Tài liệu Thiết kế và chế tạo hệ thống phân loại sản phẩm

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: Thiết kế và chế tạo hệ thống phân loại sản phẩm Người hướng dẫn: TS. NGÔ THANH NGHỊ Người duyệt: TS. ĐẶNG PHƯỚC VINH Sinh viên thực hiện: LÊ PHÚC TOÀN NGUYỄN TẤN PHÚC Số thẻ sinh viên : 101150233 101150223 Lớp: 15CDT2 Đà Nẵng, 2019 Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1. Thông tin chung: 1. Họ và tên sinh viên: Lê Phúc Toàn Nguyễn Tấn Phúc 15CDT2 MSSV: 101150233 15CDT2 MSSV: 101150223 2. Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo hệ thống phân loại sản phẩm. 4. Người hướng dẫn: Ngô Thanh Nghị Học hàm/ học vị: Tiến sĩ II. Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp: 1. Về tính cấp thiết, tính mới, khả năng ứng dụng của đề tài: (điểm tối đa là 1đ) ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. 2. Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án: (điểm tối đa là 4đ) ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. 3. Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp: (điểm tối đa là 2đ) ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. 4. Đề tài có giá trị khoa học/ có bài báo/ giải quyết vấn đề đặt ra của doanh nghiệp hoặc nhà trường: (điểm tối đa là 1đ) ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. 5. Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa: ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. III. Tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên: (điểm tối đa 2đ) ……………………………………………………………………………………….. IV. Đánh giá: 1. Điểm đánh giá: ……../10 (lấy đến 1 số lẻ thập phân) 2. Đề nghị: ☐ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không được bảo vệ Đà Nẵng, ngày 16 tháng 12 năm 2019 Người hướng dẫn SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2 Page 1 Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP I. Thông tin chung: 1. Họ và tên sinh viên: Lê Phúc Toàn Nguyễn Tấn Phúc 15CDT2 MSSV: 101150233 15CDT2 MSSV: 101150223 2. Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo hệ thống phân loại sản phẩm. 3. Người phản biện: Đặng Phước Vinh Học hàm/ học vị: Tiến sĩ II. Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp: 1. Về tính cấp thiết, tính mới, khả năng ứng dụng của đề tài: ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. 2. Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án: ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. 3. Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp: ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. 4. Đề tài có giá trị khoa học/ có bài báo/ giải quyết vấn đề đặt ra của doanh nghiệp hoặc nhà trường: ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. 5. Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa: ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. TT Các tiêu chí đánh giá Điểm tối đa đánh giá 1 Sinh viên có phương pháp nghiên cứu phù hợp, giải quyết đủ nhiệm vụ đồ án được giao 70 1a - Tính mới (nội dung chính của ĐATN có những phần mới so với các ĐATN trước đây). - Đề tài có giá trị khoa học, công nghệ; có thể ứng dụng thực tiễn. 10 SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2 Điểm Page 2 Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ 1b 1c GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị - Kỹ năng giải quyết vấn đề; hiểu, vận dụng được kiến thức cơ bản, cơ sở, chuyên ngành trong vấn đề nghiên cứu. - Chất lượng nội dung ĐATN (thuyết minh, bản vẽ, chương trình, mô hình,…). - Có kỹ năng vận dụng thành thạo phần mềm ứng dụng trong vấn đề nghiên cứu (thể hiện qua kết quả tính toán bằng phần mềm); - Có kỹ năng sử dụng tài liệu tiếng nước ngoài liên quan vấn đề nghiên cứu (thể hiện qua các tài liệu tham khảo); - Có kỹ năng làm việc nhóm (đánh giá đối với đề tài do nhóm SV thực hiện); 50 10 2 Kỹ năng viết: 30 2a - Bố cục hợp lý, lập luận rõ ràng, chặt chẽ, lời văn súc tích 20 2b - Thuyết minh đồ án không có lỗi chính tả, in ấn, định dạng 10 3 Tổng điểm đánh giá theo thang 100: Quy về thang 10 (lấy đến 1 số lẻ) - Câu hỏi đề nghị sinh viên trả lời trong buổi bảo vệ: ………………………………… ………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………... - Đề nghị: ☐ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không được bảo vệ Đà Nẵng, ngày 16 tháng 12 năm 2019 Người phản biện SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2 Page 3 Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị TÓM TẮT Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo hệ thống phân loại sản phẩm. Sinh viên thực hiện: Lê Phúc Toàn Nguyễn Tấn Phúc 15CDT2 MSSV: 101150233 15CDT2 MSSV: 101150223 Tóm tắt đồ án tốt nghiệp: Giới thiệu về đề tài: Ngày nay, cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử mà trong đó điều khiển tự động đóng vai trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lý, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin. Do đó chúng ta phải nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng. Hiện nay đất nước ta đang trong sự phát triển và hội nhập, chính vì thế các mặt hàng được sản xuất ra không những đạt tiêu chuẩn về chất lượng mà còn đòi hỏi phải có độ chính xác cao về hình dáng, kích thước, trọng lượng, màu sắc,...Hiểu biết được những vấn đề trên, chúng em đã cân nhắc để đưa ra quyết định thực hiện đề tài “ Phân loại táo theo màu sắc và khối lượng trên băng tải ” nhằm giảm chi phí nhân công cũng như rút ngắn tối đa thời gian đem lại năng suất cao cho người trồng táo trong giai đoạn thu hoạch. 2. Nội dung thực hiện - Bản thuyết minh đồ án tốt nghiệp. - Số bản vẽ : 6 bản A0. - Mô hình: 1 mô hình hệ thống phân loại sản phẩm. 3. Kết quả - Thiết kế được hệ thống phân loại sản phẩm hoàn chỉnh. - Hệ thống hoạt động chính xác và ổn định. - Dễ dàng vận hành và sử dụng. 1. SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2 Page 4 Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật, thế giới của chúng ta đã và đang một ngày thay đổi, văn minh và hiện đại hơn. Cũng như đối với các ngành khoa học khác, ngành cơ điện tử cũng có nhiều áp dụng đối nhiều thành tự về khoa học kĩ thuật. Ngày nay, nhu cầu thị hiếu con người ngày càng cao, yêu cầu về số lượng và chất lượng của các sản phẩm xã hội cũng không ngừng tăng. Điều đó đòi hỏi các dây chuyền sản xuất trong công nghiệp ngày càng hiện đại, có mức độ tự động hóa ngày càng cao. Có thể nói rằng Robot mang tới cho cuộc sống con người một cuộc sống mới, một cách trải nghiệm cuộc sống và đôi khi còn là người bạn. Những hãng Robot từ các nước nổi tiếng trên thế giới từ Đức, Nhật Bản, Nga, Hoa Kỳ ngày một khẳng định sự hiện diện của robot là phần không thiếu trong cuộc sống hiện nay và tương lai của phía trước. Nó xuất hiện ở tất cả các lĩnh vực từ khoa học vĩ mô cho tới vi mô và ngày một đa dạng. Sau một thời gian học tập và rèn luyện, với sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình của thầy giáo TS. Ngô Thanh Nghị, cùng sự trợ giúp của các quý thầy cô bộ môn và các tài liệu có liên quan, mà em có thể hoàn thành xong đề tài. Đề tài đã hoàn thành xong, nhưng không thể tránh nhiều thiếu sót mong quý thầy cô giáo thông cảm và chỉ bảo thêm để đề tài có thể phát triển và ứng dụng rộng rãi trong thực tế. Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến các quý thầy cô! Đà Nẵng, ngày 13 tháng 12 năm 2019 Sinh viên thưc hiện Lê Phúc Toàn Nguyễn Tấn Phúc SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2 Page 5 Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị LỜI CẢM ƠN Trước tiên chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành, sâu sắc tới các thầy cô giáo trong trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng nói chung và các thầy cô giáo trong khoa Cơ khí, bộ môn Cơ điện tử nói riêng đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em những kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian qua. Đặc biệt chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Ngô Thanh Nghị, thầy đã trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn chúng em trong suốt quá trình làm Đồ án tốt nghiệp. Trong thời gian chúng em làm việc với thầy, chúng em không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà còn học tập được tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu quả, đây là những điều rất cần thiết cho em trong quá trình học tập và công tác sau này. Đề tài được hoàn thành trong sự hỗ trợ và động viên rất nhiều từ gia đình, thầy cô cũng như bạn bè. Đó là những tình cảm thật đáng trân trọng không sao đền đáp hết, và thật phấn khởi biết bao khi thấy mọi người vẫn luôn ở bên cạnh trong những hoàn cảnh khó khăn nhất. Qua đây chúng em cũng rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của thầy cô trong Hội đồng bảo vệ tốt nghiệp để chúng em rút được nhưng bài học và kinh nghiệm trước khi bước vào môi trường làm việc của kĩ sư trong công ty, nhà máy. Cuối cùng xin chúc gia đình, người thân, quý thầy cô cùng bạn bè nhiều sức khoẻ và thành công trong mọi công việc. Xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày 16 tháng 12 năm 2019 Sinh viên thực hiện Lê Phúc Toàn Nguyễn Tấn Phúc SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2 Page 6 Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị LỜI CAM ĐOAN Kính gửi : - Trường Đại Học Bách Khoa – Đại Học Đà Nẵng - Khoa Cơ Khí Chúng em xin cam đoan nội dung của đồ án không phải sao chép bất cứ đồ án hay công trình nào đã có trước đây. Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện đồ án này đã được cảm ơn, các thông tin trích dẫn trong đồ án đã được ghi nguồn gốc rõ ràng và được phép công bố. Sinh viên thực hiện Lê Phúc Toàn Nguyễn Tấn Phúc SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2 Page 7 Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị MỤC LỤC TÓM TẮT.................................................................................................................................. 4 LỜI MỞ ĐẦU.......................................................................................................................... 5 LỜI CẢM ƠN.......................................................................................................................... 6 LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................................. 7 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU. ................................. 13 1.1 Giới thiệu chung về tự động hóa. ............................................................... 13 1.1.1 Tự động hóa là gì. .................................................................................. 13 1.1.2 Ưu, Nhược điểm. ................................................................................... 13 1.1.3 Tầm quan trọng trong thực tế. ................................................................ 14 1.1.4 Ứng dụng trong thực tế. ......................................................................... 14 1.2 Giới thiệu về đề tài. ..................................................................................... 16 1.3 Tính cấp thiết của đề tài. ............................................................................ 17 1.4 Nguyên lý hoạt động. .................................................................................. 17 1.4.1 Tổng quát. .............................................................................................. 17 1.4.2 Sơ đồ khối. ............................................................................................. 17 1.5 Kết luận. ...................................................................................................... 18 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ. 19 2.1 Cụm cấp phôi. ............................................................................................. 19 2.1.1 Phương án 1. .......................................................................................... 19 2.1.2 Phương án 2. .......................................................................................... 19 2.1.3 Phương án 3. .......................................................................................... 20 2.2 Cụm phân loại khối lượng. ......................................................................... 21 2.2.1 Phương án 1: Loadcell và nắp cửa. ......................................................... 21 2.2.2 Phương án 2: Loadcell và xi lanh. .......................................................... 21 2.3 Cụm phân loại màu sắc. ............................................................................. 22 2.3.1 Phương án 1: Xylanh khí nén và cảm biến màu. ..................................... 22 2.3.2 Phương án 2: Xử lý ảnh và động cơ bước. .............................................. 22 2.4 Cụm điều khiển. .......................................................................................... 23 2.4.1 Phương án 1: Vi điều khiển Arduino. ..................................................... 23 2.4.2 Phương án 2: PLC. ................................................................................. 24 CHƯƠNG 3: CÁC THÀNH PHẦN KHÁC TRONG HỆ THỐNG...... 25 SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2 Page 8 Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị 3.1 Động cơ bước 57HBP Nema 23. ................................................................. 25 3.2 Driver TB6600. ........................................................................................... 26 3.3 Động cơ DC. ................................................................................................ 28 3.3.1 Cấu tạo. .................................................................................................. 28 3.3.2 Nguyên lí hoạt động. .............................................................................. 28 3.3.3 Đặc điểm. ............................................................................................... 29 3.3.4 Ứng dụng. .............................................................................................. 29 3.4 Động cơ Servo. ............................................................................................ 29 3.4.1 Giới thiệu động cơ Servo........................................................................ 29 3.4.2 Cấu tạo động cơ Servo. .......................................................................... 30 3.4.3 Úng dụng. .............................................................................................. 30 3.5 LCD 16x2. ................................................................................................... 31 3.5.1 Giới thiệu chung..................................................................................... 31 3.5.2 Sơ đồ chân. ............................................................................................ 31 3.6 Arduino. ...................................................................................................... 32 3.6.1 Giới thiệu Arduino. ................................................................................ 32 3.6.2 Thông số của Arduino. ........................................................................... 32 3.6.3 Các chân năng lượng. ............................................................................. 33 3.7 Cảm biến quang tiệm cận. .......................................................................... 34 3.7.1 Giới thiệu cảm biến E3F-DS30C4. ......................................................... 34 3.7.2 Thông số kỹ thuật................................................................................... 34 3.7.3 Cấu tạo. .................................................................................................. 35 3.7.4 Nguyên lí làm việc. ................................................................................ 35 3.8 Cảm biến màu TCS3200. ............................................................................ 36 3.8.1 Giới thiệu cảm biến màu TCS3200. ....................................................... 36 3.8.2 Thông số kỹ thuật................................................................................... 36 3.8.3 Nguyên lí hoạt động. .............................................................................. 36 3.8.4 Sơ đồ chân. ............................................................................................ 37 3.8.5 Lựa chọn bộ lọc. .................................................................................... 38 3.8.6 Tần số chia tỷ lệ. .................................................................................... 38 3.9 Loadcell. ...................................................................................................... 39 3.9.1 Giới thiệu về cảm biến lực Loadcell. ...................................................... 39 3.9.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Loadcell......................................... 39 SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2 Page 9 Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị 3.9.2.1 Cấu tạo. .............................................................................................. 39 3.9.2.2 Nguyên lý hoạt động . ......................................................................... 40 3.9.3 Thông số kỹ thuật................................................................................... 41 3.9.4 Phân loại. ............................................................................................... 42 3.9.5 Sơ đồ chân. ............................................................................................ 43 3.9.6 Ứng dụng ............................................................................................... 43 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ......................................................... 44 4.1 Thiết kế hệ thống cơ khí. ............................................................................ 44 4.1.1 Cơ cấu cấp táo và phân loại theo khối lượng. ......................................... 44 4.1.1.1 Phễu cấp táo........................................................................................ 44 4.1.1.2 Mâm xoay phân loại táo theo khối lượng. ............................................. 45 4.1.2 Cơ cấu băng tải phân loại theo màu sắc. ................................................. 46 4.1.3 Cơ cấu băng tải cấp thùng tự động ......................................................... 47 4.2 Lưu đồ thuật toán. ...................................................................................... 49 4.3 Thiết kế hệ thống điều khiển. ..................................................................... 51 4.3.1 Các thành phần của hệ thống điều khiển................................................. 51 4.3.2 Đấu nối dây. ........................................................................................... 51 4.4 Chương trình điều khiển. ........................................................................... 54 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI ......................... 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................. 61 SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2 Page 10 Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Robot trong công nghiệp. ........................................................................... 15 Hình 1.2: Các nhà máy láp ráp. ................................................................................. 15 Hình 1.3: Dây chuyền sản xuất C2............................................................................. 16 Hình 1.4: Sơ đồ khối. ................................................................................................. 17 Hình 2.1: Cơ cấu cấp phôi. ........................................................................................ 19 Hình 2.2: Băng tải và xi lanh. .................................................................................... 20 Hình 2.3: Phễu chóp và xi lanh. ................................................................................. 20 Hình 2.4: Loadcell và cửa nắp. .................................................................................. 21 Hình 2.5: Loadcell và xi lanh ..................................................................................... 21 Hình 2.6: Xylanh khí nén và cảm biến màu. ............................................................... 22 Hình 2.7: Camera xử lý ảnh và động cơ bước. ........................................................... 23 Hình 2.8: Arduino UNO. ............................................................................................ 23 Hình 2.9: PLC S71200. .............................................................................................. 24 Hình 3.1: Động cơ Nema 23 57x57x112. ................................................................... 25 Hình 3.2: Driver TB6600. .......................................................................................... 26 Hình 3.3: Cấu tạo động cơ 1 chiều. ........................................................................... 28 Hình 3.4: Hình dạng thực tế của động cơ Servo. ........................................................ 29 Hình 3.5: Cấu tạo bên trong của động cơ Servo. ....................................................... 30 Hình 3.6: Rotbot nhện 6 chân. ................................................................................... 30 Hình 3.7: Màn hình LCD 16x2 và 20x4. .................................................................... 31 Hình 3.8: Module Arduino Nano. .............................................................................. 32 Hình 3.9: E3F-DS30C4. ............................................................................................ 34 Hình 3.10: Cấu tạo E3F-DS30C4. ............................................................................. 35 Hình 3.11: Cảm biến màu TCS3200........................................................................... 36 Hình 3.12: Nguyên lí hoạt động TCS3200. ................................................................. 37 Hình 3.13: Sơ đồ chân TCS3200. ............................................................................... 37 Hình 3.14: Cảm biến lực Loadcell. ............................................................................ 39 Hình 3.15: Nguyên lý hoạt động của Strain gauge. .................................................... 40 Hình 3.16: Cầu điện trở cân bằng Wheatstone........................................................... 41 Hình 3.17: Một số loại Loadcell phổ biến. ................................................................. 42 Hình 3.18: Sơ đồ chân Loadcell. ................................................................................ 43 Hình 4.1: Hệ thống băng tải phân loại táo. ............................................................... 44 SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2 Page 11 Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị Hình 4.2: Phễu cấp táo. ............................................................................................ 44 Hình 4.3: Kích thước phểu cấp táo. .......................................................................... 45 Hình 4.4: Mâm xoay. ................................................................................................ 45 Hình 4.5: Kích thước mâm xoay................................................................................ 46 Hình 4.6: Băng tải phân loại màu sắc. ...................................................................... 46 Hình 4.7: Kích thước băng tải phân loại màu sắc. ..................................................... 47 Hình 4.8: Băng tải cấp thùng tự động. ....................................................................... 47 Hình 4.9: Kích thước băng tải cấp thùng tự động ...................................................... 48 Hình 4.10: Chương trình chính. ................................................................................. 49 Hình 4.11: Chương trình con băng tải 2. ................................................................... 50 Hình 4.12: Sơ đồ đấu nối dây .................................................................................... 53 MỤC LỤC BẢNG Bảng 3.1: Thông số động cơ 57HBP112AL4. ............................................................. 26 Bảng 3.2: Thiết lập Driver TB6600. .......................................................................... 27 Bảng 3.3: Sơ đồ chân LCD. ...................................................................................... 31 SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2 Page 12 Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU. 1.1 Giới thiệu chung về tự động hóa. Ngày nay, nhu cầu thị hiếu con người ngày càng cao, yêu cầu về số lượng và chất lượng của các sản phẩm xã hội cũng không ngừng tăng. Điều đó đòi hỏi các dây chuyền sản xuất trong công nghiệp ngày càng hiện đại, có mức độ tự động hóa ngày càng cao với việc sử dụng các kỹ thuật điều khiển hiện đại có trợ giúp của máy tính. Phải khẳng định rằng, hệ thống điều khiển và tự động hóa có mặt trong mọi dây chuyền sản xuất của tất cả các ngành kinh tế. 1.1.1 Tự động hóa là gì. Tự động hóa là một ngành công nghệ liên quan đến việc ứng dụng các kỹ thuật cơ khí hiện đại, kỹ thuật điều khiển và kỹ thuật máy tính vào việc vận hành và điều khiển quá trình sản xuất. Công việc tưởng chừng rất đơn điệu và nhàm chán, chạy qua chạy lại những vòng quay của một dây chuyền sản xuất? Không hẳn vậy! Công việc còn có thể là vận hành thiết bị tự động cho một dây chuyền sản xuất như: nhà máy sản xuất xi măng, nhà máy bia, cung cấp lắp đặt thiết bị hạ tầng tự động… 1.1.2 Ưu, Nhược điểm. Ưu điểm: + Tự động hóa góp phần vô cùng lớn trong việc tăng năng suất, thông lượng. + Cải thiện chất lượng, tăng khả năng dự báo về chất lượng. + Cải thiện quy trình sản phẩm, tăng tính nhất quán của đầu ra. + Giảm chi phí nhân công trực tiếp và chi phí nhân lực. Nhược điểm: + Một hệ thống tự động hóa có thể có một mức giới hạn của trí thông minh, và vì thế dễ bị phạm lỗi bên ngoài phạm vi. Việc này dẫn đến các mối đe dọa an ninh. + Vận hành phức tạp, đòi hỏi có chuyên môn và am hiểu sâu rộng về các thiết bị. Từ việc lắp đặt, lập trình hay cài các thông số của hệ thống đều cần những chuyên gia thực hiện mới có thể đảm bảo được sự chính xác, an toàn. Bảo trì hay sửa chữa cũng cần phải được tiến hành cẩn thận. Bên cạnh đó thì cũng có những thiết bị sử dụng rất dễ dàng, đơn giản. + Các nghiên cứu và phát triển chi phí của tự động hoá một quá trình có thể vượt quá chi phí tiết kiệm bằng cách tự động hóa bản thân. SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2 Page 13 Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị + Chi phí ban đầu cao: Việc tự động hóa của một sản phẩm hoặc thực vật thường đòi hỏi một sự đầu tư ban đầu rất lớn so với chi phí đơn vị sản phẩm, mặc dù chi phí tự động hóa có thể được lan truyền trong nhiều sản phẩm và thời gian. 1.1.3 Tầm quan trọng trong thực tế. Có một số lợi thế của tự động hóa trong ngành công nghiệp hoặc thậm chí trong một công ty. Tự động hóa giúp tiết kiệm sức lao động của người lao động và do đó nó cũng giúp tiết kiệm rất nhiều thời gian cho người lao động có thể được hướng dẫn đến một số quá trình làm việc khác. Lợi thế lớn nhất của việc sử dụng hệ thống tự động và các công cụ là nó tiết kiệm thời gian quảng cáo đồng thời nó cũng giúp tiết kiệm chi phí. Trong một ngành công nghiệp, đó là tham gia vào sản xuất hàng hoá kỹ thuật nặng và dịch vụ, trong cùng một ngành công nghiệp các hệ thống tự động có thể thực hiện nhiệm vụ, được thực sự được thực hiện, nói, 100 người lao động. Hệ thống tự động hóa sẽ không mất một nửa thời gian của người lao động của con người sẽ thực hiện để hoàn thành một nhiệm vụ cụ thể. Vì lý do này ít hơn số lượng của bàn tay con người được yêu cầu phải thực hiện một nhiệm vụ cụ thể trong một ngành công nghiệp. Điều này giúp tiết kiệm thời gian và tại cùng một thời gian, công ty đã thanh toán tiền lương thấp hơn cho người lao động do đó tiết kiệm một số tiền một lần ra lợi nhuận của nó. Cùng với tất cả những điều này, lợi thế quan trọng của tự động hóa là để nâng cao năng suất của công ty. Một ngành công nghiệp, có cài đặt các máy tự động trong quá trình sản xuất của nó, rõ ràng là đã đưa ra một quyết định thông minh. Lý do là nó thường được quan sát thấy rằng tự động hóa của bất kỳ quá trình sản xuất cải thiện năng suất phần lớn. Do đó, tự động hóa của nền văn hóa làm việc trong một công ty cụ thể, công ty có thể tăng tiềm năng của nó và kiếm được nhiều hơn bằng cách đầu tư ít hơn. 1.1.4 Ứng dụng trong thực tế. Tự động hóa công nghiệp là việc sử dụng các hệ thống điều khiển, ví dụ máy tính hay rô-bốt, cùng với công nghệ thông tin để xử lý các quy trình và hoạt động máy móc trong sản xuất. Thông thường, từ trước đến nay, các công việc này vẫn do con người làm thủ công. Nó chính là bước thứ hai sau phần cơ giới hóa trong quá trình hiện đại hóa công nghiệp. SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2 Page 14 Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị Hình 1.1: Robot trong công nghiệp. Tự động hóa đã đạt được nhiều thành tựu và được ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực khác nhau. Bao gồm cơ khí, thủy lực, khí nén, y tế, nông nghiệp, điện, điện tử và máy tính, hoặc thường là kết hợp nhiều lĩnh vực trong một. Chẳng hạn như điều khiển tự động các hệ thống xylanh thủy lực, xy lanh kẹp quay trong các đồ gá chuyên dụng để phục vụ gia công, lắp ráp. Tự động hóa sản xuất hiểu đơn giản là công nghệ trong đó một quy trình hoặc công đoạn được thực hiện nhờ sự tham gia tối đa của máy tự động, robot và sự xuất hiện cũng như can thiệp tối thiểu của con người. Được sử dụng trong gia công cơ khí, dây chuyền lắp ráp ô tô, lắp ráp xe máy tự động cũng như các ứng dụng kiểm tra, QC. Tự động hóa và điều khiển được tích hợp các hệ thống điều khiển (PLC, VDK, mạch điện tử, G code…) cho các thiết bị trong dây chuyền theo ý đồ của người thiết kế. Hình 1.2: Các nhà máy láp ráp. SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2 Page 15 Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị Các thông số trước, trong và sau mỗi công đoạn đều được lên kịch bản thực hiện và kiểm soát các rủi ro. Bao gồm kiểm soát các thông số nhiệt độ, áp suất...của các cơ cấu, máy móc, sản phẩm. Phản hồi nhanh chóng về bộ phận kiểm soát và điều chỉnh cho phù hợp với yêu cầu đã đặt trước. Hình 1.3: Dây chuyền sản xuất C2. 