(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế, chế tạo và điều khiển hệ thống bãi giữ xe ô tô tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ, CHẾ TẠO, ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG BÃI GIỮ XE Ô TÔ TỰ ĐỘNG GVHD: TS VŨ QUANG HUY SVTH: MAI KIM TOÀN MSSV: 11146120 SVTH: PHAN THANH TOÀN MSSV: 11146121 SVTH: ĐẶNG HOÀNG VƯƠNG MSSV: 11146148 SKL003766 Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM  KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài:“THIẾT KẾ, CHẾ TẠO, ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG BÃI GIỮ XE Ô TÔ TỰ ĐỘNG” Giảng viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Lớp: Khóa: Tp Hồ Chí Minh, Ngày 31 Tháng 07 Năm 2015 Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi gi ữ xe ô tô t ự động TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Bộ môn Cơ điện tử NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN T ỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: TS Vũ Quang Huy Sinh viên thực hiện: Mai Kim Toàn MSSV: 11146120 Phan Thanh Toàn MSSV: 11146121 Đặng Hoàng V ương MSSV: 11146148 Tênđề tài: Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi gi ữ xe tơ t ự động Các ốs liệu, tài li ệu ban đầu: …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… Nội dung đồ án: …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi gi ữ xe ô tô t ự động …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… Các ảsn phẩm dự kiến …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… Ngày giao đồ án: Ngày n ộp đồ án: TRƯỞNG BỘ MÔN (Ký, ghi rõ h ọ tên) GI ẢNG VIÊN H ƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) Được phép bảo vệ ………………………………………… (GVHD ký, ghi rõ họ tên) Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi gi ữ xe ô tô t ự động LỜI CAM KẾT - Tênđề tài: Thi ết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi gi ữ xe tơ t ự động GVHD: TS Vũ Quang Huy Họ tên sinh viên: Mai Kim Toàn MSSV: 1114620 - Địa sinh viên: - Số điện thoại liên ạlc: Email: Ngày n ộp khố luận tốt nghiệp (ĐATN): Lời cam kết: “ Tơi xin cam đoan khoá luận tốt nghiệp (ĐATN) cơng trình tơi nghiên cứu th ực Tôi không chép t vi ết công b ố mà khơng trích d ẫn nguồn gốc.Nếu có b ất kỳ vi phạm nào, tơi xin ch ịu hồn tồn trách nhiệm” Tp Hồ Chí Minh, ngày 08 tháng 07 năm 2015 Ký tên Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi gi ữ xe tơ t ự động LỜI NĨI ĐẦU Bốn năm kho ảng thời gian đầy ý ngh ĩa mà chúng em gắn bó v ới ngơi tr ường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp HCM việc học tập nghiên cứu Nhận nhiều hướng dẫn d ạy dỗ tận tình thầy cô giáo chuyên môn lẫn đạo đức Luận văn tốt nghiệp thành qu ả trình lâu dài, s ự kết tinh tất kiến thức mà sinh viênđã l ĩnh hội trình học tập trường kiến thức tự học tập sinh viên Ngày nay, th ời đại công nghi ệp ngày phát triển mạnh mẽ thay đổi khơng ng ừng, người ln có khuynh h ướng kết hợp nhiều lĩnh vực công ngh ệ kỹ thuật để tạo sản phẩm tối ưu mang lại lợi ích cho người Nói rõ h ơn s ự kết hợp ngành c khí, tự động hóa, điện - điện tử, tin học… t ạo nên ựs mẻ nhi ều đột phá lớn cho thời đại công nghi ệp đương đại Đề tài “ Thi ết kế, chế tạo điều khiển mô hình bãi gi ữ xe tơ t ự động ” mang lại hai ýngh ĩa sau Thứ đề tài xem m ột trải nghiệm thực để nhóm có th ể vận dụng kiến thức học tập nghiên cứu ghế nhà tr ường; với khả tư duy, sáng ạto để tạo sản phẩm tốt nhất, mang lại lợi ích cho người Thứ hai việc chọn th ực đề tài nh ằm giải vấn đề thiếu bãi gi ữ xe ô tô hi ện Xã h ội ngày phát triển nhu c ầu phương tiện lại ngày l ớn Đặc biệt s ự phát triển mạnh mẽ xe ô tô th ời kỳ hội nhập quốc tế Các thành phố lớn với diện tích