(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế chế tạo hệ thống đo kích thước thùng xe tải sử dụng tại các trạm đăng kiểm xe cơ giới

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐO KÍCH THƯỚC THÙNG XE TẢI SỦ DỤNG TẠI TRẠM ĐĂNG KIỂM XE CƠ GIỚI Sinh viên thực hiện: CAO ĐẠI PHONG Đà Nẵng – Năm 2019 TÓM TẮT Tên đề tài: Thiết kế chế tạo hệ thống đo kích thước thùng xe tải sử dụng trạm đăng kiểm xe giới Sinh viên thực hiện: Cao Đại Phong Số thẻ SV: 103150064 Lớp: 15C4A Đề tài trình bày kết ban đầu nghiên cứu chế tạo hệ thống đo kích thước thùng xe tải, đưa giải pháp để giải vấn đề đạt ra, phương pháp đưa sử dụng cảm biến (siêu âm, lazer, hồng ngoại ) công nghệ xử lí ảnh, dựa vào ưu nhược điểm riêng loại để chọn phương pháp tối ưu cụ thể sử dụng cảm biến siêu âm để đo có ưu điểm như: đơn giản, dễ lắp đặt, lập trình điều khiển dễ dàng, vùng hoạt động tương đối rộng Phương pháp sử dụng cảm biến siêu âm lập trình điều khiển vi mạch Arduino hiển thị kết đo lên hình LCD, đo chiều cao chiều rộng xe tải ta bố trí cảm biến dọc theo cổng vào trạm đăng kiểm, không phức tạp đo chiều cao chiều rộng, muốn đo chiều dài yêu cầu phải thiết kế cấu tiến lùi có gắn cảm biến linh hoạt xe vào vị trí cần đo Đề tài phần giải vấn đề đặt trạm đăng kiểm xe giới, giảm sức lao động cho đăng kiểm viên, tiết kiệm thời gian đăng kiểm, tăng độ xác q trình đo ĐẠI HOC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Cao Đại Phong Lớp:15C4A Số thẻ sinh viên: 103150064 Khoa:Cơ Khí Giao Thơng Ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí Tên đề tài đồ án: Thiết kế chế tạo hệ thống đo kích thước thùng xe tải sử dụng trạm đăng kiểm xe giới Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: Từ trạm đăng kiểm xe giới Đà Nẵng Nội dung phần thuyết minh tính tốn: - Tổng quan quy chuẩn kích thùng xe tải bố trí thùng xe tải - Tổng quan phương pháp xác định khoảng cách - Thiết kế cấu dẫn động cảm biến đo chiều dài Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): - Bản vẽ tổng thể trạm đăng kiểm xe giới Đà Nẵng (A3) - Bản vẽ mặt bố trí thiết bị dây chuyền xe (A3) - Bản vẽ tổng thể xe tải thùng mui bạt (A3) - Bản vẽ 3D hệ thống đo kích thước thùng xe tải (A3) - Bản vẽ xe di chuyển có gắn cảm biến (A3) - Bản vẽ động lắp ghép đĩa xích (A3) - Bản vẽ 3D mơ hình chế tạo hệ thống đo kích thước thùng xe tải (A3) Họ tên người hướng dẫn: ThS Nguyễn Quang Trung Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 02/09/2019 Ngày hoàn thành đồ án: 15/12/2019 Đà Nẵng, ngày Trưởng mơn Kỹ thuật Ơ tô – Máy động lực PGS.TS Dương Việt Dũng tháng 12 năm 2019 Người hướng dẫn ThS Nguyễn Quang Trung LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, với phát triển xã hội số lượng tơ tham gia giao thông ngày trở nên đa dạng với số lượng ngày tăng, gây áp lực lớn lên trung tâm đăng kiểm phải kiểm tra kiểm định với số lượng xe lớn, khách hàng tốn nhiều thời gian lần đăng kí, đăng kiểm phương tiện Để có biện pháp khắc phục vấn đề đòi hỏi trung tâm đăng kiểm xe giới phải có