Thiết kế bãi giữ xe thông minh dạng trụ tròn và chế tạo mô hình

..

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ BÃI GIỮ XE THÔNG MINH DẠNG
TRỤ TRỊN VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH

Người hướng dẫn:
Sinh viên thực hiện:

TS. ĐẶNG PHƯỚC VINH
TRƯƠNG ĐĂNG ÂN
NGUYỄN LÊ HUY

Đà Nẵng, 2019


TĨM TẮT
Tên đề tài: Thiết kế bãi giữ xe thơng minh dạng trụ trịn và chế tạo mơ hình.
Sinh viên thực hiện:

Trương Đăng Ân

Số thẻ SV: 101140130

Lớp 14CDT1

Nguyễn Lê Huy

Số thẻ SV: 101140144

Lớp 14CDT1

Đồ án Tốt nghiệp là một trong những học phần bắt buộc của sinh viên ngành Cơ Điện
Tử nói riêng cũng như sinh viên khối ngành kĩ thuật nói chung. Để thiết kế hồn chỉnh
một cơ cấu, một cụm chi tiết máy hay một máy thì địi hỏi sinh viên cần phải có hiểu biết
và nắm chắc các kiến thức về lĩnh vực cơ khí cũng như điện tử. Đây là điều kiện thuận lợi
cho nhóm tác giả được ứng dụng các kiến thức đã học vào thực tế.
Cuộc sống gắn liền với sự tiện lợi, được sử dụng các dụng cụ, máy móc hiện đại.
Đối với các nước phát triển cơng nghệ tự động hóa được áp dụng vào nhiều lĩnh vực
khác nhau, những công việc thường được giúp đỡ bởi những máy móc hiện đại. Bãi giữ
xe thông minh giải quyết được vấn đề các phương tiện giao thông, đăc biệt là xe ô tô gia
tăng nhanh chóng.

C
C

R
L
.
T

Đối với nước ta bãi giữ xe thơng minh còn khá mới. Trong tương lai, cùng với sự
phát triển của đất nước thì việc di chuyển bằng xe ô tô ngày càng được sử dụng nhiều để
thay thế cho xe gắn máy. Bên cạnh đó, dân số tăng lên nhanh chóng ở các thành phố lớn

làm quỹ đất ngày càng hạn chế. Do vậy, bãi đỗ xe thông minh dạng trụ trịn sẽ là một lựa
chọn hợp lí để thay thế các bãi giữ xe thông thường.

U
D

Với những vẫn đề đặt ra ở trên, nhóm tác giả quyết định chọn đề tài tốt nghiệp
“Thiết kế bãi giữ xe thơng minh dạng trụ trịn và chế tạo mơ hình” làm đề tài nghiên
cứu.


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TT

Họ tên sinh viên

Số thẻ SV

Lớp

Ngành

1

Trương Đăng Ân

101140130

14CDT1

Kỹ thuật cơ điện tử

2

Nguyễn Lê Huy

101140144

14CDT1

Kỹ thuật cơ điện tử

1. Tên đề tài đồ án:
THIẾT KẾ BÃI GIỮ XE THƠNG MINH DẠNG TRỤ TRỊN VÀ CHẾ TẠO MƠ
HÌNH.
2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
4. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:

C

C

R
L
.
T

Chương 1: Giới thiệu tổng quan đề tài.

Chương 2: Tính tốn và thiết kế phần cơ khí.
Chương 3: Tính tốn và thiết kế hệ thống điều khiển.
Chương 4: Kết luận.
5. Các bản vẽ và đồ thị:
Bản vẽ sơ đồ động học
Bản vẽ mạch và thuật toán
Bản vẽ cụm chi tiết
Bản vẽ tổng thể mơ hình
Bản vẽ khung mơ hình
6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:
7. Ngày hoàn thành đồ án:

U
D

: 1 A0.
: 1 A0.
: 1 A0.
: 1 A0.
: 1 A0.

01/02/2019
01/06/2019
Đà Nẵng, ngày 01 tháng 02 năm 2019

Trưởng Bộ môn……………………….

Người hướng dẫn

TS. Đặng Phước Vinh


LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay đất nước ta đang trong giai đoạn phát triển, bên cạnh sự phát triển về
kinh tế thị trường, an ninh quốc phòng là sự phát triển mạnh mẽ và rộng lớn của nền
khoa học kỹ thuật. Các công nghệ mới thuộc các lĩnh vực khác nhau nhờ đó ra đời để
đáp ứng nhu cầu của xã hội để phù hợp với q trình cơng nghiệp hóa hiện đại hóa
của đất nước. Hiện nay kĩ thuật cơ điện tử đang ngày càng áp dụng nhiều vào thực
tiễn và được đưa vào giảng dạy rộng rãi ở các trường Đại học và Cao đẳng trong cả
nước. Trong đó trường Đại học Bách khoa - Đà Nẵng là một trong những trường lớn
trong nước đầu tư phát triển lĩnh vực này cũng như ứng dụng của nó vào đời sống.
Với việc hồn thành mơn học kỹ thuật vi điều khiển, hệ thống cơ điện tử, đồ án hệ
thống cơ điện tử thì chúng tơi cũng có sự chuẩn bị tốt nhất để bắt tay vào đồ án tốt
nghiệp. Nhận được sự hướng dẫn tận tình của thầy Đặng Phước Vinh, cũng như sự
chia sẻ kiến thức của các bạn các anh chị và nhiều thầy cơ khác, nhóm đã bắt tay vào
việc nghiên cứu và thực hiện đề tài “ Thiết kế bãi giữ xe thông minh dạng trụ trịn và

C
C

chế tạo mơ hình ”.

R
L
.
T

U
D

Do khả năng tiếp thu kiến thức cịn hạn chế và thời gian có hạn nên đồ án của
nhóm khơng thể tránh khỏi những sai sót về hình thức cũng như nội dung, rất mong
nhận được góp ý để đề tài được hồn thiện hơn.
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn thầy đã giúp đỡ trong thời gian thực hiện đồ án.

Đà Nẵng, ngày 1 tháng 6 năm 2019
Tác giả

Trương Đăng Ân – Nguyễn Lê Huy

i


LỜI CAM ĐOAN
Chúng tôi xin cam đoan:
Những nội dung trong đồ án này là chúng tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn trực tiếp
của TS. Đặng Phước Vinh.
Mọi tham khảo trong đồ án này đều được trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên cơng trình,
thời gian, địa điểm cơng bố.
Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, hay gian dối, chúng tơi xin chịu
hồn tồn trách nhiệm.

Tác giả

C
C

R
L
.
T

Trương Đăng Ân – Nguyễn Lê Huy

U
D

ii


MỤC LỤC
TÓM TẮT
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
LỜI NÓI ĐẦU ..................................................................................................................... i
LỜI CAM ĐOAN............................................................................................................... ii
MỤC LỤC ......................................................................................................................... iii
DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ ............................................................................ v
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN ĐỀ TÀI ....................................................... 1
1.1 Tính cấp thiết của đồ án .................................................................................... 1
1.2 Mục tiêu của đồ án ............................................................................................ 1
1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .................................................................. 2

C
C

1.4 Nhiệm vụ của đồ án ........................................................................................... 2

R
L
.
T

1.5 Phân tích và lựa chọn giải pháp bãi giữ xe ô tô tự động ............................... 3
1.5.1 Các giải pháp bãi giữ xe ô tô tự động ........................................................ 3
1.5.2 Phân tích và lựa chọn phương án................................................................. 5

U
D

1.6 Nhiệm vụ của luận văn........................................................................................ 6
1.6.1 Tóm tắt nguyên lý hoạt động bãi giữ xe ô tô tự động ............................... 6
1.6.2 Các vấn đề cần giải quyết: .......................................................................... 6
1.6.3 Phương hướng giải quyết ............................................................................ 6
CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ PHẦN CƠ KHÍ ....................................... 8
2.1 Sơ đồ động học................................................................................................... 8
2.2 Tính tốn và thiết kế cụm chi tiết bàn xoay........................................................ 10
2.2.1 Thiết kế cơ khí ........................................................................................... 10
2.2.2 Tính chọn động cơ .................................................................................... 10
2.3 Tính tốn và thiết kế cụm chi tiết nâng hạ xe:.................................................... 11
2.3.1 Thiết kế cơ khí: ......................................................................................... 11
2.3.2 Tính chọn động cơ: ................................................................................... 12

2.4 Tính toán và thiết kế cụm chi tiết gửi và lấy xe: ................................................ 13
iii


2.4.1 Thiết kế cơ khí: ......................................................................................... 13
2.4.2 Tính chọn động cơ: ................................................................................... 14
2.5 Thiết kế mơ hình ................................................................................................. 14
2.6 Mơ hình thực tế ................................................................................................... 16
CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ................. 17
3.1 Sơ đồ tổng quát ................................................................................................. 17
3.2 Tổng quan về phần mềm và thiết bị sử dụng .................................................. 18
3.2.1 RFID ............................................................................................................ 18
3.2.2 Arduino: ....................................................................................................... 19
3.2.3 Mạch điều khiển .......................................................................................... 22
3.2.4 Cảm biến màu sắc TCS3200 ...................................................................... 24

C
C

3.2.5 Cảm biến tiệm cận (cảm biến từ) ............................................................... 26
3.2.6 Cơng tắc hành trình ..................................................................................... 27

R
L
.
T

3.2.7 Phần mềm Visual Studio ............................................................................ 28
3.3 Sơ đồ mạch điện. ................................................................................................ 35

U
D

3.4 Chương trình điều khiển ..................................................................................... 36
3.4.1 Xử lí ảnh ....................................................................................................... 36
3.4.2 Lập trình Arduino và cơ sở dữ liệu Access .................................................. 41
3.4.3 Thiết kế giao diện người dùng ...................................................................... 42
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN ............................................................................................... 47
4.1 Kết quả đạt được ................................................................................................. 47
4.2 Hạn chế: ............................................................................................................ 47
4.3 Hướng phát triển đề tài: ................................................................................... 47
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................... 48

iv


DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ
Bảng 3.1 Nguyên lý nhận diện màu sắc
Hình 1.1 Giải pháp bãi giữ xe ơ tơ dạng xe di chuyển vịng quanh tịa nhà
Hình 1.2 Giải pháp bãi giữ xe ơ tơ xếp chồng
Hình 1.3 Giải pháp bãi giữ xe ô tô tự động dạng tịa nhà vng
Hình 1.4 Giải pháp bãi giữ xe ơ tơ tự động tịa nhà dạng hình trụ
Hình 2.1 Sơ đồ động bàn xoay
Hình 2.2 Sơ đồ động cơ cấu nâng hạ
Hình 2.3 Sơ đồ động cơ cấu cất/lấy
Hình 2.4 Cụm chi tiết bàn xoay

C
C

Hình 2.5 Động cơ gạt nước điện một chiều 12V-50W

R
L
.
T

Hình 2.6 Các kích thước cơ bản cụm chi tiết tang cuốn cáp
Hình 2.7 Tang cuốn cáp

U
D

Hình 2.8 Động cơ điện một chiều JGB37-550
Hình 2.9 Cụm chi tiết gửi và lấy xe

Hình 2.10 Động cơ điện một chiều có hộp giảm tốc
Hình 2.11 Các kích thước cơ bản của khung mơ hình
Hình 2.12 Mơ hình tổng thể được thiết kế trên Solidworks
Hình 2.13 Mơ hình tổng thể thực tế
Hình 3.1 Sơ đồ tổng quát các thiết bị kết nối với máy tính
Hình 3.2 Sơ đồ ngun lý hoạt động của cơng nghệ RFID
Hình 3.3 Arduino Nano
Hình 3.4 Ngun lí hoạt động chung của bo mạch Arduino
Hình 3.5 Module điều khiển L298
Hình 3.6 Sơ đồ đấu dây điều khiển động cơ
v


Hình 3.7 Cảm biến màu sắc

Hình 3.8 Cấu tạo cảm biến màu sắc
Hình 3.9 Cảm biến tiệm cận
Hình 3.10 Sơ đồ ngun lí cảm biến tiệm cận
Hình 3.11 Module cơng tắc hành trình
Hình 3.12 Giao diện khi khởi động của phần mềm Visual Studio 2013
Hình 3.13 Giao diện lập trình Visual Studio
Hình 3.14 Tạo project
Hình 3.15 Thiết kế form
Hình 3.16 Lập trình form

C
C

Hình 3.17 Thêm thư viện

Hình 3.18 Thêm Windows Form, Class, User Control, Compoment

R
L
.
T

Hình 3.19 Kết nối với cơ sở dữ liệu

Hình 3.20 Kết nối với file cơ sở dữ liệu.
Hình 3.21 Sơ đồ nối dây
Hình 3.22 Lưu đồ thuật tốn

U
D

Hình 3.23 Ảnh gốc
Hình 3.24 Ảnh nhị phân
Hình 3.25 Ảnh nhị phân sau khi khử nhiễu
Hình 3.26 Ảnh sau khi làm nh
Hình 3.27 Ảnh các vùng có thể là biển số xe
Hình 3.28 Nhận diện biển số xe
Hình 3.29 Lưu đồ thuật tốn
Hình 3.30 Camera logitech C270
Hình 3.31 Hình ảnh chụp thực tế
vi


Hình 3.32 Giao diện camera
Hình 3.33 Giao diện biển sơ, vị trí
Hình 3.34 Giao diện trạng thái bãi đỗ xe
Hình 3.35 Giao diện thơng tin dữ liệu xe ra vào
Hình 3.36 Giao hiện toàn bộ hệ thống

C
C

R
L
.
T

U
D

vii


Thiết kế bãi giữ xe thơng minh dạng trụ trịn và chế tạo mơ hình

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
1.1 Tính cấp thiết của đồ án
Cùng với sự phát triển của một nền kinh tế năng động đòi hỏi một nền kỹ thuật
công nghệ cũng phải phát triển, đáp ứng kịp thời và đầy đủ những nhu cầu cần
thiết của sự phát triển đó. Điều này được thể hiện qua thực trạng tình hình phương
tiện giao thơng ở nước ta, “Theo số liệu thống kê sơ bộ của Tổng cục Hải quan,
nhập khẩu ô tô nguyên chiếc vào Việt Nam: Trong tháng 1 năm 2017 số ô tô
nhập vào nước ta là 5,43 nghìn chiếc, trị giá 97,8 triệu USD. Chứng tỏ tình hình
số lượng xe ơ tơ ở nước ta tăng khá nhanh. Từ những số liệu trên đòi hỏi những yếu
tố cơ sở hạ tầng phải đáp ứng cho sự tăng trưởng đó, đặc biệt là vấn đề về bãi đậu
xe. Một trong những phương pháp nhằm giải quyết những khó khăn đó, việc ứng
dụng sự phát triển của khoa học kỹ thuật, công nghệ cao vào trong xây dựng cơ sở

C
C

hạ tầng rất cần thiết. Cụ thể hơn, cần xây dựng những bãi đậu xe mang tính hiện
đại, tự động cao và tính an tồn được đặt lên hàng đầu. Đồng thời, những bãi đậu
xe như vậy cần phải đáp ứng vừa mang tính kinh tế, vừa phù hợp với thực tiễn như
tiết kiệm quỹ đất xây dựng, tính cảnh quan,… Mặc dù trên thế giới, nhiều bãi đậu xe

R
L
.
T

U
D

có kỹ thuật cao và hiện đại đã được đưa vào ứng dụng trong thực tế. Tuy nhiên,
với mong muốn đưa ý tưởng từ những kiến thức đã học vào trong thực tế giải
quyết khó khăn này, nhóm đã quyết định nghiên cứu và thi cơng đề tài: “Thiết kế
bãi đổ xe thông minh dạng trụ trịn và chế tạo mơ hình”.
1.2 Mục tiêu của đồ án
Mơ hình bãi giữ xe ơ tơ tự động được thiết kế và thi cơng hồn tồn dựa trên
những kỹ thuật tự động và yêu cầu của thực tế đặt ra. Mơ hình là một thể thống nhất
giữa những kiến thức đã học về điều khiển tự động và ứng dụng thực tế của chúng.
Những nội dung liên quan thực hiện trong đề tài này như: Lập trình điều khiển hệ
thống khung nâng cất và lấy xe tự động, ứng dụng công nghệ thẻ từ RFID và nhận
dạng biển số xe trong hệ thống giám sát và thu thập dữ liệu, giám sát và điều khiển
thông qua phần mềm Visual Studio,… Đây là một đề tài bao gồm những kiến thức
điều khiển tự động hết sức quan trọng trong việc ứng dụng trong công nghiệp và
trong các lĩnh vực khác. Và quan trọng hơn, trong đề tài này là việc ứng dụng một

SVTH: Trương Đăng Ân – Nguyễn Lê Huy

1

GVHD: TS. Đặng Phước Vinh


Thiết kế bãi giữ xe thơng minh dạng trụ trịn và chế tạo mơ hình

cách hiệu quả những chức năng cũng như những đặt tính vượt trội của vi điều khiển,
những thiết bị bảo mật bằng thẻ từ, nhận dạng biển số xe,…. Khơng chỉ mang tính

học thuật từ việc ứng dụng những kiến thức, cũng như vận dụng những thiết bị tự
động vào đề tài, đề tài mang một tầm quan trọng rất cao khi đưa ra một hướng giải
quyết có tính khả thi với tình hình số lượng phương tiện giao thông gia tăng như hiện
nay, đặc biệt là ô tô.
Như vậy, sự thành công của đề tài là một điều hết sức quan trọng. Đây là đề tài
mang tính ứng dụng cao về mặt kỹ thuật, đồng thời cịn mang tính kinh tế trong tiết
kiệm quỹ đất cũng như vốn đầu tư xây dựng các bãi giữ xe trong các thành phố lớn.
1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Việc nghiên cứu thành công đề tài mang lại nhiều ý nghĩa sâu sắc. Bất kỳ một ứng
dụng hay thử nghiệm nào cũng dựa trên những cơ sở lý thuyết khoa học hay một giả
định khoa học. Đề tài cho thấy vi điều khiển có thể vận dụng một cách chính xác và

C
C

hồn hảo chẳng hạn từ Arduino có thể lập trình điều khiển khung nâng và xoay hoạt
động một cách tinh tế. Ngồi ra, đề tài cịn cho người sử dụng thấy được tính tự động
hóa cao trong kỹ thuật thông qua công nghệ quét thẻ từ, kết hợp nhận dạng biển số

R
L
.
T

xe, hay đến việc giám sát hoạt động của hệ thống thông qua máy vi tính.

U
D

Về mặt thực tiễn, đề tài là một mơ hình thực tế nhằm đưa ra hướng giải quyết tình

trạng thiếu bãi đỗ xe tại các trung tâm kinh tế ở các thành phố lớn như Hà Nội, Hồ
Chí Minh, Đà Nẵng. Đồng thời, quá trình thực hiện đề tài là một q trình trải
nghiệm thực tế hết sức bổ ích. Thơng qua q trình làm đề tài, khả năng lập trình với
Arduino được hồn thiện hơn, hiểu sâu hơn về giao tiếp với máy tính…
1.4 Nhiệm vụ của đồ án
Phân tích các giải pháp bãi giữ xe ơ tơ tự động trên thế giới để lựa chọn phù
hợp với đặc tính kinh tế, quỹ đất xây dựng, kỹ thuật cơng nghệ... của Việt Nam. Từ
đó, lựa chọn phương án thiết kế và thi cơng mơ hình bãi giữ xe ơ tơ tự động. Chính
từ sự thành cơng và tính khả thi trên mơ hình để các nhà đầu tư phát triển các dự án
xây dựng cơng trình thực tế.

SVTH: Trương Đăng Ân – Nguyễn Lê Huy

2

GVHD: TS. Đặng Phước Vinh


Thiết kế bãi giữ xe thơng minh dạng trụ trịn và chế tạo mơ hình

1.5 Phân tích và lựa chọn giải pháp bãi giữ xe ô tô tự động
1.5.1 Các giải pháp bãi giữ xe ô tô tự động
1.5.1.1 Giải pháp bãi giữ xe ô tô người lái xe di chuyển vịng quanh tịa
nhà hình trụ
Một nhà gửi xe nhiều tầng với các đường dốc để khách tự lái xe vào và ra khỏi
khu gửi xe. Mức độ tự động hóa khơng cao thường chỉ gồm các máy bán vé và hệ
thống đóng, mở cổng tự động. Giải pháp này tuy phổ biến nhưng chưa thỏa đáng lắm
về mặt sử dụng không gian, cũng như đối với một số yêu cầu khác an tồn cho xe và
người, ơ nhiễm vì khói thải từ ơtơ...

C
C

R
L
.
T

U
D

Hình 1.1: Giải pháp bãi giữ xe ô tô dạng xe di chuyển vòng quanh tòa nhà
1.5.1.2 Giải pháp bãi giữ xe ô tô xếp chồng
+ Ưu điểm: hệ thống gọn nhẹ, dễ vận chuyển, lắp đặt nhanh.
+ Nhược điểm: Sử dụng hệ thống thủy lực hoặc động cơ để nâng tối đa bốn ôtô
xếp cạnh nhau lên một tầm cao, để dành chỗ cho những xe khác ở bên dưới. Tuy
nhiên, giải pháp này có hiệu quả kinh tế không cao, chỉ phù hợp với qui mơ nhỏ: một
hoặc vài hộ gia đình. Ngồi ra, chưa có tối ưu hóa tính tự động.

SVTH: Trương Đăng Ân – Nguyễn Lê Huy

3

GVHD: TS. Đặng Phước Vinh


Thiết kế bãi giữ xe thơng minh dạng trụ trịn và chế tạo mơ hình

Hình 1.2: Giải pháp bãi giữ xe ô tô xếp chồng

C
C

1.5.1.3 Giải pháp bãi giữ xe ơ tơ tự động dạng tịa nhà vng

R
L
.
T

U
D

Hình 1.3: Giải pháp bãi giữ xe ơ tơ tự động dạng tịa nhà vng
Ưu điểm: Chiếm ít diện tích đất xây dựng, chi phí xây dựng và kỹ thuật cơng
nghệ khơng địi hỏi quá lớn. Số lượng xe nhiều, tối ưu hóa số lượng chỗ để xe do xây
dựng các tầng đối xứng. Các xe phải hồn tồn tắt máy nên khơng ơ nhiễm khói bụi.
Nhược điểm: So với dạng tịa nhà hình trụ thì số lượng xe ít hơn, do chỉ có một
pallet đảm nhiệm lấy và cất nên khơng tối ưu về thời gian.

SVTH: Trương Đăng Ân – Nguyễn Lê Huy

4

GVHD: TS. Đặng Phước Vinh


Thiết kế bãi giữ xe thơng minh dạng trụ trịn và chế tạo mơ hình

1.5.1.4 Giải pháp bãi giữ xe ơ tơ tự động dạng tịa nhà hình trụ

C
C

R
L
.
T

U
D

Hình 1.4: Giải pháp bãi giữ xe ơ tơ tự động tịa nhà dạng hình trụ
+ Ưu điểm: diện tích lớn, số lượng xe nhiều, các pallet hoạt động lên xuống và
theo các góc nhất định giảm thiểu thời gian lấy và gửi xe, xe hồn tồn tắt máy nên
khơng gây ơ nhiễm khói bụi.
+ Nhược điểm: Để có số lượng chỗ để xe nhiều cần phải xây dựng tòa nhà thật sự
rộng và cao. Ngoài ra, yếu tố kinh tế, và địi hỏi về kỹ thuật cơng nghệ cao để xây
dựng cũng gặp nhiều khó khăn.
1.5.2 Phân tích và lựa chọn phương án
Qua phân tích ưu và nhược điểm các giải pháp bãi giữ xe ơ tơ tự động, nhóm
đã chọn phương án theo các tiêu chí sau: Quỹ đất xây dựng nơi các thành phố lớn
như Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Đà Nẵng khơng nhiều, phù hợp với kinh phí
xây dựng các tịa nhà, cũng như cơ sở vật chất kỹ thuật cơng nghệ. Do đó, nhóm
đã lựa chọn và thực hiện đề tài “Thiết kế bãi giữ xe thơng minh dạng trụ trịn và
chế tạo mơ hình”.
SVTH: Trương Đăng Ân – Nguyễn Lê Huy

5

GVHD: TS. Đặng Phước Vinh


Thiết kế bãi giữ xe thơng minh dạng trụ trịn và chế tạo mơ hình

Tuy nhiên, trong phạm vi thực hiện đề tài có những hạn chế về mặt cơ khí, nên
chỉ thiết kế một pallet nâng hạ.
1.6 Nhiệm vụ của luận văn
1.6.1 Tóm tắt nguyên lý hoạt động bãi giữ xe ô tô tự động
Bãi giữ xe ô tô tự động hoạt động tốt về mặt tự động hóa:
Gửi xe: Hành khách muốn gửi xe, lái xe vào vị trí đỗ xe của bãi giữ xe, tắt máy và
ra ngoài. Lúc này, nhân viên quản lý ấn chụp ảnh, quét thẻ từ và giao cho khách
hàng. Thời điểm quét thẻ xong, hệ thống tự động:
Hệ thống sẽ quét và chọn vị trí trống gần nhất để giữ xe, tín hiệu sẽ gửi về
Arduino và điều khiển khung nâng đến vị trí đã chọn.
Lấy xe: Hành khách muốn lấy xe, đưa thẻ cho nhân viên bãi giữ xe để quét. Quét
thẻ xong, hệ thống tự động:

C
C

Di chuyển khung nâng đến vị trí tương ứng với vị trí mà mã thẻ đã lưu trong cơ
sở dữ liệu và lấy xe xuống. Khách hàng kiểm tra xe và nhân viên quản lý tính tiền rồi
cho khách lấy xe.

R
L
.
T

U
D

1.6.2 Các vấn đề cần giải quyết:
+ Điều khiển vị trí chính xác.

+ Thiết kế mơ hình cơ khí tối ưu và phù hợp với thực tế.
+ Quản lý xe theo mã code RFID kết hợp nhận dạng biển số xe.
+ Xây dựng thuật toán hệ thống ổn định, an toàn và tiết kiệm năng lượng.
+ Tạo giao diện Visual Studio tối ưu dễ dàng giám sát, quản lý hệ thống.
+ Khắc phục sự cố khách hàng làm mất thẻ từ.
1.6.3 Phương hướng giải quyết
+ Điều khiển vị trí điểm dừng chính xác bằng cách sử dụng các cảm biến tiệm
cận, cảm biến màu sắc và cơng tắc hành trình.
+ Thiết kế mơ hình cơ khí tối ưu và phù hợp với thực tế: Tiến hành tìm hiểu cách
thiết kế phần cơ khí của các bãi giữ xe ơ tơ xếp tầng trong và ngồi nước. Sau đó, tự
thiết kế lại phần cơ khí của mình cho tối ưu và có hiệu quả kinh tế.

SVTH: Trương Đăng Ân – Nguyễn Lê Huy

6

GVHD: TS. Đặng Phước Vinh


Thiết kế bãi giữ xe thơng minh dạng trụ trịn và chế tạo mơ hình

+ Quản lý xe theo mã code RFID kết hợp nhận dạng biển số xe:
Khi xe vào, camera chụp hình và nhận dạng biển số xe, nhân viên sẽ quét thẻ
từ RFID rồi đưa thẻ cho khách. Như vậy xe sẽ được gán mã UID cùng với biển số xe

để sắp xếp một vị trí nhất định chứa xe trong bãi. Mã UID, biển số xe, vị trí, giờ vào
được lưu vào cơ sở dữ liệu MS Access.
Khi khách muốn lấy xe ra thì chỉ cần đưa thẻ từ cho nhân viên để nhân
viên quét thẻ, mã UID dùng để xác định vị trí ơ cần lấy xe và kích hoạt chương
trình lấy xe ra.
+ Xây dựng thuật tốn để hệ thống ổn định, an tồn, tiết kiệm năng lượng
+ Ổn định, an tồn:
Viết thuật tốn theo kiểu trình tự, tức là hoạt động này chạy xong thì hoạt
động khác mới làm việc.
Khi có lỗi xảy ra, lập tức dừng hệ thống.

C
C

R
L
.
T

+ Tiết kiệm năng lượng: Thiết lập chế độ ưu tiên chọn vị trí trống gần nhất. Từ đó
lập trình thuật tốn để hệ thống hoạt động với hành trình ngắn nhất, tốn ít năng lượng
nhất.

U
D

+ Tạo giao diện Visual Studio tối ưu dễ dàng giám sát, quản lý hệ thống:
+ Lưu trữ dữ liệu trên cơ sở dữ liệu MS Access phục vụ cho việc quản lý.
+ Khắc phục sự cố khách hàng làm mất thẻ từ: Khi khách hàng mất thẻ từ, việc
lấy xe bằng việc quét thẻ không thực hiện được. Như vậy, hành khách muốn lấy được

xe buộc phải chứng minh có xe mình được gửi trong bãi bằng các giấy tờ tùy thân.

SVTH: Trương Đăng Ân – Nguyễn Lê Huy

7

GVHD: TS. Đặng Phước Vinh


Thiết kế bãi giữ xe thơng minh dạng trụ trịn và chế tạo mơ hình

CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ PHẦN CƠ KHÍ
2.1 Sơ đồ động học
Động cơ 1 (động cơ thường sử dụng để gạt nước trong các xe ơ tơ) là động cơ có gắn
bộ truyền trục vít bánh vít, có momen xoắn lớn dùng để quay tồn bộ cả cơ cấu.

ntb

C
C
BÀN XOAY
R
L
.
T
U
D

Hình 2.1 Sơ đồ động bàn xoay

Động cơ 2 là động cơ điện một chiều, thơng qua tang cuốn cáp giúp hệ thống nâng hạ
xe.

ntang

vtb
Hình 2.2 Sơ đồ động cơ cấu nâng hạ

SVTH: Trương Đăng Ân – Nguyễn Lê Huy

8

GVHD: TS. Đặng Phước Vinh


Thiết kế bãi giữ xe thơng minh dạng trụ trịn và chế tạo mơ hình

Động cơ 3 là động cơ điện một chiều, thông qua pulley và dây đai giúp bàn trượt đưa
xe ra vào.

vtb
ndc
(mm/s)

Hình 2.3 Sơ đồ động cơ cấu cất/lấy
* Nguyên lý hoạt động:

C
C

Động cơ 1 khi hoạt động làm xoay tồn bộ cơ cấu. Thơng qua cảm biến màu sắc được
gắn trên bàn xoay, động cơ 1 sẽ được điều khiển đến các vị trí cố định đã được thiết kế.

R
L
.
T

Động cơ 2 khi hoạt động thông qua tang cuốn cáp làm cho hệ thống nâng xe tịnh tiến
lên xuống (trượt trên thanh nhơm định hình). Thơng qua cảm biến tiệm cận, động cơ sẽ
được điều khiển đến các tầng theo chương trình điều khiển.

U
D

Động cơ 3 khi hoạt động thông qua dây đai làm bàn trượt chuyển động tịnh tiến đưa
xe ra vào. Nhờ vào công tắc hành trình được bố trí ở đầu và cuối bàn nâng, động cơ sẽ
dừng chính xác khi kết thúc hành trình.
Vậy, khi nhận lệnh điều khiển từ bộ điều khiển, các động cơ sẽ hoạt động theo các
bước đã lập trình để đưa xe đến vị trí cần thiết.

SVTH: Trương Đăng Ân – Nguyễn Lê Huy

9

GVHD: TS. Đặng Phước Vinh


Thiết kế bãi giữ xe thơng minh dạng trụ trịn và chế tạo mơ hình

2.2 Tính tốn và thiết kế cụm chi tiết bàn xoay
2.2.1 Thiết kế cơ khí
Động cơ gạt nước được gắn với tâm bàn xoay thông qua nối trục, khi động
cơ hoạt động bàn xoay chuyển động xoay trịn quanh trục nhơm định hình cố
định.

C
C

R
L
.
T

U
D

Hình 2.4 Cụm chi tiết bàn xoay
2.2.2 Tính chọn động cơ
Cụm chi tiết bàn xoay có nhiệm vụ xoay tồn bộ cơ cấu nên trong việc lựa
chọn động cơ cần loại động cơ có momen xoắn lớn.
Lựa chọn động cơ gạt kính trong các xe ô tô, loại động cơ điện một chiều với
điện áp hoạt động 12V và cơng suất 50W có bộ truyền trục vít bánh vít bên trong
đáp ứng được các yêu cầu về kĩ thuật.

SVTH: Trương Đăng Ân – Nguyễn Lê Huy

10

GVHD: TS. Đặng Phước Vinh

Thiết kế bãi giữ xe thơng minh dạng trụ trịn và chế tạo mơ hình

Hình 2.5 Động cơ gạt nước điện một chiều 12V-50W
Thông số của động cơ:
+ Điện áp

: DC 12V

+ Cơng suất

: 50W

+ Số vịng quay

: 40 rpm

C
C

R
L
.
T

U
D

+ Dịng điện

: 4.8 A

2.3 Tính tốn và thiết kế cụm chi tiết nâng hạ xe
2.3.1 Thiết kế cơ khí
Sử dụng cơ cấu tang cuốn cáp để biến chuyển động quay của động cơ thành
chuyển động tịnh tiến của bàn nâng.
50

60

24

30

50

100

Hình 2.6 Các kích thước cơ bản cụm chi tiết tang cuốn cáp

SVTH: Trương Đăng Ân – Nguyễn Lê Huy

11

GVHD: TS. Đặng Phước Vinh


Thiết kế bãi giữ xe thơng minh dạng trụ trịn và chế tạo mơ hình

C
C

R
L
.
T

Hình 2.7 Tang cuốn cáp

2.3.2 Tính chọn động cơ
Lựa chọn loại động cơ có hộp giảm tốc, momen xoắn lớn.

U
D

Hình 2.8 Động cơ điện một chiều JGB37-550

SVTH: Trương Đăng Ân – Nguyễn Lê Huy

12

GVHD: TS. Đặng Phước Vinh


Thiết kế bãi giữ xe thơng minh dạng trụ trịn và chế tạo mơ hình

Thơng số của động cơ:
+ Điện áp

: DC 12V

+ Cơng suất

: 50W

+ Số vịng quay

: 80 rpm

+ Dòng điện

: 1.6 A

Vận tốc của tang cuốn

: 56mm/s

2.4 Tính tốn và thiết kế cụm chi tiết gửi và lấy xe
2.4.1 Thiết kế cơ khí
Sử dụng cơ cấu pulley - đai răng để biến chuyển động xoay của động cơ thành
chuyển động tịnh tiến đưa xe ra vào.

C
C

R
L
.
T

U
D

Hình 2.9 Cụm chi tiết gửi và lấy xe

SVTH: Trương Đăng Ân – Nguyễn Lê Huy

13

GVHD: TS. Đặng Phước Vinh


Thiết kế bãi giữ xe thơng minh dạng trụ trịn và chế tạo mơ hình

2.4.2 Tính chọn động cơ
Lựa chọn loại động cơ có hộp giảm tốc, momen xoắn lớn.

C
C

Hình 2.10 Động cơ điện một chiều có hộp giảm tốc

R
L
.
T

Thơng số của động cơ:
+ Điện áp

+ Cơng suất
+ Số vịng quay
+ Dòng điện

: DC 12V

U
D
: 50W

: 80 rpm
: 1.6 A

Pulley có 20 răng, bước răng 2mm
Vận tốc đẩy xe ra vào

: 30mm/s

2.5 Thiết kế mơ hình
Sử dụng phần mềm Solidworks để thiết kế mơ hình tổng thể, mơ hình gồm phần
khung được thiết kế bằng Solidworks Weldments, các chi tiết được thiết kế 3D với kích
thước chuẩn và cuối cùng được lắp ráp bằng Solidworks Assembly.
Khung mơ hình có các kích thước cơ bản được thể hiện ở Hình 2.11
Mơ hình tổng thể được thiết kế trên phần mềm Solidworks được thể hiện ở Hình 2.12

SVTH: Trương Đăng Ân – Nguyễn Lê Huy

14

GVHD: TS. Đặng Phước Vinh

Thiết kế bãi giữ xe thơng minh dạng trụ trịn và chế tạo mơ hình

600

20

1200

C
C
5

130

R
L
.
T

Hình 2.11 Các kích thước cơ bản của khung mơ hình

U
D

Hình 2.12 Mơ hình tổng thể được thiết kế trên Solidworks

SVTH: Trương Đăng Ân – Nguyễn Lê Huy

15

GVHD: TS. Đặng Phước Vinh