Thiết kế chế tạo hệ thống san phẳng điều khiển bằng kỹ thuật laser

Nội dung text: Thiết kế chế tạo hệ thống san phẳng điều khiển bằng kỹ thuật laser

1. THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG SAN PHẲNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG KỸ THUẬT LASER DESIGN AND FABRICATION OF A LASER-CONTROLLED LAND LEVELING SYSTEM Trần Thi Kim Ngà (*), Đào Duy Vinh(*), Nguyễn Đăng Khoa (*), Trần Minh Lộc ( ), Nguyễn Văn Hùng (*) (*)Khoa Cơ khí Cơng Nghệ, Đại học Nơng Lâm TP.HCM ( ) Trường Cao Đẳng Cơng Nghệ TP.HCM e-Mail: kimnga2510@gmail.com TĨM TẮT San phẳng là một khâu quan trọng trong cải tạo đồng ruộng nhằm giảm thiểu độ chênh lệch mặt đồng, nước, phân bĩn, thuốc trừ sâu, tổn thất sau thu hoạch, Từ năm 1970 kỹ thuật san phẳng điều khiển bằng tia laser đã phát triển nâng cao độ chính xácvà được áp dụng thử nghiệm tại Việt Nam từ 2004, mang lại nhiều lợi ích nhưng vẫn cịn hạn chế do thiết bị hồn tồn nhập ngoại nên chi phí để đầu tư, bảo trì và sửa chữa rất cao. Hệ thống thiết bị san phẳng điều khiển bằng kỹ thuật laser được chế tạo gồm bốn phần chính: 1/ Thiết bị phát mặt phẳng laser (PLS); 2/ Thiết bị nhận tia laser và điều khiển (NLS); 3/ Hệ thống thuỷ lực (TL); và 4/ Gàu san (GS). PLSđược thiết kế gồm đầu phát laser được gắn cố định để phát ra một tia laser theo chiều thẳng đứng, gương phản xạ ghiêng gĩc 450 được gắn trên mơ tơ quay để thay đổi tia laser từ thẳngđứng thành mặt phẳng nằm ngang và cảm biến gĩc gia tốc MPU-6050 điều chỉnh mặt phẳng lasercân bằng.NLSgồm dãy cảm biến nhận tia laser để nhận biết máy kéo đang ở vùng đất thấp, cao hay cân bằng, từ đĩ điều khiển hệ thống thủy lực nâng, hạ hay duy trì gàu san nhằm làm phẳng mặt đồng. Kết quả thiết kế chế tạo, PLS tạo ra một mặt phẳng laser cân bằng nằm ngangvới sai lệch nhỏ hơn 0,05%. NLS xuất tín hiệu ổn định theo 3 trường hợp nâng, hạ và cân bằng của gàu san. TL được cải tiến để khơng bị nĩng dầu, đáp ứng nâng hạ nhanhđồng thời thay 2 van 3/2 như hệ thống nhập ngoaibằng van 4/3để giảm cồng kềnh.Kết quả nghiên cứu gĩp phần mang lại lợi ích trực tiếp cho người trồng lúa và phát triển kinh tế sản xuất nơng nghiệp nước nhà. Từ khĩa: san phẳng laser, bộ phát laser, bộ nhận laser, hộp điều khiển, máy san phẳng ABSTRACT Land leveling is an important step of land preparation or reforming in order to decrease soil’shigh deviation, water, fertilizer, pesticide, postharvest losses, Since 1970, laser controlled land leveling technology has developed to improve the accuracy and applicated in Viet Nam from 2004showed a lot of benefits but remained some disadvantagesbecause of importing equipment completely with high costs for investment, maintenance and repair. Laser controlled land leveling system was fabricated including four main parts: 1/laser- surface transmitter (PLS), receiver and control box (NLS), hydraulic system (TL) and scraper (GS). PLS includes a laser transmitter that is fixed to generate a verticle laser beam, a mirror with 45 degree angle wasmounted ona motor to change the laser beam from verticle to horizontal surface and a MPU – 6050 sensor to adjust balance of laser surface. NLS with an array of sensors to detect the tractor position on low, high or standard soil area and then control the hydraulic system toraise up, down or maintain the scraper to flatten the surface of soil.
2. PLS generates a horizontal balance laser surface with deviation less than 0.05 %. NLS gives stable signals for three cases: raise up, down and balance. TL was improved to prevent the causes of high temperature of oil, response faster and reduce space by replacing two valves 3/2 as imported equipment by a valve 4/3. The research results contribute directly benefits for farmers and develope thedomestic agriculture economy. Keywords:laserland leveling, laser tranmitter, laser receiver, control box, leveling machine ĐẶT VẤN ĐỀ Trong canh tác nơng nghiệp, bề mặt ruộng cĩ độ cao chênh lệch sẽ gây nên khĩ khăn trong canh tác, nướ c se ̃ dờn về chỡ trũng, phân bón, thuớc bảo vê ̣thưc̣ vâṭ , se ̃ trơi về phía có nướ c, cây phát triển khơng đều , Với phương pháp truyền thống, người nơng dân thường sử dụng sức người, trâu bị, máy kéo để san phẳng dựa vào mức nước trên mặt ruộng. Kiểu san thủ cơng hoặc bán thủ cơng này chỉ thực hiện được trên ruộng ướt và khĩ đạt độ chính xác cao nên năng suất và hiệu suất thấp.Một trong những giải pháp cho khâu làm đất là ứng dụng điều khiển bằng kỹ thuâṭ laser trong cơng nghệ san phẳng.Kỹ thuật san phẳng được điều khiển bằng tia laser đã phát triển nâng cao độ chính xác và cĩ thể áp dụng trên ruộng khơ nên nâng cao được năng suất và hiệu suất san phẳng. Hiện nay, hệ thống này đang chú trọng phát triển và thương mại bởi một số cơng ty như Trimble, Topcon, Một nghiên cứu được thực hiện ở bang Uttar Pradesh ở phía bắc Ấn Độ từ năm 2009 đến 2011 đã cho thấy san phẳng laser tiết kiệm được 21% nguồn nước tưới so với phương pháp san truyền thống [1].Sản lượng thu được ở lúa, mì và mía cũng cao hơn tương ứng 6.6; 5.4 và 10.9% và lợi tức trung bình hàng năm cao hơn 14; 13,5 và 23,8% so với san truyền thống.Nghiên cứu khác của Jeetendra Pradesh Aryal và cộng sự cũng chứng tỏ san phẳng laser ở lúa giảm thời gian tưới 47-69h/ha/vụ mùa và tăng sản lượng lên 7% so với phương pháp truyền thống [2]. Với lúa mì, thời gian tưới giảm 10-12h/ha/vụ mùa và sản lượng tăng 7- 9%. Nhờ đĩ người nơng dân thu lợi 143,5 USD/ha/năm. Kết quả thí nghiệm của viện nghiên cứu lúa quốc tế tại Philippines và Campuchia cho thấy các lợi điểm của mặt ruộng bằng phẳng như tăng năng suất lúa khoảng 0,5 tấn/ha, dễ dàng kiểm sốt cỏ dại nên giảm 70% cơng làm cỏ, tăng diện tích đất hữu hiệu thêm khoảng 5-7% vì khơng cần bờ ruộng, Ở Việt Nam, san phẳng đồng ruộng bằng tia laser đã đem lại nhiều lợi ích cho nơng dân, mở ra hướng phát triển nơng nghiệp theo mơ hình cánh đồng mẫu lớn và thuận lợi cho cơ giới hĩa trong sản xuất nơng nghiệp [3,4,5]. Tuy nhiên, việc triển khai rộng rãi hệ thống này ở nước ta đang gặp phải vấn đề là chi phí để đầu tư cho một hệ thống khá cao đồng thời khâu bảo trì, bão dưỡng khĩ khăn vì thiết bị đang thử nghiệm là nhập ngoại hồn tồn.Vì vậy, nghiên cứu này nhằm nội địa hĩa hệ thống thiết bị để cĩ thể dễ dàng triển khai rộng rãi để đem lại hiệu quả kinh tế cao cho nền nơng nghiệp nước nhà. Hiện nay, hệ thống thiết bị san phẳng bằng kỹ thuật laser được sản xuất bởi một số cơng ty như Cơng ty Trimble [6], Topcon [7], gồm bốn thành phần chính: thiết bị phát mặt phẳng laser (PLS); thiết bị nhận tia laser và điều khiển (NLS);hệ thống thuỷ lực (TL); và gàu san (GS) như hình 1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Mặt phẳng Laser Vạch0