1.2 Giới thiệu về đề tài. Ngày nay, cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử mà trong đó điều khiển tự động đóng vai trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lý, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin. Do đó chúng ta phải nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng. Hiện nay đất nước ta đang trong sự phát triển và hội nhập, chính vì thế các mặt hàng được sản xuất ra không những đạt tiêu chuẩn về chất lượng mà còn đòi hỏi phải có độ chính xác cao về hình dáng, kích thước, trọng lượng, màu sắc,...Hiểu biết được những vấn đề trên, chúng em đã cân nhắc để đưa ra quyết định thực hiện đề tài “ Phân loại táo theo màu sắc và khối lượng trên băng tải ” nhằm giảm chi phí nhân công cũng như rút ngắn tối đa thời gian đem lại năng suất cao cho người trồng táo trong giai đoạn thu hoạch. SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2 Page 16 Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị 1.3 Tính cấp thiết của đề tài. Trong nền kinh tế hiện nay, việc ứng dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất và đời sống ngày càng phổ biến. Nhưng các ứng dụng sáng tạo và khoa học kỹ thuật thường chỉ áp dụng được cho những nhà máy có mô hình sản xuất tiên tiến với quy mô kinh doanh lớn. Tuy nhiên, tại những những nhà máy nhỏ, hộ gia đình ở nông thôn vẫn còn sản xuất theo mô hình thủ công, chủ yếu dựa vào sức người là chính. Do đó, đề tài chúng em nghiên cứu: “ Phân loại táo theo màu sắc và khối lượng trên băng tải” nhằm đưa việc ứng dụng khoa học kỹ thuật vào mô hình sản xuất thô sơ tại địa phương, các mô hình sản xuất nhỏ. Đối tượng chính chúng em muốn phục vụ đó là người nông dân trồng táo. Hệ thống phân loại táo này sẽ giảm bớt chi phí, thời gian, sức lưc, nâng cao năng suất làm việc đông thời có thể phân loại đặc tính và trọng lượng táo chính xác hơn nhiều so với việc sử dụng nhân công. Với đề tài này, chúng em mong muốn sẽ góp một phần nhỏ vào công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa nông nghiệp nông thôn Việt Nam, đem lại những lợi ích lâu dài cho người dân. 1.4 Nguyên lý hoạt động. 1.4.1 Tổng quát. Sản phẩm được cấp tự động bằng phểu vào phần cân khối lượng (dùng loadcell) để chọn ra những sản phẩm đạt tiêu chuẩn tiếp theo truyền qua băng tải bằng cơ cấu gạt (dùng động cơ bước) để đi đến phân loại theo màu và dùng cơ cấu gạt (dùng DC servo) đưa sản phẩm đến hệ thống thùng chứa (thùng chứa được cấp tự động bằng băng tải). 1.4.2 Sơ đồ khối. Cấp phôi Phân loại khối lượng Phân loại màu sắc Cấp thùng Thùng chứa Hình 1.4: Sơ đồ khối. SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2 Page 17 Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị Khối cấp phôi: Sử dụng phễu để đưa sản phẩm vào nơi bắt đầu phân loại. Khối phân loại khối lượng: Đánh giá tiêu chuẩn về khối lượng của sản phẩm. Khối phân loại màu sắc: Phân chia màu sắc của sản phẩm vào thùng chứa. Khối cấp cấp thùng: Cấp thùng tự động. Khối thùng chứa: Nơi chứa sản phẩm để tiến hành đóng gói. 1.5 Kết luận. Theo một cách nào đó ta có thể hiểu, tự động hóa hay nhiều người còn gọi là điều khiển tự động chính là việc sử dụng nhiều hệ thống điều khiển cho các thiết bị hoạt động như máy móc, lò xử lí nhiệt, máy bay… Một số quy trình được hoàn toàn tự động. Hiểu đơn giản hơn, tự động hóa chính là việc làm cho các thiết bị, công cụ có khả năng tự hoạt động mà không có sự điều khiển, tác động trực tiếp của con người. Nói về mặt từ ngữ, “tự động” chính là một hệ thống, bộ phận máy móc, thiết bị, dụng cụ nào đó có khả năng tự hoạt động mà không cần có sự điều khiển trực tiếp của con người. “Hóa” ở đây nghĩa là biến hóa làm thay đổi một hệ thống/ bộ phận máy móc, thiết bị, công cụ, dụng cụ nào đấy. SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2 Page 18 Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ 2 GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ. 2.1 Cụm cấp phôi. 2.1.1 Phương án 1. Dùng phễu và cơ cấu gạt. Ưu điểm: + Dễ dàng cho sản phẩm vào. + Phân luồng đường đi sản phẩm dễ dàng. + Nhỏ gọn, dễ thi công và lắp đặt. Nhược điểm: + Không có khả năng tạo lực lớn. + Sản phẩm bị ảnh hưởng của lực ma sát. + Số lượng sản phẩm được cho vào phễu bị hạn chế. Hình 2.1: Cơ cấu cấp phôi. 2.1.2 Phương án 2. Băng tải và xi lanh. Ưu điểm: + Có khả năng tạo lực lớn. + Giá thành của sản phẩm này cũng không quá cao. + Dễ dàng thi công và lắp đặt. SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2 Page 19