Bài giảng Thiết kế hệ thống cơ điện tử - Chương 1: Tổng quan về cơ điện tử - Nguyễn Tấn Phúc

08-Oct-12 1 TR
NG ðI HC NÔNG LÂM TPHCM KHOA CƠ KHÍ –CÔNG NGH B MÔN CƠ ðiN T MÔN HC: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ðiỆN TỬ . GV : Th.S. Nguyễn Tấn Phúc. Tel : 01267102772. Email: phucpfiev1@gmail.com. 08-Oct-12 2 08-Oct-12 2 Tổng thời gian : 45 ết. 30 tiết lý thuyết. 15 tiết thực hành (mô hình + robot 2 ). Nội Dung: Các khái niệm hệ thống cơ điện tử. Các thành phần cơ bản hệ thống cơ điện tử. Phương pháp thiết kế hệ thống cơ điện tử . GiỚI THIỆU MÔN HỌC GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc 08-Oct-12 3 Kiểm tra – Đánh giá : Bài tập lớn cá nhân (10%). Chuyên cần ( 10% ) Báo cáo tiểu luận nhóm (30%). Thi Cuối kì (50%). GiỚI THIỆU MÔN HỌC 08-Oct-12 GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc 08-Oct-12 4 SÁCH THAM KHẢO 08-Oct-12 4 THE MECHATRONICS HANDBOOK – R. H. Bishop Download link : ESSENTIALS OF MECHATRONICS – J. Billingsley. Download link : CƠ ðiỆN TỬ - CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN – Trương Hữu Chí, Võ Thị Ry. Download link : GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc 08-Oct-12 5 C1. Tổng quan về Cơ ñiện tử C2. Mô hình hóa-mô phỏng hệ thống C4. Cơ cấu chấp hành C5. Hệ thống cảm biến C6. Phương pháp thiết kế hệ cơ ñiện tử 508-Oct-12 NỘI DUNG MÔN HỌC GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc C3. Hệ thống ñiều khiển . 08-Oct-12 6 HỆ THỐNG CƠ ĐiỆN TỬ 08-Oct-12 CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ CƠ ĐiỆN TỬ 6GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc 08-Oct-12 7 7 Trình bày ñược các ñịnh nghĩa về Cơ ñiện tử, hệ thống Cơ ñiện tử và xu hướng phát triển của ngành Cơ ñiện tử. Phân tích ñược cấu tạo và qui trình hoạt ñộng các hệ thống cơ ñiện tử thực tế. Thực hiện ñược các thiết kế cơ bản cho một hệ thống cơ ñiện tử ñơn giản. 08-Oct-12 MỤC TIÊU BÀI HỌC GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc 08-Oct-12 8 II. Phương pháp thiết kế Cơ ñiện tử III. Sản phẩm cơ ñiện tử IV. Xu hướng phát triển 8 I. Tổng quan Mechatronics System 08-Oct-12 NỘI DUNG BÀI HỌC GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc 08-Oct-12 9 TỔNG QUAN 08-Oct-12 II. Phương pháp thiết kế Cơ ñiện tử III. Sản phẩm cơ ñiện tử IV. Xu hướng phát triển 9 I. Tổng quan Mechatronics System GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc 08-Oct-12 10 TỔNG QUAN 08-Oct-12 10 Mechatronics System 5. công nghệ siêu dẫn 7. công nghệ gen 6. công nghệ nano 1. cơ ñiện tử 7 xu hướng công nghệ sẽ ñiều khiển tương lai chúng ta 2. quang ñiện tử 4. pin nhiên liệu 3. bộ phận cơ thể nhân tạo GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc 08-Oct-12 11 TỔNG QUAN 08-Oct-12 11 Cơ ñiện tử ? Mechatronics System GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc 08-Oct-12 12 TỔNG QUAN 08-Oct-12 12 Cơ ñiện tử - Mechatronics Cơ ñiện tử (Mechatronics): là sự kết hợp của cơ khí (mecha) và ñiện tử (tronics). ‘Yasakawa Electric Company’ Mechatronics System Mechanics ElectronicsMecha-tronics GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc 08-Oct-12 13 TỔNG QUAN 08-Oct-12 13 Mechatronics System GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc 08-Oct-12 14 TỔNG QUAN 08-Oct-12 GV: Th.S. Nguyễn Tấn Phúc 14 Cơ ñiện tử - Mechatronics Cơ ñiện tử : là sự tích hợp cơ khí , ñiện tử và hệ thống ñiều khiển thông minh trong thiết kế và sản xuất các sản phẩm và quá trình công nghiệp. Mechatronics System 08-Oct-12 15 TỔNG QUAN 08-Oct-12 GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc 15 Mechatronics System Cơ ñiện tử 3 thành phần : • Kĩ thuật cơ khí. • Kĩ thuật ñiện tử. • Khoa học máy tính. 08-Oct-12 16 TỔNG QUAN 08-Oct-12 16 Mechatronics System Cơ ñiện tử 4 thành phần : • Kĩ thuật cơ khí. • Kĩ thuật ñiện tử. • Khoa học máy tính. • Phương pháp ñiều khiển. GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc 08-Oct-12 17 TỔNG QUAN 08-Oct-12 17 Hệ thống cơ ñiện tử - Mechatronics system? Hệ thống Cơ ñiện tử là hệ thống tích hợp của : • Hệ thống cơ khí. • Hệ thống ñiện-ñiện tử. • Hệ thống ñiều khiển. • Hệ thống máy tính. Mechatronics System GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc 08-Oct-12 18 TỔNG QUAN 08-Oct-12 18 Hệ thống cơ ñiện tử - Các thành phần : Hệ thống cơ khí. Cảm biến và cơ cấu chấp hành. Hệ thống ñiều khiển (hệ thống tín hiệu). Hệ thống ñiện tử (hệ thống logic). Hệ thống máy tính. Mechatronics System Điện tử Cơ khí ðiều khiển Cảm biến . Máy tính GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc 08-Oct-12 19 TỔNG QUAN 08-Oct-12 19 Hệ thống cơ ñiện tử - Ví dụ: Mechatronics System Tay máy khoan mạch in Sơ ñồ khối hệ thống ñiều khiển GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc 08-Oct-12 20 TỔNG QUAN 08-Oct-12 20 Mechatronics System Chế tạo Ô tô Thực phẩm & ðiện tử Vận hành Quá trình Hoá chất& Dệt ðóng gói Hoá dầu Ứng dụng Cơ ñiện tử trong sản xuất công nghiệp GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc 08-Oct-12 21 PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ 08-Oct-12 II. Phương pháp thiết kế Cơ ñiện tử III. Sản phẩm cơ ñiện tử IV. Xu hướng phát triển 21 I. Tổng quan Mechatronics System GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc 08-Oct-12 22 PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ 08-Oct-12 22 Phương pháp thiết kế truyền thống ? Yêu cầu Thiết kế cơ khí Thiết kế ñiện-ñiện tử Phương pháp ñiều khiển Thi công phần cứng Xây dựng phần mềm Kiểm tra hoàn thiện Sản xuất Mechatronics System GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc 08-Oct-12 23 PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ 08-Oct-12 23 Phương pháp thiết kế cơ ñiện tử : Yêu cầu Thiết kế cơ khí Sản phẩm mẫu Sản xuất Kiểm tra, hoàn thiện Thiết kế ñiện tử Hệ thống ñiều khiển Thiết kế phần mềm Mechatronics System GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc 08-Oct-12 24 PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ 08-Oct-12 24 Mechatronics System GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc 08-Oct-12 25 CÁC CÔNG CỤ THIẾT KẾ Công cụ Thiết Kế cơ Khí Autocad, solidwork, pro-engineer, catia,inventor. Ưu ñiểm: •Dễ sửa chữa . •Xuất trực tiếp file dữ liệu số ñể gia công sản phẩm. Tạo mẫu nhanh: Là một công cụ tạo sản phẩm trong vài giờ hoặc vài ngày.. Công cụ thiết kế ñiện. Proteus, multi-sim, eagle, orcad. Công cụ phát triển mạch in. : orcad, eagle. 08-Oct-12 26 CÁC CÔNG CỤ THIẾT KẾ Công cụ mô phỏng: Matlab, pro-e, sim-mechanics.. Proteus, orcad. Kỹ thuật phần mềm ñược hỗ trợ bởi máy tính. Công cụ CAD, CAE: PRO-E,CATIA.. Mô Hình Hóa Quá Trình: Mô hình toán học cho ñộng học, và tuyến tính ñược yêu cầu cho các bước thiết kế bộ ñiều khiển . Có 2 phương pháp thực hiện : Mô hình lý thuyết với các ñịnh luật vật lý. Mô hình thực nghiệm với các yêu cầu ñầu vào , ñầu ra (mô hình hộp ñen ) 08-Oct-12 27 THIẾT KẾ PHẦN MỀM 08-Oct-12 28 CÁC BƯỚC THIẾT KẾ 08-Oct-12 29 SẢN PHẨM CƠ ĐiỆN TỬ 08-Oct-12 II. Phương pháp thiết kế Cơ ñiện tử III. Sản phẩm cơ ñiện tử IV. Xu hướng phát triển 29 I. Tổng quan Mechatronics System GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc 08-Oct-12 30 SẢN PHẨM CƠ ĐiỆN TỬ 08-Oct-12 30 4 nhóm sản phẩm cơ ñiện tử tiêu biểu : Sản phẩm cơ khí ñược tích hợp thêm hệ thống ñiện tử ñể nâng cao chức năng. Sản phẩm cơ khí truyền thống ñược tính hợp thêm các thiết bị ñiện tử. Mechatronics System GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc 08-Oct-12 31 SẢN PHẨM CƠ ĐiỆN TỬ 08-Oct-12 31 4 nhóm sản phẩm cơ ñiện tử tiêu biểu : Sản phẩm vẫn giữ những chức năng của hệ thống cơ khí truyền thống nhưng các thiết bị cơ khí bên trong ñược thay thế bằng thiết bị ñiện tử . Sản phẩm có sự kết hợp chặt chẽ giữa kĩ thuật cơ khí và kĩ thuật ñiện tử. Mechatronics System GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc 08-Oct-12 32 XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN 08-Oct-12 II. Phương pháp thiết kế Cơ ñiện tử III. Sản phẩm cơ ñiện tử IV. Xu hướng phát triển 32 I. Tổng quan Mechatronics System GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc 08-Oct-12 33 XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN 08-Oct-12 33 4 xu thế phát triển của cơ ñiện tử ngày nay: Chuyển từ cơ ñiện tử cao cấp sang cơ ñiện tử công nghiệp. Thay thế các chức năng cơ khí bằng chức năng phần mềm thông qua các hệ thống nhúng. Chuyển từ phương pháp tiếp cận phối hợp các hệ thống nhỏ sang phương pháp tiếp cận hệ thống lớn toàn cục. Vi cơ ñiện tử (MEMS – Micro-Electro-Mechanical Systems, NEMS – Nano-Electro-Mechanical Systems). Mechatronics System GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc 08-Oct-12 34 XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN 08-Oct-12 34 Xu thế phát triển của cơ ñiện tử tại Việt Nam: Robot làm việc trong môi trường ñộc hại, robot phục vụ cho an ninh quốc phòng. Các sản phẩm cơ ñiện tử trong các lĩnh vực cơ khí trọng ñiểm. Nghiên cứu vi cơ ñiện tử (MEMS) và nano cơ ñiện tử (NEMS). Mechatronics System GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc 08-Oct-12 35 ĐÀO TẠO CƠ ĐIỆN TỬ 08-Oct-12 35 ðào tạo kĩ sư Cơ ñiện tử trong các trường ðH: 1983 : Viện Kĩ thuật Nhật Bản - Singapore. 1985 : Trường ðH Landcaster (Anh). 1990 : Trường ðH TUT (Nhật Bản). 1999 : Trường ðH BK HCM. 2010 : Mechatronics System GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc 08-Oct-12 36 ĐÀO TẠO CƠ ĐiỆN TỬ 08-Oct-12 36 Swinburne University of Technology - Australia Mechatronics System GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc 08-Oct-12 37 ĐÀO TẠO CƠ ĐiỆN TỬ 08-Oct-12 37 Dunaferr - Hungary Mechatronics System GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc 08-Oct-12 38 ĐÀO TẠO CƠ ĐiỆN TỬ 08-Oct-12 38 Southeast University - Nanjing Mechatronics System GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc 08-Oct-12 39 ĐÀO TẠO CƠ ĐiỆN TỬ 08-Oct-12 39 University of Tel Aviv - Israel Mechatronics System GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc 08-Oct-12 40 ĐÀO TẠO CƠ ĐiỆN TỬ 08-Oct-12 40 Kyushu Institute of Technology - Japan Mechatronics System GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc 08-Oct-12 41 ĐÀO TẠO CƠ ĐiỆN TỬ 08-Oct-12 41 Swinburne University of Technology - Australia Mechatronics System GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc 08-Oct-12 42 CỦNG CỐ KiẾN THỨC 08-Oct-12 CƠ ðiỆN TỬ HỆ THỐNG CƠ ðiỆN TỬ
Cơ khí – Điện tử - Máy tính.
Cơ khí – Điện tử - Máy tính – Điều khiển.
Hê thống cơ.
Cảm biến và cơ cấu chấp hành.
Hệ thống ñiện-ñiện tử.
Hệ thống thu thập dữ liệu.
Hệ thống ñiều khiển. Mechatronics System 42 PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ
Phương pháp truyền thống : tuần tự.
Phương pháp Cơ ñiện tử : ñồng thời. GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc 08-Oct-12 43 • THANK YOU FOR ATTENTION !