3. Hình 1. Sơ đồ cấu tạo của liên hợp máy san laser 1: Bộ phát tia laser 2. Xi lanh thủy lực 3. Bộ phận nhận tín hiệu laser 4. Cụm gàu san 5. Hộp phân phối thủy lực 6. Ống thủy lực 7. Van thủy lực 8. Hộp xử lý và điều khiển 9. Máy kéo. Bộ phát laser (1) được đặt trên giá đỡ, phát ra tia laser tạo thành một mặt phẳng song song với mặt phẳng nằm ngang. Bộ phận nhận tín hiệu laser (3) lắp cố định trên cụm gàu san (4) sẽ thu nhận tín hiệu laser từ thiết bị phát để xác định máy kéo đang ở vùng đất cao hay xuống vùng đất trũng, từ đĩ truyền tín hiệu về bộ điều khiển (8) xử lý. Sau khi xử lý, tín hiệu được truyền tới hệ thống thủy lực (5) để kích đĩng hoặc mở van thủy lực để nâng /hạ hay duy trì xylanh thủy lực (2). Nghĩa là khi cụm gàu san lên vùng đất cao thì bộ phận điều khiển sẽ điều khiển cho xylanh thủy lực hạ gàu san để lấy đất, cịn khi cụm gàu san xuống vùng đất trũng thì bộ phận điều khiển sẽ điều khiển cho xylanh thủy lực nâng gàu san lên để thả đất xuống. Gàu san nâng lên hay hạ xuống sao cho mức giữa của bộ nhận luơn nằm trên mặt phẳng laser. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.Thiết bị phátmặt phẳng laser Trong nghiên cứu này, thiết bị phát mặt phẳng laser cĩ kết cấu cơ khí như hình 2 và bao gồm các cụm điều khiển như hình 3 [8]. Bộ điều khiển thiết bị được thiết kế theo nguyên lý điều khiển vịng kín. Khi hoạt động, tín hiệu từ cảm biến cân bằng MPU-6050 được báo liên tục về vi điều khiển và vi điều khiển sẽ tiến hành phân tích trạng thái và xuất tín hiệu điều khiển các động cơ DC theo phương X và phương Y nhờ mạch cơng suất. Khi các động cơ X, Y hoạt động sẽ làm cho trạng thái cân bằng thay đổi. Vịng lặp cứ thực hiện cho đến khi giá trị gĩc lệch của cả hai phương đạt giá trị cần điều khiển (thiết bị đã thiết lập được vị trí cân bằng).Vi điều khiển sẽ kích mở đèn laser và đồng thời kích động cơ quay ụ xoay hoạt động. Hình 2.Kết cấu cơ khí Hình 3.Sơ đồ điều khiển thiết bị phát mặt phẳng laser tự cân bằng 2.Thiết bị nhận tia laser và điều khiển Thiết bị nhận gồm dãy các cảm biến quang nhạy với tia laser và được chia làm ba phần: phần trên, giữa và phần dưới để nhận biết độ cao của đất [9]. Để loại bỏ bớt ánh sáng trời, Yongsheng Si đã sử dụng kính lọc ánh sáng được thiết kế gồm kính đỏ và kính lọc nhiễu để lọc tia laser [10]. Tương tự, xác định cách làm suy yếu ánh sáng trời là vấn đề chính trong thiết kế thiết bị nhận, thiết bị nhậnđã được thiết kế gồm kính lọc để lọc tia laser trước khi đến các cảm biến quang và tiếp đến bộ phận xử lý tín hiệu để đến