biện pháp để cải cách thiết bị đo lường để rút ngắn thời gian đăng kiểm giảm bớt sức lao động đăng kiểm viên Nắm bắt điều này, nhóm chúng em thực đề tài Thiết kế chế tạo hệ thống đo kích thước thùng xe tải sử dụng trạm đăng kiểm xe giới Với đề tài này, tiết kiệm thời gian đăng kiểm, giảm bớt sức lao động đăng kiểm viên, giúp q trình đo lường xác Em xin chân thành cảm ơn hỗ trợ giúp đỡ em tận tình chu đáo chuyên môn thầy giáo Th.S Nguyễn Quang Trung Dưới giúp đỡ, bảo thầy cố gắng, nổ lực chúng em, chúng em hoàn thành nhiệm vụ khoảng thời gian quy định Tuy nhiên, kiến thức hiểu biết hạn hẹp, điều kiện tham khảo thực tế chưa có nhiều nên đồ án có sai sót hay nhầm lẫn em mong thầy thông cảm i CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu kết thực nghiên cứu, cải tạo đồ án trung thực chưa sử dụng để bảo vệ học vị Những phần sử dụng tài liệu tham khảo đồ án nêu rõ phần tài liệu tham khảo Mọi giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc rõ ràng phép cơng bố Nếu có sai sót xảy tơi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm chịu kỷ luật môn nhà trường đề Sinh viên thực Cao Đại Phong ii MỤC LỤC Tóm tắt Nhiệm vụ đồ án Lời nói đầu i Lời cam đoan liêm học thuật ii Mục lục iii Danh sách bảng biểu, hình vẽ sơ đồ v Chương TỔNG QUAN VỀ QUY CHUẨN KÍCH THƯỚC VÀ BỐ TRÍ THÙNG XE TẢI 1.1 Phân loại loại xe tải 1.1.1 Phân chia theo động sử dụng nhiên liệu xe tải 1.1.2 Phân loại xe tải chở hàng dựa vào kích cỡ, tải trọng 1.2 Kết cấu thông số loại thùng xe tải 1.2.1 Kết cấu 1.2.2 Kích thước giới hạn cho phép xe 10 1.3 Các quy chuẩn quy chuẩn kích thước bố trí thùng xe tải 12 1.4 Công đoạn kiểm tra xe đăng kiểm 17 Chương TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH KHOẢNG CÁCH .18 2.1 Phương pháp sử dụng cảm biến 18 2.1.1 Cảm biến laser .19 2.1.2 Cảm biến hồng ngoại 20 2.1.3 Cảm biến siêu âm 21 2.1.4 Cảm biến đếm vòng Encoder .22 2.2 Phương pháp xử lý ảnh từ camera kết hợp tín hiệu từ cảm biến siêu âm 24 2.2.1 Tín hiệu từ cảm biến siêu âm 25 iii 2.2.2 Các bước xử lý ảnh từ camera chụp 25 2.3 Phương pháp xử lý ảnh từ hai camera 32 Chương THIẾT KẾ CƠ CẤU ĐO CHIỀU DÀI THÙNG XE TẢI 35 3.1 Thiết kế cấu đo chiều dài 35 3.1.1 Thiết kế phần dẫn động: 36 3.1.2 Thiết kế phần điện dẫn động: 41 Chương CHẾ TẠO MƠ HÌNH HỆ THỐNG ĐO KÍCH THƯỚC THÙNG XE TẢI 44 4.1 Chế tạo bàn mơ hình thay cho mặt phẳng đường 44 4.2 Bố trí thiết bị mơ hình .44 4.2.1 Đo chiều cao 44 4.2.2 Đo chiều rộng 44 4.2.3 Đo chiều dài 45 4.2.4 Các cơng tắc điều khiển hình hiển thị đèn báo hệ thống 45 4.2.5 Thiết kế lại cấu đo chiều dài 45 4.2.6 Chế tạo xe mơ hình để tiến hành thí nghiệm .46 4.3 So sánh mơ hình thực tế mơ hình 47 4.4 Thực nghiệm mô hình 47 5.5 Sai số phép đo 49 KẾT LUẬN 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 iv DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ BẢNG 1.1 Phân loại xe tương ứng với kích thước xe BẢNG 1.2 Quy định chiều dài tồn xe tơ BẢNG 1.3 Xác định đường ROH BẢNG 1.4 Quy định kích thước thùng xe BẢNG 3.1 Loại xích cấu thiết kế BẢNG 3.2 Thơng số kích thước xích lăn dãy TSUBAKI BẢNG 3.3 Thơng số khóa trục Tsubaki PL020 X038 KE BẢNG 4.1 So sánh thiết bị thực tế mơ hình BẢNG 4.2 Kết đo phân tích điều kiện BẢNG 4.3 Đo lấy kết HÌNH 1.1 Loại xe tải 0.5 HÌNH 1.2 Loại xe tải HÌNH 1.3 Loại xe tải 1.5 HÌNH 1.4 Loại xe tải 1.8 HÌNH 1.5 Loại xe tải 2.5 HÌNH 1.6 Loại xe tải 3.5 HÌNH 1.7 Loại xe tải HÌNH 1.8 Loại xe tải HÌNH 1.9 Loại xe tải 11 HÌNH 1.10 Loại xe tải 15 HÌNH 1.11 Xe tải thùng kín HÌNH 1.12 Xe tải thùng lửng HÌNH 1.13 Xe tải có mui phủ bạc HÌNH 1.14 Xe tải có bàn nâng HÌNH 1.15 Xe tải ben HÌNH 1.16 Chiều cao lớn cho phép xe không lớn 5,0 HÌNH 1.17 Kết cấu thành bên thùng xe HÌNH 1.18 Thành trước thành sau thùng hở có mui phủ HÌNH 1.19 Cơng đoạn đăng kiểm xe giới HINH 2.1 Nguyên lý truyền nhận sóng tới vật thể v HÌNH 2.2 Cảm biến laser đầu phát thu tích hợp vệt nhỏ HÌNH 2.3 Cảm biến laser với đầu phát thu tách rời vệt nhỏ HÌNH 2.4 Cảm biến laser với đầu phát thu tách rời vệt rộng HÌNH 2.5 Cảm biến hồng ngoại HÌNH 2.6 Cảm biến siêu âm HÌNH 2.7 Cảm biến đếm vịng encoder HÌNH 2.8 Cấu tạo cảm biến đếm vịng encoder HÌNH 2.9 Hệ thống quan sát kết hợp camera cảm biến siêu âm HÌNH 2.10 Quy trình xử lý phương pháp đề xuất HÌNH 2.11 Chuyển từ hình màu sang hình xám HÌNH 2.12 Thực trừ nâng ngưỡng cho đối tượng HÌNH 2.13 Tạo vùng biên cho đối tượng HÌNH 2.14 Tương quan hình học camera đối tượng HÌNH 2.15 Tương quan hình học khung ảnh ảnh đối tượng HÌNH 2.16 Hệ thống quan sát kết hợp cameras máy tính HÌNH 2.17 Sơ đồ ngun lý sử dụng để ước lượng khoảng cách từ hệ camera đến vật thể (Manaf A Mahammed et al., 2013) HÌNH 3.1 Sơ đồ tổng quan bố trí cảm biến đo chiều dài HÌNH 3.2 Bảng thơng số loại xích Tsubaki HÌNH 3.3 Thơng số kích thước xích RS40-1 HÌNH 3.4 Kích thước khóa trục HÌNH 3.5 Bộ truyền xích thiết kế HÌNH 3.6 Bộ cấu dẫn động HÌNH 3.7 Cơ cấu dẫn động trượt đo chiều dài HÌNH 3.8 Sơ đồ mạch điều khiển HÌNH 4.1 Bàn mơ hình HÌNH 4.2 Các nút nhấn hình hiển thị HÌNH 4.3 Thanh trượt tầng dẫn động HÌNH 4.4 Motor giảm tốc dẫn động cấu HÌNH 4.5 Xe mơ hình HÌNH 4.6 Mơ hình chế tạo HÌNH 4.7 Kết đo vi Thiết kế chế tạo hệ thống đo kích thước thùng xe tải sử dụng trạm đăng kiểm xe giới MỞ ĐẦU I/ Mục đích đề tài Nền kinh tế Việt Nam ngày phát triển, kéo theo số lượng hàng hóa cần vận chuyển ngày gia tăng, việc mua thêm xe để vận chuyển thường tốn kém, phát sinh nhiều chi phí nhiều cơng ty, tài xế thay đổi kích thước thùng xe tải để chở thêm nhiều hàng hóa dẫn đến sai thơng số kỹ thuật xe gây an tồn cho xe cho khác phương tiện khác tham gia giao thơng Trước tình hình cơng tác đăng kiểm đóng vai trò quan trọng để xử lý sai phạm Tuy nhiên công tác kiểm định ô tô ngày trung tâm đăng kiểm xe giới, đăng kiểm viên thường phải thực thủ cơng hạng mục đo kích thước thùng xe tải đến kiểm định Việc đo khó đạt độ xác cao, chiếm nhiều thời gian, thường phải cần hai người đo Để có biện pháp khắc phục vấn đề đòi hỏi phải có hệ thống đo vừa phải xác, vừa tiết kiệm thời gian cho công tác đăng kiểm Đề tài tập trung nghiên cứu hệ thống đo kích thước thùng xe tải ứng dụng cho trạm đăng kiểm II/ Phạm vi đối tượng nghiên cứu - Phạm vi nghiên cứu dịng xe tải thùng kín mui bạt - Các giải pháp đánh giá tốt là: - Sử dụng công nghệ xử lý ảnh, loại cảm biến để phần mềm xử lý phân tích mathlap, visual hay lập trình vi điều khiển arduino lấy kết đo được, xuất hình led, LCD hay máy tính cho đăng kiểm viên - Đối tượng nghiên cứu thơng số kích thước hình học thùng xe dòng xe tải III/ Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu kết hợp lý thuyết với thực nghiệm - Phân tích so sánh kết thực nghiệm với lý thuyết để so sánh chọn phương pháp tối ưu IV/ Nội dung nghiên cứu - Cơ sở lý luận liên quan tới đề tài, thực trạng vấn đề đề tài, biện pháp giải vấn đề đề tài Sinh viên thực hiện: Cao Đại Phong Hướng dẫn: ThS Nguyễn Quang Trung Thiết kế chế tạo hệ thống đo kích thước thùng xe tải sử dụng trạm đăng kiểm xe giới Khối lượng động cơ: m = 11(kg) - Tỷ số truyền truyền động xích 𝑖𝑥í𝑐ℎ = Ta có: 𝑛đ𝑐 (3.2) 𝑛𝑙𝑣 Trong đó: nđc: Số vịng quay động giảm tốc nlv: Số vòng quay bánh xe dẫn động Mà: nlv = 60.1000.v (vg/ph)  D (3.3) Với: D = 200 (mm): đường kính bánh xe di chuyển v = 0,69 (m/s): vận tốc trượt  nlv = 60.1000.0, 694  66 (vg/ph) 3,14.200 Vậy: ixich = nđc 150 = = 2, 27 nlv 66 Chọn bánh sơ dẫn động có số là: Z1= 29-2i =29 -2,27.2 = 24,26 chọn 24 (răng) => Z2 = 24.2,27= 54,48 chọn 54 (răng) Chọn khoảng cách trục sơ A = (30  50).pc = 30.12,7=381 mm - Xác định số mắt xích X theo công thức: A Z1 + Z  Z − Z1  pc + +  pc  2  A X = (3.4) 2.381 24 + 54  54 − 24  12, X= + + = 99, 75 mm  12,  2  381 Chọn X =100 mm - Xác định chiều dài xích theo cơng thức: L= X.pc =100.12,7 =1270 mm - Tính lại khoảng cách trục A theo công thức: 2  Z1 + Z Z1 + Z  Z - Z1     A = 0, 25 pc  X + X  -8    (3.5) 2     2     2  24 + 54 24 + 54  54 - 24     A = 0, 25.12, 1270 + 1270  -8    = 382,54mm 2     2     Sinh viên thực hiện: Cao Đại Phong Hướng dẫn: ThS Nguyễn Quang Trung 37 Thiết kế chế tạo hệ thống đo kích thước thùng xe tải sử dụng trạm đăng kiểm xe giới Và để truyền xích hoạt động bình thường nên giảm đoạn (0,002  0,004) A Vậy A = 382,54 – (0,002.382,54) =381,4 mm (3.6) Vì có khoảng cách trục A, số Z1, Z2 , tỉ số truyền i, nên ta chọn theo [5] thông số truyền bánh hãng Tsubaki Hình 3.2 Bảng thơng số loại xích Tsubaki Theo bảng ta tra thơng số kích thước xích: Bảng 3.1 Loại xích cấu thiết kế Số Z Tỉ số truyề n i= Z2 Z1 Z1=24 Đường kính vịng chia (Dp)mm Đường kính đỉnh (Do) mm Đường kính trục (d) mm Đường kính moayơ (DH)mm Chiều rộng (L)mm Khối lượng (kg) 97,3 104 42 63 25 0,8 218,42 216 48 73 32 2,8 2,27 Z2=54 Sinh viên thực hiện: Cao Đại Phong Hướng dẫn: ThS Nguyễn Quang Trung 38 Thiết kế chế tạo hệ thống đo kích thước thùng xe tải sử dụng trạm đăng kiểm xe giới Hình 3.3 Thơng số kích thước xích RS40-1 Theo bảng ta tra thơng số kích thước xích: Bảng 3.2 Thơng số kích thước xích lăn dãy TSUBAKI Loại xích đơn TSUBAKI Chiều dài chốt L (mm) Chiều dài L1 (mm) Chiều dài L2 (mm) RS 40-1 18,2 8,25 9,95 Bước Đường xích kính lăn P (mm) D (mm) 12,7 7,92 Đường kính lăn d (mm) Độ dày má xích T(mm) Độ rộng má xích H (mm) Độ rộng lăn W (mm) 3,97 1,5 12,0 7,95 Để lắp động vào bánh nhỏ ta chọn theo [6], khóa trục Tsubaki PL020 X 038 KE để lắp vì: khóa trục có vịng lực đẩy đơi, siết chặt hay mở rộng để tạo lực nén trục phận tiếp xúc nó, khóa chặt lại với mà khơng rãnh then Lực mô-men tập trung tác động lên đường truyền mơ-men xoắn 360 độ Như vậy, giúp ta loại bỏ chi phí hao mịn vào bảo trì ứng dụng Lắp đặt, bảo trì dễ dàng, tiết kiệm thời gian bảo vệ máy móc Sinh viên thực hiện: Cao Đại Phong Hướng dẫn: ThS Nguyễn Quang Trung 39 Thiết kế chế tạo hệ thống đo kích thước thùng xe tải sử dụng trạm đăng kiểm xe giới Hình 3.4 Kích thước khóa trục Bảng 3.3.Thơng số khóa trục Tsubaki PL020 X038 KE dXD PL020 X 038 PL028 X 046 l L2 L Lt d1 D1 m Size (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (Kg) bulong 15 20,5 25 30 30 42 0,14 M5 x 18 17 22,5 28 33 38,5 50 0,21 M5 x 18 Hình 3.5 Bộ truyền xích thiết kế Sinh viên thực hiện: Cao Đại Phong Hướng dẫn: ThS Nguyễn Quang Trung 40 Thiết kế chế tạo hệ thống đo kích thước thùng xe tải sử dụng trạm đăng kiểm xe giới Hình 3.6 Bộ cấu dẫn động Hình 3.7 Cơ cấu dẫn động trượt đo chiều dài 3.1.2 Thiết kế phần điện dẫn động: Để dẫn động cấu nói di chuyển tiến tới lùi lại thông qua cơng tắc địi hỏi mạch điện thiết kế phải đảm bảo yêu cầu: - Cung cấp đủ điện cho hệ thống dẫn động hoạt động ổn định - Mạch điện phải đảm bảo tính an tồn, phải có cơng tắc dừng hệ thống có trường hợp khẩn cấp cơng tắc reset tồn hệ thống hệ thống đo bị lỗi - Dễ dàng kiểm tra sửa chữa - Sử dụng thuận tiện, có tính thẩm mỹ Sinh viên thực hiện: Cao Đại Phong Hướng dẫn: ThS Nguyễn Quang Trung 41 Thiết kế chế tạo hệ thống đo kích thước thùng xe tải sử dụng trạm đăng kiểm xe giới Hình 3.8 Sơ đồ mạch điều khiển s0, s1: công tắc OFF/ON; a1, b1, c1, d1: cơng tắt hành trình omron; I, II, III, IV: rơ le chân omron Nguyên lý hoạt động: - Khi không bật công tắc s0 hay s1 khơng có dịng qua rơ le I III nên khơng có dịng qua rơ le II IV nên mạch khơng hoạt động Khi động vị trí ban đầu làm ngắt cơng tắc hành trình a1 (cơng tắc nối chân thường đóng) - Khi nhấn cơng tắc s0 có dịng điện qua cơng tắc hành trình b1 c1 qua chân +14 rơ le I làm rơ le I hoạt động làm chân rơ le I đóng lại tạo mạch giữ ta nhả công tắc ra, đồng thời chân rơ le I đóng lại dịng điện qua chân (+) 14 rơ le II làm rơ le hoạt động, lúc chân chân rơ le II đóng lại có dịng điện qua động động hoạt động - Khi động chạy đến điểm cần đo ngắt cơng tắc hành trình b1 (cơng tắc nối chân thường đóng), dịng điện bị ngắt khiên rơ le I không hoạt động nên rơ le II không hoạt động Sinh viên thực hiện: Cao Đại Phong Hướng dẫn: ThS Nguyễn Quang Trung 42 Thiết kế chế tạo hệ thống đo kích thước thùng xe tải sử dụng trạm đăng kiểm xe giới - Khi đo xong ta nhấn cơng tắc s1 lúc có dịng qua (+)14 rơ le III làm rơ le III hoạt động làm chân rơ le III đóng lại tạo mạch giữ ta nhả công tắc ra, đồng thời chân rơ le III đóng lại có dịng chạy qua chân (+)14 rơ le IV khiến rơ le hoạt động - Khi rơ le IV hoạt động chân chân rơ le IV đóng lại có dịng điện qua động động hoạt động đến vị trí ban đầu ngắt cơng tắc hành trình a1 khiến rơ le III không hoạt động nên rơ le IV không hoạt động - Khi ta nhấn công tắc s0 động chạy chừng tức chưa đụng cơng tắc b1 lúc ta lỡ nhấn cơng tắc s1 động dừng chạy nhận dòng âm, lúc để giải ta nhấn cơng tắc hành trình c1 (cơng tắc nối chân thường đóng) ngắt dịng khiến rơ le I khơng hoạt động, lúc rơ le III rơ le IV hoạt động khiến động chạy lùi lại vị trí ban đầu.Ngồi ra, ta nhấn s0 động chạy vào để đo lỡ gặp vật cản ta bật cơng tắc làm động dừng hẵn lại để tránh đụng vật cản - Khi động vị trí ban đầu làm ngắt cơng tắc hành trình d1 (cơng tắc nối chân thường đóng) lúc khơng có dịng điện nên đèn khơng sáng, động bắt đầu hoạt động công tắc d1 hết ngắt đèn lúc sáng báo hiệu hệ thống hoạt động Sinh viên thực hiện: Cao Đại Phong Hướng dẫn: ThS Nguyễn Quang Trung 43 Thiết kế chế tạo hệ thống đo kích thước thùng xe tải sử dụng trạm đăng kiểm xe giới Chương CHẾ TẠO MƠ HÌNH HỆ THỐNG ĐO KÍCH THƯỚC THÙNG XE TẢI 4.1 Chế tạo bàn mơ hình thay cho mặt phẳng đường Kích thước: dài 90 cm, rộng 50 cm, cao 52 cm tương ứng với tỉ lệ 1:10 so với thực tế xây dựng trạm đăng kiểm Hình 4.1 Bàn mơ hình 4.2 Bố trí thiết bị mơ hình 4.2.1 Đo chiều cao - Sử dụng hệ cảm biến siêu âm, hệ thứ gắn cổng, phía cách mặt đất đoạn H= 52 cm, hệ cảm biến thứ đặt nằm phía mặt đất 4.2.2 Đo chiều rộng - Sử dụng hệ cảm biến siêu âm, hệ thứ gắn bên trái cổng, hệ cảm biến thứ gắn bên phải chiều rộng cổng 50 cm Sinh viên thực hiện: Cao Đại Phong Hướng dẫn: ThS Nguyễn Quang Trung 44 Thiết kế chế tạo hệ thống đo kích thước thùng xe tải sử dụng trạm đăng kiểm xe giới 4.2.3 Đo chiều dài - Sử dụng hệ cảm biến gắn lên trượt đặt cách 50 cm dẫn động động điện 12V DC - Đầu động điện dẫn động dây đai qua giảm tốc trục vít bánh vít, động hộp giảm tốc giảm tốc trượt gắn liền di chuyển theo nguyên lý xích bánh (xích gắn cố định vào bàn mơ hình cịn động di chuyển dọc theo xích) - Cơ cấu an tồn ngắt dòng điện vào motor trượt đến điểm chết 4.2.4 Các cơng tắc điều khiển hình hiển thị đèn báo hệ thống - Sử dụng công tắc dạng nhấn đèn báo màu đỏ - Màn hình hiển thị sử dụng mơ hình LCD 16x02 Hình 4.2 Các nút nhấn hình hiển thị 4.2.5 Thiết kế lại cấu đo chiều dài Thanh trượt: Nhiệm vụ: gắn cảm biến siêu âm đo chiều dài thùng xe, di chuyển tiến lùi để tiến hành đo Đây loại trượt tầng có chiều dài 30cm thu lại 60cm kéo hết cỡ Sinh viên thực hiện: Cao Đại Phong Hướng dẫn: ThS Nguyễn Quang Trung 45 Thiết kế chế tạo hệ thống đo kích thước thùng xe tải sử dụng trạm đăng kiểm xe giới Hình 4.3 Thanh trượt tầng dẫn động Motor giảm tốc dẫn động cấu: Nhiệm vụ: dẫn động cấu tiến lùi để tiến hành đo đồng thời giảm tốc độ tăng mô-men đầu đến truyền xích Hình 4.4 Motor giảm tốc dẫn động cấu 4.2.6 Chế tạo xe mơ hình để tiến hành thí nghiệm Kích thước: dài 35 cm, rộng 20 cm, cao 25 cm tương ứng với tỉ lệ tương đương 1:10 so với xe thực tế Hình 4.5 Xe mơ hình Sinh viên thực hiện: Cao Đại Phong Hướng dẫn: ThS Nguyễn Quang Trung 46 Thiết kế chế tạo hệ thống đo kích thước thùng xe tải sử dụng trạm đăng kiểm xe giới 4.3 So sánh mơ hình thực tế mơ hình Điểm giống: - Đều sử dụng vi mạch, lập trình điều khiển Arduino Uno R3, cảm biến HC-SR04, mạch điều khiển motor Điểm khác: Bảng 4.1 So sánh thiết bị thực tế mơ hình Tên thiết bị Motor Thực tế Mơ hình thực nghiệm Động pha 0,2 kW Motor sử dụng loại động MINHMOTOR điện chiều 12V hãng Buehler Động dẫn động hệ Động di chuyển thống lắp cảm biến thơng xích dẫn động hệ thống lắp Hệ thống dẫn động Màn hình hiển thị Dây dẫn qua truyền xích, cảm biến gắn trượt dẫn động trượt, hai trượt motor riêng biệt nối với dẫn động motor Hiển thị hình máy Hiển thị hình máy tính tích hợp LCD 12864 tính LCD 16x02 Sử dụng loại dây nối mạch Sử dụng dây testboard dài VT corporation có 30 cm đường kính dây vỏ ngồi 0,55, đường kính lõi đồng 0,23mm 4.4 Thực nghiệm mơ hình Mục đích phương pháp sử dụng cảm biến đo thời gian từ lúc phát sóng đến lúc nhận sóng phản hồi áp dụng cơng thức để tính khoảng cách : khoảng cách (quảng đường) = (Thời gian x tốc độ âm thanh)/2, với tốc độ âm 340m/s Sinh viên thực hiện: Cao Đại Phong Hướng dẫn: ThS Nguyễn Quang Trung 47 Thiết kế chế tạo hệ thống đo kích thước thùng xe tải sử dụng trạm đăng kiểm xe giới xảy sau số nên nhóm tiến hành điều chỉnh vận tốc âm để đạt kết đo tốt Bảng 4.2 Kết đo phân tích điều kiện Lần đo Vận tốc (m/s) Chiều cao (cm) Chiều rộng (cm) Chiều dài (cm) 340 30,3 15,5 20,5 345 30,4 17,2 21,2 350 32,7 17,8 22,4 355 34,2 18,2 23,9 360 35,6 19,9 24,2 365 35,7 20,1 25,4 370 36,2 21,5 26,3 Nguyên nhân gây sai số hệ thống đo: vận tốc âm tỉ lệ thuận với hệ số đàn hồi môi trường tỉ lệ nghịch với khối lượng riêng môi trường Khi nhiệt độ tăng, khơng khí bị dãn nở khiến cho khối lượng riêng khơng khí bị giảm, nhiệt độ mơi trường tăng cao vận tốc truyền âm tăng theo, vận tốc cịn phụ thuộc vào độ ẩm khơng khí độ ẩm làm thay đổi khối lượng riêng khơng khí Kết chế tạo mơ hình : Hình 4.6 Mơ hình chế tạo Sinh viên thực hiện: Cao Đại Phong Hướng dẫn: ThS Nguyễn Quang Trung 48 Thiết kế chế tạo hệ thống đo kích thước thùng xe tải sử dụng trạm đăng kiểm xe giới Hình 4.7 Kết đo 5.5 Sai số phép đo Sau thử nghiệm để chọn vận tốc âm 365 m/s tiến hành đo để timg sai số phép đo Bảng 5.3 Đo lấy kết Lần đo Chiều cao (cm) 25,4 25,7 24,8 25,1 25,4 25,8 25,4 Giá trị trung bình sau lần đo A = A1 +A2 +A3 +A4 +A5 +A6 +A7 = 25,5+25,4+24,7+25,2+25,7+25,2+25,6 = 25,3 - Sai số tuyệt đối ứng với lần đo trị tuyệt đối hiệu giá trị trung bình giá trị lần đo: ΔAn = | A -An | ΔA1 = |25,3-25,4|=0,1; ΔA2 =|25,3- 25,7|=0,4; ΔA3 = |25,3-24,8|=0,5 ΔA4 = |25,3-25,1|=0,2; ΔA5 = |25,3-25,4|=0,1; ΔA6 = |25,3-25,8|=0,5 ΔA7 = |25,3-25,4|=0,1 - Sai số tuyệt đối trung bình n lần đo (sai số ngẫu nhiên) tính: ΔA = ΔA1 +ΔA2 +ΔA3 +ΔA4 +ΔA5 +ΔA6 +ΔA7 = 0,1+0,4+0,5+0,2+0,1+0,5+0,1 = 0,27 - Sai số tuyệt đối phép đo tổng sai số ngẫu nhiên sai số dụng cụ: ΔA = ΔA + ΔA'= 0,27 + 0,3 = 0,57 (ΔA'= 0,3) - Sai số tỉ đối δA = ΔA 0,57 A 25,3 100% = Sinh viên thực hiện: Cao Đại Phong 100% = 2,25 % Hướng dẫn: ThS Nguyễn Quang Trung 49 Thiết kế chế tạo hệ thống đo kích thước thùng xe tải sử dụng trạm đăng kiểm xe giới KẾT LUẬN Với cố gắng nổ lực tìm tịi, sau ba tháng tập trung làm việc nghiêm túc với hướng dẫn tận tình thầy giáo hướng dẫn ThS Nguyễn Quang Trung nhóm em hồn thành xong đồ án tốt nghiệp mình, với đề tài “Thiết kế hệ thống đo kích thước thùng xe tải sử dụng trạm đăng kiểm xe giới” Đề tài có tính ứng dụng cao thực tế, giải vấn đề rút ngắn thời gian đăng kí đăng kiểm, đo xác, giảm sức lao động cho đăng kiểm viên Đề tài sâu vào phân tích lựa chọn phương pháp đo hợp lý, với việc sử dụng cảm biến tiết kiệm chi phí, dễ dàng lắp đặt sữa chữa nhiên tính cơng nghệ chưa cao, thường xảy sai số đo, công nghệ xử lý ảnh giúp giải vấn đề nhiên thiết bị đắt đỏ, địi hỏi trình độ người lập trình mà đa số thấy nước ngồi mà nước hạn chế Hướng phát triển đề tài sau thực hệ thống đo cảm biến thiết kế thêm hệ thống đo công nghệ xử lý ảnh Trong trình làm đồ thời gian hạn chế, số kiến thức chưa trang bị thời gian học tập trường, tài liệu tham khảo hạn chế, kiến thức thực tế cịn sót nên đồ án em khơng tránh khỏi thiếu sót Vậy em mong q thầy quan tâm góp ý, dẫn them để em ngày hoàn thiện Cuối em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn ThS Nguyễn Quang Trung nhiệt tình giúp đỡ em suốt thời gian làm đồ án, quý thầy cô khoa Cơ khí Giao thơng trang bị cho em kiến thức thời gian học tập trường Sinh viên thực hiện: Cao Đại Phong Hướng dẫn: ThS Nguyễn Quang Trung 50 Thiết kế chế tạo hệ thống đo kích thước thùng xe tải sử dụng trạm đăng kiểm xe giới TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Quy chuẩn Việt Nam QCVN 09:2015/BGTVT ban hành theo Thông tư số 87/2015/TT-BGTVT, (31/12/2015) [2] Obstacle Detection and Object Size Measurement for Autonomous Mobile Robot using Senso by Fayaz Shahdib and Md Wali Ullah Bhuiya [3] PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc “Cơ Sở thiết kế máy” NXB ĐHQG TP HCM [4] Catalogue MINHMOTOR [5] http://tsubaki.net.vn/images/tsubaki-drive-chains-and-sprockets-en.pdf [6] https://tsubaki.eu/catalogs/tsubaki-powerlock-en-tc-2014-compressed.pdf Sinh viên thực hiện: Cao Đại Phong Hướng dẫn: ThS Nguyễn Quang Trung 51 ... Trung Thiết kế chế tạo hệ thống đo kích thước thùng xe tải sử dụng trạm đăng kiểm xe giới - Hệ thống đo kích thước tự động thùng xe tải ứng dụng công nghệ để xử lý đo đạc kích thước thùng xe cách... Trung Thiết kế chế tạo hệ thống đo kích thước thùng xe tải sử dụng trạm đăng kiểm xe giới Hình 1.7 Loại xe tải Đây trọng tải xe tải hạng nhẹ thường sử dụng Việt Nam 1.1.2.2 Xe tải cỡ trung Kích thước. .. Trung 34 Thiết kế chế tạo hệ thống đo kích thước thùng xe tải sử dụng trạm đăng kiểm xe giới Chương THIẾT KẾ CƠ CẤU ĐO CHIỀU DÀI THÙNG XE TẢI 3.1 Thiết kế cấu đo chiều dài Không đơn giản để đo chiều