán nhận định sai số trình sản xuất tích lũy tạo sở liệu phục vụ q trình tự động hóa sản xuất  Phạm vi nghiên cứu Phạm vi chủ yếu đề tài tập trung giải vấn đề sau: - Tính tốn lựa chọn cấu - Thiết kế kết cấu xây dựng mô hình - Xây dựng lưu đồ giải thuật, thiết kế, lập trình kết nối Arduino - Lắp ráp mơ hình, kết nối vận hành  Phương pháp nghiên cứu Đề tài nghiên cứu thực theo phương pháp lý thuyết kết hợp với thực nghiệm Cụ thể sau: - Nghiên cứu tài liệu nhằm tổng hợp chọn phương án tính tốn, thiết kế máy phân loại sản phẩm - Chế tạo mơ hình, thực thí nghiệm để điều chỉnh thiết kế máy  Ý nghĩa khoa học đề tài - Giúp phân loại sản phẩm theo hướng tự động hóa thay làm cách thủ cơng - Tối ưu hóa nhân lực sản xuất việc giảm thiểu thời gian khâu kiểm tra, phân loại; tránh lãnh phí nhân lực vật tư cho sản phẩm sai hỏng Trang - Đáp ứng đơn hàng có số lượng lớn với việc vận dụng nguồn lực sẵn có việc thống kê, phân tích số liệu thu thập trình sản xuất từ phân tích ngun nhân gây sai hỏng sản phẩm  Dự kiến kết đạt khả ứng dụng - Thiết kế máy phân loại - Chế tạo mơ hình - Mơ hình ứng dụng thực tiễn sản xuất - Mơ hình kết nối với máy tính để thống kê điều khiển  Cấu trúc luận văn gồm chương:  Chương 1: Tổng quan tình hình nghiên cứu chế tạo hệ thống phân loại sản phẩm - nội dung chương giới thiệu số hệ thống phân loại sản phẩm thực tế  Chương 2: Lựa chọn phương án thiết kế - nội dung chương tập trung vào việc phân tích sản phẩm cần phân loại, đưa sơ đồ, nguyên lý hoạt động hệ thống phân loại, sở đưa phương án thiết kế  Chương 3: Thiết kế, chế tạo máy đo phân loại sản phẩm - nội dung chương đề cập đến trình thiết kếm chế tạo máy  Chương 4: Thiết kế hệ thống điều khiển – chương có nhiệm vụ xây dựng lưu đồ thuật tốn, lập trình hệ thống điều khiển Arduino cho máy phân loại  Chương 5: Kết đạt hướng phát triển đề tài chương mở với việc phân tích đánh giá kết đạt sản phẩm để từ đưa hướng phát triển luận văn Trang KẾT LUẬN Hiện xu hướng giới hóa đại hóa tất yếu bối cảnh quốc gia đề cao vai trị cơng nghệ, tự động hóa, tương tác thơng minh máy người chi phí q trình thường cao so với khả chi trả doanh nghiệp Việt Nam Trong việc vận dụng nguồn lực đơn vị kết hợp với trường đại học kỹ thuật có bề dày kinh nghiệm vấn đề trở nên rõ ràng tất nhiên mức chi phí giảm nhiều Điều có ý nghĩa lớn khơng góc độ tài hay thời gian mà làm chủ khoa học công nghệ Một lần học viên xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy, cô giảng viên trường đại học Bách Khoa Hà Nội truyền đạt kiến thức, góc nhìn cách tiếp cận hoàn toàn giúp học viên nâng cao trình độ thân đồng thời nắm bắt xu phát triển khoa học đại Trang 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO: [1] Trịnh Chất – Lê Văn Uyển; Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí (tập một); NXB Giáo dục (tái lần thứ ba) [2] ThS Trần Cơng Chi; Mơ hình băng tải phân loại sản phẩm theo chiều cao điều khiển PLC ứng dụng đào tạo; tạp chí khoa học công nghệ rừng; số 02 năm 2014 [3] TS Nguyễn Trọng Doanh – Bộ môn công nghệ chế tạo máy-Đại học Bách Khoa Hà Nội; Bài giảng học phầnTự động hóa sản xuất [4] PGS TS Lê Giang Nam – Bộ môn máy ma sát học – Đại học Bách Khoa Hà Nội; Bài giảng học phần Hệ thống điện tử máy công cụ Trang 100 PHỤ LỤC 01: BẢN VẼ THIẾT KẾ Bản vẽ chung thiết kế cấu dẫn hướng sản phẩm Trang 101 Bản vẽ chung thiết kế khung máy cấu định vị đo lường Trang 102 Bản vẽ chung thiết kế khung máy cấu phân loại sản phẩm Trang 103 PHỤ LỤC 02: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIAO DIỆN HMI PhầnmềmlậptrìnhArduino IDE, ngônngữsửdụng C /Địnhnghĩacácchânkếtnốigiữaarduinovàcàmbiếnsiêuâm #define TRIG_PIN_1 22 #define ECHO_PIN_1 23 #define TRIG_PIN_2 24 #define ECHO_PIN_2 25 #define TRIG_PIN_3 26 #define ECHO_PIN_3 27 #define TRIG_PIN_4 28 #define ECHO_PIN_4 29 #define TRIG_PIN_5 30 #define ECHO_PIN_5 31 #define TRIG_PIN_6 32 #define ECHO_PIN_6 33 /Địnhnghĩacácchânkếtnốigiữaarduinovàđộngcơchính, van #define motor_duong 34 #define motor_am 35 #define van_1 36 #define van_2 37 #define van_3 38 #define TIME_OUT 10000 booleanstring_complete = false, pass = true; String input_string = ""; float distance_p1, distance_p2, distance_p3, distance_p4, tolerance_up, tolerance_down, time_; float dimesion_1, dimesion_2, dimesion_3, dimesion_4; float kich_thuoc_1, kich_thuoc_2, kich_thuoc_3, kich_thuoc_4; float kich_thuoc_vt1[10], kich_thuoc_vt2[10], kich_thuoc_vt3[10], kich_thuoc_vt4[10]; float sum_1 = 0, sum_2 = 0, sum_3 = 0, sum_4 = 0, p1, p2, p3, p4; /Hàmcàiđặt void setup() { Serial.begin(9600); Trang 104 pinMode(A0, INPUT_PULLUP); pinMode(TRIG_PIN_1, OUTPUT); pinMode(ECHO_PIN_1, INPUT); pinMode(TRIG_PIN_2, OUTPUT); pinMode(ECHO_PIN_2, INPUT); pinMode(TRIG_PIN_3, OUTPUT); pinMode(ECHO_PIN_3, INPUT); pinMode(TRIG_PIN_4, OUTPUT); pinMode(ECHO_PIN_4, INPUT); pinMode(TRIG_PIN_5, OUTPUT); pinMode(ECHO_PIN_5, INPUT); pinMode(TRIG_PIN_6, OUTPUT); pinMode(ECHO_PIN_6, INPUT); pinMode(motor_duong, OUTPUT); pinMode(motor_am, OUTPUT); pinMode(van_1, OUTPUT); pinMode(van_2, OUTPUT); pinMode(van_3, OUTPUT); digitalWrite(motor_duong, HIGH); digitalWrite(motor_am, HIGH); digitalWrite(van_1, LOW); digitalWrite(van_2, LOW); digitalWrite(van_3, LOW); } /Hàmnhậntínhiệutừmáytính voidserial_event() { while (Serial.available()) { charinChar = (char)Serial.read(); // add it to the inputString: input_string += inChar; if (inChar == '\n') { string_complete = true; Trang 105 } } } floatget_input() { String a = "",b = "",c = "",d = "",e = "",f = "",g = "",h = "",m = "",n = "",p = ""; int k[11]; int j=0; for (int i=0; i kichthuoc_1 > dimesion_1 + tolerance_down&& dimesion_2 + tolerance_up> kichthuoc_2 > dimesion_2 + tolerance_down&& dimesion_3 + tolerance_up> kichthuoc_3 > dimesion_3 + tolerance_down&& dimesion_4 + tolerance_up> kichthuoc_4 > dimesion_4 + tolerance_down) { kq = true; } returnkq; } void loop() { serial_event(); get_input(); Trang 108 if (distance_p1 > 0.00 && distance_p2 > 0.00 && distance_p3 > 0.00 && distance_p4 > 0.00) { if (digitalRead(A0) == 0) { delay(time_*1000); digitalWrite(motor_duong, LOW); digitalWrite(motor_am, LOW); delay(1000); digitalWrite(van_1, HIGH); digitalWrite(van_2, HIGH); digitalWrite(van_3, HIGH); for (int i=0;i