thiết bị điều khiển [11].Một thiết kế khác của Lv Qingfei sử dụng 52 cảm biến quang chia làm 4 hàng đặt ở bốn gĩc hình chữ nhật để nhận tia laser theo bốn hướng [12]. Thiết bị nhận laser và điều khiển LR 40 của cơng tyTrimble gồm hai dãy cảm biến để nhận tia laser ở hai bên thân và được che chắn bởi một lớp kính lọc để loại bỏ bớt ánh sáng trời được thể hiện trong hình 4, hình 5.Trong quá trình di chuyển của cụm gàu san thiết bị nhận sẽ cho biết được độ chênh lệch của gàu san khi
4. ở vùng đất cao hay vùng đất trũng và sẽ truyền tín hiệu về cho thiết bị điều khiển xử lý để nâng hạ gàu san. CONTROL SYSTEM AUTO POWER HIGH TRIMBLE MANUAL ON RAISE M ON A N U A L 10 AMP LOW LOWER OFF Hình 4.Thiết bị nhậncủa Trimble Hình 5. Hộp điều khiển (Control box) Thiết bị nhận laser hoạt động trong điều kiện ánh sáng mặt trời nên xử lý nhiễu là vấn đề cốt lõi trong thiết kế bộ nhận. Trong điều kiện ban ngày, cường độ của sánh sáng trời mạnh hơn cường độ tia laser nên phải làm sao để giảm ánh sáng trời yếu hơn tia laser khi đến cảm biến quang. Do đĩ, trong nghiên cứu này, tín hiệu laser trước khi đến các cảm biến quang, nĩ được đưa qua một kính lọc màu đỏ để cho thành phần ánh sáng đỏ đi qua, loại bỏ bớt các thành phần của ánh nắng mặt trời, lớp lọc thứ hai loại bỏ các thành phần gây nhiễu. Sau đĩ tín hiệu này qua bộ khuyếch đại và cuối cùng là đưa vào trong bộ điều khiển như hình 6. Hình 6.Sơ đồ khối bộ nhận laser Điều khiển nâng/hạ hay duy trì gàu san được thực hiện nhờ vào việc điều khiển hệ thống thuỷ lực dựa vào tín hiệu laser nhận được từ bộ nhận tín hiệu. Bộ điều khiển bao gồm các thành phần chính: CPU (STM32F103RCT6), bộ hiện thị độ cao, mạch chuyển đổi chế độ hoạt động bằng tay hoặc chế độ tự động, Solid State Relay (SSR) để điều khiển van thuỷ lực 4/3 như hình 7. Hình 7.Sơ đồ bộ điều khiển 3.Hệ thống thủy lực Cụm thiết bị thủy lực nhập ngoại bao gồm 2 van thủy lực 3/2 như hình 8 được nối với nhau nên cồng kềnh, chiếm chỗ lắp đặt và làm tăng chi phí vận chuyển.Khi hoạt động ở trạng thái duy trì và hạ gàu san, đường dầu bị chặn cưỡng bức và chỉ trả về thùng khi nào áp lực dầu từ bơm lớn hơn áp lực của van an tồn.Đây là nhược điểm lớn nhất của hệ thống này vì dầu luơn bị duy trì áp lực nên làm cho dầu bị nĩng. Do đĩ cần lắp thêm hệ thống làm mát dầu để giảm khả năng lỗng dầu. Tuy nhiên thiết bị làm mát này cũng làm tăng diện tích lắp đặt hệ thống, dễ hư hỏng và làm tăng chi phí năng lượng trong quá trình làm việc. Khi ở trạng thái hạ theo trọng lượng, tốc độ hạ phụ thuộc vào trọng lượng gàu nên khơng kiểm sốt được tốc
5. độ và làm cho thời gian đáp ứng hạ chậm. Vì những lý do đĩ nên trong đề tài này thay thế 2 van thủy lực 3/2 bằng van thủy lực 4/3. Hình 8. Sơ đồ hệ thống thủy lực 3/2 Hình 9. Gàu san a. Trạng thái nâng; b. Trạng thái duy trì; c. 1. Ốc hiệu chỉnh 1; 2.Cữ chặn; 4.Tr Gàuạng san thái hạ theo 3. Lưỡi nạo Gàutrọ ngsan lư gợồngm 2 phần là phần gàu và lưỡi nạo được lắp với nhau nhờ 1 trục nên lưỡi cĩ thể xoay được (hình 9). Phần lưỡi cắt được cải tiến để phù hợp với nhiều địa hình, giảm bớt chi phí năng lượng do ma sát.Cơ cấu thay đổi gĩc nâng đất của lưỡi nạo: do thiết kế cơ cấu lưỡi nạo (3) và ốc hiệu chỉnh 1 (1) nằm liền với nhau nên chỉ cần kìm hãm gĩc xoay bằng cách hiệu chỉnh ốc hiệu chỉnh 1 (1) và cữ chặn (2). Cữ chặn cĩ tác dụng giữ kìm hãm sự chuyển động của lưỡi từ trái sang phải theo phương x. Ốc hiệu chỉnh 1 cĩ tác dụng kéo lưỡi từ phải sang trái.Cơ cấu thay đổi gĩc nâng đất của lưỡi nạo từ 5 ÷ 10º. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 1.Kết quả chế tạo thiết bị phát mặt phẳng laser Kết quả chế tạo được trình bày trong hình 10 [8]. a) b) c) d) Hình 10.Bộ phát đƣợc chế tạo và lắp ráp. a.Bộ phận phát và tạo ra mặt phẳng laser b.Phần cơ khí thiết bị phát c. Gắn mạch điều khiển vào thiết bị d. Thiết bị hồn chỉnh 2.Kết quả chế tạo thiết bị nhận tia laser và điều khiển Theo yêu cầu của hệ thống thì gàu san hoạt động ở ba trạng thái:hạ gàu,duy trì, nâng gàu. Như vậy, mạch cảm biến sẽ cho ra ba tín hiệu biểu thị độ cao của đất để điều khiển ba trạng thái của gàu san.Các cảm biến được ghép thẳng hàng và chia ra ba vùng nhận tín hiệu như hình 11. Thiết bị nhận được thiết kế gồm bốn mặt với84 Photo IC trên mỗi mặt kết hợp hai lớp lọc ánh sáng bên ngồi như hình 12. Mỗi mặt được thiết kế làm việc với gĩc nhận tín hiệu là 900,như vậy với bốn mặtở bốn gĩc sẽ nhận được tia laser với gĩc 3600.
6. Hình 11.Ghép các phần tử cảm biếnHình 12.Sơ đồ bố trí phần cứng bộ phận laser Kết quả chế tạo thiết bị nhận và hộp điều khiển được thể hiện trong hình 13.Hộp điều khiển cơng suất được chế tạo bằng một hộp bằng sắt cĩ kích thước 220x140x60 (mm), gồm nút nhấn, relay, cơng tắc gạt, bên ngồi cĩ nút nhấn, nút gạt cùng đèn báo. Hình 13. Kết quả chế tạo thiết bị nhận và điều khiển 3.Kết quả chế tạo hệ thống thủy lực Hệ thống sử dụng van thủy lực 4/3 như hình 14.Khi gàu san ở vùng đất cao (so với mức chuẩn), van thủy lực (6) được kích ở vị trí A (hình a).Dầu từ bơm qua van, đẩy xy lanh (8) lùi về, gàu san hạ xuống để lấy đất.Khi gàu san ở mức chuẩn, van thủy lực (6) được kích ở vị trí B (hình b).Dầu từ bơm đến van rồi được trả về thùng, xy lanh (8) được duy trì và gàu san cũng được duy trì ở mức chuẩn. Khi gàu san ở vùng đất thấp(so với mức chuẩn), van thủy lực (6) được kích ở vị trí C (hình c). Dầu từ bơm thơng qua van đẩy xy lanh (8) duỗi ra, gàu san được nâng lên để thả đất xuống vùng thấp. Ưu điểm của hệ thống này là khi xy lanh hoạt động ở cả 3 chế độ: nâng, hạ, duy trì, đường dầu được lưu thơng từ bơm qua van đến xy lanh thủy lực rồi trả về thùng tạo thành một vịng khép kín. Do đĩ giảm áp lực của dầu, giảm nhiệt độ dầu, khơng gây hiện tượng nĩng dầu như cụm van thủy lực 3/2 của hệ thống nhập ngoại, vì vậy khơng cần lắp bộ phận làm mát dầu. Đồng thời chế độ hạ được thực hiện bằng thủy lực, nên hệ thống đáp ứng nhanh hơn.
7. Hình 14. Nguyên lý làm việc của hệ thống van thủy lực 4/3 1.Thùng dầu; 2.Lọc dầu; 3.Máy bơm; 4.Đồng hồ đo áp suất; 5.Van tràn; 6.Van đảo chiều 4/3; 7.Van tiết lưu; 8.Xy lanh thủy lực; 9.Gàu san. 4. Kết quả chế tạo gàu san Thiết kế dựa trên các thiết bị ngoại nhập và được cải tiến phần lưỡi cắt để phù hợp với nhiều địa hình, giảm bớt chi phí năng lượng do ma sát. Gàu san được thiết kế bằng thép hộp vuơng bề dày 8mm (gàu san cũ 6mm) nhằm tăng khối lượng gàu, tăng lực tác dụng mặt đất tránh được hiện tượng trượt của gàu khi làm việc với đất dẽ. Các bộ phận của gàu được chế tạo như hình 15.Kết quả chế tạo hệ thống thủy lực và gàu san như hình 16. Hình 15. Sơ đồ lắp gàu san Hình 16. Kết quả chế tạo gàu san và thủy lực 1. Đầu gắn máy kéo; 7. Bánh xe; 2. Gắn van thủy lực; 8. Khung bánh xe; 3. Tăng đơ điều chỉnh; 9. Ốc điều chỉnh; 4. Gàu san; 10. Lưỡi; 5. Cây sắt để gắn bộ nhận tín hiệu 11. Chốt; 6. Xy lanh thủy lực; 12. Khung kéo. 5. Kết quả khảo nghiệm 5.1 Khảo nghiệm sự chênh lệch của mặt phẳng laser so với phƣơng ngang Theo kết quả nghiên cứu đã cơng bố [8], sự chênh lệch của mặt phẳng laser so với phương ngang được bố trí thí nghiệm theo hình 17 và kết quả được thể hiện theo hình 18. Hình 17. Bố trí thí nghiệm Hình 18. Biểu đồ kết quả sai lệch của mặt phát laser Kết quả khảo nghiệm cho thấyvới khoảng cách 100m từ bộ phát thì sai lệch theo cả hai phương ox va oy đều nhỏ hơn44mm. Kết quả này đáp ứng yêu cầu đặt ra là mặt phẳng laser cân bằng nằm ngang cĩ sai lệch nhỏ hơn 0,05% so với mặt ngang. 5.2. Khảo nghiệm độ ổn định của thiết bị nhận, điều khiển và đáp ứng nâng hạ gàu của van thủy lực
8. Thí nghiệm được thực hiện bằng cách chiếu tia laser vào bộ nhận nhiều lần với thay đổi độ cao thấp khác nhau của mặt phẳng laser sao cho tia laser đến ba vùng cao, giữa, cân bằng trên bộ nhận. Quan sát tín hiệu trên bộ điều khiển thơng qua ba đèn nâng, cân bằng hay hạ gàu và quan sát đáp ứng nâng hạ của hệ thống thủy lực. Kết quả: Bộ nhận và điều khiển xuất tín hiệu ổn định theo 3 trường hợp nâng, hạ và cân bằng của gàu san với độ chính xác 100% theo bảng mơ tả dưới đây. Bảng 1. Kết quả đáp ứng của thiết bị nhận, điều khiển và đáp ứng nâng hạ gàu của van thủy lực Mức laser Tín hiệu đèn sáng Tín hiệu kích van thủy Tín hiệu kích van thủy đến bộ nhận trên bộ điều khiển lực Y1(nâng gàu san) lực Y2(hạ gàu san) Cao Đèn nâng gàu Cĩ kích, 12V Khơng kích, 0V Giữa Đèn cân bằng Khơng kích, 0V Khơng kích, 0V Thấp Đèn hạ gàu Khơng kích, 0V Cĩ kích, 12V 3.6 Thảo luận Xuất phát từ yêu cầu nội địa hĩa hệ thống thiết bị san phẳng điều khiển bằng kỹ thuật laser nhằm giảm giá thành, thuận lợi trong khâu bảo trì và bảo dưỡng, hệ thống được nhĩm nghiên cứu chế tạo đáp ứng yêu cầu về mặt kỹ thuật, đồng thời kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, phù hợp với cơng nghệ hiện cĩ trong nước. Thiết bị phát mặt phẳng laser: nghiên cứu này đã cĩ các thay đổi mới về phần cơ khí cũng như phần cảm biến so với thiết bị ngoại nhập.Thiết bị sử dụng cảm biến cân bằng MPU-6050 dễ tìm thấy trên thị trường để phát hiện sự sai lệch so với phương nằm ngang theo hai hướng vuơng gĩc nhau, từ đĩ điều khiển hai động cơ nâng hạ để xác lập vi trí cân bằng.Kết cấu cơ khí sử dụng tia laser phát ra theo hướng từ dưới lên kết hợp với gương phản xạ để tạo ra một phằng laser xoay trịn và kết cấu bốn khâu bản lề để tạo ra chuyển động điều chỉnh mặt phẳng chứa tia laser. Kết cấu này đơn giản, dễ chế tạo và dễ điều khiển. Thiết bị nhận laser và điều khiển: đáp ứng yêu cầu đặt ra như khơng bị nhiễu trong điều kiện làm việc dưới ánh nắng mặt trời, đáp ứng ổn định nâng hạ gàu san theo đúng độ cao thấp của đất. Hệ thống thủy lực: được cải tiến bằng chỉ một van 4/3 nên khắc phục nhược điểm của cụm van 3/2 khi hệ thống hoạt động ở trường hợpduy trì và hạ gàu, đường dầu từ bơm được trả về thùng tự do nên khơng bị duy trì áp suất và khơng bị nĩng. Do đĩ hệ thống khơng cần phải lắp đặt thêm thiết bị làm mát dầu. Đồng thời, nhờ lắp thêm van chỉnh áp nên chất lỏng liên tục rĩt về thùng chứa để đảm bảo giữ áp suất khơng đổi tại đầu vào của van 4/3 khi van chưa bị kích. Khi gàu san được nâng lên quá giới hạn của pít tơng, áp suất dầu tăng cao, nguồn kích chưa được đảo chiều, khi đĩ van chỉnh áp sẽ làm giảm áp suất và dẫn dầu về thùng chứa. Gàu san: được thiết kế đáp ứng tốt khả năng chịu lực và kết hợp tính tốn, thiết kế cơ cấu thay đổi gĩc nâng đất của lưỡi nạo nhằm giảm nhiên liệu trong quá trình san phẳng. KẾT LUẬN Hệ thống thiết bị san phẳng điều khiển bằng kỹ thuật laser được nhĩm nghiên cứu thiết kế chế tạo hồn chỉnh gồm bốn phần: Thiết bị phát mặt phẳng laser; Thiết bị nhận tia laser và điều khiển; Hệ thống thuỷ lực và Gàu san. -Thiết bị phát phát ra mặt phẳng laser cĩ khả năng tự động cân bằng theo phương ngang với sai số nhỏ hơn 50mm ở khoảng cách 100m, thỏa mãn yêu cầu sai lệch nhỏ hơn 0,05% so với phương ngang.
9. -Thiết bị nhận laser và điều khiển hoạt động tốt trong điều kiện ánh sáng mặt trời và xuất tín hiệu ổn định theo ba trường hợp nâng, duy trì và hạ gàu san. -Hệ thống thủy lực được thiết kế cải tiến bằng thay thế van 4/3 thay cho 2 van 3/2 của thiết bị ngoại nhập nên giảm cồng kềnh, khơng bị nĩng dầu, đáp ứng nâng hạ nhanh. -Gàu san được thiết kế với chiều dài 1400mm, rộng 550mm, cao 500mm và cĩ cải tiến lưỡi nạo nhằm giảm nhiên liệu trong quá trình san phẳng. Kết quả của đề tài khơng những gĩp phần tác động tích cực đến hạn chế biến đổi khí hậu, phát triển một nền sản xuất nơng nghiệp bền vững mà cịn mang lại lợi ích trực tiếp cho người trồng lúa nĩi riêng và phát triển của kinh tế sản xuất nơng nghiệp nĩi chung. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] P.K. Naresh, S.P.Singh, A.K.Misra, S.S.Tomar, Pardeep Kumar, Vineet Kumar and Sanjeev Kumar. Evaluation of the laser leveled land leveling technology on crop yield and water user productivity in Western Uttar Pradesh. African Journal of Agriculture.Vol.9(4), PP.473-478, 23 January, 2014. [2] Jeetendra Prakash Aryal Meera Bhatia mehrotra, m.L.Jat, Harminder Singh Sidhu. Impacts of laser land leveling in rice-wheat systems of the north-western indo-gangetic plains of India. Food security. June 2015, Volume 7, Issue 3, pp 725-738. [3] Phan Hieu Hien, Tran van Khanh, Nguyen Duc Canh, Pham Duy Lam. Application of laser-controlled equipment for leveling rice fields in Viet Nam. Proc. International workshop on Agricultural and Bio-systems Engineering (IWABE), 11-13 December 2007.Nong Lam University, Ho Chi Minh City 2007. [4] Nguyễn Văn Xuân, Nguyễn Đức Cảnh, Phạm Duy Lam, Nguyễn Văn Hùng, Phan Hiếu Hiền, Trương Quang Trường. 2013. Báo cáo tổng hợp các kết quả đo đạc thực tế về độ chênh lệch mặt đồng. Kỷ yếu Hội thảo san phẳng đồng ruộng ứng dụng điều khiển kỹ thuật Laser.Dư ̣ án ADB-IRRI-VN, 03/2013. [5] Nguyêñ Văn Khải , 2013. Các phương pháp san phẳng truyền thớng .Kỷ yếu Hội thảo san phẳng đồng ruộng ứng dụng điều khiển kỹ thuật Laser.Dư ̣ án ADB-IRRI-VN, 03/2013. [6] www.trimble.com) [7] www.topconpositioning.com [8] Đào Duy Vinh, Đặng Thiện Ngơn, Trần Văn Lộc, Nguyễn Văn Hùng. Thiết kế chế tạo thiết bị phát mặt phẳng laser ứng dụng trong hệ thống san phẳng.Hội nghị tồn quốc lần thứ 7 về Cơ điện tử-VCM 2014, p.456-462. [9] S.S.Mohtasebi, A.Hoseinzadeh, M.omid, N.Bolfathi. Design and evaluation of automatic agricultural land leveling control system for scraper. International journal of agriculture and biology. 1560-8530/2007/09-1-59-63. [10] Yongsheng Si, Giang Liu, Jianhan Lin, Qingfei Lv, Feng Juan. Design of control system of laser leveling machine based on fussy control theory. International Conference on Computer and Computing Technologies in Agriculture (CCTA 2007), Wuyishan, China, August 18-20, 2007. [11] Yang Zheng, LV Qingfei, Liu Gang.Improvement and experiment on laser-controlled land leveling system. New Zealand Journal of agriculture research, 2007, Vol.50: 1059-1065. [12]Lv Qingfei, Liu Gang. Research on an improved laser-controlled land leveling system.11th IEEE international conference on communication technology proceedings.p413- 416. 2008.
10. BÀI BÁO KHOA HỌC THỰC HIỆN CƠNG BỐ THEO QUY CHẾ ĐÀO TẠO THẠC SỸ Bài báo khoa học của học viên cĩ xác nhận và đề xuất cho đăng của Giảng viên hướng dẫn Bản tiếng Việt ©, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH và TÁC GIẢ Bản quyền tác phẩm đã được bảo hộ bởi Luật xuất bản và Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam. Nghiêm cấm mọi hình thức xuất bản, sao chụp, phát tán nội dung khi chưa cĩ sự đồng ý của tác giả và Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. ĐỂ CĨ BÀI BÁO KHOA HỌC TỐT, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN! Thực hiện theo MTCL & KHTHMTCL Năm học 2016-2017 của Thư viện Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh.