CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1. Lý do chọn đề tài Trong giai đoạn hội nhập kinh tế quốc tế, cùng với quá trình đổi mới và phát triển không ngừng của đất nước, Việt Nam đang tích cực thúc đẩy sự phát triển của nhiều ngành công nghiệp quan trọng. Một trong những ngành nổi bật là cơ khí và cơ điện tử, với những bước tiến vượt bậc. Cơ điện tử, kết hợp giữa cơ khí truyền thống và công nghệ điện tử hiện đại, đã cho ra đời những sản phẩm chất lượng cao và năng suất ấn tượng, phục vụ không chỉ thị trường trong nước mà còn xuất khẩu sang các thị trường lớn như Liên minh Châu Âu và các quốc gia châu Á.
Sự phát triển của khoa học kỹ thuật đã làm nổi bật xu hướng sử dụng pin tái sử dụng như một giải pháp phát triển bền vững. Pin, đặc biệt là pin lithium-ion, đã trở thành nguồn năng lượng phổ biến cho nhiều thiết bị cầm tay và công nghiệp. Các thiết bị sử dụng pin, như máy khoan không dây, ngày càng được ưa chuộng vì tính tiện lợi và gọn nhẹ. Tuy nhiên, việc đảm bảo chất lượng và an toàn của pin trong quá trình sử dụng là một thách thức lớn.
Pin không đạt chất lượng có thể gây ra các vấn đề nghiêm trọng như cháy nổ, giảm tuổi thọ thiết bị và gây thiệt hại kinh tế. Việc kiểm tra chất lượng pin máy khoan thủ công không chỉ tốn nhiều thời gian và nhân công mà còn tiềm ẩn nguy cơ sai sót. Để giải quyết vấn đề này, cần có một hệ thống kiểm tra tự động, đảm bảo độ chính xác và hiệu quả cao hơn. Với những lý do trên, nhóm đã quyết định chọn đề tài “Thiết kế và chế tạo máy kiểm tra máy khoan pin tự động có giám sát qua Web-server”.
Đây là một đề tài quan trọng, thiết thực và có tính ứng dụng cao, không chỉ phản ánh tính cấp thiết trong việc kiểm soát chất lượng pin máy khoan mà còn góp phần vào việc áp dụng công nghệ thông tin vào quản lý sản xuất. Đề tài này hướng tới xây dựng một ngành công nghiệp thông minh và hiện đại, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về chất lượng và an toàn của pin trong các thiết bị công nghiệp và tiêu dùng. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1. Ý nghĩa khoa học: - Nghiên cứu và phát triển công nghệ: Góp phần phát triển các công nghệ kiểm tra tự động và hệ thống giám sát từ xa qua Web-server.
- Phát triển các thuật toán kiểm tra: Nghiên cứu và phát triển các thuật toán kiểm tra chất lượng pin máy khoan, từ đó nâng cao độ chính xác và độ tin cậy của sản phẩm. - Phát triển các kỹ năng làm việc trong công nghệ mới. - Khuyến khích sự nghiên cứu và sáng tạo của các kỹ sư, kỹ thuật viên. Ý nghĩa thực tiễn: - Đảm bảo chất lượng và an toàn cho người sử dụng máy khoan pin.
- Nâng cao hiệu quả sản xuất và tiết kiệm chi phí cho doanh nghiệp. - Tăng cường năng lực cạnh tranh giữa các doanh nghiệp trên thị trường. - Tiết kiệm thời gian và nhân lực. - Đào tạo và phát triển đội ngũ kỹ sư, kỹ thuật viên có trình độ chuyên môn cao.
- Bảo vệ môi trường. - Thu hút và tang cường sự tin tưởng của khách hàng. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy kiểm tra máy khoan pin tự động với các đặc tính sau: - Thiết kế và chế tạo mô hình gọn gàng, dễ dàng vận hành và sữa chữa. - Tính toán, lựa chọn động cơ, các chi tiết, cơ cấu phù hợp cho máy kiểm tra máy khoan pin tự động.
- Thiết kế mạch điều mạch điều khiển cho máy. - Giao diện giám sát và điều khiển đơn giản, thân thiện với người dùng. - Web có chức năng giám sát điện áp, dòng điện, công suất và điều khiển khoan theo tọa độ có thể thay đổi. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.
Đối tượng nghiên cứu - Động cơ bước 57. - Nền tảng RTOS (Real-time operating system). - Nền tảng OOP (Hướng đối tượng). - Cấu tạo và nguyên lý hoạt động máy khoan CNC 3 trục.
- Nghiên cứu thiết kế phần cơ khí cho máy kiểm tra máy khoan pin tự động. - Nghiên cứu vi điều khiển STM32F407VET6 Discovery, ESP8266 và Driver điều khiển TB6600. - Nghiên cứu thiết kế thi công mạch điện tử và mạch công suất. - Nghiên cứu các giải thuật điều khiển, truyền nhận dữ liệu uart, truyền nhận giữa vi điều khiển và web.
Phạm vi nghiên cứu - Khối lượng Máy khoan: 2. - Nghiên cứu đo điện áp, dòng điện, công suất pin và nhiệt độ cảm biến đo dòng của dòng pin máy khoan Makita 26V đưa dữ liệu lên webserver. 2 CHƯƠNG 1 - Thời gian thực hiện: Nghiên cứu được thực hiện trong 5 tháng, từ tháng 2/2024 đến tháng 7/2024. Phương pháp nghiên cứu 1.
Cơ sở phương pháp luận Dựa trên cơ sở những kiến thức hiện có về các dòng máy CNC, cụ thể hơn là máy khoan CNC gỗ. Từ đó tổng hợp, đánh giá và lựa chọn ra những phương án phù hợp với đề tài. Các phương pháp nghiên cứu cụ thể • Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: - Thu thập thông tin về sự cần thiết của máy khoan và máy khoan gỗ CNC. - Tổng hợp dữ liệu từ các tài liệu và nghiên cứu khoa học liên quan.
- Xác định cơ chế và chức năng của máy dựa trên các lý thuyết và nguyên lý cơ bản. • Phương pháp thực nghiệm: - Tiến hành các thí nghiệm thực tế trên các mẫu máy khoan gỗ CNC hiện có. - Ghi nhận và phân tích kết quả để đánh giá hiệu suất và hiệu quả của máy. • Phương pháp mô phỏng: - Sử dụng phần mềm mô phỏng để dự đoán và tối ưu hóa hoạt động của máy khoan CNC gỗ.
- Mô phỏng các kịch bản hoạt động để kiểm tra tính ổn định và hiệu quả của máy. • Phương pháp phân tích và đánh giá: - Ứng dụng các kiến thức chuyên ngành như Cơ kỹ thuật, Nguyên lý chi tiết máy, Vi xử lý, và Hệ thống điều khiển Servo vào việc tính toán, kiểm nghiệm, thiết kế và điều khiển máy. - Đánh giá các phương án dựa trên tiêu chí hiệu suất, độ chính xác, và tính khả thi. Bố cục của ĐATN Báo cáo đồ án nhóm xây dựng được chia làm 7 chương, với nội dung như sau: - CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU.
Trình bày về lý do chọn đề tài, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài, đối tượng và phạm vi nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu, bố cục của đề tài. - CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT. 3 CHƯƠNG 1 Trình bày tổng quan về đặc tính, cấu tạo, nguyên lý hoạt động của máy khoan CNC. - CHƯƠNG 3: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ.
Trình bày về các yêu cầu đối với máy cần thiết kế, các thành phần chính của máy, phân tích, chọn phương án, kích thước và quy mô của mô hình, các cơ cấu của máy. - CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KẾT CẤU. Trình bày về tính toán động cơ, trục vít me, kiểm nghiệm độ bền ổ lăn bản vẽ lắp của trục X, Y, Z. - CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN.
Trình bày về sơ đồ khối hệ thống điện, tính toán lựa chọn linh kiện, thiết kế mạch nguyên lý và mạch PCB cho máy. - CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ – VẬN TỐC – GIA TỐC – GIẢM TỐC, GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ XÂY DỰNG WEB-SERVER. Trình bày tổng quan về một số khái niệm và phương pháp diều khiển máy kiểm tra máy khoan pin tự động, thiết kế web site để giám sát và điều khiển vị trí khoan. Cuối cùng trình bày về các các lưu đồ giải thuật của hệ thống.
- CHƯƠNG 7: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN. Trình bày về kết quả chế tạo phần cơ khí, phần điện và phần mềm qua hình ảnh thực tế, sau đó nhận xét và đánh giá chung về sản phẩm. Cuối cùng trình bày về những kết quả đạt được và hướng phát triển của đề tài. 4 CHƯƠNG 2 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.
Tổng quan về máy khoan CNC 2. Giới thiệu Máy CNC (Computer Numerical Control) là một thiết bị cơ khí hiện đại được điều khiển bằng máy tính, được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực gia công cơ khí. Máy hoạt động dựa trên các chuỗi sự kiện đã được lập trình trước, nhằm tạo ra các sản phẩm có thông số kỹ thuật chính xác. Sự ra đời của máy CNC đã mang lại những thay đổi đáng kể cho ngành sản xuất công nghiệp, cho phép gia công các chi tiết phức tạp từ 3 đến 5 chiều một cách dễ dàng.
Điều này không chỉ giúp giảm thời gian sản xuất mà còn nâng cao độ chính xác và tính thẩm mỹ của sản phẩm. Hơn nữa, sự hỗ trợ của máy tính đã giảm thiểu sự tương tác trực tiếp giữa con người và máy móc. Máy CNC được phân loại theo hai dạng chính: - Theo dạng máy công cụ: Máy phay CNC, máy tiện CNC, máy khoan CNC, máy dập CNC, máy mài CNC, máy cưa CNC, v. - Theo phương pháp cắt gọt: Máy cắt laser, máy cắt Plasma, máy in 3D, máy CNC Router, v.
Công nghệ CNC cho phép sản xuất các sản phẩm phức tạp với độ chính xác cao và thời gian sản xuất ngắn, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như chế tạo, gia công kim loại, gỗ, nhựa và nhiều vật liệu khác. Trong đó, máy khoan CNC là một loại máy chuyên dụng để thực hiện các thao tác khoan lỗ chính xác trên nhiều loại vật liệu khác nhau. Máy khoan CNC tự động hóa quá trình khoan, giúp tăng hiệu suất và độ chính xác của công việc, và thường được sử dụng trong sản xuất hàng loạt và các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao như trong ngành điện tử, cơ khí, và chế tạo khuôn mẫu. Cấu tạo của máy khoan CNC Hình 2.
Cấu tạo của máy khoan CNC Máy khoan CNC bao gồm các thành phần chính sau: Bộ điều khiển CNC (Control Panel): Giao diện nơi kỹ thuật viên nhập lệnh và giám sát hoạt động của máy, bao gồm màn hình và các nút điều khiển. Khung và đế (Frame and Base): Các thành phần cấu trúc hỗ trợ giữ và ổn định toàn bộ máy, thường được làm bằng gang để vận hành ổn định và không rung. Mũi khoan (Drill Bits): Dụng cụ cắt gắn vào trục chính, có nhiều loại khác nhau phù hợp với từng loại vật liệu và ứng dụng. Trục chính (Spindle): Nơi gắn các mũi khoan, quay với tốc độ cao để thực hiện việc khoan.
