NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THIẾT BỊ KIỂM TRA ÂM THANH TỰ ĐỘNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

Máy kiểm tra âm thanh được thiết kế với mục tiêu tăng độ tin cây trong quá trình kiểm tra, không phụ thuộc vào lao động thủ công.. Lý do chọn đề tài Hiện nay tại hầu hết tất cả các dây

KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

Người hướng dẫn khoa học:

TS LƯU ĐỨC BÌNH

Đà Nẵng - Năm 2017

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn ký và ghi rõ họ tên

Đỗ Ngọc Quốc

LỜI CAM ĐOAN

MỤC LỤC

TÓM TẮT LUẬN VĂN

DANH MỤC CÁC HÌNH

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 1

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1

4 Phương pháp nghiên cứu 1

6 Dự kiến kết quả đạt được 2

Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ ÂM THANH VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU ÂM THANH 3

1.1 Tổng quan về âm thanh 3

1.1.1 Lý thuyết về âm thanh 3

1.1.1.1 Khái niệm về âm thanh 3

1.1.1.2 Các đặc tính của âm thanh 4

1.2 Xử lý tín hiệu số 7

1.2.1 Lấy mẫu và khôi phục tín hiệu liên tục theo thời gian 8

1.2.2 Các bộ lọc số (Digital Filters) 9

1.2.3 Cửa sổ tín hiệu 9

1.2.4 Vectơcơsở - Tích chập - Tích nội-Tính trực giao 10

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 11

Chương 2 - GIỚI THIỆU VỀTAI NGHE VÀ CÁC THÔNG SỐ CẦN KIỂM TRA 12

2.1 Giới thiệu về tai nghe headphone 12

2.1.1 Phân loại 12

2.1.2 Cấu tạo của tai nghe Headphone 16

2.1.2.1 Đầu cắm và dây cord dẫn điện ( Cord assy with plug ) 16

2.1.2.2 Bộ điều chỉnh và micro ( Mic box ) 16

2.1.2.3 Phần phát âm (Earset) 17

2.2 Các thông số của âm thanh cần kiểm tra 18

2.2.1 Kiểm tra trở kháng của tai nghe (IMP) 18

2.2.2 Kiểm tra tần số cộng hưởng (Fo) 19

2.2.3 Kiểm tra giá trị độ nhạySPL : Sound pressure level 20

2.2.4 Kiểm tra đường sóng cường độ âm FC 20

2.2.5 Kiểm tra lỗi âm thanh lạ ( Buzz sound ) 21

2.3 Phương pháp kiểm tra âm thanh hiện tại 22

2.3.1 Nguyên lý đo của máy Etani 22

2.3.2 Cách sử dụng máy đo Etani 23

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 24

Chương 3 - THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠOMÁY KIỂM TRA ÂM THANH TỰ ĐỘNG 25

3.1 Thiết kế cơ khí máy kiểm tra âm thanh tai nghe tự động 25

3.1.1 Yêu cầu chung thiết kế máy kiểm tra âm thanh tự động 25

3.1.2 Lựa chọn cấu tạo của mô hình máy tự động 25

3.1.2.1 Lựa chọn số lượng điểm đo 25

3.1.2.2 Lựa chọn phương án cách âm 26

3.1.2.3 Mô hình như thiết kế máy kiểm tra âm thanh tự động: 27

3.1.3 Thiết kế cụm gắp đưa sản phẩm vào và ra khỏi hộp kiểm tra: 27

3.1.3.1 Yêu cầu thiết kế cụm gắp đưa sản phẩm vào và ra: 27

3.1.3.2 Lựa chọn Robot 28

3.1.4 Thiết kế hộp đo cách âm 30

3.1.5 Lựa chọn cơ cấu chuyển hàng đến công đoạn kế tiếp 31

3.1.5.1 Sử dụng bộ truyền đai 31

3.1.5.2 Một số thông số thiết kế ban đầu 31

3.2 Nguyên lý thiết kế điều khiển thiết bị kiểm tra 32

3.2.1 Kiểm tra tổng trở 33

3.2.2 Kiểm tra góc pha 34

3.2.3 Kiểm tra giá trị độ nhạySPL tại 1KHz (Sound Pressure Level) 34

3.2.4 Kiểm tra tần số cộng hưởng Fo 35

3.2.6 Kiểm tra âm thanh lạ 37

3.3 Sơ đồ khối chương trình PLC 39

3.4 Thiết kế giao diện chương trình 40

3.5 Chế tạo thiết bị kiểm tra âm thanh tự động 41

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 44

Chương 4 - KẾT LUẬN VÀ TRIỂN VỌNG 45

4.1 Kết luận 45

4.2 Triển vọng 45

TÀI LIỆU THAM KHẢO

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao)

PHỤ LỤC

THIẾT KÊ CHẾ TẠO MÁY KIỂM TRA ÂM THANH TỰ ĐỘNG

Học viên: Đỗ Ngọc Quốc Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ điện tử

Mã số: 60.52.01.14 Khóa: K33 PFIEV Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

Tóm tắt:

Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, việc tự động hoá dây chuyền sản xuất

là điều cần thiết nhằm đảm bảo tính hiệu quả của quá trình sản xuất, đồng thời giảm chi phí nhân công lao động cũng như giảm sự mệt mỏi trong cho người lao động Đề

tài “Thiết kế chế tạo máy kiểm tra âm thanh tự động ” đã mở ra một hướng đi mới

trong quá trình tự động hoá dây chuyền sản xuất Công đoạn kiểm tra âm thanh là một trong những công đoạn khó nhất trong dây chuyền sản xuất tai nghe và các sẩn phẩm

âm thanh Máy kiểm tra âm thanh được thiết kế với mục tiêu tăng độ tin cây trong quá trình kiểm tra, không phụ thuộc vào lao động thủ công Máy kiểm tra bao gồm một hệ Robot cung cấp sản phẩm vào và lấy sản phẩm ra, được điều khiển bằng PLC Đồng thời PLC này được kết nối giao tiếp với máy tính để thực hiện việc đo đạc và thu thập

dữ liệu Chương trìnhkiểm tra được viết bằng Matlap với các giao diện hiệu chỉnh và cài đặt thông số

Từ khoá: Dây chuyền sản xuất headphone, máy kiểm tra âm thanh, xử lý tín

hiệu âm thanh

DESIGN AND MANUFACTURE AUTOMATICAL

SOUND CHECK MACHINE

With the development of science and technology, automation of the production line is essential to ensure the efficiency of the production process while reducing labor

costs as well as reducing fatigue For employees The topic "Design and manufacture

of automatic sound check machine" has opened a new direction in the process of

automating the production line Audio testing is one of the most difficult parts in the production line of headphones and audio products Sound testers are designed with the goal of increasing tree reliability during testing, regardless of manual labor The test machine consists of a robot system that supplies input and output products, controlled

by a PLC At the same time the PLC is connected to communicate with the computer

to perform measurements and data collection The test program is written in Matlap with calibration interfaces and parameter settings

Keywords: Headphone production line, sound tester, audio signal processing

Số hiệu

1.1 Sóng sin có biên đô A = 60 dB và tần số f = 100Hz 4 1.2 Mô hình máy kiểm tra âm thanh tự động 27 1.3 Sơ đồ đấu nối thiết bị đến Robocylinder 29

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Hiện nay tại hầu hết tất cả các dây chuyển gia công chế tạo các sản phẩm âm thanh tai nghe việc kiểm tra chủ yếu đều dựa vào thao tác của công nhân là chủ yếu, công nhân

sẽ cầm sản phẩm đưa vào máy đo rồi đưa lên tai để nghe kiểm tra âm thanh lạ

Tuy nhiên việc kiểm tra bằng phương pháp này có rất nhiều nhược điểm như sau:

- Việc kiểm tra trong một thời gian dài dễ ảnh hưởng sức khỏe vì công nhân phải nghe lien tục các tín hiệu âm thanh

- Độ ổn định của việc kiểm tra không cao vì khi công nhân mệt mởi có thể bỏ sót các lỗi, đồng thời khi kiểm tra phụ thuộc vào cảm tính của mỗi công nhân nên có thể mỗi người công nhân sẽ cho ra những kết quả khác nhau

- Tốn rất nhiều nhân lực vào việc kiểm tra sẽ là một lãng phí

Chi phí khi kiểm tra bằng thủ công này đòi hỏi nhà máy phải xây dựng các phòng

cách âm với chi phí cao và tốn diện tích nhà máy

2 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của đề tài này là thực hiện nghiên cứu về âm thanh và thiết bị kiểm tra âm thanh trong dây chuyền sản xuất sản phẩm âm thanh và tai nghe

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

- Các thiết bị kiểm tra âm thanh và dây chuyền sản xuất các sản phẩm về âm thanh và tai nghe

- Sản phẩm card âm thanh nhằm thu và phát âm thanh

- Bộ điều khiển PLC Mishubisi

- Dòng sản phẩm thu tín hiệu âm thanh microphone Panasonic

- Dòng robot cylinder và các sản phẩm cylinder của SMC

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu thiết bị kiểm tra âm thanh và việc kiểm tra âm thanh trong dây chuyền sản xuất sản phẩm âm thanh và tai nghe

4 Phương pháp nghiên cứu

Kết hợp phương pháp nghiên cứu lý thuyết và nghiên cứu thực tế tại công ty TNHH Điện tử Foster Đà Nẵng

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Đề tài “ Thiết kế chế tạo thiết bị kiểm tra âm thanh tự động”

5.1 Ý nghĩa khoa học

Đề tài ”Nghiên cứu chế tạo thiết bị kiểm tra âm thanh tự động” nhằm nghiên cứu

về âm thanh và các đặc tính của âm thanh

Ứng dụng Matlab trong việc xử lý và phân tích âm thanh

Xử dụng kết nối máy tính với PLC để điều khiển Robot Cylinder

Tạo tiền đề cho việc chế tạo ra thiết bị kiểm tra âm thanh lạ của thiết bị tai nghe, hiện tại hầu hết việc này đều sử dụng tai người và kiểm tra thủ công

5.2 Ý nghĩa thực tiễn

Đề tài ”Nghiên cứu chế tạo thiết bị kiểm tra âm thanh tự động” nhằm đáp ứng xu hướng tự động hóa nâng cao hiệu quả trong các dây chuyền sản xuất, đồng thời nâng cao độ tin cậy trong việc kiểm tra âm thanh sản phẩm và đặc biệt là nâng cao môi trường làm việc cho người lao động

Giảm chi nhân công lao động và chi phí kiểm soát qui trình

Ngoài ra việc chế tạo máy kiểm tra âm thanh tự động sẽ giảm được chi phí đầu tư

vì các thiết bị kiểm tra âm thanh hiện tại trên thị trường có chi phí rất cao

6 Dự kiến kết quả đạt được

- Nêu tổng quan về nguyên lý kiểm tra âm thanh sản phẩm tai nghe

- Xây dựng được thuật toán kiểm tra âm thanh và đặc biệt là kiểm tra âm thanh lạ

tự động

- Chế tạo máy kiểm tra âm thanh tự động bao gồm cụm cấp vào và cụm gắp ra

- Xây dựng được chương trình kiểm tra kết nối với máy để có thể hiệu chỉnh tiêu chuẩn kiểm tra thèo từng mã hàng riêng biệt, đồng thời xuất dữ liệu thống kê kết quả

ra định dạng excel để kiểm soát

Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ ÂM THANH VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU

ÂM THANH

1.1 Tổng quan về âm thanh

1.1.1 Lý thuyết về âm thanh

1.1.1.1 Khái niệm về âm thanh

Âm thanh là các dao động lan truyền trong không khí hay trong các môi trường

mà ta có thể cảm nhận được Các dao động đó gọi là các sống âm Những sóng âm được tạo ra do có biến đổi về áp suất theo thời gian Nguồn phát ra sóng âm: dây đàn, loa, thanh quản,

Môi trường truyền âm là không gian vật chất mà có thể truyền dao động Ví dụ như nước, không khí, Trong không khí sóng âm được tạo ra là do sự nén giãn của các lớp không khí nên đường truyền âm

Mô hình vật lý của những dụng cụ âm nhạc là một cách có thể tiếp cận những kỹ thuật tổng hợp âm thanh số Dựa vào mô hình vật lý, ta có thể đưa ra kỹ thuật mô phỏng tạo ra âm thanh của dụng cụ âm nhạc, mà nó được mô hình hoá liên quan tới vật lý học Một trong những tham số cơ bản của mồ hình vật lý là cao độ (pitch), sự xác định chu

kỳ cao độ là một trong những nhiệm vụ đầu tiên khi tiến hành phân tích tín hiệu

Mô hình đơn giản nhất của âm thanh được biểu diễn dưới dạng sóng sin với trục

X là thời gian và trục y là áp suât

P = A sin(2πft)

Trong đó:

P: là áp suất đơn vị decibels (dB) hoặc Pascals

t : là thời gianđơn vị là giây (s)

A: là biên độ (volume) hoặc độ mạnh của sóng, đơn vị decibels hoặc Pascals

F : là tần số (cao độ), đơn vị hertz (Hz)

T : là chu kỳ, đơn vị là giây (s) trong suốt chu kỳ của sóng T = 1 / f

Hình 1.1 Sóng sin có biên đô A = 60 dB và tần số f = 100Hz

1.1.1.2 Các đặc tính của âm thanh

Âm thanh trong tự nhiên được tạo thành nhờ sự chân động của các vật thể đàn hồi Sóng âm thanh có một sốtham số đánh giá đặc trưng cơ bản sau đây:

Tần số: Tần số của âm đơn là số lần dao động của không khí truyền dẫn âm

trong một đơn vị thời gian là 1 giây Tần số biểu thị độ cao (pitch) của âm thanh Tần

số càng lớn thì âm thanh càng cao và ngược lại Đơn vị để đo tần số của âm thanh là Hertz (viết tắt là Hz)

Tai con người chỉ cảm thụ được những dao động có tần số từ khoảng 16Hz đến khoảng 20000Hz Dải tần số từ 16Hz đến 20000Hz được gọi là dải tần số âm thanh hay âm tần hoặc sóng âm Những âm có tần số nhỏ hơn 16Hz gọi là sóng hạ âm, còn những âm có tần số lớn hơn 20000 Hz gọi là sóng siêu âm và con người không cảm nhận được các sóng âm này nhưng có khá nhiều loài vật có thể cảm nhận được (ví dụ loài dơi có thể nghe được sóng siêu âm) Sóng âm, sóng siêu âm và hạ âm không chỉ truyền trong không khí mà còn có thể lan truyền tốt ở những môi trường rắn, lỏng, do

đó sử dụng rất nhiều trong các thiết bị máy móc hiện nay

Ứng với mỗi tần số dao động f, có chu kỳ dao động T là một bước sóng Ẳ của

âm thanh được xác định theo biểu thức λ = c.T (c là tốc độ lan truyền của âm thanh

trong không khí = 340m/s) Do đó, bước sóng của âm thanh trong dải âm tần là từ 21.25m đến 0.017m

Trong thực tế, một âm phát ra thường không phải là một âm đơn mà là một âm phức bao gồm một âm đơn và một số âm hài có tần số gấp 2, 3 hoặc 4 lần âm đơn Ngoài ra, trong dải âm tần người ta chia ra: tiếng trầm từ 16Hz đến 300Hz; tiếng vừa từ 300Hz đến 3000Hz và tiếng bổng (tiếng thanh) 3000Hz đến 12000Hz Tiếng nói con người thường có dải tần số từ 300Hz đến 3400Hz

Tần số cơ bản (Fundamental frequency): là một âm có thể là tổ hợp của nhiều

tần số, tần số chính bao trùm trong âm được gọi là tần số cơ bản tần sô' cơ bản thường được ký hiệu F0 hoặc Fo

Áp suất âm thanh:Áp suất âm thanh hay còn gọi là thanh áp Âm thanh

truyền lan đến đâu thì làm thay đổi áp suất không khí ở đó Áp suất do âm thanh tạo thêm ra ở một điểm gọi là thanh áp ở điểm đó Đơn vị đo thanh áp là bar Một bar là thanh áp tác động lên một diện tích 1cm2 một lực là 1dyn 1 bar = 1dyn/cm2 Tuy nhiên, ngày nay, người ta thường dùng đơn vị Pascan (Pa) để đo thanh áp 1 bar = 10 Kpa; 1 Pa = 1 N/m2

Công suất âm thanh: Là năng lượng âm thanh đi qua một diện tích S trong

thời gian một giây Công suất âm thanh P có thể tính bằng biểu thức:

P = p.S.v

Trong đó p là thanh áp, v là tốc độ dao động của một phần tử không khí tại đó

và S là diện tích Công suất âm thanh tính theo đơn vị oát (W)

Thông thường máy bay phản lực có công suất âm thanh là 10.000W; ô tô vận tải phóng nhanh: 0.12W; nói chuyện bình thường: 0.0003W

Cao độ (pitch): Âm thanh phát ra bao giờ cũng ở một độ cao nhất định, mức độ

cao thấp của âm thanh phụ thuộc vào sự chân động nhanh hay chậm của các phần tử không khí trong đơn vị thời gian nhất định Nói cách khác cao độ âmphụ thuộc vào tần

sô dao động Tần số dao động càng lớn thì âm thanh càng cao Tai người chỉ nghe

được những âm thanh có tần số từ 20Hz —» 20.000Hz và tần số nghe của mỗi người

cùng khác nhau Hầu hết các tần sô' nghe được tốt là nhỏ hơn 10.000Hz Các nhạc cụ, giọng nói, tiếng ồn đều thuộc vùng này Âm có tần số cơ bản lớn gọi là âm cao hoặc thanh, âm có tần sô cơ bản nhỏ gọi là âm thâp hoặc trầm Những âm có tần số khác nhau sẽ gây ra cho ta những cảm giác khác nhau Ví dụ với cùng một điệu hát, nhưng nghe giọng nữ cao và giọng nam trầm hát, người nghe có những cảm thụ khác nhau Tần số dao động của dây thanh quy định độ cao tiếng nói con người

Cường độ âm thanh: Cường độ âm thanh I là công suất âm thanh đi qua một

đơn vị diện tích là 1cm2

I = P/S = p.v

Ba đại lượng: áp suất âm thanh, công suất âm thanh; cường độ âm thanh gắn liền với nhau Cả ba đều biểu thị độ lớn nhỏ của âm thanh.Âm thanh có năng lượng càng lớn thì công suất, cường độ và áp suất của âm thanh càng lớn

Độ mạnh (intensity): còn gọi cường độ cũng như các sóng cơ học khác, sóng

âm mang năng lượng tỉ lệ với bình phương biên độ sóng, tức là khoảng cách từ điểm nâng cao nhất và điểm hạ thấp nhất của sóng âm Biên độ càng lớn âm thanh càng to

Độ dài (Duration): còn gọi cường độ là thời gian kéo dài của âm thanh, phụ

thuộc vào sự chân động lâu hay mau

Âm sắc (Timbre): Ngoài ba đặc trưng trên, âm thanh còn phân biệt nhau nhờ

âm sắc Ví dụ, cùng đánh một bản nhạc mà tiếng dương cầm khác với tiếng vĩ cầm, tiếng đàn hay tiếng sáo, cùng một câu mà giọng mỗi người mỗi khác, đó là do sự khác biệt về âm sắc Am sắc là một đặc tính sinh lý của âm, được hình thành trên cơ sở các

đặc tính vật lý của âm là tần số và biên độ Thực nghiệm chứng tỏ rằng khi một nhạc

cụ phát ra hoặc một người phát ra một âm có tần số F0 thì đồng thời cũng phát ra âm

có tần sô FI = 2F0, F2 = 2F0

Âm có tần sô F0 gọi là âm cơ bản hay hoạ âm thứ nhất, các âm có lần số Fl, F2 gọi là hoạ âm thứ hai, thứ ba Tuỳ theo câu trúc từng loại nhạc cụ, hoặc câu trúc khoang miệng và cổ họng từng người mà trong sô các hoạ âm sẽ có cái có biên độ khá lớn, có cái có biên độ nhỏ có cái chóng bị tắt đi Do hiện tượng đó , âm phát ra là sự tổng hợp của âm cơ bản và các hoạ âm, nó có F0 của âm cơ bản nhưng đường biểu diễn của nó không còn là đường sin, mà trở thành một đường phức tạp có chu kỳ

Độ to của âm: Muốn gây cảm giác âm, cường độ âm, cường độ âm phải lớn

hơn một giá trị cực tiểu nào đó gọi là ngưỡng nghe Do đặc điểm sinh lý của tai con người, ngưỡng nghe thay đổi tùy theo tần số âm Với các tần số 1000-5000HZ, ngưỡng nghe khoảng 10-12W/m2 Với tần số 50Hz, ngưỡng nghe lớn gấp 105 lần Như vậy một âm 1000Hz có cường độ 10-7W/m2 (gấp 105 ngưỡng nghe) đã là một âm khá

to nghe rất rõ, trong khi đó thì một âm 50Hz cũng có cường độ âm 10-7W/m2 lại là một

âm rất nhỏ, mới chỉ hơi nghe thây Do đó độ to của âm (hay âm lượng) đốì với tai ta không trùng với cường độ âm

Tai con người nghe thính nhát đối với các âm trong miền 1000-5000HZ, và nghe âm cao thính hơn nghe âm trầm Chính vì vậy người ta chọn các phát thanh viên

chủ yếu là nữ Cũng vì vậy khi ta hạ âm lượng của máy tăng âm thì không nghe rõ các

âm trầm nữa

Phát sinh ra các âm chỉ có một tẩn sô tham gia :

Yêu cầu của phần này là nhận vào tần sô các âm cơ bản và phát sinh ra dãy tín

hiệu ầm thanh số của các chúng

Nhận vào tần số của các âm cơ bản và từ tần số ta tìm được chu kỳ Giả sử tần

số thu/phát là 16000Hz, chu kỳ là T thì số điếm mẫu n trong một chu kỳ sẽ được tính theo công thức: n = l6000*T Sau đó ta chuyển đổi thành tín hiệu tương tự và thực

hiện công việc phát ra tín hiệu đó

Tiếp theo là việc vẽ đồ thị biểu diển dãy tín hiệu âm thanh số của chúng với sô lượng điểm mẫu trong một chu kỳ là số n vừa tìm được

Phát sinh ra các âm có nhiều tần số tham gia:

Âm thanh thực sự lúc nào cũng bao gồm nhiều tần số tham gia Mỗi tần số chiếm một tỉ trọng nhất định Việc phát sinh ra âm có nhiều tần số đòi hỏi ta phải tổng hợp các tần số đó lại để tìm ra tần số cơ bản đặc trưng Giả sử âm có N = { fl, f2, , fn} tần số tham gia, mỗi tần sô' chiếm tỉ trọng là w = { wl,w2, ,wn} Khi đó tần số tham gia chính fo sẽ là : fo =w1*f1 +w2*f2 + +wn*fn

Tìm đươc tần số tham gia chính ta sẽ thực hiện việc phát sinh tín hiệu âm thanh giống như việc phát sinh các âm có duy nhất một tần số

Âm thanh được coi là một hàm theo một biến độc lập là thời gian Âm thanh được phát ra từ bộ máy phát âm Âm thanh mà ta nghe thây là sự thay đổi áp suất không khí theo thời gian (xem phần 1.1.1) Âm thanh mà chúng ta nghe được là một tín hiệu tương tự

Âm thanh dùng xử lý trên môi trường máy tính đã được rời rạc hoá thông qua quá trình lấy mẫu Vì vậy âm thanh có thể được biểu diễn bằng một chuỗi số Thêm vào đó, tín hiệu này đã được lượng tử hoá nghĩa là biên độ cũng đã được rời rạc hoá, nên được coi là tín hiệu số Thông thường âm thanh được lưu trữ như các chuỗi số nguyên trên máy tính

1.2 Xử lý tín hiệu số

Trong xử lý âm nhạc, chúng ta không thể đề cập đến các vân đề liên quan đến

xử lý tín hiệu số Sau đây là một sô vân đề liên quan đến xử lý tín hiệu số

1.2.1 Lấy mẫu và khôi phục tín hiệu liên tục theo thời gian

Định lý lấy mẫu:

Một tín hiệu tương tự xa(t) có dải phổ hữu hạn với giới hạn trên là F max (Hz) (tức

là phổ bằng không khi f nằm ngoài dải (-F max ….F max) Ta có thể phục hồi lại xa(t) một

cách chính xác từ các mẫu xa(n.T s)nếu như

F s ≥ F max Hay T s ≤ 1

𝐹𝑚𝑎𝑥

Trong đó:

F max: gọi là tần Số Nyquist

F s : gọi là tần số lấy mẫu (chu kỳ lấy mẫu T s =1

𝐹𝑠) Định lý lấy mẫu có vai trò hết sức quan trọng, đó là cầu nối giữa hai ngành hỗ trợ nhau: Xử lý tín hiệu tương tự và xử lý tín hiệu rời rạc (tín hiệu số) Người ta chứng minh được rằng phổ của tín hiệu lấy mẫu là xếp chồng tuần hoàn với chu kỳ 2n của phổ tín hiệu tương tự

Tần số lây mẫu là thông số quan trọng nhâ't Căn cứ vào việc chọn tần số lâ'y mẫu sẽ quyết định dãy tần của tín hiệu âm thanh vào độ rộng dãy thông của kênh- 12 - thông tin Một số thông sô chuẩn của việc lây mẫu ưong công nghệ xử lý tín hiệu âm thanh số hiện nay có thể được lấy như sau:

- 44,1 kHz dùng cho hệ thống đĩa compact

- 48 kHz dùng cho hệ thông băng R-DAT (Rotary Digital Audio Tape) và lĩnh vực âm thanh chuyên dụng

- 32 kHz dùng cho lĩnh vực phát thanh số qua vệ tin

- 44,1 kHz (PAL) hoặc 44,056 kHz (NTSC) dùng cho ghi âm PCM trên các thiết bị ghi hình dân dụng

Khôi phục lại tín hiệu tương tự từ tín hiệu lây mẫu

Có thể phục hồi lại tín hiệu x a (t) bằng cách cho tín hiệu lấy mẫu đi qua một

mạch lọc (tương tự) thông thấp lý tưởng (low-pass filter) có đáp ứng tần số H lp (f)

với tần số cắt là f c = 𝐹𝑠

2Phổ của tín hiệu xo(0 sẽ được lọc lại chính xác với điều kiện:

F s > 2F max

Lúc đó x a (t) có thể được phục hồi lại từ x a (n.T)

1.2.2 Các bộ lọc số (Digital Filters)

Nói một cách đơn giản, các bộ lọc có nhiệm vụ cho phép một số thành phần tần

số đi qua đồng thời giữ lại (loại bỏ) các thành phần tần số khác

Có hai lớp lọc số chính Chúng được mô tả theo phương trình sai phân của các toán tử tổng quát

Lớp thứ nhât có tât cả các a(p)=0, p= 0, , P-l Loại này được gọi là đáp ứng

xung hữu hạn (Finite Impulse Respone - FIR) Sở dĩ chúng được gọi như vậy vì khi

một xung được đưa vào bộ lọc, nó sẽ tác động lên một sô hữu hạn các tín hiệu ra.Các

lọc này còn được gọi là trung bình động (Moving Average - MA) vì tín hiệu ra thực

chât là tổng các tín hiệu vào cùng với ưọng tương ứng

𝒚(𝒏) = ∑ 𝒃𝒙(𝒏 − 𝒒)

𝑸−𝟏

𝒒=𝟎

Lớp thứ hai là lớp gồm các bộ lọc có tên Đáp ứng xung vô hạn (Infinite

Impulse Respone - IIR), gồm hai loại:

Loại thứ nhất là loại tự quy hồi (Autoregressive - AR) có hệ số b q = 0,q=l, ,Q-l

𝒚(𝒏) = 𝒙(𝒏) − ∑𝑷−𝟏𝒚(𝒏 − 𝒑)

𝒑=𝟎 (2.2.1)

loại thứ hai là loại tổng quát nhất tự quy hồi trung bình động (ARMA) Loại

này có phương trình sai phân là phương trình tồng quát (2.2.1)

1.2.3 Cửa sổ tín hiệu

Trong xử lý tín hiệu số, để giới hạn thời gian hoặc tần số (lọc) một tín hiệu, người ta thường dùng các hàm cửa sổ Có một số cửa sổ thường sử dụng, được định nghĩa như sau:

Cửa sổ Boxcar(rectangular-chủ nhật)

độ rộng cửa sổ là N+l

Cửa sổ Hanning

Cửa sổ Kaiser (được định nghĩa từ hàm Bessel bậc 0)

vớia = N/2 và I o (β) là hàm cải biên của Bessal bậc 0, được định nghĩa là:

𝐼𝑜(𝛽) = 1

2𝜋∫ 𝑒𝛽𝑐𝑜𝑠𝜃𝑑𝜃

Khác với các cửa sổ khác có hình dạng không thay đổi, hình dạng hàm Kaiser

có thể thay đổi linh hoạt nhờ vào thông sô hình dạngβ Với các giá trịβkhác nhau, cửa

có cùng một sô lượng vectơ và gọi làchiều của không gian vectơ

Trong không gian hai chiều một cơ sở gồm 2 vectơ

𝑣 = ∑ 𝑣𝑘 𝑘𝑏𝑘 (2.4.1)

Phương trình (2.4.1) cho thây bât kỳ vectơ V có thể được xem dưới dạng tổ hợp

tuyến tính của các vectơ cơ sở bk vơi các hệ số tương ứng vk

Với khái niệm này, thuật ngữ vectơ đã cho có thể tổng quát hóa thành hàm số bằng cách thay vectơ cơ sở bk bởi hàm cơ sở ɸk(t) và vectơ V bởi f(t) Khi đó phương

trình (1.13) trở thành

Chương 2 - GIỚI THIỆU VỀTAI NGHE VÀ CÁC THÔNG SỐ CẦN

KIỂM TRA

2.1 Giới thiệu về tai nghe headphone

Headphones (hay còn được gọi bằng nhiều cái tên khác như earbuds, earphones, stereophones, headsets hoặc bằng những từ “chuyên môn, lóng” như cans (rất thường gặp!), face plugs) Mặc dù gọi bằng nhiều tên khác nhau nhưng mỗi tên đều chỉ 1 loại tai nghe khác nhau, cả về hình dạng, cách sử dụng và cách thức hoạt động Cơ bản, mọi người vẫn sử dụng từ Headphone để chỉ chung tất cả các loại tai nghe

Về cấu tạo, Headphone gồm 1 cặp loa nhỏ, được thiết kế, bằng nhiều cách, sao cho đặt sát vào tai người nghe Tín hiệu sẽ được truyền từ source phát tới 2 loa nhỏ, sau đó tới tai người nghe Một lưu ý nhỏ là khi đề cập tới headset người ta thường bao hàm cả Headphone và microphone, dùng cho cả nghe và nói

2.1.1 Phân loại

Với việc ngày càng có nhiều loại Headphone ra đời, việc phân loại là rất cần thiết Cơ bản, có những loại Headphone như sau: Circumaural, supra-aural, earbud, và in-ear

Circum-aural: tên gọi đã nói lên cách sử dụng của nó, circum: vòng tròn,

aural: tai Headphones dạng này là khá thông dụng, trùm và ôm hết tai Thường được gọi với cái tên khác là full-size và được lót bằng 1 miếng lót tai (earpad) để tăng độ thoải mái khi đeo Miếng lót này thường dạng tròn bằng da hay mút trùm lên tai Dạng tai nghe này thường được sử dụng trong phòng thu

Các ví dụ điển hình

Supra-aural: gốc từ supra- có nghĩa là ở trên Qua đó có thể hình dung được

Headphone theo dạng này Trái ngược với circum-aural, miếng pad của của supra sẽ được đặt ngay trên tai, chứ ko trùm lên Supra-aural là dạng Headphone được sử dụng rất thông dụng vào thập niên 1980

Các ví dụ điển hình:

Earbuds – Earphones: đây là dạng Headphone rất thông dụng với mọi người

Là 1 Headphone cỡ nhỏ, được đeo ngay bên ngoài ống tai, ko nhét sâu vào.Kiểu Headphone này thường có giá thành ko cao và được ưa chuộng do dễ lưu động và thoải mái khi đeo Earbuds được dùng làm tai nghe theo rất loại máy MP3 Tuy nhiên, khuyết điểm lớn nhất là độ cách âm không cao nên cùng 1 mức volume, nó ko thể mang lại âm thanh đầy đủ như các loại Headphone khác Kết quả là người nghe phải tăng volume lên, gây giảm thính lực về lâu dài

Các ví dụ điển hình:

Canal / IEMs (In-ear-monitor): đây là dạng Headphone được phát triển gần

đây và ngày càng phổ biến, dần thay thế earbuds Khác với earbuds, canal/IEMs nhét sâu vào ống tai Một điều cần lưu ý là canalphones và IEMs không đơn giản là như nhau Canal là tai nghe sẽ được nhét vào đầu ống nghe Còn IEMs sẽ được nhét sâu vào trong, gần sát màn nhĩ Ưu điểm lớn nhất của dạng này là độ cách âm rất cao

Về IEMs có thể chia làm 2 loại là universal-fit và custom-fit.Universal-fit là dạng IEMs sử dụng được cho mọi người, có thể mượn/trao - đổi/mua-bán lại mà không có vấn đề gì.Custom-fit là dạng IEMs được thiết kế riêng biệt cho từng người Việc này cần trước tiên phải lấy mẫu tai của từng người, sau đó gởi mẫu này về hãng, hãng sẽ thiết kế 1 tai nghe vừa khít tai, tạo độ thoải mái tuyệt đối Giá thành của custom thường rất cao, rẻ nhất có Freq-Q, mắc nhất có UE11

Các ví dụ điển hình:

Ngoài ra, có thể chia Headphone theo 2 cách khác, dạng đeo và closed/open

+ Về dạng đeo, có 3 loại:

Headband: dạng thông thường nhất, có quai đeo qua đầu

Neckband: quai vòng qua cổ

Clip-on: quai vòng qua tai

+ Về dạng closed/open

Open: dạng này đồ chụp tai sẽ được làm

dạng “mở” Phần lưới bọc bên ngoài sẽ để lộ

driver ra ngoài, nên còn gọi là “open-air” Việc

này sẽ làm “thoát khí” khỏi đồ chụp tai, giảm đi

sẽ “méo tiếng” do ko có hiện tượng “vang tiếng”

với đồ chụp tai Khuyết điểm là tiếng sẽ “thoát” ra

ngoài, người ngồi kế có thể sẽ nghe thấy mình

đang nghe gì

Closed/Sealed: ngược với open, đồ chụp tai fía sau sẽ hoàn toàn kín, ko có hiện

tượng “thoát khí” Việc này 1 mặt sẽ tăng độ cách âm những sẽ gây hiện tượng “méo tiếng” do sóng âm sẽ vang vào đồ chụp tai

2.1.2 Cấu tạo của tai nghe Headphone

Thành phần cơ bản gồm 3 phần:

Đầu cắm và dây cord dẫn điện ( Cord assy with plug )

Bộ điều chỉnh và micro ( Mic box )

Phần phát âm ( Earset )

2.1.2.1 Đầu cắm và dây cord dẫn điện ( Cord assy with plug )

Cấu tạo: Dây cáp dẫn điện được cắt theo kích thước sau đó được hàn vào đầu

cắm và được bao bọc bằng lớp nhựa cách điện

Chức năng:Truyền tín hiệu điện từ thiết bị phát tới hộp mic

2.1.2.2 Bộ điều chỉnh và micro ( Mic box )

Cấu tạo: Gồm mạch điện điều khiển có gắn micro và nút điều chỉnh, đồng thời

được bao bọc bằng nắp nhựa trên và dưới

Chức năng: Hộp mic dùng để chứa mic thu, nút nhấn chức năng và truyền tín

hiệu điện

2.1.2.3 Phần phát âm (Earset)

Cấu tạo: bao gồm tổng hợp nam châm màng rung và cuộn đồng dẫn điện được

bao bọc bên trong lớp vỏ gọi là protector, tùy theo mẫu mã chất lượng mà có hình dạng protector khác nhau

Chức năng: Nhận tín hiệu điện từ thiết bị phát qua các dây dẫn và chuyển

thành âm thanh có thể nghe được

2.1.3 Nguyên lý phát âm trong tai nghe

Nguồn gốc: sự chuyển động, sự rung tạo ra âm thanh không khí là phương tiện

truyền âm thanh đền tai người nghe

Nguyên lý phát âm:

Màng rung được gắn chặt vào vòng dây dẫn điện, vòng dây này được đặt lồng vào nam châm vĩnh cữu Khi có dòng điện chạy qua dưới tác dụng của từ trường màng rung này sẽ dao động và tạo ra âm thanh Tùy thộng vào điện có tần số khác nhau và biện độ khác nhau sẽ tạo ra những âm thanh khác nhau

2.2 Các thông số của âm thanh cần kiểm tra

2.2.1 Kiểm tra trở kháng của tai nghe (IMP)

Trở kháng (IMP) của tai nghe chính là tổng trở của tai nghe tại tần số 1kHz, được tính bởi công thức sau:

Trong đó:

RDC là điện trở thuần của cuộn dây dẫn điện (Moving coil)

L là là điện cảm của cuộn dây dẫn điện, nhỏ hơn rất nhiều so với RDC

Ω là tần số góc

Mạch điện tương đương như sau:

Dây đàn rung phát ra âm thanh Màng trống rung phát ra âm thanh

Trở kháng trong tai nghe là giá trị của tất cả các yếu tố ảnh hưởng, cản trở sự dao động Việc kiểm tra trở kháng (IMP) nhằm đảm bảo giá trị này nằm trong giới hạn cho phép theo yêu cầu đặt ra từ khách hàng Thường lỗi trở kháng chủ yếu liên quan đến vòng dây dẫn điện

2.2.2 Kiểm tra tần số cộng hưởng (F o )

Tần số cộng hưởng là giá trị tần số mà ở đó xảy ra sự dao động cộng hưởng.Dao động cộng hưởng xảy ra khi tần số cưỡng bức trùng với tần số dao động riêng của hệ

Với hệ dao động đơn giản, gồ 1 lò xo mềm Co và một hệ vật có khối lượng Mothì tần số cộng hưởng được tính bởi công thức sau:

Việc kiểm tra tần số cộng hưởng Fo nhằm xác định giá trị này nằm trong giới hạn cho phép đặt ra theo yêu cầu của thiết kế và yêu cầu khách hàng

Giá trị tần số cộng hưởng phụ thuộc vào độ cứng của màng rung, độ thông thoáng buồng khí và khối lượng hệ dao động gồm vòng dây dẫn điện, keo dính và màng rung

2.2.3 Kiểm tra giá trị độ nhạySPL : Sound pressure level

Giá trị cường độ âm được tính bằng công thức sau đây:

𝑆𝑃𝐿 = 20log ( 𝑃

𝑃𝑟𝑒𝑓) (dB) Trong đó:

P : Áp suất âm

Pref : Áp suất âm tham chiếu, bằng với ngưỡng nghe của con người (20 µPa) Việc kiểm tra SPL là nhằm xác định mức độ âm đo được tại vị trí 1KHz hoặc 500Hz không nằm trong giới hạn cho phép, to hơn hoặc nhỏ hơn

Mức tần số từ 500Hz tới 1KHz là khoảng tần số mà tai con người nghe rõ nhất nên được đặt làm tần số chuẩn

Đồ thị trên máy đo SPL là đồ thị tương đối với điểm tần số 1KHz được đưa về giá trị 0dB nên lỗi SPL không thể hiện trên đồ thị mà được thể hiện bằng giá trị đo được

Đối với tai nghe headphone giá trị SPL sẽ ảnh hưởng đến biên độ dao động

(hay cường độ âm) nhỏ hơn hoặc lớn hơn mẫu chuẩn, hay còn gọi là âm phát ra nhỏ

hơn hoặc lớn hơn mẫu chuẩn

2.2.4 Kiểm tra đường sóng cường độ âm FC

Đường tần song FC là một dạng đồ thị hàm số biểu thị độ lớn của âm thanh do một vật cơ dao động sinh ra khi ta cho nó dao động cưỡng bức với một tần số nào đó

Đối với tai nghe Headphone đường đặc tính tần sóng thể hiện độ lớn âm thanh sinh ra khi ta cho lần lượt từng tần số ngoại lực biến đổi tăng dần từ 0 đến 10Khz hoặc 20Khz trong một thời gian nhất định nào đó

Việc kiểm tra đường tần sóng (FC) nhằm đảm bảo đường sóng có nằm trong giới hạn cho phép hay không

Đường tần sóng FC chịu sự ảnh hưởng của các thành phần dao động không mong muốn quá lớn khiến mức độ âm phát ra ở tần số nào đó vượt qua giới hạn cho phép

2.2.5 Kiểm tra lỗi âm thanh lạ ( Buzz sound )

Âm thanh lạ là những sắc thái âm nghe được không giống âm thanh ta mong muốn hoặc là âm thanh bị nhiễu bởi các yếu tố vật lý: âm bị rè, do bụi

Âm thanh lạ phát sinh khi có các dao động khác không giống với dao động chuẩn mong muốn

Đường FC giới hạn trên

Đường FC giới hạn dưới Đường FC thực tế

Khi kiểm tra sản phẩm nếu các âm thanh có cường độ lớn hơn ngưỡng nghe

được của tai thì đó chính là âm thanh lạ (Buzz sound)mà ta nghe được trong sản

phẩm

Để phát hiện được Buzz sound, cần khuếch đại âm lên bằng cách tăng điện áp đặt lên headphone nhưng vẫn đảm bảo công suất mà nó chịu được để không bị hỏng

hoặc méo âmthường thì ta chọn mức điện áp là 0.25V, điện áp chuẩn là 0.18V

2.3 Phương pháp kiểm tra âm thanh hiện tại

Hiện tại hầu hết các dây chuyền sản xuất sản phẩm Headphone đều sử dụng phương pháp kiểm tra thủ công kết hợp với thiết bị máy Etani

Máy Etani này sẽ chỉ kiểm tra được các thông số như: Trở kháng, tần số cộng hưởng, độ nhạy, cực tính và đường song cường độ âm Tuy nhiên thông số âm thanh lạ thì máy này không kiểm tra được, vì thế người kiểm tra phải kiểm tra âm thanh lạ bằng tai của mình

2.3.1 Nguyên lý đo của máy Etani

Sơ đồ nguyên lý của máy Etani

Nguyên lý đo lường

Hệ thống được kết nối với Headphone hoặc Loa, nó phát ra một tần số vàđiện

áp chuẩn, nói chung là âm thanh chuẩn

Âm thanh này được headphone hoặc loa phát ra, âm thanh phát ra được đưavào MIC của hệ thống

Sau khi nhận được âm thanh, hệ thống sẽ tiến hành phân tích, tính toán(Thường thì nó dự vào tín hiệu logarit và biến đổi liên tục) và dựng nên sóng hình sin: Nó gồm

có đường sóng hài, đường Imp…

2.3.2 Cách sử dụng máy đo Etani

Phương pháp kiểm tra bằng máy Etani như sau:

Đầu tiên người thao tác đặt sản phẩm vào Coupler kiểm tra

Tiếp theo bộ phát sẽ tiếp xúc với sản phẩm đặt vào sản phẩm một tín hiệu vào Bên dưới coupler có một microphone sẽ thu tín hiệu ra từ sản phẩm và đưa tín hiệu này về máy Etani để xử lý

Sau khi máy Etani xử lý sẽ phán định là sản phẩm đạt hay không đạt

Khi màn hình hiển thị GO tức là sản phẩm đạt các tiêu chuẩn (trờ kháng, cực tính, tần số cộng hưởng, độ nhạy và đường cường độ âm), nếu hiển thị NG tức là sản phẩm không đạt

Sau khi kiểm tra các thông số trên người thao tác sẽ đặt sản phẩm sát tai mình

để nghe âm thanh, từ đó phát hiên là sản phẩm có bị âm thanh lạ hay không Nếu nghe những tiếng rè bất thường đó là sản phẩm bị âm thanh lạ

Nhược điểm:

Việc kiểm tra sản phẩm bằng thủ công này có những nhược điểm sau:

Năng suất làm việc thấp vì mỗi lần chỉ kiểm tra được 1 sản phẩm

Chi phí nhân công cao

Do việc kiểm tra âm thanh lạ thủ công bằng tai người nên độ tin cậy của quá trình kiểm tra không cao, thường hay bị sót lỗi

Chương 3 - THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠOMÁY KIỂM TRA ÂM THANH

TỰ ĐỘNG

3.1 Thiết kế cơ khí máy kiểm tra âm thanh tai nghe tự động

3.1.1 Yêu cầu chung thiết kế máy kiểm tra âm thanh tự động

Khi thiết kế mô hình sản xuất tự động dùng để ứng dụng vào sản xuất nhằm nâng cao hiệu suất dây chuyển kiểm soát hàng lỗi, đã xác định một số tiêu chí như sau:

Kiểm soát hàng lỗi nghiêm ngặt , nâng cao chất lượng sản phẩm

Đảm bảo chu kỳ máy hoàn thành công đoạn nhỏ hơn hoặc bằng kiểm tra thủ công Máy kiểm tra âm thanh phải được vận hành liên tục đảm bảo tính ổn định của phép đo

Cơ cấu máy cứng vững, tuổi thọ cao, phụ tùng dễ thay thế

Sử dụng dễ dàng, đáp ứng linh động đối với nhiều loại mã hàng khác nhau

3.1.2 Lựa chọn cấu tạo của mô hình máy tự động

3.1.2.1 Lựa chọn số lượng điểm đo

Số lượng điểm đo phụ thuộc vào số lượng đầu hút sản phẩm vào trong máy

Để giảm chi phí đầu tư và đồng thời giảm thao tác cho người vận hành khi thiết

kế máy ta phải tận dụng lại vĩ đựng sản phẩm như hiện tại như bên dưới:

Hình 3.1

Với thiết kế vĩ như hình 1.2 khoảng cách giữa 2 sản phẩm là 20mm theo chiều ngàng và 20mm theo chiều dọc Với khoảng cách hẹp này việc thiết kế đầu hút sẽ rất 2 sản phẩm liên tiếp sẽ rất khó khăn vì không có không gian bố trí cơ cấu Vì lý do này ta chọn phương án sẽ gắp cách nhau 1 sản phẩm, như vậy khoảng cách giữa 2 đầu hút là 40mm

Như vậy mỗi hàng ta chỉ gắp vào 5 sản phẩm

Ngoài ra đối với card âm thanh NI, thời gian mỗi lần xử lý là 24 giây

Thời gian đo sản phẩm theo phương pháp hiện tại là 3 giây

 Ít nhất ta phải đo 8 sản phẩm/1 lần thì mới đảm bảo được hiệu suất so với hiện tại, vì thế ta chọn số lượng dầu gắp là 10 đầu

Trong quá trình đo sản phẩm, nếu chỉ sử dụng 1 hộp đo thì tay gắp sẽ chờ đo xong rồi mới đặt sản phẩm tiếp theo vào hộp đo, vì thế sẽ gây lãng phí hiệu suất

 Chính vì lý do này ta chọn thiết kế 2 hộp đo hoạt động song song với nhau

để đảm bảo hiệu suất tối đa của máy

 Như vậy số điểm đo của máy là 20 điểm đo

3.1.2.2 Lựa chọn phương án cách âm

Để đảm bảo việc kiểm tra chính xác thì việc cách âm phải đặc biệt chú trọng

Vì ta đo một lúc 10 sản phẩm/ 1 lần nên sẽ xảy ra tình trạng aamthanh thanh của sản phẩm này gây nhiễu cho sản phẩm khác Vì lý do này nên ta chọn phương án cách âm chi từng vị trí đo riêng biệt Như hình 1.2.2.1 và hình 1.2.2.2 bên dưới

Hình 1.2.2.1

Hình 3.2

Tại mỗi vị đo đều được lót xốp cách âm để đảm bảo âm thanh không lọt được vào bên trong

3.1.2.3 Mô hình như thiết kế máy kiểm tra âm thanh tự động:

Sau khi phân tích việc lựa chọn số lượng điểm đo và phương án cách âm ta thiết

kế máy theo mô hình như bên dưới

Hình 1.2 Mô hình máy kiểm tra âm thanh tự động

Việc thiết kế máy kiểm tra âm thanh tự động được chia thành 3 modun chính sau đây:

Cụm gắp đưa sản phẩm vào và ra khỏi hộp kiểm tra

Cụm hộp kiểm tra cách âm

Cụm băng tải đưa hang ra

3.1.3 Thiết kế cụm gắp đưa sản phẩm vào và ra khỏi hộp kiểm tra:

3.1.3.1 Yêu cầu thiết kế cụm gắp đưa sản phẩm vào và ra:

Việc thiết kế bộ cấp vào và lấy ra phải đảm bảo các yêu cầu sau đây:

Kết cấu nhỏ gọn để giảm tải khi bố trí trên Robocylinder

Hoạt động độc lập trong quá trình kiểm tra để nâng tối đa hiệu suất của máy Hạn chế tối đa việc rung lắc nhằm giảm nhiễu khi kiểm tra

Hoạt động của đầu hút phải đạt được 2 vị trí chiều cao khác nhau khác nhau

Mô hình thiết kế như sau:

Gân tăng cường

Dựa trên những yêu cầu thiết kế ta lựa chọ Robot trục đơn

Robot trục đơn là thiết bị truyền động điện từ một thiết bị truyền động vít me đai ốc bi tuyến tính linh hoạt với dẫn động của động cơ Step hoặc servo được điều khiển thông minh đa chức năng tích hợp vào nhiều hệ thống định vị trục Descartes từ thiết bị truyền động thông minh

Các đặc tính của robot đơn trục như sau:

Đế gắn lên

Robot

• 50mm đến 1000mm Chiều dài đột quỵ

• Tốc độ 1mm/s đến 1000mm/s tốc độ cao (Phụ thuộc vào mô hình)

• Nối tiếp I / O để kết nối lên đến 16 trục

• Tuổi thọ thọ (5.000km)

• Công suất tiêu thụ thấp (So với khí nén xi lanh)

Thanh trượt vít me đai ốc bi được bố trí trong hộp kín bằng khung nhôm hợp kim chắn chắn,động cơ và hộp giảm tốc được nối với vít me qua khớp nối trục đàn hồi

Độ chính xác của trục là 1/100 , nghĩa là ta có thể cho trục di chuyển một lần với đoạn đường 0.01mm

Bộ điều khiển robocylinder có nhiệm vụ điều khiển tốc độ, có các chân input, output cho phép lập trình truyền thông theo nhiều dạng khác nhau

Chung quy có các chân kết nối như sau

- Cáp giao tiếp từDriver đến PLC

- Cáp giao tiếp từ Actuator đến Driver

- Cáp giao tiếp từ bộ chình bằng tay cho phép thiết lập các vị trí thông minh

và kết nối đến máy tính để lập trình

Hình 1.3 Sơ đồ đấu nối thiết bị đến Robocylinder

3.1.4 Thiết kế hộp đo cách âm

Việc thiết kế hộp đo cách âm phải đảm bảo về các tiêu chuẩn sau đây

Đảm bảo cách âm cách âm để tránh các tiến hiệu bên ngoài gây nhiễu với yêu cầu độ ồn dưới 65dB

Giảm tối đa sự rung lắc khi hoạt động

Thiết kế hộp cách âm để hoạt động song song 20 điểm đo để tăng hiệu suất của máy, tăng số lượng đầu ra

Bên trong hộp đo này phải lót xốp nhằm mục đích tiêu âm

Các vị trí có khe hở đều được lót xu để ngăn âm thanh từ bên ngoài vào

Dựa vào những yêu cầu trên hộp đo cách được thiết kế gồm những phần sau như sau:

Coupler tiêu chuẩn

Tham khảo bản vẽ chi tiết theo phụ lục 2:

3.1.5 Lựa chọn cơ cấu chuyển hàng đến công đoạn kế tiếp

3.1.5.1 Sử dụng bộ truyền đai

Truyền động đai thường được dùng để truyền dẫn giữa các trục tương đối xa nhau và yêu cầu làm việc êm Cấu tạo của nó bao gồm buly và dây đai Dây đai có thể được làm bằng vải hoặc cao su

Với phương án bố trí được chọn ở trên thì theo cách này sử dụng một bộ đai bố trí trực tiếp để thực hiện chuyển động

Dây đai phải được chọn sao cho hành trình của cơ cấu gắp được đảm bảo

Ưu điểm: Dễ chế tạo, giá thành rẻ, bộ truyền có kết cấu đơn giản,chuyển động

của bộ truyền rất êm

Nhược điểm: Có sự trượt giữa dây đai và buly nên tỷ số truyền không ổn định

Dây đai rất dễ bị đứt do thiếu tính bền Một nhược điểm nữa là do tính đàn hồi của dây đai nên khi tải trọng thay đổi ta khó kiểm soát được tốc độ một cách chính xác

3.1.5.2 Một số thông số thiết kế ban đầu

Trong dây chuyền sản xuất tự động thì thời gian hoạt động cho mỗi khâu là rất quan trọng để theo kịp nhịp sản xuất theo đó tiết kiệm thời gian làm việc dẫn đến nâng cao năng suất

Tính toán băng tải

Thông số ban đầu :

D1 = D2 = 40mm : đường kính bánh dẫn và bánh bị dẫn bằng nhau Khoảng cách trục A = 1000 mm

Chiều rộng đai dẹt b = 300mm

Chiều dày đai б = 1 mm

Ứng suất căng ban đầu бo = 1.8 N/mm2

Chiều dài của đai :

3.2 Nguyên lý thiết kế điều khiển thiết bị kiểm tra

Sơ đồ kết nốiđiện của thiết bị kiểm tra gồm các thành phần như sau:

Bộ khếch đại

Bộ chia kênh

Máy tính sử lý

PLC Mishubisi