Pđ = Pt.Kđ
Chọn cơ cấu chấp hành chế độ làm việc ổn định, nguồn truyền động ổn định => Kđ=1.
=>Pđ = Pt = 8.1 W.
Từ đó ta chọn động cơ: DC ZS-HE813I. 3.3 Tính toán các khâu phân loại sản phẩm
3.3.1 Phần cảm biến nhận tín hiệu
Là một bộ cảm biến quang đặt bên cạnh băng tải. Khi sản phẩm đi qua cảm biến sẽ tiến hành nhận biết và truyền tín hiệu cho các bộ phận xử lí.
Hình 3.2: hình ảnh cảm biến hồng ngoại E18 - D80NK
Khoảng cách phát hiện khoảng 10cm với bộ điều khiển độ nhạy cho bộ khuếch tán.
Thông số kỹ thuật:
Khoảng cách phát hiện là 100 mm.
Đặc tính trễ: tối đa 20% khoảng cách phát hiện.
Đầu ra: DC 3 - dây NPN NO.
Vật cảm biến nhỏ nhất: 10x10mm. Nguồn sáng: LASER. Kích thước: 22 X 70mm / 0.86 x 2.8 (D * L). Chiều dài cáp: ~ 115cm. Cung cấp điện áp: 10 – 30 VDC. Điện áp làm việc: 10 – 30 VDC.
Dòng hiện tại: 300 mA.
Tần số: 500 Hz.
Trọng lượng (cả vỏ): 60 g.
Chế độ ngõ ra: Chọn lựa Light-ON / Dark-ON.
3.3.2 Phần xilanh đẩy phôi
Gồm có 2 xilanh được gắn song song với nhau. Khi có tín hiệu từ bộ cảm biến tác động vào các thiết bị điện khí nén sẽ điều khiển các xi lanh tiến hành đẩy sản phẩm vào các thùng chứa phôi.
Yêu cầu xylanh:
Hành trình xylanh Lxl = 10 cm = 100 mm
Thời gian dẫn động T = 0.5s
Tải trọng đáp ứng F = 20 N Suy ra ta có phần tính toán như sau:
Áp suất khí nén của máy nén thông dụng là: p= 6 par = 6.1183 kg
cm2 Tải trọng đáp ứng là : F = 20 N ≈2kg Chọn đường kính xylanh : D = √F∗4 p∗π = 0.65 cm Chọn đường kính : Dxl = 10mm Vậy ta chọn đường kính là 100 mm Hành trình xylanh: Lxl = 100mm
Vậy với xylanh có đường kính bằng 65mm , đường kính pittong bằng 10mm, áp suất khí nén cung cấp 6 bar ta có :
D = 65 mm A = π∗D2 4 = 33 cm2 P = 6.1183 kg cm2 F = P*A = 201.9 N
MAL16x100 như hình vẽ sau.
Hình 3.3: Hình ảnh xylanh MAL 16x100 Mô tả:
Chất liệu cao cấp Độ bền cao
An toàn khi sử dụng Xi lanh khí nén MAL16 x 100 Thông số kỹ thuật
Đường kính: 16mm
Hành trình: 100mm
Kích thước cổng kết nối : 5mm
Lưu chất: Khí nén
Loại xi lanh: Hai tác động
Nhiệt độ làm việc: -5 0C – 70 0C
Áp suất làm việc: 0.1 Mpa – 1 Mpa
Tốc độ: 30 - 80mm/s
3.3.3 Khu để phôi
Trên hình vẽ mạch động lực ta thấy:
Relay 1 điều khiển xy lanh đẩy phôi ra khỏi hộp phôi lên băng tải
Relay 2 và relay 3 điều khiển xylanh đẩy phôi vào thùng lần lượt là thùng chứa sản phẩm 1 và 2
Relay 4 điều khiển động cơ DC
Các relay trên thì nhận tín hiệu điều khiển từ vi điều khiển (Arduino nano) lần lượt từ các chân (A0, A1, A2, A3).
Vi điều khiển nhận tín hiệu từ các cảm biến tiệm cận và loadcell từ các chân (A6, A7).
LCD hiện thị các thông số: số lượng sản phẩm trong các hộp phân loại.
Hình 3.4: sơ đồ nguyên lý phần mạch mạch điều khiển
3.4.1 Mạch điều khiển xylanh
Từ lựa chọn xylanh 24 - 4.8W: Dòng điện qua xy lanh:
Ixl = UPXL
XL = 4.824 = 0.2(A) Chọn rơ le: 30VDC -10A.
(với nam châm chiện có thông số (24VDC-30mA))
Từ thông số rơ le ta chọn: C1815 và OPTO PC817 (chịu được 50VDC – 150mA) Dòng điện qua BJT: IB=IC β hsat= VCC−0.7−0.2 R2 = 30mA 100 3=1mA R2=11.9KΩ Chọn R2=12KΩ
Dòng điện qua led:
ILED=5−1.1−1.9
R1 =
5−1.1−1.9
470 =4.25mA
Như vậy, các thông số tính toán cho ba xylanh 1, 2, 3 sẽ như sau:
Xilanh1:R1=470(Ω)R2=12(kΩ),D2là N4007,Q2là C1815, U2là PC817.
Xilanh2:R3=470(Ω),R4=12(kΩ),D3là N4007,Q3làC1815, U3là PC817.
Xilanh3:R5=470(Ω),R6=12(kΩ),D4là N4007,Q4làC1815, U4là PC817.
3.1.1. Mạch điều khiển động cơ
Từ động cơ: 24VDC – 1A.
Ta chọn rơ le 30VDC-10A và mạch đóng cắt sử dụng BJT NPN kết hợp OPTO PC817 và Diode D8 để bảo vệ BJT như hình 3.4.
Từ thông số của rơ le ta chọn BJT C1815
IB=IC β h sat= VCC−0.7−0.2 R2 = 30mA 100 3=1mA R8=11.9KΩ Chọn R8=12KΩ ILED=5−1.1−1.9 R7 = 5−1.1−1.9 470 =4.25mA
CHƯƠNG 4 THI CÔNG VÀ KẾT QUẢ THỰC HIỆN MÔ HÌNH 4.1 Thuật toán điều khiển
Hình 4.1: Lưu đồ thuật toán của hệ thống phân loại Hệ thống hoạt động khi ta nhấn start.
Nếu nhấn stop ngay sau đó thì hệ thống ngừng hoạt động.
Nếu không nhấn stop thì sau khi nhấn start thì động cơ được khởi động kéo theo băng tải chuyển động, phôi được cấp cho băng tải từ hệ thống cấp phôi, sau khi cảm biến phát hiện phôi tới loadcell thì băng tải dừng lại, vi điều khiển đọc tín hiệu từ load- cell thông qua mạch chuyển đổi, sau khi nhận được tín hiệu từ loadcell vi điều khiển sẽ
dựa trên cân nặng của phôi mà cấp tín hiệu điệu điểu khiển cho 1 trong hai xy lanh phân loại
CHƯƠNG V : PHÂN TÍCH ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC VÀ TÍNH CÔNG NGHỆ TRONG KẾT CẤU CỦA CHI TIẾT
1. Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết 1.1.: Chức năng làm việc
- Gối đỡ thường được dùng trong ngành công nghệ chế tạo máy
- Gối đỡ dùng để đỡ trục,chịu tác dụng của các lực đặt lên trục và truyền các lực này vào thân máy,bệ máy.
- Gối đỡ dùng để dẫn hướng,nhờ đó mà có vị trí nhất định trong máy - Gối đỡ còn có nhiệm vụ của ổ trượt.
- Độ bền kéo, độ bền uốn cao, khả năng chống mài mòn tốt, chịu được nhiệt đô cao
- Tính đúc tốt dể gia công cắt gọt
- Thành phần của GX 15-32 : Là hợp kim sắt với cacbon và 1 số yếu tố khác nhau C(3.5% - 3.7%), Si(2% - 2.4%), Mn(0.5% –
0.8%), P< 0.3%, S< 0.5%, Cr,Ni...
1.3: Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết.
Từ bản vẽ chi tiết ta thấy :
Gối đỡ có kết cấu đủ độ cứng vững cần thiết để khi gia công không bị biến dạng nên có thể dùng chế độ cắt cao, đạt năng suất cao.
Các bề mặt làm chuẩn có đủ diện tích nhất định để cho phép thực hiện nhiều nguyên công khi dùng bề mặt đó làm chuẩn và đảm bảo thực hiện quá trình gá đặt nhanh. Gối đỡ có các lỗ lắp ghép vuông góc với mặt đáy của chi tiết nên đây là chi tiết dạng hộp điển hình ta có thể lấy hai lỗ vuông góc với mặt đáy và mặt đáy đó làm chuẩn tinh thống nhất trong quá trình gia công chi tiết, vì thế việc gia công mặt đáy và hai lỗ được ta chọn làm chuẩn tinh cần được gia công chính xác.
Các bề mặt cần gia công là :
• Gia công bề mặt đáy với độ bóng cao để làm chuẩn tinh cho nguyên công sau.
• Gia công 4 lỗ Ø7 trên máy khoan
• Gia công các mặt bích đảm bảo việc gá lắp chặt khi làm việc. • Phay 2 mặt phẳng A,B
• Khoét, doa lỗ Ø18 đảm bảo độ bóng và chính xác cho chi tiết, vì bề mặt này là là bề mặt làm việc chính của gối đỡ.
2. XÁC ĐỊNH PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI 2.1: Xác định phương pháp chế tạo phôi
Từ hình dạng của chi tiết, vật liệu chế tạo chi tiết có tính cứng cao, dạng sản xuất lớn, ta dùng phương pháp đúc để chế tạo phôi .
Phôi đúc được chế tạo bằng cách rót kim loại lỏng vào khuôn có hình dạng và kích thước xác định, sau khi kim loại kết tinh ta thu được chi tiết có hình dạng kích thước theo yêu cầu.
Ưu điểm:
- Có thể đúc được tất cả các loại kim loại và hợp kim có thành phần khác nhau.
- Có thể đúc được các chi tiết có hình dạng và kết cấu phức tạp mà các phương pháp khác khó hoặc không chế tạo được.
- Tùy theo mức độ đầu tư công nghệ mà chi tiết đúc có thể đạt độ chính xác cao hay thấp.
- Dễ cơ khí hóa, tự động hóa, cho năng xuất cao, giá thành thấp và đáp ứng được tính linh hoạt trong sản xuất.
Nhược điểm:
- Tốn kim loại cho hệ thống đậu rót và đậu ngót.
- Để kiểm tra chất lượng của vật đúc cần phải có thiết bị hiện đại.
2.2: Thiết kế khuôn
3: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CHI TIẾT.
3.1: Xác định đường lối công nghệ và phân tích các bề mặt làm chuẩn công nghệ.
3.1.1: Xác định đường lối công nghệ
Đối với dạng sản xuất hàng khối vừa muốn chuyên môn hóa cao để có thể đạt được năng suất cao trong điều kiện sản xuất Việt Nam thì đường lối công nghệ thích hợp nhất là phân tán nguyên công ( ít bước công nghệ trong một nguyên công). Ở đây ta sử dụng các loại máy vạn năng kết hợp với các đồ gá chuyên dùng dùng.
3.1.2: Phân tích các bề mặt chuẩn công nghệ
Đối với các loạt sản xuất hàng loạt vừa muốn chuyên môn hóa cao để có thể đạt năng suất cao trong điều kiện sản xuất ở Việt Nam, thì đường lối công nghệ thích hợp nhất là phân tán nguyên công (ít bước công nghệ trong một nguyên công). Ở đây dùng máy vạn năng kết hợp với đồ gá chuyên dùng và các máy chuyên dùng để chế tạo.
Sau khi nghiên cứu kỹ chi tiết ta phân chia các bề mặt gia công và lựa chọn phương pháp gia công cuối thích hợp để đạt được cấp chính xác và độ bóng yêu cầu.
3.1.3: Thiết lập tiến trình công nghệ
Nguyên công 1: Phay mặt C đạt độ bóng Rz = 20, chọn máy phay đứng 6H11
Nguyên công 2: Phay mặt A,B đạt Rz = 40, chọn máy phay đứng 6H11
Nguyên công 4: Phay 4 mặt bích Ø40,đạt Rz=20,chọn máy phay ngang 6H82
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 1. Kết luận
Sau thời gian nghiên cứu, tìm hiểu với sự giúp đỡ của cô Truong Thị Bích Thanh và bạn bè, mô hình phân loại sản phẩm của nhóm đã hoàn thành đáp ứng tốt các yêu cầu đề ra.Các khối chức năng hoạt động đúng, đảm bảo cập nhật dữ liệu chính xác, hệ thống chạy ổn định trong thời gian dài không phát sinh lỗi, mô hình sử dụng dễ dàng, an toàn với mọi hộ gia đình và nhà máy nhỏ.
Những vấn đề đạt được:
Nghiên cứu và thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát hệ thống phân loại sản phẩm theo khối lượng
Tìm hiểu sơ lược về ARDUINO, cụ thể là ARDUINO NANO, phần mềm lâpARDUINO IDE để lập trình điều khiển hệ thống
Hiểu biết về thống SCADA và phần mềm visual studio. Áp dụng nó để thiết kế hình ảnh để điều khiển và giám sát hệ thống. cụ thể cài đặt và giám sát thông số, số lượng sản phẩm loại 1, 2, lỗi và trạng thái hoạt động của xi lanh, băng tải trong hệ thống
Nắm vững và vận dụng được những kiến thức đã học về lập trình vi điều khiển, điều khiển logic trong truyền động điện cũng như các môn học khác để áp dụng vào đề tài tốt nghiệp
Ngoài ra chúng em cũng tập được cho bản thân tinh thần làm việc nhóm rất tốt.Cùng nhau giúp đỡ hỗ trợ nhau thực hiện tốt nhiệm vụ được giao nhằm đạt được kết quả tốt nhất.
Những mặt hạn chế:
Vì mô hình thực hiện đề tài còn hạn chế về kích thước nên chưa áp dụng được các công nghệ tiên tiến như hệ thống cấp phôi.
Chỉ sử dụng những thiết bị thay thế để làm mô hình chứ chưa áp dụng cho các thiết bị ngoài thực tế.
Do thòi gian và chi phí còn hạn hẹp nên mô hình chỉ dừng ở mức SCADA tại chỗ.
2. Hướng phát triển
Từ những hạn chế của đề tài nhóm đưa ra một số hướng phát triển để hệ thống có thể hoàn chỉnh và hoạt động hiệu quả.
Xử lý đa luồng, tức là nhận biết và phân loại cùng lúc nhiều sản phẩm hơn
Phát triển điều khiển từ xa cho hệ thống thông qua webserver hoặc qua smartphone.
Thiết kế cánh tay gắp – đẩy hang từ dung xi lanh khí nén chuyển sang các cơ cấu cơ khí hiện đại linh hoạt và chính xác cao giúp tang tải trọng gắp hàng…
Sử dụng thêm các cảm biến dùng trong công nghiệp để đảm bảo độ chính xác cho hệ thống
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Giáo trình Điều khiển truyền động điện – Pgs. Ts Lê Tiến Dũng [2] Giáo trình Cảm Biến – Ts Võ Như Tiến
[3] Giáo trình mạng truyền thông công nghiệp – Nguyễn Kim Ánh & Nguyễn Mạnh Hà
[4] http://vandientuchinhhang.com/van-khi-nen-5-2-airtac-4a210-08---van- dieu-khien-bang-khi-nen-ren-13mm--sp978.html
CODE VISUAL STUDIO: using System; using System.Collections.Generic; using System.ComponentModel; using System.Data; using System.Drawing; using System.Text; using System.Windows.Forms; using System.IO.Ports; namespace Loc_Sang {
public partial class Form1 : Form { string ss = ""; public Form1() { InitializeComponent(); serialPort1.DataReceived += new SerialDataReceivedEventHandler(DataReceive); }
private void DataReceive(object obj, SerialDataReceivedEventArgs e) {
ss = "";
ss = serialPort1.ReadExisting(); // doc DL tu VDK
this.Invoke(new EventHandler(displaydata_event)); }
private void displaydata_event(object sender, EventArgs e) { ss = ss.Trim(); txt_data.Text = ss; string so = ss.Substring(0, 1); if (so == "0" || so == "1") { textBox1.Text = ss.Substring(0, 2); textBox2.Text = ss.Substring(2, 2); textBox3.Text = ss.Substring(4); } else { if (ss == "XL1") { xl1.BackColor = Color.Red; } if (ss == "XL2") { xl2.BackColor = Color.Red; } if (ss == "XL1OK") { xl1.BackColor = Color.Green; } if (ss == "XL2OK") {
xl2.BackColor = Color.Green; } if (ss == "DC") { BT.BackColor = Color.Red; } } }
private void button2_Click(object sender, EventArgs e) {
serialPort1.WriteLine("A"); btn_stop.Enabled = true; btn_start.Enabled = false; }
private void btn_stop_Click(object sender, EventArgs e) {
serialPort1.WriteLine("B"); btn_start.Enabled = true; btn_stop.Enabled = false; }
private void btn_ketnoi_Click(object sender, EventArgs e) { btn_ketnoi.Enabled = false; btn_dis.Enabled = true; serialPort1.PortName = comboBox1.Text; serialPort1.BaudRate = 9600; btn_start.Enabled = true; try { serialPort1.Open(); } catch {
MessageBox.Show("không đúng thiết bị!"); return;
} }
private void btn_dis_Click(object sender, EventArgs e) { btn_ketnoi.Enabled = true; btn_dis.Enabled = false; btn_start.Enabled = false; btn_stop.Enabled = false; try { serialPort1.Close(); } catch
{
ngaythang.Text = DateTime.Now.ToString(); }
private void Form1_Load(object sender, EventArgs e) {
try
{
foreach (string com in SerialPort.GetPortNames()) { comboBox1.Items.Add(com); } comboBox1.SelectedIndex = 0; } catch {
MessageBox.Show("Không tìm thấy thiết bị"); //Neu khong co cong com se bao loi
} } } }
CODE ARDUINO: #define CB analogRead(A7) #define XL1 A1 #define XL2 A0 #define XL3 A2 #define DC A3 #define HTXL1 A4 #define HTXL2 A5 #define HTDC A6
#define START digitalRead(4) #define STOP digitalRead(5) #include <TimerOne.h> #include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(12, 11, 10, 9, 8, 7); #include "HX711.h"
// HX711 circuit wiring
const int LOADCELL_DOUT_PIN = 3; const int LOADCELL_SCK_PIN = 2; HX711 scale; /// nguongwx laf 260 int loai = 0; int chuan = 30; int nhe = 15; int sp1, sp2, sp3; int mode = 0; unsigned long tg; void setup() { lcd.begin(16, 2); INITCAN(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("SP1:"); lcd.setCursor(5, 0); lcd.print("SP2:"); lcd.setCursor(10, 0); lcd.print("SP3:"); Serial.begin(9600);
pinMode(XL1, OUTPUT); pinMode(XL2, OUTPUT); pinMode(XL3, OUT- PUT);
pinMode(DC, OUTPUT); pinMode(4, INPUT_PULLUP); pinMode(5, IN- PUT_PULLUP);
pinMode(A4, INPUT_PULLUP); pinMode(A5, INPUT_PULLUP); Serial.println("OK"); while (mode == 0) { if (Serial.available()) { if (Serial.read() == 'A') { mode = 1; digitalWrite(DC, 1); } } if (START == 0) { mode = 1; digitalWrite(DC, 1); } } Timer1.initialize(100000); Timer1.attachInterrupt(NGAT); } void loop() { // caaps phooi ra
digitalWrite(DC, 1); digitalWrite(XL1, 1); delay(200);
while(analogRead(HTDC)>500){Serial.println("DC "); delay(100);}