đất chật hẹp mà để đápứng nhu cầu bãi đỗ xe tơ qu ả m ột điều khó kh ăn Và c ũng lý m ục đích đề để nhóm th ực đề tài đạt Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi gi ữ xe ô tô t ự động LỜI CẢM ƠN Trên thực tế khơng có s ự thành cơng mà không g ắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp người khác Trong suốt thời gian từ bắt đầu học tập giảng đường đại học đến nay, em nh ận nhiều quan tâm, giúp đỡ quý Th ầy Cô, gia đình b ạn bè Với lịng bi ết ơn sâu s ắc nhất, em xin gửi đến quý Th ầy Cơ Khoa Cơ Khí Máy – Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật v ới tri thức tâm huy ết để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em thời gian học tập trường Em xin chân thành c ảm ơn thầy TS Vũ Quang Huy t ận tâm h ướng dẫn, giúp đỡ chúng em nhiều qua buổi nói chuy ện, thảo luận đề tài mà chúng em th ực Nếu khơng có nh ững lời hướng dẫn, dạy bảo thầy em nghĩ đề tài c chúng em khó có th ể hồn thi ện Một lần nữa, em xin chân thành c ảm ơn thầy Bài thu ho ạch bước đầu vào th ực tế, tìm hiểu nhu cầu đối tượng hướng tới Chúng em ch ọn đề tài “Thi ết kế ch ế tạo mơ hình bãi gi ữ xe ô tô t ự động” để làm đề tài nghiên cứu Kiến thức chúng em hạn chế nhi ều bỡ ngỡ Do vậy, khơng tránh khỏi thiếu sót điều chắn, chúng em mong nhận ý ki ến đóng góp q báu q Th ầy Cơ để kiến thức nhóm em l ĩnh vực hồn thi ện Tp Hồ Chí Minh, ngày 31 tháng 07 năm 2015 NHÓM TH ỰC HIỆN ĐỀ TÀI MAI KIM TOÀN PHAN THANH TOÀN ĐẶNG HOÀNG V ƯƠNG Thiết kế, chế tạo điều khiển mô hình bãi gi ữ xe tơ t ự động TÓM T ẮT ĐỒ ÁN ĐỀ TÀI: THI ẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ ĐIỀU KHIỂN MƠ HÌNH BÃI GI ỮXTƠT Ự ĐỘNG GVHD: Ts Vũ Quang Huy SVTH: Mai Kim Toàn MSSV: 11146120 Phan Thanh Toàn MSSV: 11146121 Đặng Hoàng V ương MSSV:11146148 Mục tiêu: Trên sở tìm hiểu nghiên cứu bãi giữ xe ô tô t ự động có giới, đồng thời dựa thực trạng thiếu chỗ giữ xe trầm trọng thành phố lớn nước ta nay, từ thi ết kế ch ế tạo mơ hình bãi gi ữ xe tơ t ự động nhằm đápứng nhu cầu lớn Mơ hình có kh ả giữ tổng cộng 45 xe, lấy g ửi xe cách nhanh chóng, linh hoạt Nội dung chính:  Thiết kế tồn b ộ phần khung  Thiết kế toàn b ộ cấu lấy xe  Thiết kế hệ thống điều khiển, giám sát  Chế tạo mơ hình th ể ngun lý hoạt động bãi gi ữ xe ô tô t ự động Kết đạt được:  Lựa chọn phương hướng gi ải pháp phù hợp  Thiết kế mơ hình bãi gi ữ xe ô tô t ự động  Chế tạo điều khiển mơ hình bãi gi ữ xe tô t ự động thể nguyên lý hoạt động hệ thống giữ xe thực tế (mô hình có d ạng hình trụ, bao gồm tầng, tầng có 15 ng ăn) Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi gi ữ xe ô tô t ự động SUMMARY PROJECT’S NAME: DESIGN, MANUFACTURING AND CONTROL AUTOMATIC CAR PARKING Counsellor: Ph.D Vu Quang Huy Student: Mai Kim Toan Student’s ID: 11146120 Phan Thanh Toan Student’s ID: 11146121 Dang Hoang Vuong Student’s ID: 11146148 University: University of Technology and Education Ho Chi Minh City Faculty: Faculty of Mechanical Engineering Department: Mechatronics Execution time: 15 weeks 2.1 Objectives: We research an automatic car parking system in practise Then, we synthetize, analyze and evaluate the whole system to give a best decision to make appropriate model 2.2 Main contents: We has finished a whole automatic car parking model including frame, pick car structure and control system which has used Step7 Microwin and WinCC to supervise 2.3 Results obtained: We manufacture an automatic car parking model with floors, each floor has 15 compartments But it is just a model, so we decide to make compartments which can be used to simulate the real system This model can response flexibly ability of car parking and picking Its height is 0.8 meter Its diameter is 0.9 meter The whole model can be easily controled and supervised by WinCC Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi gi ữ xe ô tô t ự động MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN T ỐT NGHIỆP LỜI CAM KẾT LỜI NÓI ĐẦU LỜI CẢM ƠN TÓM T ẮT ĐỒ ÁN SUMMARY DANH MỤC BẢNG BIỂU 11 DANH MỤC HÌNH 12 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 15 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 16 1.1 Tính cấp thiết đề tài: 16 1.2 Ý ngh ĩa khoa học th ực tiễn đề tài: 16 1.3 Mục tiêu nghiênứcu đề tài: 17 1.4 Đối tượng ph ạm vi nghiên cứu: 17 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu: 17 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu: 17 1.5 Phương pháp nghiênứcu: 17 1.5.1 Cơ sở phương pháp luận: 17 1.5.2 Các phương pháp nghiênứcu cụ thể: 18 1.6 Kết cấu đồ án ốtt nghiệp: 18 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUY ẾT 19 2.1 Bãi gi ữ xe xếp chồng (Auto Stacker): 19 2.2 Mơ hình bãi gi ữ xe nhiều tầng: 19 2.3 Mơ hình bãi gi ữ xe hồn tồn t ự động: 20 Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi gi ữ xe tơ t ự động Sơ đồ khối chương trình lấy xe tầng t ầng 2, 3: Hình 5.30a Sơ đồ khối chương trình lấy xe tầng 68 Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi gi ữ xe tơ t ự động Hình 5.30b Sơ đồ khối chương trình lấy xe tầng Chú thích:  XE_0: cảm biến nhận biết xe vị trí ban đầu  XE_N: cảm biến nhận biết xe vị trí N  CB vtri 1: cảm biến nhận biết cấu pallet vị trí ban đầu 69 Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi gi ữ xe tơ t ự động CHƯƠNG 6: THỰC NGHIỆM, ĐÁNH GIÁ 6.1 Phần khí: Sau phân tích, thi ết kế nhóm đưa vào th ực nghiệm hoàn thành ph ần khí Trong q trình làm nhóm g ặp phải số vấn đề chưa dự đoán hết được.Nhưng sau c ải tiến nhằm đảm bảo yêu cầu khí Sau m ột số hình ảnh sau hồn thành khí: Hình 6.1 Tồn b ộ mơ hình bãi gi ữ xe Hình 6.2 Cơ cấu di chuyển lên xuống 70 Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi gi ữ xe tơ t ự động Hình 6.3 Cơ cấu xoay trục Hình 6.4 Cơ cấu lấy xe Đánh giá: Ưu điểm:  Hoàn thành khung bãi gi ữ xe chắn  Đápứng yêu cầu đặt Các cấu chuyển động tương đối ổn định Nhược điểm:  Tính thẩm mỹ chưa cao  Độ xác chưa cao chế tạo thủ cơng  Vẫn sai s ố 71 Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi gi ữ xe ô tô t ự động 6.2 Phần điện: 6.2.1 Các board sau chế tạo: Mạch đảo chiều động cơ: Hình 6.5 Mạch đảo chiều động Mạch chuyển đổi tín hiệu ngõ vào thành 3: Hình 6.6 Mạch chuyển đổi tín hiệu 72 Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi gi ữ xe tơ t ự động Mạch đệm Open-collector transistor: Hình 6.7 Mạch đệm Open-collector Đánh giá: hoàn thành ạmch với ứng dụng khác cho hệ thống 6.2.2 Lắp mạch điện Sau hồn thành c khí đầy đủ thiết bị cho hệ thống, tiến hành l ắp mạch điện ệ với tín hiệu ngõ vào/ra cho h thống Sau m ột số hình ảnh lắp mạch điện: Hình 6.8 Định vị thiết bị 73 Thiết kế, chế tạo điều khiển mô hình bãi gi ữ xe tơ t ự động Hình 6.9 Sau hồn thành l ắp mạch điện 6.3 Giao diện điều khiển, giám sátệhthống Thiết kế giao diện điều khiển, giám sátệhthống phần mềm WinCC để người dùng có th ể quản lý h ệ thống cách dễ dàng Giao di ện thi ết kế gồm Window: 74 Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi gi ữ xe tơ t ự động Window 1: Giới thiệu đề tài Hình 6.10 Giao diện điều khiển 75 Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi gi ữ xe ô tô t ự động Window 2: Để tăng tính bảo mật cho phần mềm giao diện điều khiển, window yêu cầu người dùng nhập password để tiếp tục thực thao tác Hình 6.11 Giao diện điều khiển 76 Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi gi ữ xe tơ t ự động Window 3: Giao diện điều khiển giám sát tồn hệ thống Hình 6.12 Giao diện điều khiển 77 Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi gi ữ xe tơ t ự động KẾT LUẬN Kết lu ận: Sau khoảng thời gian nghiên cứu, tổng hợp, phân tích đánh giá cácệ thống giữ xe ô tô t ự động có giới, nhóm thi ết kế, chế tạo điều khiển thành cơng mơ hình bãi gi ữ xe tơ t ự động Qua đó, nhóm hi ểu nguyên lý hoạt động, quy trình vận hành, giám sátủca hệ thống giữ xe tơ Nhóm th ực cơng việc sau: Phần khí:  Thiết kế mơ hình bãi gi ữ xe tơ t ự động hình trụ với tầng, tầng có 15 ngăn có di ện tích 12x18x17cm  Thiết kế cấu di chuyển lên xuống, xoay toàn b ộ cấu lấy xe Phần điều khiển:  Lựa chọn phương ánđiều khiển phù hợp linh ho ạt với mơ hình c khí  Lựa chọn thiết bị điều khiển phù hợp  Thiết kế hoàn thi ện phần cứng điều khiển  Thiết kế hoàn thi ện phần mềm điều khiển Chế tạo mơ hình:  Nhóm ch ế tạo mơ hình bãi gi ữ xe tơ t ự động với tầng, tầng có 15 ngăn, tầng có ng ăn giữ xe, ngăn bắt đầu, tầng có ng ăn giữ xe, tầng có ngăn giữ xe Hướng phát triển tương lai: Vì thời gian chi phí th ực đề tài có h ạn, nên nhóm dừng lại việc thiết kế chế tạo mơ hình Để có th ể hồn thi ện đề tài, nhóm c ần phải thực thêm công việc sau:  Hồn thi ện thuật tốnđiều khiển trường hợp đặc biệt như: điện lúc gửi-lấy, muốn lấy liền sau gửi…  Tăng tính bảo mật thẻ từ  Cải thiện tính thẩm mỹ mơ hình  Tính tồn, gia cơng xác để giảm thiểu sai số  Chọn vật liệu phù hợp để giảm thiểu tiếng ồn vận hành  Có th ể thêm cácứng dụng: tính tiền, thẻ thành viên VIP… 78 Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi gi ữ xe tơ t ự động TÀI LI ỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1]Lê Văn Uyển, Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí, Nhà xu ất giáo dục 1999 [2]Nguyễn Văn Yến, Giáo trình Chi tiết máy, Nhà xu ất giao thông v ận tải 2005 [3]Trần Quốc Hùng, Nghiên ưcu, hồn thi ện mơ hình máy CNC phục vụ cho giảng dạy trường CNKT, THN, CĐ, Đề tài NCKH c ấp Bộ, ĐHSPKT TPHCM - 2005 [4]Trần Chí Thiên, Thiết kế bãi đậu xe tự động nhiều tầng ch ế tạo mơ hình , Đề tài NCKH c ấp Bộ, ĐHSPKT TPHCM - 2009 Tiếng Anh [1]Mitsubishi, General Purpose AC Servo-J, Specifications and Instruction Manual Nguồn khác [1]Bộ truyền đai răng, link http://thuvien.ued.vn:8080/dspace/bitstream/TVDHSPDN_123456789/385/4/chuon g%203.pdf [2]Phần mềm WinCC, link https://vi.wikipedia.org/wiki/WinCC [3]Lập trình PLC, link http://optimize.com.vn/attachments/article/63/s7-200_Optimize.pdf [4]Mạch điều khiển Aruino, link http://arduino.vn [5]World's biggest car delivery center, link https://www.youtube.com/watch?v=o0b-D6TCpY [6]http://doc.edu.vn/tai-lieu/dieu-khien-van-toc-va-moment-dong-co-ac-servobang-plc-ket-hop-wincc-flexible-siemens-3714/ [7]Manual Driver động AC Servo Mr-j10A, link http://dl.mitsubishielectric.com/dl/fa/document/manual/servo/ib67138/ib67138c.pdf 79 Thiết kế, chế tạo điều khiển mô hình bãi gi ữ xe tơ t ự động PHỤ LỤC 80 ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM  KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài:“THIẾT KẾ, CHẾ TẠO, ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG BÃI GIỮ XE Ô TÔ TỰ ĐỘNG” Giảng... THANH TOÀN ĐẶNG HOÀNG V ƯƠNG Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi gi ữ xe tơ t ự động TÓM T ẮT ĐỒ ÁN ĐỀ TÀI: THI ẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ ĐIỀU KHIỂN MƠ HÌNH BÃI GI ? ?XE? ?TÔT Ự ĐỘNG GVHD: Ts Vũ Quang Huy... Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi gi ữ xe tơ t ự động Hình 4.5 Ổ bi 40 Thiết kế, chế tạo điều khiển mơ hình bãi gi ữ xe tơ t ự động CHƯƠNG 5: PHƯƠNG PHÁP VÀ THU ẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG