Thiết kế và triển khai máy làm sạch giấy nhám hiệu quả cho ngành gỗ

Chuyên khảo phân tích Research design and implementation of sandpaper cleaning machine in woodworking industry, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên cứu tiếp

Chuyên ngành

Mechatronics Engineering

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

Graduation project

2023

133
2
0

Phí lưu trữ

35 Point

Mục lục chi tiết

ACKNOWLEDGEMENT

ABSTRACT

1. CHAPTER 1: OVERVIEW

1.1. Topic necessity

1.2. Scientific purpose and practical significance of the topic

1.3. Research objectives of the topic

1.4. Subjects and scope of research

1.4.1. Subjects of research

1.4.2. Scope of research

1.4.3. Research Methods

1.5. Outline of the graduation thesis

2. CHAPTER 2: THEORETICAL BASICS

2.1. The overview of wave

2.2. Nature of Ultrasonic Waves

2.3. Features of ultrasonic waves

2.4. The units of wave

2.5. Overview about sandpaper

2.6. Grit of sandpaper

2.7. Classification of sandpaper

2.8. Note when using sandpaper

2.9. Application of sandpaper in woodworking

2.10. Choose sandpaper of thesis

2.11. Traditional Cleaning Technology

2.12. Ultrasonic Cleaning Technology

2.13. Principles of Cleaning using Ultrasonic Technology

2.14. Cleaning Process using Ultrasonic Technology

2.15. Advantages of Ultrasonic Cleaning Technology

2.16. Factors Influencing the Ultrasonic Cleaning Process

2.16.1. Relationship between Frequency and Bubble Size

2.16.2. The Effect of Temperature

2.16.3. The Effect of Chemicals

2.16.4. Cleaning Time Required

2.16.5. Ultrasonic Power and Tank Volume

2.17. Applications of ultrasound waves

2.18. Roles and Classification of Transducers

2.19. Similar products on the market

2.19.1. CO-Z Ultrasonic Cleaner

2.19.2. VEVOR Ultrasonic Cleaner

3. CHAPTER 3: DESIGN OPTIONS

3.1. Choose machine structure

3.2. Choose transmission mechanism

3.3. Choose material of frame

3.4. Choose material of tank

3.5. Sketch machine structure

4. CHAPTER 4: DESIGN OF MECHANICAL SYSTEM

4.1. Machine structure requirements

4.2. Calculation and selection of components

4.3. X axis guide mechanism

4.4. Z axis guide mechanism

5. CHAPTER 5: DESIGN OF ELECTRICAL AND CONTROL SYSTEM

5.1. System block diagram

5.2. Calculation and Selection of Components

5.3. Pump Motor and Water Level Sensor Selection

5.4. Water Temperature Control System

5.5. Designing an ultrasonic cleaning system

5.6. Simulation of ultrasonic cleaning

5.7. Calculation and Choose component for dry tank

5.8. Voltage and current of components

5.9. Construction of electrical cabinets

5.10. Design printed circuit on Altium

5.11. Manufacture of electrical cabinet

5.12. Monitoring and Control Interface

5.13. Parameter setup and basic control section

6. CHAPTER 6: EXPERIMENT RESULTS/ FINDINGS AND ANALYSIS

6.1. Establish Target Specifications

6.2. List of metrics

6.3. Sandpaper evaluation criteria

6.4. Surface of sandpaper test

7. CHAPTER 7: CONCLUSION AND FUTURE DEVELOPMENT

Tóm tắt

I. Thiết kế máy làm sạch giấy nhám

Phần này tập trung vào thiết kế máy làm sạch giấy nhám, một giải pháp công nghệ tiên tiến trong ngành gỗ. Máy được thiết kế để tối ưu hóa quy trình làm sạch giấy nhám, giảm thiểu chi phí và tăng hiệu quả sản xuất. Các yếu tố chính bao gồm việc lựa chọn vật liệu, cấu trúc máy, và hệ thống điều khiển. Công nghệ làm sạch giấy nhám bằng sóng siêu âm được áp dụng để đảm bảo làm sạch triệt để mà không gây hại đến môi trường hoặc sức khỏe con người.

1.1. Lựa chọn cấu trúc máy

Cấu trúc máy được thiết kế để đảm bảo độ bền và hiệu quả làm sạch. Vật liệu khung máy được lựa chọn dựa trên độ cứng và khả năng chống ăn mòn. Thiết bị làm sạch giấy nhám bao gồm bể chứa, hệ thống truyền động, và các cảm biến để kiểm soát quy trình làm sạch.

1.2. Thiết kế hệ thống điều khiển

Hệ thống điều khiển sử dụng vi điều khiển STM32 để quản lý các chức năng như hiển thị thời gian, nhiệt độ, và điều khiển động cơ. Tối ưu hóa máy làm sạch giấy nhám được thực hiện thông qua việc tích hợp các thuật toán điều khiển thông minh, giúp máy hoạt động ổn định và hiệu quả.

II. Triển khai máy làm sạch giấy nhám

Phần này mô tả quá trình triển khai máy làm sạch giấy nhám trong thực tế. Máy được thử nghiệm trong môi trường sản xuất thực tế để đánh giá hiệu quả làm sạch và độ bền. Ứng dụng máy làm sạch giấy nhám trong ngành gỗ đã chứng minh khả năng giảm thiểu chi phí và tăng năng suất lao động.

2.1. Quy trình làm sạch giấy nhám

Quy trình làm sạch bao gồm các bước: đặt giấy nhám vào bể chứa, kích hoạt sóng siêu âm, và kiểm soát nhiệt độ để đảm bảo làm sạch triệt để. Hiệu quả làm sạch giấy nhám được đánh giá thông qua các thử nghiệm thực tế, cho thấy khả năng loại bỏ bụi bẩn và mảnh vụn gỗ một cách hiệu quả.

2.2. Đánh giá hiệu quả và cải tiến

Kết quả thử nghiệm cho thấy máy đạt hiệu suất làm sạch cao, giảm thiểu thời gian và chi phí. Cải tiến máy làm sạch giấy nhám được đề xuất dựa trên phản hồi từ người dùng, bao gồm việc tăng cường độ bền và tối ưu hóa hệ thống điều khiển.

III. Ứng dụng và giá trị thực tiễn

Phần này phân tích ứng dụng máy làm sạch giấy nhám trong công nghiệp gỗ và giá trị thực tiễn của nó. Máy không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn góp phần bảo vệ môi trường thông qua việc tái sử dụng giấy nhám. Giải pháp làm sạch giấy nhám này đã được nhiều doanh nghiệp đánh giá cao và áp dụng rộng rãi.

3.1. Lợi ích kinh tế và môi trường

Máy giúp giảm chi phí mua giấy nhám mới và giảm lượng chất thải ra môi trường. Giấy nhám trong ngành gỗ sau khi làm sạch có thể tái sử dụng nhiều lần, góp phần vào việc phát triển bền vững.

3.2. Triển vọng phát triển

Với những ưu điểm vượt trội, máy làm sạch giấy nhám có tiềm năng lớn trong việc mở rộng ứng dụng sang các ngành công nghiệp khác. Máy móc ngành gỗ được cải tiến liên tục để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.

21/02/2025

Trích đoạn nội dung tài liệu

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY FOR HIGH QUALITY TRAINING GRADUATION THESIS ELECTRONICS AND TELECOMMUNICATION ENGINEERING TECHNOLOGY RESEARCH, DESIGN AND IMPLEMENTATION OF SANDPAPER CLEANING MACHINE IN WOODWORKING INDUSTRY ADVISOR : NGUYEN LE TUONG STUDENTS: NGUYEN TIEN PHUC HUYNH TRUNG BUU VO DINH NGHI SKL 0 1 0 8 5 3 Ho Chi Minh City, July 2023 HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY FOR HIGH QUALITY TRAINING GRADUATION PROJECT RESEARCH, DESIGN AND IMPLEMENTATION OF SANDPAPER CLEANING MACHINE IN WOODWORKING INDUSTRY Student name: Nguyen Tien Phuc 19146137 Huynh Trung Buu 19146109 Vo Dinh Nghi 19146097 Major: MECHATRONICS ENGINEERING Advisor: NGUYEN LE TUONG, M. Ho Chi Minh City, July 2023 THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence – Freedom– Happiness -------- Ho Chi Minh City, January 20, 2020 GRADUATION PROJECT ASSIGNMENT Student name: _________________________ Student ID: ___________________ Student name: __________________________ Student ID: ___________________ Student name: __________________________ Student ID: ___________________ Major: ________________________________ Class: ________________________ Advisor: ____________________________ Phone number: _________________ Date of assignment: _____________________ Date of submission: _____________ 1. Initial materials provided by the advisor: ___________________________________ 3. Content of the project: _________________________________________________ 4.

Final product: ________________________________________________________ CHAIR OF THE PROGRAM ADVISOR (Sign with full name) (Sign with full name) i THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence – Freedom– Happiness -------- Ho Chi Minh City, January 20, 2020 ADVISOR’S EVALUATION SHEET Student name:. Content of the project:. Approval for oral defense? (Approved or denied) .) Ho Chi Minh City, month day, year ADVISOR (Sign with full name) ii THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence – Freedom– Happiness -------- Ho Chi Minh City, January 20, 2020 PRE-DEFENSE EVALUATION SHEET Student name:. Name of Reviewer:.

Content and workload of the project. Approval for oral defense? (Approved or denied) .) Ho Chi Minh City, month day, year REVIEWER (Sign with full name) iii THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence – Freedom– Happiness -------- EVALUATION SHEET OF DEFENSE COMMITTEE MEMBER Student name:. Name of Defense Committee Member:. Content and workload of the project .) Ho Chi Minh City, month day, year COMMITTEE MEMBER (Sign with full name) iv ACKNOWLEDGEMENT Firstly, our group would like to express our deep gratitude to Ms.

Nguyen Le Tuong - the instructor of the Mechatronics Department at Ho Chi Minh City University of Technology and Education, and CODIA Industrial Solutions Company for their enthusiastic guidance and providing favorable conditions for us to complete this graduation project successfully. Throughout the implementation of the graduation project, despite being busy with work, Ms. Tuong has devoted a significant amount of time and effort to guiding us. She provided valuable knowledge, materials, and resources when we started the project.

During the project execution, she always provided guidance, suggestions, and corrections, helping us promptly rectify any mistakes. Our graduation project has been completed, thanks to the reminders, encouragement, guidance, and favorable support in terms of morale and research materials provided by CODIA Industrial Solutions Company. However, due to limitations in our abilities, time constraints, and other objective reasons, errors are inevitable. We sincerely hope to receive understanding and feedback from the department and fellow students.

We would like to thank our parents for their continuous financial support in implementing this project. Once again, we would like to express our deep respect and profound gratitude to our esteemed professors in the faculty, the instructors in the department, especially to Ms. Nguyen Le Tuong - our guiding teacher, CODIA Industrial Solutions Company, and our parents for their support in helping us successfully complete our graduation project. Ho Chi Minh City, July 2023 Students i ABSTRACT Research, design and implementation of cleaning machine in woodworking to clean sandpaper using ultrasonic waves Woodworking industry nowadays use a lot of sandpapers in the process, which can cost the factories billions of dollars.

Despite several efforts in recycling the sandpapers, in today's industrial production, there is a growing need for flawless cleaning methods Production lines require a cleaning process that is quick, effective, and doesn't harm human health. However, the current cleaning methods have drawbacks. Mechanical methods can't clean sandpaper efficiently and chemical methods can damage products and struggle with removing stubborn dirt. Therefore, there is a need for a suitable, fast, and hygienic cleaning method that also meets technical and cost requirements.

To address this, our team has studied ultrasonic wave theory and how to generate these waves. We have successfully combined ultrasonic technology with the concept of reusing sandpaper used in woodworking factories by introducing the idea of cleaning the sandpapers with ultrasonic to achieve superior cleaning results. Our basic model includes an STM32 microchip and a motor to control the machine, offering similar cleaning functions to existing products in the market while improving on some of their limitations. With this novel approach, we aim to revolutionize the woodworking industry with reusable sandpapers, providing a reliable solution for efficiently cleaning intricate pieces and ensuring pristine final result without compromising on safety or effectiveness ii TABLE OF CONTENTS GRADUATION PROJECT ASSIGNMENT .i PRE-DEFENSE EVALUATION SHEET.

iii EVALUATION SHEET OF .iv DEFENSE COMMITTEE MEMBER .iv TABLE OF CONTENTS. iii CHAPTER 1: OVERVIEW .2 Scientific purpose and practical significance of the topic: .3 Research objectives of the topic: .4 Subjects and scope of research:. Subjects of research:. Scope of research:.

Outline of the graduation thesis:. 5 CHAPTER 2: THEORETICAL BASICS. The overview of wave:. Nature of Ultrasonic Waves:.

Features of ultrasonic waves:. The units of wave:. Overview about sandpaper:. Grit of sandpaper:.

Classification of sandpaper. Note when using sandpaper:. Application of sandpaper in woodworking:. Choose sandpaper of thesis: .1 Traditional Cleaning Technology:.

Ultrasonic Cleaning Technology:. Principles of Cleaning using Ultrasonic Technology:. Cleaning Process using Ultrasonic Technology:. Advantages of Ultrasonic Cleaning Technology:.

Factors Influencing the Ultrasonic Cleaning Process:. Relationship between Frequency and Bubble Size:. The Effect of Temperature:. The Effect of Chemicals:.

Cleaning Time Required:. Ultrasonic Power and Tank Volume:. Applications of ultrasound waves:. Roles and Classification of Transducers:.

Similar products on the market:. CO-Z Ultrasonic Cleaner:. VEVOR Ultrasonic Cleaner:. 38 CHAPTER 3: DESIGN OPTIONS.

Choose machine structure:. Choose transmission mechanism:. Choose material of frame:. Choose material of tank:.

Sketch machine structure. 46 CHAPTER 4: DESIGN OF MECHANICAL SYSTEM. Machine structure requirements:. Calculation and selection of components:.

X axis guide mechanism:. Z axis guide mechanism:. 59 CHAPTER 5: DESIGN OF ELECTRICAL AND CONTROL SYSTEM. System block diagram:.

Calculation and Selection of Components:. Pump Motor and Water Level Sensor Selection:. Water Temperature Control System:. Designing an ultrasonic cleaning system:.

Simulation of ultrasonic cleaning:. Calculation and Choose component for dry tank:. Voltage and current of components:. Construction of electrical cabinets:.

Design printed circuit on Altium:. Manufacture of electrical cabinet:. Monitoring and Control Interface:. Parameter setup and basic control section:.

104 CHAPTER 6: EXPERIMENT RESULTS/ FINDINGS AND ANALYSIS. Establish Target Specifications:. List of metrics:. Sandpaper evaluation criteria:.

Surface of sandpaper test:. 113 CHAPTER 7: CONCLUSION AND FUTURE DEVELOPMENT. 116 v LIST OF FIGURES Figure 1.1 Types of equilibrium .2 Classify sound waves by frequency.4 Rarefaction and Compression in Longitudinal Wave.5 Types of Sandpaper .6 Sandpaper selection chart based on grit .7 Using Sandpaper in Woodworking.13 The relationship between frequency and bubble size .14 Doppler ultrasound machines .15 Product defect detection .16 Survey and map challenging terrains.18 Cleaning Surgical instrument .19 Direct piezoelectric effect (a) Tension Force (b) Compressive Force .20 Inverse piezoelectric effect .21 The structure of an ultrasonic transducer .22 Pin descriptions of STM32 .23 Pin function of STM32 .24 CO-Z Ultrasonic Cleaner .25 VEVOR Ultrasonic Cleaner .1 Ultrasonic cleaning tank with one basin .2 Ultrasonic cleaning tank with multiple basins .3 Ball Scew Drive.4 Lead Scew Drive .6 3 State Ultrasonic Cleaner .7 Design machine structure on solidworks .2 Roller Ball Screw .3 The relationship between friction and speed of two types of roller screws .4 Structure of LM Guide Actuator Model KR.6 Step Motor Size 57 .1 Block diagram of the entire system .2 The operation process .3 Picture of 5V mini pump .4 Picture of the water level sensor .5 Commercial temperature controller .6 Closed-loop PID control diagram .7 Response Graph when using the components of a PID controller .9 Configurations of MAX6675 .11 Connect between MAX6675 and Microcontroller .13 Configure Pin STM32 on MXCube.14 Simulation on Proteus.15 Read value from Oscilliscope .16 Result on Proteus .17 Zero Detection Circuit .19 Result on Proteus of Zero Detection Circuit.20 Water heater element .22 Typical Application Circuit .24 The TRIAC triggering circuit .25 The period of the alternating current (AC) voltage cycle .26 The relationship between the Triac firing angle and time .27 The graph of temperature over time for the object .28 Ziegler-Nichols method 1.29 The response of the system when only Kp is present .30 The response of the system when changing Ki.31 Response of the system when changing Kd.32 Ultrasonic wave generator circuit .34 Arrangement of transducers in the ultrasonic cleaning machine system .35 Wave interference in the tank.36 Description of the wave interference basis.37 The description of the relationship between L and y .38 CAD Model of tank .40 Preessure around the tank .41 Preessure around the tank .42 Comparison of simulation of acoustic pressure and experiment of aluminum foil corrosion in planes 1 and 2 .43 Acoustic pressure distribution for different power .44 Acoustic pressure distribution for different frequency .46 Solid State Relay. 114 viii LIST OF TABLES Table 2.1 Some common cleaning solutions for metal .2 STM32F103C8T6 Pinout Configuration [8] .1 Advantages and Disadvantages of one cleaning tank and multiple cleaning tanks .2 Advantages and disadvantages of transmission mechanism .3 Advantages and disadvantages of material for frame .4 Advantages and disadvantages of material for tank.1 Type of screws .2 Advantages and disadvantages of Motion .5 Axial force of X .8 Type of Servo Motor.9 Techincal specifications of stepper motor .10 List of manufacture Parts .1 Specifications of the 5V mini pump .2 Specifications of the water level sensor .3 Advantages and disadvantages of K Type Thermalcouple .4 Specifications of the temperature sensor .5 Specifications of the MAX6675 Converter .6 Specifications of PC817.7 The specifications of the heating element .8 The specifications of MOC3021 .9 The specifications of TRIAC BT134 .10 Specifications of the ultrasonic wave generator circuit .11 Specifications of relay 5v.12 The specifications of worm resistor .13 The specifications of SSR .14 Voltage and current of components .15 Technical Specifications of Power Supply 24V 5A.1 List of metrics .2 Metrics and needs correlation .3 Dimension and measured value .4 Result depend on Temperature .5 Result depend on Solvent .6 Result depend on Power.

112 ix x Đồ án tốt nghiệp CHAPTER 1: OVERVIEW 1.1 Topic necessity: Current situation: natural resources are increasingly depleted, environmental pollution is becoming more and more serious, strongly affecting the living environment, causing dangerous diseases. This is a great challenge, prompting countries to recognize and change their development strategies, determine that economic development must ensure that it does not harm the environment, towards a green - clean - circular economy for sustainabl development. Circular economy towards sustainable development. The concept of a circular economy was first used formally by Pearce and Turner (1990) [1].

It is used to refer to a new economic model based on the basic principle of "everything is an input to another", which is completely different from the view of the traditional linear economy. The Ellen MacArthur Foundation describes it as an industrial system that restores or regenerates by intent and design. Accordingly, not only reducing dependence on resources and limiting emissions, Circular Economy models still bring great benefits and promote.1 Circular economy Every year, companies in the wood industry spend billions of VND to buy sandpaper 1 Đồ án tốt nghiệp Figure 1.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Tài liệu "Thiết kế và triển khai máy làm sạch giấy nhám trong ngành gỗ" tập trung vào việc phát triển một giải pháp công nghệ giúp tối ưu hóa quy trình làm sạch giấy nhám, một công đoạn quan trọng trong ngành chế biến gỗ. Tài liệu này không chỉ trình bày chi tiết về thiết kế cơ khí và hệ thống điều khiển của máy mà còn nhấn mạnh lợi ích kinh tế và môi trường khi áp dụng công nghệ này, bao gồm tiết kiệm thời gian, giảm chi phí nhân công và hạn chế lãng phí nguyên liệu. Đây là một tài liệu hữu ích cho các kỹ sư, nhà quản lý và những ai quan tâm đến việc nâng cao hiệu quả sản xuất trong ngành gỗ.

Để mở rộng kiến thức về các thiết bị cơ khí tự động, bạn có thể tham khảo thêm tài liệu Hcmute thiết kế máy sản xuất kim bấm tập năng suất 100 800 kim ngày, hoặc tìm hiểu về ứng dụng CNC trong sản xuất qua Hcmute máy phay cnc mini 5 trục. Ngoài ra, nếu quan tâm đến các giải pháp làm sạch tự động, bạn có thể khám phá Luận văn thiết kế robot làm sạch tấm pin mặt trời. Mỗi tài liệu này đều mang đến góc nhìn sâu sắc và bổ sung kiến thức liên quan đến lĩnh vực cơ khí và tự động hóa.