Thiết kế và chế tạo cánh tay robot phân loại sản phẩm sử dụng xử lý ảnh

Nhận thấy được vấn để trên nên trong học phần này nhóm lựa chọn đề tài “Thiết kế và chế tạo cánh tay robot phân loại sản phẩm sử dụng xử lý ảnh” với mục tiêu tạo ra một sản phẩm hoạt độn

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn: TS LÊ HOÀI NAM

Sinh viên thực hiện: HUỲNH MINH LỰU

LƯƠNG THẾ PHI

TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo cánh tay robot phân loại sản phẩm sử dụng xử lý ảnh

SV thực hiện : Lương Thế Phi MSSV: 101150177 Lớp: 15CDT1

Huỳnh Minh Lựu MSSV: 101150174 Lớp: 15CDT1

GV hướng dẫn: TS Lê Hoài Nam

GV duyệt: TS Đặng Phước Vinh

1 Nhu cầu thực tế của đề tài

Việt Nam vốn là một đất nước đi lên từ nông nghiệp, từ xưa đến nay vẫn lấy nông nghiệp là trọng tâm phát triển nền kinh tế của đất nước Khi bước vào giai đoạn hội nhập với nền kinh tế thế giới, với chính sách mở cửa nền kinh tế nhà nước ta đã xác định lấy nền công nghiệp và dịch vụ làm trọng tâm, chuyển dịch dần cơ cấu lao động từ nông-lâm –ngư sang công nghiệp, dịch vụ nhằm tạo bước đà phát triển kinh tế

để bắt kịp với sự phát triển của các nước trong khu vực và trên thế giới Với tốc độ phát triển khoa học-kĩ thuật của nước ta như hiện nay, các nghành công nghiệp ngày càng đòi hỏi trình độ cao và không ngừng đổi mới bắt kịp xu hướng của thế giới, dần dần đưa tự động hóa vào thay thế con người

Nhận thấy được vấn để trên nên trong học phần này nhóm lựa chọn đề tài

“Thiết kế và chế tạo cánh tay robot phân loại sản phẩm sử dụng xử lý ảnh” với mục tiêu tạo ra một sản phẩm hoạt động hiệu quả có khả năng ứng dụng vào thực tế để góp phần bắt kịp sự phát triển của công nghiệp

2 Phạm vi nghiên cứu của đề tài tốt nghiệp:

 Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo hệ thống cánh tay robot

 Số bản vẽ: 5 bản vẽ A0

 Mô hình: 1

4 Kết quả đạt đƣợc:

 Nghiên cứu, tìm hiểu và điều khiển các cơ cấu xilanh khí nén

 Nhóm đã chế tạo thành công cánh tay robot khí nén

 Xử lý ảnh có thể phân biệt đƣợc hình dáng và màu sắc của sản phẩm

Đà Nẵng, ngày 19 tháng 12 năm 2019

Sinh viên thực hiện

DUT-LRCC

Họ tên sinh viên: Lương Thế Phi Số thẻ sinh viên: 101150177

Lớp:15CDT1 Khoa: Cơ khí Ngành: Kỹ thuật Cơ điện tử

Họ tên sinh viên: Huỳnh Minh Lựu Số thẻ sinh viên: 101150174

Lớp:15CDT1 Khoa: Cơ khí Ngành: Kỹ thuật Cơ điện tử

1 Tên đề tài đồ án:

Thiết kế và chế tạo cánh tay robot phân loại sản phẩm dùng xử lý ảnh

Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

2 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

Hệ thống gắp và phân loại 4 loại sản phầm theo hình dạng và màu sắc gồm: hình tròn màu vàng, hình tròn màu xanh, hình vuông màu vàng, hình vuông màu xanh

Vật liệu : Sắt, thép, gỗ, nhựa in 3D

3 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

Chương 1 Giới thiệu tổng quan về hệ thống

6 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 25/08/2019

7 Ngày hoàn thành đồ án: 15/12/2019

Đà Nẵng, ngày 25 tháng 8 năm 2019

DUT-LRCC

LỜI NÓI ĐẦU

Với tốc độ phát triển kinh tế cũng như khoa học-kĩ thuật của nước ta như hiện nay, các ngành công nghiệp ngày càng đòi hỏi trình độ cao và ngừng đổi mới bắt kịp

xu hướng của thế giới Đây đồng thời là một cơ hội nhưng cũng là thách thức lớn đối với ngành Cơ điện tử, phải không ngừng nỗ lực học tập, ứng dụng những thành tựu khoa học-kĩ thuật vào thực tế đời sống xã hội đáp ứng nhu cầu của con người Trong

đó robot là một phát minh vĩ đại, robot xuất hiện trong hầu hết các lĩnh vực từ đời sống như robot dọn nhà, robot chỉ đường… hay trong sản xuất công nghiệp với các robot hàn, láp ráp tự động với độ chính xác cao và năng suất hiệu quả Các robot ngày càng thông minh và hoạt động hiệu quả hơn, chúng đang dần thay thế con người trong các hoạt động sản xuất

Nắm bắt được vấn để trên nên trong học phần này nhóm lựa chọn đề tài “Thiết kế và chế tạo cánh tay robot phân loại sản phẩm sử dụng xử lý ảnh” với mục tiêu tạo ra một sản phẩm hoạt động hiệu quả có khả năng ứng dụng vào thực tế

Dưới sự hướng dẫn và chỉ bảo nhiệt tình của thầy TS Lê Hoài Nam nhóm đã hoàn thành đề tài đúng thời gian quy định Tuy nhiên do thời gian và kiến thức còn nhiều hạn chế nên không tránh khỏi những sai sót khi thực hiện đồ án Vì vậy chúng em rất mong nhận được sự thông cảm và đóng góp ý kiến từ các thầy, cô để đề tài được hoàn thiện hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

DUT-LRCC

CAM ĐOAN

Kính gửi Khoa Cơ khí - Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng

Chúng em xin cam đoan đồ án tuân thủ tốt các quy định về liêm chính học thuật:

- Không đạo văn hay bất kì hình thức nào sử dụng ý tưởng, kết quả nghiên cứu, dịch đoạn của người khác mà không trích dẫn

- Các thông tin trích dẫn trong đồ án đều được chỉ rõ nguồn gốc tham khảo Không bịa đặt, đưa ra các thông tin sai lệch so với nguồn trích dẫn

- Kết quả và số liệu trong đồ án này là trung thực không ngụy tạo, làm giả

Sinh viên thực hiện

DUT-LRCC

MỤC LỤC

TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i

LỜI NÓI ĐẦU i

CAM ĐOAN ii

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ v

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Giới thiệu tổng quan về đề tài 1

1.2.1 Khái quát về hệ thống phân loại sản phẩm 1

1.2.2 Giới thiệu về cánh tay robot phân loại sản phẩm trong đề đài 3

1.3 Mô hình hóa hệ thống 4

1.3.1 Tổng quan 4

1.3.2 Sơ đồ khối hệ thống 5

1.3.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống 6

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 7

2.1 Thiết kế băng tải 7

2.2 Thiết kế cánh tay robot 8

2.2.1 Cơ cấu đế xoay 9

2.2.2 Cơ cấu trượt dọc 10

2.2.3 Cơ cấu trượt ngang 12

2.2.4 Cơ cấu tay gắp 13

2.3 Lựa chọn thiết bị trong cơ cấu chấp hành 14

2.3.1 Xy lanh khí nén 14

2.3.2 Van điện từ 15

2.3.3 Van tiết lưu khí nén 16

2.3.4 Rơle 18

DUT-LRCC

2.4 Mô phỏng hệ thống 21

CHƯƠNG 3: XỬ LÝ ẢNH 22

3.1 Tổng quan về xử lý ảnh 22

3.2 Các khái niệm cơ bản trong xử lý ảnh 22

3.2.1 Ảnh kĩ thuật số (Digital image) 22

3.2.2 Độ phân giải của ảnh (Resolution) 22

3.2.3 Điểm ảnh (Pixel) 22

3.2.4 Mức xám của ảnh (Grayscale) 23

3.2.5 Không gian màu 23

3.3 Các thành phần của hệ thống xử lý ảnh 23

3.3.1 Camera xử lý ảnh 23

3.3.2 Thư viện OpenCV 24

3.4 Quy trình xử lí ảnh 26

CHƯƠNG 4: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 27

4.1 Giới thiệu về các linh kiện trong mạch điều khiển 27

4.1.1 PLC Siemens S7-1200 27

4.1.2 Driver điều khiển động cơ bước TB6600 31

4.1.3 Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4 32

4.1.4 Cảm biến từ trường NJK-5002C 33

4.2 Cấu hình điều khiển động cơ bước trong TIA Portal V15 34

4.3 Lưu đồ thuật toán điều khiển 38

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 39

TÀI LIỆU THAM KHẢO 1

PHỤ LỤC 1 1

PHỤ LỤC 2 4

DUT-LRCC

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

Bảng 4.1 Đặc tính kĩ thuật cơ bản các dòng PLC 28

Bảng 4.2 Thông số các module mở rộng 29

Bảng 4.3 Cài đặt cường độ dòng điện 32

Bảng 4.4 Cài đặt vi bước 32

Hình 1.1 Cánh tay robot phân loại rác ở thực tế 2

Hình 1.2 Robot Delta sắp xếp các quả bóng golf theo màu sắc 3

Hình 1.3 Sơ đồ tổng quan hệ thống 4

Hình 1.4 Sơ đồ khối hệ thống 5

Hình 2.1 Băng tải mô phỏng 7

Hình 2.2 Băng tải thực tế 8

Hình 2.3 Sơ đồ động băng tải 8

Hình 2.4 Cơ cấu đế xoay 9

Hình 2.5 Đế xoay thực tế 9

Hình 2.6 Sơ đồ động của đế xoay 10

Hình 2.7 Cơ cấu trượt dọc 10

Hình 2.8 Cơ cấu trượt dọc thực tế 11

Hình 2.9 Sơ đồ động của cơ cấu trượt dọc 11

Hình 2.10 Cơ cấu trượt ngang 12

Hình 2.11 Cơ cấu trượt ngang thực tế 12

Hình 2.12 Cơ cấu tay gắp sản phẩm 13

Hình 2.13 Cơ cấu tay gắp thực tế 13

Hình 2.14 Sơ đồ động cơ cấu trượt ngang và cơ cấu tay gắp 14

Hình 2.15 Xy lanh tròn khí nén 14

DUT-LRCC

Hình 2.18 Van tiết lưu khí nén NSC 17

Hình 2.19 Rơle trung gian 8 chân 18

Hình 2.20 Động cơ bước được sử dụng trong đồ án 20

Hình 2.21 Hệ thống mô phỏng 21

Hình 3.1 Camera Logitech HD C270 24

Hình 3.2 Lưu đồ thuật toán thực hiện xử lý ảnh 26

Hình 4.1 PLC S7-1200 trong thực tế 27

Hình 4.2 Cấu hình gaio tiếp của PLC S7-1200 30

Hình 4.3 Sơ đồ đấu dây CPU 1214C DC/DC/DC 30

Hình 4.4 Driver điều khiển động cơ bước TB6600 31

Hình 4.5 Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4 33

Hình 4.6 Cảm biến từ trường NJK-5002C 33

Hình 4.7 Chọn CPU S7-1200 DC/DC/DC 34

Hình 4.8 Cho phép chế độ điều khiển động cơ hoạt động 34

Hình 4.9 Chọn chế độ điều khiển động cơ PTO 35

Hình 4.10 Tạo một object technology 35

Hình 4.11 Cấu hình điều khiển động cơ 36

Hình 4.12 Cài đặt số xung trên vòng quay của động cơ 36

Hình 4.13 Cài đặt vị trí giới hạn 37

Hình 4.14 Thiết lập tốc độ tối đa và gia tốc 37

Hình 4.15 Thiết lập chế độ home 38

Hình 4.16 Lưu đồ thuật toán điều khiển 38

Hình 5.1 Hệ thống thực tế được thiết kế 39

DUT-LRCC

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG

1.1 Đặt vấn đề

Việt Nam vốn là một đất nước thuần nông, từ bao đời qua vẫn lấy nông nghiệp

là trọng tâm phát triển nền kinh tế của đất nước Tuy nhiên bước vào giai đoạn hội nhập với nền kinh tế thế giới, với chính sách mở cửa nền kinh tế nhà nước ta đã xác định lấy nền công nghiệp và dịch vụ làm trọng tâm, chuyển dịch dần cơ cấu lao động

từ nông, lâm nghiệp sang công nghiệp, dịch vụ nhằm tạo bước đà phát triển kinh tế để bắt kịp với sự phát triển của các nước trong khu vực và trên thế giới Do đó tạo ra một thách thức lớn cho các doanh nghiệp sản xuất Việt Nam vốn là các doanh nghiệp vừa

và nhỏ lâu nay vốn quen với hình thức sản xuất nhỏ lẻ, máy móc, thiết bị lạc hậu chủ yếu dựa vào nguồn nhân công dồi dào và giá rẻ Đứng trước sự đổ bộ của các doanh nghiệp nước ngoài vào nước ta, các doanh nghiệp nội địa buộc phải thay đổi để tồn tại nếu không sẽ bị “nuốt chửng” Vì vậy yếu tố công nghệ sản xuất được các doanh nghiệp quan tâm đổi mới, giảm dần sự phụ thuộc vào lao động con người đồng thời nâng cao tính tự động hóa của dây chuyền sản xuất, sử dụng các công nghệ mới nhằm nâng cao năng suất sản xuất

Nắm bắt được vấn đề đó nhóm đã có ý tưởng thiết kế và chế tạo cánh tay robot phân loại sản phẩm sử dụng xử lí ảnh

1.2 Giới thiệu tổng quan về đề tài

1.2.1 Khái quát về hệ thống phân loại sản phẩm

Phân loại sản phẩm là một khâu quan trọng trong quá trình sản xuất với mục đích xác định loại sản phẩm, kiểm định chất lượng sản phẩm trước khi bước vào khâu đóng gói đưa ra thị trường nhằm loại bỏ những sản phẩm lỗi, không đạt yêu cầu về hình dáng, kích thước, màu sắc…Tùy thuộc vào độ phức tạp yêu cầu của từng loại sản phẩm mà ta có thể đưa ra những phương pháp phân loại sản phẩm khác nhau Hiện nay

có một số phương pháp phân loại sản phẩm được ứng dụng rất nhiều như:

 Phân loại sản phẩm theo kích thước

 Phân loại sản phẩm theo màu sắc

DUT-LRCC

 Phân loại sản phẩm theo khối lƣợng

 Phân loại sản phẩm theo mã vạch

 Phân loại sản phẩm theo vật liệu

Hình 1.1 Cánh tay robot phân loại rác ở thực tế Một hệ thống phân loại sản phẩm bao gồm các cảm biến hoặc camera thu nhận các tín hiệu từ sản phẩm cần phân loai sau đó truyền về bộ xử lí để nhận dạng sản phẩm thông qua các đặc điểm về hình dáng, màu sắc, khối lƣợng, sau đó bộ xử lí truyền tín hiệu đến cơ cấu chấp hành là cánh tay robot, hệ thống băng tải hay các cơ cấu chấp hành khác để thực hiện việc phân loại sản phẩm

DUT-LRCC

Hình 1.2 Robot Delta sắp xếp các quả bóng golf theo màu sắc

1.2.2 Giới thiệu về cánh tay robot phân loại sản phẩm trong đề đài

Sau khi tìm hiểu và được sự hướng dẫn của thầy TS Lê Hoài Nam nhóm đã thiết kế và chế tạo cánh tay robot khí nén phân loại sản phẩm kết hợp xử lí ảnh Sản phẩm được phân loại dựa trên màu sắc : màu vàng và xanh dương cùng với hình dáng : hình tròn và hình vuông Hệ thống gồm có camera thu tín hiệu truyền về máy tính để

xử lí ảnh với OpenCV, sau khi máy tính xử lí, nhận dạng xong sản phẩm truyền tín hiệu xuống PLC S7-1200 điều khiển cánh tay robot khí nén thực hiện gắp thả vật

DUT-LRCC

ra

DUT-LRCC

1.3.2 Sơ đồ khối hệ thống

Hình 1.4 Sơ đồ khối hệ thống

Sơ đồ hệ thống gồm có 5 khối chính:

- Khối nguồn: có nhiệm vụ cung cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống sử dụng điện

- Khối điều khiển: PLC S7-1200 nhận tín hiệu từ máy tính để điều khển cánh tay robot

- Khối xử lý ảnh: camera và máy tính phân loại sản phẩm thông qua hình dáng và màu sắc sau đó truyền tín hiệu xuống PLC

- Khối cơ cấu chấp hành: nhận tín hiệu điều khiển và thực hiện gắp và thả sản phẩm đến đúng vị trí của nó

- Khối cảm biến: nhận tín hiệu từ các cơ cấu và truyền về PLC

DUT-LRCC

1.3.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống

Theo nhƣ sơ đồ khối của hệ thống đã trình bày ở hình 2.2 thì hệ thống hoạt động nhƣ sau: Khi nhấn nút start cánh tay robot quay về vị trí gốc băng tải chạy đƣa sản phẩm đến vị trí gắp của cánh tay Khi cảm biến tiệm cận có tín hiệu băng tải dừng, camera lấy hình ảnh đƣa về máy tính xử lí Máy tính sau khi xử lí và phân biệt đƣợc loại sản phẩm sẽ gửi tín hiệu đến PLC Tại đây, PLC sẽ điều khiển cánh tay robot 3 bậc tự do gắp và thả sản phẩm đến đúng vị trí sau đó quay về vị trí gốc Sau đó băng tải sẽ tiếp tục chạy đƣa sản phẩm đi, quá trình sẽ lặp đi lặp lại cho đến khi nhấn stop

DUT-LRCC

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG

2.1 Thiết kế băng tải

Hình 2.1 Băng tải mô phỏng

Độ rộng băng tải phụ thuộc sản phẩm cần vận chuyển và kích cỡ vật phẩm cần vận chuyển trên băng Nếu kích cỡ vật phẩm càng lớn thì độ rộng băng tải càng phải rộng Vận tốc băng tải cần giới hạn tùy thuộc dung lượng của băng, độ rộng của băng và đặc tính của vật liệu cần vận chuyển Sử dụng băng hẹp chuyển động với vận tốc cao là kinh tế nhất; nhưng vận hành băng tải có độ rộng lớn lại dễ dàng hơn so với băng tải hẹp

Với nhu cầu sử dụng đồ án là vận chuyển các sản phẩm nhỏ với kích thước 34x34mm

ta chọn băng tải với bề ngang 120 mm

Thông số động cơ điều khiển băng tải ở hệ thống:

- Điện áp định mức : DC 12V

- Dòng điện không tải: 60mA

- Momen xoắn ở 12V: 5kg.cm

DUT-LRCC

Hình 2.2 Băng tải thực tế

Hình 2.3 Sơ đồ động băng tải

2.2 Thiết kế cánh tay robot

Cơ cấu cánh tay robot gồm các bộ phận:

- Cơ cấu đế xoay

- Cơ cấu trƣợt dọc

- Cơ cấu trƣợt ngang

- Cơ cấu tay gắp

DUT-LRCC

2.2.1 Cơ cấu đế xoay

Cơ cấu đế xoay gồm có gối đỡ vòng bi Ø25, trục, tấm đế tròn thêm vào đó là động cơ bước và bộ truyền xích giúp cho đế xoay quanh tại vị trí cố định

Hình 2.4 Cơ cấu đế xoay

Hình 2.5 Đế xoay thực tế

DUT-LRCC

Hình 2.6 Sơ đồ động của đế xoay

2.2.2 Cơ cấu trượt dọc

Cơ cấu gồm có 2 thanh inox Ø12 đặt trong 2 con trƣợt chặn đầu LMK12UU song song với xylanh theo chiều thẳng đứng, 2 thanh inox đƣợc gắn với đế nhờ gối đỡ trục Cơ cấu trƣợt dọc góp phần đƣa sản phẩm đã phân loại lên vị trí cao hơn

DUT-LRCC

Hình 2.8 Cơ cấu trƣợt dọc thực tế DUT-LRCC

2.2.3 Cơ cấu trượt ngang

Cơ cấu gồm có 2 thanh inox Ø12 đặt song song với xylanh theo chiều nằm ngang và đƣợc gắn chặt vào 1 đầu của cơ cấu xylanh trƣợt dọc Cơ cấu này giúp gắp sản phầm ở

vị trí xa hơn

Hình 2.10 Cơ cấu trƣợt ngang DUT-LRCC

2.2.4 Cơ cấu tay gắp

Cơ cấu tay gắp bao gồm chi tiết gá đỡ xylanh nhỏ được nối từ cơ cấu trượt ngang, khi xylanh đẩy lùi thì các chi tiết của cánh gắp hoạt động theo để gắp và thả sản phẩm Do nhu cầu của các sản phẩm được thiết kế trước có kích thước là Ø35mm đối với sản phẩm tròn và cạnh 35mm đối với sản phẩm hình vuông nên nhóm thiết kế độ thu hẹp nhỏ nhất của đầu gắp nằm trong khoảng 34-35mm

Vật liệu chính dùng cho cơ cấu tay gắp là nhựa được in 3D

Hình 2.12 Cơ cấu tay gắp sản phẩm

DUT-LRCC

Hình 2.14 Sơ đồ động cơ cấu trượt ngang và cơ cấu tay gắp

2.3 Lựa chọn thiết bị trong cơ cấu chấp hành

2.3.1 Xy lanh khí nén

Xy lanh khí nén là thiết bị cơ được vận hành bằng khí nén Cụ thể xy lanh khí nén hoạt động bằng cách chuyển hóa năng lượng của khí nén thành động năng khiến piston của xy lanh chuyển động theo hướng mong muốn, qua đó truyền động đến thiết bị

Hình 2.15 Xy lanh tròn khí nén

DUT-LRCC

Phân loại: trên thị trường có rất nhiều loại xy lanh khác nhau về mẫu mã, chủng loại, xuất xứ nhưng chúng ta có thể phân làm 2 loại:

- Xy lanh tác động đơn: là loại xy lanh sử dụng khí nén để dịch chuyển piston xylanh theo hướng nhất định

- Xy lanh tác động kép: là loại xy lanh cho phép ứng dụng lực đẩy khí nén thành hai hướng hành trình di chuyển, cơ cấu dẫn động có thanh đẩy ở hai đầu piston Cấu tạo của xy lanh khí nén:

- Piston: bộ phận chính tạo ra cơ năng

- Thân trụ

- Trục piston

- Các lỗ cấp, thoát khí Cap end-port và Rod end-port

Hình 2.16 Cấu tạo của xy lanh khí nén Ứng dụng của xy lanh khí nén: xy lanh khí nén được ứng dụng rộng rãi trong các nghành công nghiệp: công nghiệp lắp ráp, công nghiệp chế biến, dây chuyền sản xuất, công nghiệp tự động…

2.3.2 Van điện từ

Van điện từ khí nén là một thiết bi điều khiển của hệ thống khí nén, chúng được dùng để điều khiển chuyển động của các thiết bị cũng như điều khiển áp lực và lưu lượng cung cấp cho cơ cấu chấp hành

DUT-LRCC

Đây là thiết bị dùng để điều chỉnh dòng lưu chất là khí nén trong các hệ thống khí nén, tùy vào vị trí lắp đặt mà van có nhiệm vụ cấp hay ngắt khí nén Chính vì vậy đây

là thiết bị không thể thiếu trong các hệ thống khí nén

Phân loại chung: van điện từ được phân thanh các loại sau:

- Van điện từ khí nén 2/2: là loại van có 2 cửa 2 vị trí

- Van điện từ khí nén 3/2: là loại van có 3 cửa 2 vị trí

- Van điện từ khí nén 5/2: là loại van có 5 cửa 2 vị trí

Hình 2.17 Van điện từ khí nén 5/2

2.3.3 Van tiết lưu khí nén

Van tiết lưu khí nén điều khiển dòng chảy được sử dụng để giảm tốc độ dòng

chảy trong một phần của mạch khí nén, dẫn đến tốc độ bộ truyền động chậm hơn Không giống như van kim, van điều khiển dòng chảy điều chỉnh luồng không khí chỉ theo một hướng, cho phép dòng chảy tự do theo hướng ngược lại Van tiết lưu khí nén

có nhiệm vụ điều chỉnh lưu lượng dòng chảy có nghĩa là chúng có thể điều chỉnh tốc

độ hoặc thời gian chạy của cơ cấu vận hành Các yêu cầu về tỷ lệ lưu lượng cực kỳ quan trọng khi lựa chọn van điều khiển dòng khí nén Tốc độ của thiết bị truyền động liên quan phụ thuộc vào mức độ nhanh của bộ truyền động có thể được khí nén nhìu ở đầu vào và ít ở đầu ra

Van tiết lưu khí nén có nhìu kiểu dáng, cấu hình, và kích thước

Các loại van tiết lưu khí nén trên thị trường hiện nay:

- Van tiết lưu khí nén có tiết diện không thay đổi được Lưu lượng dòng chảy qua

DUT-LRCC

- Van tiết lưu khí nén có tiết diện điều chỉnh, thay đổi được Có thể điều chỉnh được lưu lượng dòng khí đi qua van Dòng khí nén đi từ A qua B và ngược lại Tiết diện A thay đổi bằng vít điều chỉnh

- Van tiết lưu khí nén một chiều điều khiển bằng tay Tiết diện chảy A thay đổi bằng cách điều chỉnh vít điều chỉnh bằng tay Khi dòng khí nén từ A qua B, lò

xo đẩy màng chắn xuống và dòng khí nén đi qua khoảng hở giữa màng chắn và mặt tựa màng chắn, lưu lượng của chúng là không điều chỉnh được

Cấu tạo và ứng dụng của van tiết lưu khí nén:

- Van tiết lưu là một thiết bị không thể thiếu trong các ngành công nghiệp Trong thực tế khi dòng môi chất đi qua các van trên đường ống, các cửa nghẽn trong các lưu lượng kế, các ống mao dẫn hoặc van tiết lưu trong hệ thống lạnh … thì

có thể xem như nó đã thực hiện quá trình tiết lưu Khi đó áp suất chất môi giới

sẽ bị giảm xuống do những dòng xoáy và ma sát mạnh được sinh ra Độ giảm

áp suất này phụ thuộc vào bản chất, trạng thái của chất môi giới, độ co hẹp của ống và tốc độ của dòng khí

- Quá trình tiết lưu thường đi kèm với sự giảm hiệu suất của chất môi giới và điều này là có hại Tuy nhiên, đôi khi người ta cũng cần tạo ra các quá trình tiết lưu để điều chỉnh công suất của các thiết bị sử dụng hơi nước, đo lưu lượng, giảm áp trong các hệ thống làm lạnh …

- Tốc độ dòng khí sẽ tăng lên trong lỗ Sau khi đi qua hết lỗ, tốc độ khí lại giảm xuống, và áp suất tăng nhưng không bằng ban đầu Vận tốc thay đổi sẽ dẫn đến khối lượng riêng của khí tăng vì áp suất giảm

Trong hệ thống này, nhóm chọn van tiết lưu NSC:

DUT-LRCC

Tính năng của van tiết lưu khí nén NSC

- Chính xác điều chỉnh tốc độ không khí tối ưu để điều khiển chuyển động chính xác

- Cấu hình nhỏ gọn và tiết kiệm không gian cung cấp một khoảng chức năng rộng các luồng không khí

- Có sẵn trong kiểu phương pháp điều khiển để đo không khí theo hướng không theo hướng hoặc đi vào hoặc cạn kiệt thiết bị lái

2.3.4 Rơle

Rơle là một công tắc chuyển đổi trạng thái hoạt động bằng điện Nói là một công tắc là vì rơle có hai trạng thái ON và OFF Rơle ở trạng thái ON hay OFF phụ thuộc vào dòng điện có chạy qua rơle hay không

Hình 2.19 Rơle trung gian 8 chân

DUT-LRCC

Về hoạt động:

- Động cơ bước không quay theo cơ chế thông thường, chúng quay theo từng bước nên có độ chính xác rất cao về mặt điều khiển học Chúng làm việc nhờ các bộ chuyển mạch điện tử đưa các tín hiệu điều khiển vào stato theo thứ tự và một tần số nhất định Tổng số góc quay của rôto tương ứng với số lần chuyển mạch, cũng như chiều quay và tốc độ quay của rôto phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi

- Khác với động cơ đồng bộ thông thường, rotor của động cơ bước được khởi động bằng phương pháp tần số do không có cuộn dây khởi động Rotor của động cơ bước có rotor tích cực hoặc rotor thụ động Động cơ bước làm việc nhờ

bộ chuyển mạch điện tử đưa các tín hiệu vào Stator theo một thứ tự và một tần

số nhất định

- Số lần chuyển mạch sẽ bằng tổng số góc quay của rotor, chiều quay và tốc độ quay của rotor cũng phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi.Xung điện áp cấp cho cuộn dây stator có thể là xung 1 cực hoặc 2 cực Chuyển mạch điện tử có thể cung cấp điện áp điều khiển cho các cuộn dây stator theo từng cuộn riêng lẻ hoặc có thể theo từng nhóm các cuộn dây Trị số cũng như chiều

DUT-LRCC

đó, vị trí của rotor của động cơ bước phụ thuộc hoàn toàn vào phương pháp cung cấp điện cho các cuộn dây

Cách điều khiển động cơ bước:

Động cơ bước được điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau tạo thành các chuyển động góc quay hoặc các chuyển động của rotor Động cơ bước không quay theo cơ chế thông thường, chúng quay theo từng bước bên có chế độ chính xác rất cao về mặt điều khiển học Chúng làm việc nhờ các bộ chuyển mạch điện tử đưa các tín hiệu điều khiển vào Stator theo thứ tự và tần số nhất định Trong đồ án này nhóm sử dụng một mạch điều khiển động cơ bước là TB6600

Hình 2.20 Động cơ bước được sử dụng trong đồ án Thông số kĩ thuật:

 1 bước = 1,8 độ

 Mô-men xoắn: 8,5 kg

 Số lượng dây: 6

 Dòng điện mỗi pha: 3A

 Điện áp mỗi pha: 2,3V

DUT-LRCC