Thiết kế, chế tạo hệ thống phân loại và đóng gói sản phẩm

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG PHÂN LOẠI VÀ ĐÓNG GÓI SẢN PHẨM Người hướng dẫn : TS LÊ HOÀI NAM Sinh viên thực : NÔNG VĂN ĐỨC LƯƠNG ĐỨC PHƯỚC Số thẻ sinh viên : 101140158 101140135 Lớp : 14CDT1 Đà Nẵng, 06/2019 Thiết kế, chế tạo hệ thống phân loại đóng gói sản phẩm LỜI NĨI ĐẦU Trong nghiệp cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước, tự động hóa ngày đóng vai trị quan trọng Với tốc độ phát triển không cần lượng lao động khổng lồ mà địi hỏi có trình độ, chất lượng tay nghề, kỹ thuật lao động thiết bị sản xuất Mức độ phát triển khoa học kỹ thuật ngày cao vấn đề tự động hố ngày trọng Trong năm gần đây, tự động hóa đóng vai trò quan trọng hoạt động kinh tế, xã hội Đặc biệt ngành kinh tế mũi nhọn cơng nghiệp Các hệ thống từ động hóa làm việc cách hiệu liên tục, cắt giảm đáng kể lượng nhân công Nhờ suất sản xuất ngày nâng cao Kết hợp xu phát triển thời đại kiến thức quý báu thầy truyền đạt Nhóm chúng em định lựa chọn đề tài: “Thiết kế, chế tạo hệ thống phân loại đóng gói sản phẩm” Trong thời gian làm đồ án, bảo tận tình thầy TS Lê Hoài Nam với cố gắng hai thành viên nhóm đến đồ án hồn thành Tuy nhiên với kiến thức cịn hạn chế, kinh nghiệm, kĩ cịn thiếu, có nhiều cố gắng song nhóm em cịn nhiều thiếu sót cần bổ sung, hồn thiện Kính mong thầy thơng cảm góp ý để đề tài nhóm em hồn thiện phát triển, ứng dụng thời gian tới Nhóm em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày 28 tháng năm 2018 CÁC THÀNH VIÊN Nơng Văn Đức Lương Đình Phước SVTH: Nơng Văn Đức – Lương Đình Phước GVHD: T.S Lê Hoài Nam Thiết kế, chế tạo hệ thống phân loại đóng gói sản phẩm Chương Tổng quan 1.1 Đặt vấn đề Ngày nay, với phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật người ngày địi hỏi trình độ tự động hoá phải phát triển để đáp ứng nhu cầu Tự động hố ngày phát triển rộng rãi lĩnh vực kinh tế, đời sống xã hội, ngành mũi nhọn cơng nghiệp Bởi vậy, trình độ tự động hố quốc gia đánh giá kinh tế quốc gia Chính lẽ mà việc phát triển tự động hoá việc làm cần thiết Viêc tạo sản phẩm tự động hoá công nghiệp mà đời sống người ngày phổ biến Hầu lĩnh vực thấy có tự động hố Với đề tài “Thiết kế, chế tạo hệ thống phân loại đóng gói sản phẩm” Như trình bày việc tạo hệ thống để thay sức lao động người thiết nghĩ vấn đề cần thiết Do phải nắm bắt vận dụng cách có hiệu nhằm góp phần vào phát triển khoa học kỹ thuật giới nói chung phát triển kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng Một khâu tự động dây chuyền sản xuất tự động hóa số lượng sản phẩm sản xuất băng tải vận chuyển sử dụng hệ thống đếm số lượng sản phẩm đóng hộp Tuy nhiên doanh nghiệp vừa nhỏ việc tự động hóa hồn tồn chưa áp dụng khâu phân loại, đóng bao bì mà cịn sử dụng nhân cơng, nhiều cho suất thấp chưa đạt hiệu Bởi việc thiết kế thi cơng mơ hình sử dụng băng chuyền để phân loại đóng gói sản phẩm cần thiết 1.2 Mục tiêu đề tài Mục tiêu đề tài thiết kế mơ hình phân loại đóng gói sản phẩm gồm hệ thống cánh tay gắp, xy lanh chấp hành, băng tải điều khiển camera Camera có chức thu thập hình ảnh, xác định sản phẩm có đạt u cầu chưa, sau điều khiển cấu chấp hành thực 1.3 Giới hạn đề tài Trong trình nghiên cứu, thực đề tài cịn số điểm hạn chế: • Thời gian thực đề tài học kỳ • Kinh nghiệm thực tế chưa có nhiều • Vật tư linh kiện khơng đồng 1.4 Nội dung đề tài Đề tài “Thiết kế chế tạo hệ thống phân loại sản phẩm” bao gồm chương sau: • Chương 1: Tổng quan • Chương 2: Thiết kế khí • Chương 3: Thiết kế điện – điện tử SVTH: Nông Văn Đức – Lương Đình Phước GVHD: T.S Lê Hồi Nam Thiết kế, chế tạo hệ thống phân loại đóng gói sản phẩm • Chương 4: Lập trình • Chương 5: Kết luận SVTH: Nông Văn Đức – Lương Đình Phước GVHD: T.S Lê Hồi Nam Thiết kế, chế tạo hệ thống phân loại đóng gói sản phẩm Chương Thiết kế khí 2.1 Sơ đồ động Hình 2.1 Sơ đồ động học hệ thống 2.2 Nguyên lý hoạt động Khi bấm nút Start hệ thống bắt đầu hoạt động, băng tải đưa sản phẩm vào Tới cảm biển phát hiện vật 1, băng tải dừng lại 2s, đó, camera chụp hình tiến hành xử lý ảnh • Nếu sản phẩm không đạt yêu cầu: tay gắp gắp sản phẩm khỏi băng tải • Nếu sẩn phẩm đạt yêu cầu: băng tải tiếp tục hoạt động đưa sản phẩm tới Sản phẩm qua cảm biến tiệm cận 2, cảm biến tiệm cận đếm sản phẩm, xy lanh đẩy vị trí tay kẹp cảm biến tiệm cậm đếm đc sản phẩm, tay kẹp kẹp sản phẩm đưa vào hộp Sau băng tải đưa hộp chứa sản phẩm ngồi 2.3 Tính tốn, chọn động 2.3.1 Băng tải Trong mơ hình, sử dụng truyền động băng tải, không yêu cầu tải trọng lớn nên không cần động có cơng suất lớn Với u cầu đơn giản băng tải là: • Băng tải chạy liên tục, dừng cần SVTH: Nơng Văn Đức – Lương Đình Phước GVHD: T.S Lê Hồi Nam Thiết kế, chế tạo hệ thống phân loại đóng gói sản phẩm • Tải trọng băng tải nhẹ • Dễ điều khiển, giá thành rẻ Vì cần sử dùng loại động chiều có cơng suất nhỏ, khoảng 20 – 40 W, điện áp vào 12 - 24 V Chọn động điện chiều 24V- 40W Hình 2.2 Động điện chiều 24V – 40W 2.3.2 Xylanh 2.4 Thiết kế 3D 2.4.1 Cánh tay gắp Tay gắp phận có nhiệm vụ gắp sản phẩm không đạt yêu cầu khỏi băng tải Tay gắp gồm xy lanh kết hợp với hình 2.3 Hoạt động dựa vào chuyển động tịnh tiến xy lanh chuyển động quay trục gắp xy lanh SVTH: Nông Văn Đức – Lương Đình Phước GVHD: T.S Lê Hồi Nam Thiết kế, chế tạo hệ thống phân loại đóng gói sản phẩm Hình 2.3 Cánh tay gắp 2.4.2 Tay kẹp Tay kẹp gồm xylanh kết hợp với khung sắt có chức kẹp chai để đưa vào hộp SVTH: Nơng Văn Đức – Lương Đình Phước GVHD: T.S Lê Hoài Nam Thiết kế, chế tạo hệ thống phân loại đóng gói sản phẩm Hình 2.4 Tay kẹp 2.4.3 Băng tải Hình 2.5 Băng tải SVTH: Nơng Văn Đức – Lương Đình Phước GVHD: T.S Lê Hoài Nam Thiết kế, chế tạo hệ thống phân loại đóng gói sản phẩm Hai băng tải sử dụng động điện chiều 24V Kích thước: • Băng tải 1: 150*1000mm • Băng tải 2: 200*1200mm 2.5 Mơ hình máy Hình 3.6 Mơ hình máy phần mềm solidword SVTH: Nơng Văn Đức – Lương Đình Phước GVHD: T.S Lê Hoài Nam Thiết kế, chế tạo hệ thống phân loại đóng gói sản phẩm 2.6 Mơ hình thực máy Hình 2.7 Mơ hình thực Thơng số mơ hình • Kích thước: 1015*1600*1250mm • Hiệu suất: máy phân loại đóng gói khoảng 300±20 sản phẩm/ SVTH: Nông Văn Đức – Lương Đình Phước GVHD: T.S Lê Hồi Nam Thiết kế, chế tạo hệ thống phân loại đóng gói sản phẩm Arduino UNO có 14 chân digital dùng để đọc xuất tín hiệu Chúng có mức điện áp 0V 5V với dòng vào/ra tối đa chân 40mA Ở chân có điện trở pull-up từ cài đặt vi điều khiển ATmega328 (mặc định điện trở khơng kết nối) Một số chân digital có chức đặc biệt sau: • chân Serial: (RX) (TX): dùng để gửi (transmit – TX) nhận (receive – RX) liệu TTL Serial Arduino Uno giao tiếp với thiết bị khác thông qua chân Kết nối bluetooth kết nối Serial không dây Nếu không cần giao tiếp Serial, không nên sử dụng chân không cần thiết • Chân PWM (~): 3, 5, 6, 9, 10, 11: cho phép xuất xung PWM với độ phân giải 8bit (giá trị từ → 28-1 tương ứng với 0V → 5V) hàm analogWrite () Nói cách đơn giản, điều chỉnh điện áp chân từ mức 0V đến 5V thay cố định mức 0V 5V chân khác • Chân giao tiếp SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK) Ngoài chức thơng thường, chân cịn dùng để truyền phát liệu giao thức SPI với thiết bị khác • LED 13: Arduino UNO có đèn led màu cam (kí hiệu chữ L) Khi bấm nút Reset, thấy đèn nhấp nháy để báo hiệu Nó nối với chân số 13 Khi chân người dùng sử dụng, LED sáng • Arduino UNO có chân analog (A0-A5) cung cấp độ phân giải tín hiệu 10 bit để đọc giá trị điện áp khoảng 0V-5V Với chân AREF board, để đưa vào điện áp tham chiếu sử dụng chân analog Tức cấp điện áp 2.5V vào chân dùng chân analog để đo điện áp khoảng từ 0V2.5V với độ phân giải 10bit • Chân A4 (SDA) A5 (SCL) hỗ trợ giao tiếp I2C/TWI với thiết bị khác 3.1.2 Cảm biến Cảm biến quang ứng dụng rộng rãi hầu hết nhà máy công nghiệp để phát từ xa vật thể, đo lường khoảng cách tốc độ di chuyển đối tượng, Đặc biệt số vị trị dây truyền, cảm biến quang lựa chọn thay Cảm biến quang thực chất chúng linh kiện quang điện tạo thành Khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào bề mặt cảm biến quang, chúng thay đổi tính chất Tín hiệu quang biến đổi thành tín hiệu điện nhờ tượng phát xạ điện tử cực catot (Cathode) có lượng ánh sáng chiếu vào Từ cảm biến đưa đầu để tác động theo u cầu cơng nghệ Trong mơ hình sử dụng cảm biến tiệm cận E3F-DS10C4 Omoron để xác định đếm số lượng sản phẩm, sau truyền tín hiệu khối xử lý trung tâm 13 SVTH: Nơng Văn Đức – Lương Đình Phước GVHD: T.S Lê Hoài Nam Thiết kế, chế tạo hệ thống phân loại đóng gói sản phẩm Hình 3.3 Cảm biến E3F-DS10C4 của Omoron Thơng số cảm biến : • • • • • Khoảng cách phát 100 mm Đặc tính trễ: tối đa 20% khoảng cách phát Đầu ra: DC - dây NPN NO Vật cảm biến nhỏ nhất: 10x10mm Nguồn sáng (bước sóng): LED hồng ngoại (880nm) 3.1.3 Nguồn Có nhiệm vụ cấp nguồn cho toàn hệ thống Sử dụng nguồn tổ ong DC 5V cấp cho arduino, module rơ le cảm biến 24V cấp cho động băng tải Nguồn tổ ong cịn có tên gọi khác nguồn xung Nguồn tổ ong bắt nguồn từ hình dạng lỗ thơng nhiệt nguồn xung đục lỗ lục giác giống với cấu tạo tổ ong Nguồn xung nguồn có tác dụng biến đổi nguồn điện xoay chiều sang nguồn điện chiều chế độ dao động xung tạo mạch điện tử kết hợp với biến áp xung a) Nguồn 24VDC 14 SVTH: Nơng Văn Đức – Lương Đình Phước GVHD: T.S Lê Hoài Nam Thiết kế, chế tạo hệ thống phân loại đóng gói sản phẩm Hình 3.4 Nguồn tổ ong 24V Thơng số kỹ tḥt: • • • • • • • • • • • • • • • Điện áp đầu vào: AC 220V (Chân L N) Điện áp đầu ra: DC 24V 5A (Chân dương V+, Chân Mass-GND: V-) Công suất: 120W Điện áp điều chỉnh: ±10% Phạm vi điện áp đầu vào: 85-132VAC / 180-264VAC Dòng vào: 2.6A / 115V, 1.3A / 230V Rò rỉ: