Tài liệu Thiết kế bãi giữ xe thông minh dạng trụ tròn và chế tạo mô hình

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ BÃI GIỮ XE THÔNG MINH DẠNG TRỤ TRÒN VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH Người hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: TS. ĐẶNG PHƯỚC VINH TRƯƠNG ĐĂNG ÂN NGUYỄN LÊ HUY Đà Nẵng, 2019 TÓM TẮT Tên đề tài: Thiết kế bãi giữ xe thông minh dạng trụ tròn và chế tạo mô hình. Sinh viên thực hiện: Trương Đăng Ân Số thẻ SV: 101140130 Lớp 14CDT1 Nguyễn Lê Huy Số thẻ SV: 101140144 Lớp 14CDT1 Đồ án Tốt nghiệp là một trong những học phần bắt buộc của sinh viên ngành Cơ Điện Tử nói riêng cũng như sinh viên khối ngành kĩ thuật nói chung. Để thiết kế hoàn chỉnh một cơ cấu, một cụm chi tiết máy hay một máy thì đòi hỏi sinh viên cần phải có hiểu biết và nắm chắc các kiến thức về lĩnh vực cơ khí cũng như điện tử. Đây là điều kiện thuận lợi cho nhóm tác giả được ứng dụng các kiến thức đã học vào thực tế. Cuộc sống gắn liền với sự tiện lợi, được sử dụng các dụng cụ, máy móc hiện đại. Đối với các nước phát triển công nghệ tự động hóa được áp dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau, những công việc thường được giúp đỡ bởi những máy móc hiện đại. Bãi giữ xe thông minh giải quyết được vấn đề các phương tiện giao thông, đăc biệt là xe ô tô gia tăng nhanh chóng. C C R L . T Đối với nước ta bãi giữ xe thông minh còn khá mới. Trong tương lai, cùng với sự phát triển của đất nước thì việc di chuyển bằng xe ô tô ngày càng được sử dụng nhiều để thay thế cho xe gắn máy. Bên cạnh đó, dân số tăng lên nhanh chóng ở các thành phố lớn làm quỹ đất ngày càng hạn chế. Do vậy, bãi đỗ xe thông minh dạng trụ tròn sẽ là một lựa chọn hợp lí để thay thế các bãi giữ xe thông thường. U D Với những vẫn đề đặt ra ở trên, nhóm tác giả quyết định chọn đề tài tốt nghiệp “Thiết kế bãi giữ xe thông minh dạng trụ tròn và chế tạo mô hình” làm đề tài nghiên cứu. ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc KHOA CƠ KHÍ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TT Họ tên sinh viên Số thẻ SV Lớp Ngành 1 Trương Đăng Ân 101140130 14CDT1 Kỹ thuật cơ điện tử 2 Nguyễn Lê Huy 101140144 14CDT1 Kỹ thuật cơ điện tử 1. Tên đề tài đồ án: THIẾT KẾ BÃI GIỮ XE THÔNG MINH DẠNG TRỤ TRÒN VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH. 2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện 3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu: 4. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: C C R L . T Chương 1: Giới thiệu tổng quan đề tài. Chương 2: Tính toán và thiết kế phần cơ khí. Chương 3: Tính toán và thiết kế hệ thống điều khiển. Chương 4: Kết luận. 5. Các bản vẽ và đồ thị: Bản vẽ sơ đồ động học Bản vẽ mạch và thuật toán Bản vẽ cụm chi tiết Bản vẽ tổng thể mô hình Bản vẽ khung mô hình 6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 7. Ngày hoàn thành đồ án: U D : 1 A0. : 1 A0. : 1 A0. : 1 A0. : 1 A0. 01/02/2019 01/06/2019 Đà Nẵng, ngày 01 tháng 02 năm 2019 Trưởng Bộ môn………………………. Người hướng dẫn TS. Đặng Phước Vinh LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay đất nước ta đang trong giai đoạn phát triển, bên cạnh sự phát triển về kinh tế thị trường, an ninh quốc phòng là sự phát triển mạnh mẽ và rộng lớn của nền khoa học kỹ thuật. Các công nghệ mới thuộc các lĩnh vực khác nhau nhờ đó ra đời để đáp ứng nhu cầu của xã hội để phù hợp với quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa của đất nước. Hiện nay kĩ thuật cơ điện tử đang ngày càng áp dụng nhiều vào thực tiễn và được đưa vào giảng dạy rộng rãi ở các trường Đại học và Cao đẳng trong cả nước. Trong đó trường Đại học Bách khoa - Đà Nẵng là một trong những trường lớn trong nước đầu tư phát triển lĩnh vực này cũng như ứng dụng của nó vào đời sống. Với việc hoàn thành môn học kỹ thuật vi điều khiển, hệ thống cơ điện tử, đồ án hệ thống cơ điện tử thì chúng tôi cũng có sự chuẩn bị tốt nhất để bắt tay vào đồ án tốt nghiệp. Nhận được sự hướng dẫn tận tình của thầy Đặng Phước Vinh, cũng như sự chia sẻ kiến thức của các bạn các anh chị và nhiều thầy cô khác, nhóm đã bắt tay vào việc nghiên cứu và thực hiện đề tài “ Thiết kế bãi giữ xe thông minh dạng trụ tròn và C C chế tạo mô hình ”. R L . T U D Do khả năng tiếp thu kiến thức còn hạn chế và thời gian có hạn nên đồ án của nhóm không thể tránh khỏi những sai sót về hình thức cũng như nội dung, rất mong nhận được góp ý để đề tài được hoàn thiện hơn. Chúng tôi xin chân thành cảm ơn thầy đã giúp đỡ trong thời gian thực hiện đồ án. Đà Nẵng, ngày 1 tháng 6 năm 2019 Tác giả Trương Đăng Ân – Nguyễn Lê Huy i LỜI CAM ĐOAN Chúng tôi xin cam đoan: Những nội dung trong đồ án này là chúng tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn trực tiếp của TS. Đặng Phước Vinh. Mọi tham khảo trong đồ án này đều được trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên công trình, thời gian, địa điểm công bố. Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, hay gian dối, chúng tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm. Tác giả C C R L . T Trương Đăng Ân – Nguyễn Lê Huy U D ii MỤC LỤC TÓM TẮT NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI NÓI ĐẦU ..................................................................................................................... i LỜI CAM ĐOAN............................................................................................................... ii MỤC LỤC ......................................................................................................................... iii DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ ............................................................................ v CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN ĐỀ TÀI ....................................................... 1 1.1 Tính cấp thiết của đồ án .................................................................................... 1 1.2 Mục tiêu của đồ án ............................................................................................ 1 1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .................................................................. 2 C C 1.4 Nhiệm vụ của đồ án ........................................................................................... 2 R L . T 1.5 Phân tích và lựa chọn giải pháp bãi giữ xe ô tô tự động ............................... 3 1.5.1 Các giải pháp bãi giữ xe ô tô tự động ........................................................ 3 1.5.2 Phân tích và lựa chọn phương án................................................................. 5 U D 1.6 Nhiệm vụ của luận văn........................................................................................ 6 1.6.1 Tóm tắt nguyên lý hoạt động bãi giữ xe ô tô tự động ............................... 6 1.6.2 Các vấn đề cần giải quyết: .......................................................................... 6 1.6.3 Phương hướng giải quyết ............................................................................ 6 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ PHẦN CƠ KHÍ ....................................... 8 2.1 Sơ đồ động học................................................................................................... 8 2.2 Tính toán và thiết kế cụm chi tiết bàn xoay........................................................ 10 2.2.1 Thiết kế cơ khí ........................................................................................... 10 2.2.2 Tính chọn động cơ .................................................................................... 10 2.3 Tính toán và thiết kế cụm chi tiết nâng hạ xe:.................................................... 11 2.3.1 Thiết kế cơ khí: ......................................................................................... 11 2.3.2 Tính chọn động cơ: ................................................................................... 12 2.4 Tính toán và thiết kế cụm chi tiết gửi và lấy xe: ................................................ 13 iii 2.4.1 Thiết kế cơ khí: ......................................................................................... 13 2.4.2 Tính chọn động cơ: ................................................................................... 14 2.5 Thiết kế mô hình ................................................................................................. 14 2.6 Mô hình thực tế ................................................................................................... 16 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ................. 17 3.1 Sơ đồ tổng quát ................................................................................................. 17 3.2 Tổng quan về phần mềm và thiết bị sử dụng .................................................. 18 3.2.1 RFID ............................................................................................................ 18 3.2.2 Arduino: ....................................................................................................... 19 3.2.3 Mạch điều khiển .......................................................................................... 22 3.2.4 Cảm biến màu sắc TCS3200 ...................................................................... 24 C C 3.2.5 Cảm biến tiệm cận (cảm biến từ) ............................................................... 26 3.2.6 Công tắc hành trình ..................................................................................... 27 R L . T 3.2.7 Phần mềm Visual Studio ............................................................................ 28 3.3 Sơ đồ mạch điện. ................................................................................................ 35 U D 3.4 Chương trình điều khiển ..................................................................................... 36 3.4.1 Xử lí ảnh ....................................................................................................... 36 3.4.2 Lập trình Arduino và cơ sở dữ liệu Access .................................................. 41 3.4.3 Thiết kế giao diện người dùng ...................................................................... 42 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN ............................................................................................... 47 4.1 Kết quả đạt được ................................................................................................. 47 4.2 Hạn chế: ............................................................................................................ 47 4.3 Hướng phát triển đề tài: ................................................................................... 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................... 48 iv DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ Bảng 3.1 Nguyên lý nhận diện màu sắc Hình 1.1 Giải pháp bãi giữ xe ô tô dạng xe di chuyển vòng quanh tòa nhà Hình 1.2 Giải pháp bãi giữ xe ô tô xếp chồng Hình 1.3 Giải pháp bãi giữ xe ô tô tự động dạng tòa nhà vuông Hình 1.4 Giải pháp bãi giữ xe ô tô tự động tòa nhà dạng hình trụ Hình 2.1 Sơ đồ động bàn xoay Hình 2.2 Sơ đồ động cơ cấu nâng hạ Hình 2.3 Sơ đồ động cơ cấu cất/lấy Hình 2.4 Cụm chi tiết bàn xoay C C Hình 2.5 Động cơ gạt nước điện một chiều 12V-50W R L . T Hình 2.6 Các kích thước cơ bản cụm chi tiết tang cuốn cáp Hình 2.7 Tang cuốn cáp U D Hình 2.8 Động cơ điện một chiều JGB37-550 Hình 2.9 Cụm chi tiết gửi và lấy xe Hình 2.10 Động cơ điện một chiều có hộp giảm tốc Hình 2.11 Các kích thước cơ bản của khung mô hình Hình 2.12 Mô hình tổng thể được thiết kế trên Solidworks Hình 2.13 Mô hình tổng thể thực tế Hình 3.1 Sơ đồ tổng quát các thiết bị kết nối với máy tính Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của công nghệ RFID Hình 3.3 Arduino Nano Hình 3.4 Nguyên lí hoạt động chung của bo mạch Arduino Hình 3.5 Module điều khiển L298 Hình 3.6 Sơ đồ đấu dây điều khiển động cơ v Hình 3.7 Cảm biến màu sắc Hình 3.8 Cấu tạo cảm biến màu sắc Hình 3.9 Cảm biến tiệm cận Hình 3.10 Sơ đồ nguyên lí cảm biến tiệm cận Hình 3.11 Module công tắc hành trình Hình 3.12 Giao diện khi khởi động của phần mềm Visual Studio 2013 Hình 3.13 Giao diện lập trình Visual Studio Hình 3.14 Tạo project Hình 3.15 Thiết kế form Hình 3.16 Lập trình form C C Hình 3.17 Thêm thư viện Hình 3.18 Thêm Windows Form, Class, User Control, Compoment R L . T Hình 3.19 Kết nối với cơ sở dữ liệu Hình 3.20 Kết nối với file cơ sở dữ liệu. Hình 3.21 Sơ đồ nối dây Hình 3.22 Lưu đồ thuật toán U D Hình 3.23 Ảnh gốc Hình 3.24 Ảnh nhị phân Hình 3.25 Ảnh nhị phân sau khi khử nhiễu Hình 3.26 Ảnh sau khi làm nhoè Hình 3.27 Ảnh các vùng có thể là biển số xe Hình 3.28 Nhận diện biển số xe Hình 3.29 Lưu đồ thuật toán Hình 3.30 Camera logitech C270 Hình 3.31 Hình ảnh chụp thực tế vi Hình 3.32 Giao diện camera Hình 3.33 Giao diện biển sô, vị trí Hình 3.34 Giao diện trạng thái bãi đỗ xe Hình 3.35 Giao diện thông tin dữ liệu xe ra vào Hình 3.36 Giao hiện toàn bộ hệ thống C C R L . T U D vii Thiết kế bãi giữ xe thông minh dạng trụ tròn và chế tạo mô hình CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Tính cấp thiết của đồ án Cùng với sự phát triển của một nền kinh tế năng động đòi hỏi một nền kỹ thuật công nghệ cũng phải phát triển, đáp ứng kịp thời và đầy đủ những nhu cầu cần thiết của sự phát triển đó. Điều này được thể hiện qua thực trạng tình hình phương tiện giao thông ở nước ta, “Theo số liệu thống kê sơ bộ của Tổng cục Hải quan, nhập khẩu ô tô nguyên chiếc vào Việt Nam: Trong tháng 1 năm 2017 số ô tô nhập vào nước ta là 5,43 nghìn chiếc, trị giá 97,8 triệu USD. Chứng tỏ tình hình số lượng xe ô tô ở nước ta tăng khá nhanh. Từ những số liệu trên đòi hỏi những yếu tố cơ sở hạ tầng phải đáp ứng cho sự tăng trưởng đó, đặc biệt là vấn đề về bãi đậu xe. Một trong những phương pháp nhằm giải quyết những khó khăn đó, việc ứng dụng sự phát triển của khoa học kỹ thuật, công nghệ cao vào trong xây dựng cơ sở C C hạ tầng rất cần thiết. Cụ thể hơn, cần xây dựng những bãi đậu xe mang tính hiện đại, tự động cao và tính an toàn được đặt lên hàng đầu. Đồng thời, những bãi đậu xe như vậy cần phải đáp ứng vừa mang tính kinh tế, vừa phù hợp với thực tiễn như tiết kiệm quỹ đất xây dựng, tính cảnh quan,… Mặc dù trên thế giới, nhiều bãi đậu xe R L . T U D có kỹ thuật cao và hiện đại đã được đưa vào ứng dụng trong thực tế. Tuy nhiên, với mong muốn đưa ý tưởng từ những kiến thức đã học vào trong thực tế giải quyết khó khăn này, nhóm đã quyết định nghiên cứu và thi công đề tài: “Thiết kế bãi đổ xe thông minh dạng trụ tròn và chế tạo mô hình”. 1.2 Mục tiêu của đồ án Mô hình bãi giữ xe ô tô tự động được thiết kế và thi công hoàn toàn dựa trên những kỹ thuật tự động và yêu cầu của thực tế đặt ra. Mô hình là một thể thống nhất giữa những kiến thức đã học về điều khiển tự động và ứng dụng thực tế của chúng. Những nội dung liên quan thực hiện trong đề tài này như: Lập trình điều khiển hệ thống khung nâng cất và lấy xe tự động, ứng dụng công nghệ thẻ từ RFID và nhận dạng biển số xe trong hệ thống giám sát và thu thập dữ liệu, giám sát và điều khiển thông qua phần mềm Visual Studio,… Đây là một đề tài bao gồm những kiến thức điều khiển tự động hết sức quan trọng trong việc ứng dụng trong công nghiệp và trong các lĩnh vực khác. Và quan trọng hơn, trong đề tài này là việc ứng dụng một SVTH: Trương Đăng Ân – Nguyễn Lê Huy 1 GVHD: TS. Đặng Phước Vinh Thiết kế bãi giữ xe thông minh dạng trụ tròn và chế tạo mô hình cách hiệu quả những chức năng cũng như những đặt tính vượt trội của vi điều khiển, những thiết bị bảo mật bằng thẻ từ, nhận dạng biển số xe,…. Không chỉ mang tính học thuật từ việc ứng dụng những kiến thức, cũng như vận dụng những thiết bị tự động vào đề tài, đề tài mang một tầm quan trọng rất cao khi đưa ra một hướng giải quyết có tính khả thi với tình hình số lượng phương tiện giao thông gia tăng như hiện nay, đặc biệt là ô tô. Như vậy, sự thành công của đề tài là một điều hết sức quan trọng. Đây là đề tài mang tính ứng dụng cao về mặt kỹ thuật, đồng thời còn mang tính kinh tế trong tiết kiệm quỹ đất cũng như vốn đầu tư xây dựng các bãi giữ xe trong các thành phố lớn. 1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Việc nghiên cứu thành công đề tài mang lại nhiều ý nghĩa sâu sắc. Bất kỳ một ứng dụng hay thử nghiệm nào cũng dựa trên những cơ sở lý thuyết khoa học hay một giả định khoa học. Đề tài cho thấy vi điều khiển có thể vận dụng một cách chính xác và C C hoàn hảo chẳng hạn từ Arduino có thể lập trình điều khiển khung nâng và xoay hoạt động một cách tinh tế. Ngoài ra, đề tài còn cho người sử dụng thấy được tính tự động hóa cao trong kỹ thuật thông qua công nghệ quét thẻ từ, kết hợp nhận dạng biển số R L . T xe, hay đến việc giám sát hoạt động của hệ thống thông qua máy vi tính. U D Về mặt thực tiễn, đề tài là một mô hình thực tế nhằm đưa ra hướng giải quyết tình trạng thiếu bãi đỗ xe tại các trung tâm kinh tế ở các thành phố lớn như Hà Nội, Hồ Chí Minh, Đà Nẵng. Đồng thời, quá trình thực hiện đề tài là một quá trình trải nghiệm thực tế hết sức bổ ích. Thông qua quá trình làm đề tài, khả năng lập trình với Arduino được hoàn thiện hơn, hiểu sâu hơn về giao tiếp với máy tính… 1.4 Nhiệm vụ của đồ án Phân tích các giải pháp bãi giữ xe ô tô tự động trên thế giới để lựa chọn phù hợp với đặc tính kinh tế, quỹ đất xây dựng, kỹ thuật công nghệ... của Việt Nam. Từ đó, lựa chọn phương án thiết kế và thi công mô hình bãi giữ xe ô tô tự động. Chính từ sự thành công và tính khả thi trên mô hình để các nhà đầu tư phát triển các dự án xây dựng công trình thực tế. SVTH: Trương Đăng Ân – Nguyễn Lê Huy 2 GVHD: TS. Đặng Phước Vinh Thiết kế bãi giữ xe thông minh dạng trụ tròn và chế tạo mô hình 1.5 Phân tích và lựa chọn giải pháp bãi giữ xe ô tô tự động 1.5.1 Các giải pháp bãi giữ xe ô tô tự động 1.5.1.1 Giải pháp bãi giữ xe ô tô người lái xe di chuyển vòng quanh tòa nhà hình trụ Một nhà gửi xe nhiều tầng với các đường dốc để khách tự lái xe vào và ra khỏi khu gửi xe. Mức độ tự động hóa không cao thường chỉ gồm các máy bán vé và hệ thống đóng, mở cổng tự động. Giải pháp này tuy phổ biến nhưng chưa thỏa đáng lắm về mặt sử dụng không gian, cũng như đối với một số yêu cầu khác an toàn cho xe và người, ô nhiễm vì khói thải từ ôtô... C C R L . T U D Hình 1.1: Giải pháp bãi giữ xe ô tô dạng xe di chuyển vòng quanh tòa nhà 1.5.1.2 Giải pháp bãi giữ xe ô tô xếp chồng + Ưu điểm: hệ thống gọn nhẹ, dễ vận chuyển, lắp đặt nhanh. + Nhược điểm: Sử dụng hệ thống thủy lực hoặc động cơ để nâng tối đa bốn ôtô xếp cạnh nhau lên một tầm cao, để dành chỗ cho những xe khác ở bên dưới. Tuy nhiên, giải pháp này có hiệu quả kinh tế không cao, chỉ phù hợp với qui mô nhỏ: một hoặc vài hộ gia đình. Ngoài ra, chưa có tối ưu hóa tính tự động. SVTH: Trương Đăng Ân – Nguyễn Lê Huy 3 GVHD: TS. Đặng Phước Vinh Thiết kế bãi giữ xe thông minh dạng trụ tròn và chế tạo mô hình Hình 1.2: Giải pháp bãi giữ xe ô tô xếp chồng C C 1.5.1.3 Giải pháp bãi giữ xe ô tô tự động dạng tòa nhà vuông R L . T U D Hình 1.3: Giải pháp bãi giữ xe ô tô tự động dạng tòa nhà vuông Ưu điểm: Chiếm ít diện tích đất xây dựng, chi phí xây dựng và kỹ thuật công nghệ không đòi hỏi quá lớn. Số lượng xe nhiều, tối ưu hóa số lượng chỗ để xe do xây dựng các tầng đối xứng. Các xe phải hoàn toàn tắt máy nên không ô nhiễm khói bụi. Nhược điểm: So với dạng tòa nhà hình trụ thì số lượng xe ít hơn, do chỉ có một pallet đảm nhiệm lấy và cất nên không tối ưu về thời gian. SVTH: Trương Đăng Ân – Nguyễn Lê Huy 4 GVHD: TS. Đặng Phước Vinh Thiết kế bãi giữ xe thông minh dạng trụ tròn và chế tạo mô hình 1.5.1.4 Giải pháp bãi giữ xe ô tô tự động dạng tòa nhà hình trụ C C R L . T U D Hình 1.4: Giải pháp bãi giữ xe ô tô tự động tòa nhà dạng hình trụ + Ưu điểm: diện tích lớn, số lượng xe nhiều, các pallet hoạt động lên xuống và theo các góc nhất định giảm thiểu thời gian lấy và gửi xe, xe hoàn toàn tắt máy nên không gây ô nhiễm khói bụi. + Nhược điểm: Để có số lượng chỗ để xe nhiều cần phải xây dựng tòa nhà thật sự rộng và cao. Ngoài ra, yếu tố kinh tế, và đòi hỏi về kỹ thuật công nghệ cao để xây dựng cũng gặp nhiều khó khăn. 1.5.2 Phân tích và lựa chọn phương án Qua phân tích ưu và nhược điểm các giải pháp bãi giữ xe ô tô tự động, nhóm đã chọn phương án theo các tiêu chí sau: Quỹ đất xây dựng nơi các thành phố lớn như Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Đà Nẵng không nhiều, phù hợp với kinh phí xây dựng các tòa nhà, cũng như cơ sở vật chất kỹ thuật công nghệ. Do đó, nhóm đã lựa chọn và thực hiện đề tài “Thiết kế bãi giữ xe thông minh dạng trụ tròn và chế tạo mô hình”. SVTH: Trương Đăng Ân – Nguyễn Lê Huy 5 GVHD: TS. Đặng Phước Vinh Thiết kế bãi giữ xe thông minh dạng trụ tròn và chế tạo mô hình Tuy nhiên, trong phạm vi thực hiện đề tài có những hạn chế về mặt cơ khí, nên chỉ thiết kế một pallet nâng hạ. 1.6 Nhiệm vụ của luận văn 1.6.1 Tóm tắt nguyên lý hoạt động bãi giữ xe ô tô tự động Bãi giữ xe ô tô tự động hoạt động tốt về mặt tự động hóa: Gửi xe: Hành khách muốn gửi xe, lái xe vào vị trí đỗ xe của bãi giữ xe, tắt máy và ra ngoài. Lúc này, nhân viên quản lý ấn chụp ảnh, quét thẻ từ và giao cho khách hàng. Thời điểm quét thẻ xong, hệ thống tự động: Hệ thống sẽ quét và chọn vị trí trống gần nhất để giữ xe, tín hiệu sẽ gửi về Arduino và điều khiển khung nâng đến vị trí đã chọn. Lấy xe: Hành khách muốn lấy xe, đưa thẻ cho nhân viên bãi giữ xe để quét. Quét thẻ xong, hệ thống tự động: C C Di chuyển khung nâng đến vị trí tương ứng với vị trí mà mã thẻ đã lưu trong cơ sở dữ liệu và lấy xe xuống. Khách hàng kiểm tra xe và nhân viên quản lý tính tiền rồi cho khách lấy xe. R L . T U D 1.6.2 Các vấn đề cần giải quyết: + Điều khiển vị trí chính xác. + Thiết kế mô hình cơ khí tối ưu và phù hợp với thực tế. + Quản lý xe theo mã code RFID kết hợp nhận dạng biển số xe. + Xây dựng thuật toán hệ thống ổn định, an toàn và tiết kiệm năng lượng. + Tạo giao diện Visual Studio tối ưu dễ dàng giám sát, quản lý hệ thống. + Khắc phục sự cố khách hàng làm mất thẻ từ. 1.6.3 Phương hướng giải quyết + Điều khiển vị trí điểm dừng chính xác bằng cách sử dụng các cảm biến tiệm cận, cảm biến màu sắc và công tắc hành trình. + Thiết kế mô hình cơ khí tối ưu và phù hợp với thực tế: Tiến hành tìm hiểu cách thiết kế phần cơ khí của các bãi giữ xe ô tô xếp tầng trong và ngoài nước. Sau đó, tự thiết kế lại phần cơ khí của mình cho tối ưu và có hiệu quả kinh tế. SVTH: Trương Đăng Ân – Nguyễn Lê Huy 6 GVHD: TS. Đặng Phước Vinh Thiết kế bãi giữ xe thông minh dạng trụ tròn và chế tạo mô hình + Quản lý xe theo mã code RFID kết hợp nhận dạng biển số xe: Khi xe vào, camera chụp hình và nhận dạng biển số xe, nhân viên sẽ quét thẻ từ RFID rồi đưa thẻ cho khách. Như vậy xe sẽ được gán mã UID cùng với biển số xe để sắp xếp một vị trí nhất định chứa xe trong bãi. Mã UID, biển số xe, vị trí, giờ vào được lưu vào cơ sở dữ liệu MS Access. Khi khách muốn lấy xe ra thì chỉ cần đưa thẻ từ cho nhân viên để nhân viên quét thẻ, mã UID dùng để xác định vị trí ô cần lấy xe và kích hoạt chương trình lấy xe ra. + Xây dựng thuật toán để hệ thống ổn định, an toàn, tiết kiệm năng lượng + Ổn định, an toàn: Viết thuật toán theo kiểu trình tự, tức là hoạt động này chạy xong thì hoạt động khác mới làm việc. Khi có lỗi xảy ra, lập tức dừng hệ thống. C C R L . T + Tiết kiệm năng lượng: Thiết lập chế độ ưu tiên chọn vị trí trống gần nhất. Từ đó lập trình thuật toán để hệ thống hoạt động với hành trình ngắn nhất, tốn ít năng lượng nhất. U D + Tạo giao diện Visual Studio tối ưu dễ dàng giám sát, quản lý hệ thống: + Lưu trữ dữ liệu trên cơ sở dữ liệu MS Access phục vụ cho việc quản lý. + Khắc phục sự cố khách hàng làm mất thẻ từ: Khi khách hàng mất thẻ từ, việc lấy xe bằng việc quét thẻ không thực hiện được. Như vậy, hành khách muốn lấy được xe buộc phải chứng minh có xe mình được gửi trong bãi bằng các giấy tờ tùy thân. SVTH: Trương Đăng Ân – Nguyễn Lê Huy 7 GVHD: TS. Đặng Phước Vinh Thiết kế bãi giữ xe thông minh dạng trụ tròn và chế tạo mô hình CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ PHẦN CƠ KHÍ 2.1 Sơ đồ động học Động cơ 1 (động cơ thường sử dụng để gạt nước trong các xe ô tô) là động cơ có gắn bộ truyền trục vít bánh vít, có momen xoắn lớn dùng để quay toàn bộ cả cơ cấu. ntb C C BÀN XOAY R L . T U D Hình 2.1 Sơ đồ động bàn xoay Động cơ 2 là động cơ điện một chiều, thông qua tang cuốn cáp giúp hệ thống nâng hạ xe. ntang vtb Hình 2.2 Sơ đồ động cơ cấu nâng hạ SVTH: Trương Đăng Ân – Nguyễn Lê Huy 8 GVHD: TS. Đặng Phước Vinh Thiết kế bãi giữ xe thông minh dạng trụ tròn và chế tạo mô hình Động cơ 3 là động cơ điện một chiều, thông qua pulley và dây đai giúp bàn trượt đưa xe ra vào. vtb ndc (mm/s) Hình 2.3 Sơ đồ động cơ cấu cất/lấy * Nguyên lý hoạt động: C C Động cơ 1 khi hoạt động làm xoay toàn bộ cơ cấu. Thông qua cảm biến màu sắc được gắn trên bàn xoay, động cơ 1 sẽ được điều khiển đến các vị trí cố định đã được thiết kế. R L . T Động cơ 2 khi hoạt động thông qua tang cuốn cáp làm cho hệ thống nâng xe tịnh tiến lên xuống (trượt trên thanh nhôm định hình). Thông qua cảm biến tiệm cận, động cơ sẽ được điều khiển đến các tầng theo chương trình điều khiển. U D Động cơ 3 khi hoạt động thông qua dây đai làm bàn trượt chuyển động tịnh tiến đưa xe ra vào. Nhờ vào công tắc hành trình được bố trí ở đầu và cuối bàn nâng, động cơ sẽ dừng chính xác khi kết thúc hành trình. Vậy, khi nhận lệnh điều khiển từ bộ điều khiển, các động cơ sẽ hoạt động theo các bước đã lập trình để đưa xe đến vị trí cần thiết. SVTH: Trương Đăng Ân – Nguyễn Lê Huy 9 GVHD: TS. Đặng Phước Vinh Thiết kế bãi giữ xe thông minh dạng trụ tròn và chế tạo mô hình 2.2 Tính toán và thiết kế cụm chi tiết bàn xoay 2.2.1 Thiết kế cơ khí Động cơ gạt nước được gắn với tâm bàn xoay thông qua nối trục, khi động cơ hoạt động bàn xoay chuyển động xoay tròn quanh trục nhôm định hình cố định. C C R L . T U D Hình 2.4 Cụm chi tiết bàn xoay 2.2.2 Tính chọn động cơ Cụm chi tiết bàn xoay có nhiệm vụ xoay toàn bộ cơ cấu nên trong việc lựa chọn động cơ cần loại động cơ có momen xoắn lớn. Lựa chọn động cơ gạt kính trong các xe ô tô, loại động cơ điện một chiều với điện áp hoạt động 12V và công suất 50W có bộ truyền trục vít bánh vít bên trong đáp ứng được các yêu cầu về kĩ thuật. SVTH: Trương Đăng Ân – Nguyễn Lê Huy 10 GVHD: TS. Đặng Phước Vinh