Đồ án khoa cơ điện, điện tử, đại học lạc hồng (17)

ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CƠ ĐIỆN ĐIỆN TƯ - BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Đề tài: MÁY PHÂN LOẠI ỐC VÍT SƯ DỤNG CAMERA XƯ LÝ ẢNH NGUYỄN THÀNH VINH ĐẶNG TƯỜNG CHINH ĐÀO TRUNG PHONG Đồng Nai, 2022 ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CƠ ĐIỆN ĐIỆN TƯ - BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Đề tài: MÁY PHÂN LOẠI ỐC VÍT SƯ DỤNG CAMERA XƯ LÝ ẢNH Chuyên ngành: Cơ Điện – Điện Tử NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC ThS NGƠ KIM LONG Đờng Nai, 2022 LỜI NÓI ĐẦU Sau thời gian học tập và rèn luyện Trường Đại học Lạc Hồng với biết ơn và kính trọng, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban Giám hiệu Trường Đại học Lạc Hồng tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ chúng em trình học tập, nghiên cứu và hoàn thiện đề tài nghiên cứu khoa học này Xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô Khoa Cơ điện – Điện tử, Trường Đại học Lạc Hồng, người truyền đạt kiến thức quý báu cho chúng em suốt thời gian học tập vừa qua Đặc biệt, chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thạc sĩ Ngô Kim Long và Thạc sĩ Nguyễn Cường Phi tận tình hướng dẫn truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm cho chúng em suốt trình thực đề tài nghiên cứu khoa học Sau chúng em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và bạn sinh viên động viên, giúp đỡ chúng em thời gian vừa qua Tuy nhiên điều kiện lực nhóm cịn hạn chế, đề tài nghiên cứu khoa học chắn không tránh khỏi điều thiếu sót Kính mong nhận đóng góp ý kiến thầy cô giáo, bạn bè để bài nghiên cứu nhóm em hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn Xác nhận GVHD LỜI CAM ĐOAN Chúng tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu là chúng tôi, số liệu, kết nêu đồ án tốt nghiệp là trung thực và xác Chúng tơi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực đồ án này xin phép, tất thơng tin trích dẫn luận văn ghi rõ nguồn gốc Chúng tơi chịu trách nhiệm cơng trình nghiên cứu bị phát gian lận Đồng Nai, ngày 12 tháng 06 năm 2022 Sinh viên thực Nguyễn Thành Vinh - 118001283 Đặng Tường Chinh -118000712 Đào Trung Phong - 118001164 MỤC LỤC MỤC LỤC HÌNH ẢNH PHỤ LỤC BẢNG CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Trong công phát triển nên cơng nghiệp 4.0 nước ta, đại hóa và cơng nghiệp hóa là mục tiêu hàng đầu cuốc gia giới, vượt trội công nghệ là điều mà quốc gia giới theo đuổi nhằm đạt ưu việt q trình sản xuất, khơng có ý nghĩa mặt lợi nhuận mà cịn có ý nghĩa tạo thành công định áp dụng công nghệ tiên tiến Việc tự động hóa sản xuất tăng suất tạo thành phẩm chất lượng theo ý muốn và tiết kiệm chi phí sản xuất Mặc dù thị trường cung cấp nhiều mẫu máy phân loại, phục vụ cho ngành sản xuất công nghiệp nhẹ đặc biệt là công đoạn phân loại Đa số công ty chủ yếu mua máy phân loại nhập bên nước ngoài với giá thành cao, và khó cho việc sữa chữa bảo hành máy bị lỗi hệ thống hư hỏng mặt công nghệ và linh kiện 1.2 Tổng quan Thời đại cơng nghiệp hóa, đại hóa đà phát triển mạnh mẽ công nghiệp 4.0 Với cách mạng công nghệ vào kỷ XVIII đến đầu kỷ XIX, nhiều loại máy xuất hiện, tạo thuận lợi cho việc chế tạo máy, phục vụ cho ngành sản xuất và ngành công nghiệp khác ngày càng phát triển liên tục và cải tiến theo thời gian Hiện hầu hết dây chuyền sản xuất công nghiệp với đa dạng loại sản phẩm sau trải qua công đoạn chế tạo, sản xuất khơng thể thiếu cơng đoạn phân loại để tạo nên sản phẩm chất lượng và đẹp mắt, suất để đóng gói và phù hợp với yêu cầu sử dụng loại sản phẩm theo số lượng, khối lượng cụ thể Thời đại công nghiệp hóa, đại hóa đà phát triển mạnh mẽ công nghiệp 4.0 Với cách mạng công nghệ vào kỷ XVIII đến đầu kỷ XIX, nhiều loại máy xuất hiện, tạo thuận lợi cho việc chế tạo máy, phục vụ cho ngành sản xuất và ngành công nghiệp khác ngày càng phát triển liên tục và cải tiến theo thời gian DNTN Quốc Trưởng là doanh nghiệp vốn 100% Việt Nam có số lượng nhân 500 người, tọa lạc diện tích 12.000 m2, thành lập vào tháng năm 2005, trụ sở Đơng Ba, Bình Hịa, Thuận An, Bình Dương Doanh nghiệp chuyên sản xuất và cung cấp loại đinh, ốc, vít, bas, khí xác, lề có yêu cầu chi tiết kỹ thuật cao làm từ thép không gỉ, thép luyện và đồng thau Quy trình sản xuất ốc vít cơng ty: Hình 1 Quy trình sản xuất Sản phẩm cần phân loại: Hình Sản phẩm vít đầu Thống kê suất phân loại: Số nhân công Năng suất Sai số người 4000 sản phẩm/giờ sản phẩm/giờ Bảng 1 Bảng thống kê suất phân loại thực tế Từ số liệu thống kê, công ty nhận thấy cần cải tiến quy trình phân loại theo hướng tự động hóa, sử dụng máy móc nhằm thay cơng nhân, giảm thiểu chi phí, tăng suất 1.3 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu thiết kế, chế tạo “Máy phân loại ốc vít” để chuyển giao cho công ty TNHH Quốc Trưởng Đề xuất phương án: Nắm bắt xu và cấp thiết nhóm đưa giải pháp nghiên cứu dòng máy phân loại cụ thể là “Máy phân loại vít” để giải vấn đề: 1.4 Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu Hiện nay, đa số máy phân loại bán thị trường với quy mơ, số lượng lớn thường chiếm nhiều diện tích lớn, chi phí bảo trì, vận chuyển cao Do nhóm nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy phân loại ốc vít để đáp ứng nhu cầu sử dụng nước, giải vấn đề suất, xác, phù hợp với quy trình phân loại cơng ty Để có ý tưởng thiết kế cấu chấp hành “máy phân loại ốc vít” nhóm tham khảo máy phân loại sản phẩm khác nhau, máy có sẵn thị trường nước và ngoài nước có nhiều loại cấu đa dạng và chức khác tùy thuộc vào vào nhu cầu sử dụng nhà máy để sản xuất máy có cấu và chức phù hợp với ngân sách doanh nghiệp, tồn nhược điểm như: + Máy nhập nguyên liệu từ nước ngoài khó khăn cho việc bảo trì, tìm kiếm linh kiện thay hư hỏng, giá thành nhập cao [5] + Để đặt trước máy theo nhu cầu dụng tốn nhiều thời gian vào vấn đề điển chi phí thiết kế, vận chuyển, khó khăn việc trao đổi thực trạng và thực tế cơng ty cần có Vì nhóm chọn và nghiên cứu, chế tạo nên “ máy phân loại ốc vít” đơn giản Thơng qua hệ thống điều khiển,động hoạt động làm cho mâm xoay đưa vít đến vị trí Camera xử lý hình ảnh biên dạng sau khí thổi vào đường ống tách biệt Phễu rung cấp vít là sản phẩm nhóm th đối tác là Công ty TNHH Quyết Thắng nghiên cứu thiết kế và sản xuất để đáp ứng suất phân loại 1.5 Phương pháp nghiên cứu Nhóm trực tiếp trao đổi với bên quý công ty TNHH Quốc Trưởng, để lấy thông số và yêu cầu thực tế mà doanh nghiệp kinh doanh muốn và cần thiết để làm sở thiết kế Thêm vào nhóm tham khảo dòng máy thị trường và ngoài nước có phân khúc để tối ưu hóa thiết kế để thi công CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tình trạng thực tế cơng ty 2.1.1 Thực trạng phân loại công ty 2.1.2 Bất cập cần giải Hình Thực trạng phân loại     Quy trình phân loại thủ cơng Chi phí cho cơng đoạn cao Năng suất thấp phụ thuộc vào nhân cơng Tính xác thấp 2.1.3 Đánh giá đưa giải pháp Qua vấn đề lao động thủ công chưa giải và đặc biệt là nước ta trình phát triển, ta thấy việc chế tạo “Máy phân loại” giải vấn đề thực trạng:  Sử dụng cơng nhân gây lãng phí và tốn nhiều nhân lực và thời gian, suất không ổn định  Phương pháp bán tự động là kết hợp cơng nhân với máy móc tự động giúp gia tăng suất và giảm lãng phí  Phương pháp tự động giúp giảm lãng phí nhân lực và tăng suất ổn định 10 Bộ khuếch đại tín hiệu cho camera dùng để chuyển đổi tín hiệu hình ảnh thành tín hiệu RF để truyền xa và khơng giảm chất lượng hình ảnh giúp hình ảnh giữ ngun chất lượng và khơng biến dạng Hình 22 Bộ khuếch đại cảm biến và cách nối dây Thông số kỹ thuật khuếch đại cảm biến IV2-G30F: Mẫu Chế độ khả dụng Cơng cụ tích hợp chế độ chuẩn Công cụ Số lượng công cụ Cơng cụ phát hiện: 16 cơng cụ 128 chương trình / 32 chương trình Cài đặt chuyển đổi Lịch sử hình ảnh IV2-G30F Chế độ nhận biết Hình dáng, Vùng màu, Vùng, Độ phân giải pixel Số lượng ảnh lưu trữ 1000 ảnh Điều kiện lưu Có thể lựa chọn NG, gần ngưỡng NG Đích truyền tải Có thể lựa chọn thẻ SD và máy chủ FTP Bảng Thông số kỹ thuật khuếch đại 33 3.7.9 Cảm biến Laser Keyence LV-NH32 Tại khâu chụp xử lí ảnh, nhóm lựa chon cảm biến quang để phát vật cách xác Khi có sản phẩm qua cảm biến có tín hiệu báo điều khiển để lệnh điều khiển Cảm biến quang phát tia sáng, có vật cản tia sáng này cảm biến phát tín hiệu để báo trung tâm điều khiển Hình 23 Cảm biến laser Keyence LV-NH32 Thơng số kỹ thuật cảm biến Keyence LV-NH32: Mẫu LV-NH32 Loại Có thể điều chỉnh điểm sáng Laser bán dẫn màu đỏ nhìn Nguồn sáng thấy được, Chiều dài bước Khoảng cách phát Khả chống chịu với môi trường MEGA ULTRA SUPER TURBO FINE HSP Nhiệt độ môi trường xung quanh sóng: 660 nm 1200 mm 1000 mm 750 mm 500 mm 250 mm 200 mm -10 đến +55 °C (Khơng đóng băng) Bảng Thơng số kỹ thuật cảm biến laser 34 3.7.10 Khuếch đại cảm biến Laser Hình 24 Khuếch đại cảm biến Laser LV-N11N Mẫu Loại Loại ngõ Cáp/đầu nối LV-N11N ngõ NPN Cáp Ngõ điều ngõ khiển Ngõ Ngõ vào/ra vào ngõ vào phụ Ngõ màn Khơng hình NPN cực thu để hở 30 V, Điện áp dư từ V trở xuống ngõ cực đại: từ 100 mA Ngõ điều khiển trở xuống, tổng ngõ ra: từ 100 mA trở xuống ngõ cực đại: từ 20 mA trở xuống Điện 24 VDC (điện áp vận hành 10 áp - 30 VDC nguồn Bình thường: từ 830 mW trở Định mức Công xuống suất Chế độ tiết kiệm: từ 710 mW tiêu Chế độ tối đa:từ 550 mW trở thụ xuống Bảng Thông số kỹ thuật cảm biến Laser 35 3.8 Sơ đờ động lực điều khiển Hình 25 Sơ đồ động lực điều khiển Hình 26 Tủ điện thực tế 36 3.9 Lựa chọn điều khiển trung tâm PLC 3.9.1 Giới thiệu tổng quan về PLC PLC hay gọi là: thiết bị điều khiển logic khả trình, viết tắt cụm từ Programmable Logic Control Hình thành từ nhóm kỹ sư hãng General Motors năm 1968 với ý tưởng ban đầu là thiết kế điều khiển thỏa mãn u cầu sau: + Lập trình dễ dàng, ngơn ngữ dễ hiểu + Dễ dàng sửa chữa và thay + Ởn dịnh mơi trường cơng nghiệp + PLC là loại thiết bị cho phép thực linh hoạt thuật tốn điều khiển số thơng qua ngơn ngữ lập trình, thay cho việc thể thuật tốn mạch số - Hình ảnh PLC: Hình 27 PLC MITSUBISHI FX3U-16MT/ES-A - Cấu tạo PLC: + Bộ Vi xử lý (CPU: Central Processing Unit) + Một hệ điều hành để quản lý và thực chương trình 37 + Một số hãng Sản xuất: Siemens, Omron, Mitsubishi, Schneider, GE Fanuc, LG, … - Ưu điểm PLC: + Không cần đấu dây cho sơ đồ điều khiển logic kiểu Relay + Có độ mềm dẻo sử dụng cao, muốn thay đổi phương pháp điều khiển cần thay đổi chương trình điều khiển + Chiếm vị trí khơng gian nhỏ hệ thống + Nhiều chức điều khiển + Tốc độ xử lý thời gian thực tương đối cao + Công suất tiêu thụ nhỏ 3.9.2 Lưu đồ giải thuật hệ thống Để giải bài toán điều khiển tự động sử dụng PLC, trước hết phải lập sơ đồ giải thuật hệ thống, xác định ngõ vào (Input), và ngõ (Output) hệ thống và kết hợp lại với để viết chương trình điều khiển Với yêu cầu hoạt động máy đóng gói để điều khiển máy, nhóm thực nghiên cứu phân tích tín hiệu máy máy đóng gói để kết hợp với chương trình điều khiển và cho kết thực 38 Hình 28 Lưu đồ giải thuật 39 3.9.3 Chương trình hoạt động Hình 29 Code lập trình 3.9.4 Bảng tín hiệu đầu vào và đầu hệ thống Tên X0 X1 X7 Chức START STOP Cảm biến quang Bảng Tín hiệu đầu vào 40 Tên Y0 Y2 Y4 Chức Xung Đảo chiều quay Van khí thổi sản phẩm NG Bảng Tín hiệu đầu Tên Chức Trạng thái động chạy Trạng thái thổi sản phẩm NG Test van khí Ln ON PLC bắt đầu RUN Trạng thái đếm sản phẩm lỗi Thời gian van thổi Tốc độ mâm xoay Xung chạy Giới hạn số đếm sản phẩm NG M0 M1 M100 M8000 C0 T0 D200 D202 D210 Bảng Bit nhớ sử dụng chương trình 3.10 Máy sau hoàn thiện 41 Hình 30 Máy hoàn thiện Kết chạy thử nghiệm: Số lượng sản phẩm 8.000 10.000 12.000 Thời gian 1h 1h 1h Tốc độ mâm xoay vòng/phút 11 vòng/phút 13 vòng/phút Sai số 0.01% (1 sản phẩm) 0.02% (2 sản phẩm) 0.08% (6 sản phẩm) Bảng 10 Bảng kết thử nghiệm Đánh giá kết thử nghiệm:  Tốc độ mâm xoay càng tăng, sai số sản phẩm tăng theo tỷ lệ thuận vượt ngưỡng tốc độ phản hồi việc xử lý hình ảnh camera cơng đoạn phân loại So sánh lợi ích kinh tế : Điều kiện so sánh Tốc độ (1 giờ) Năng suất (8 giờ) Phân loại thủ công 4.000 sản phẩm/giờ 32.000 sản phẩm/người Số nhân công 2.5 nhân công 42 Phân loại máy 10.000 sản phẩm/giờ 80.000 sản phẩm/máy Tương ứng nhân cơng Chi phí nhân công năm (Lương tiêu chuẩn 7.000.000 VND/tháng) Tiền nhân công tiết kiệm năm 7.000.000 x 12 tháng x 2.5 = 210.000.000 7.000.000 x 12 tháng x = 82.000.000 VND 210.000.000 82.000.000 = 128.000.000 43 CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 4.1 Tính mới và sáng tạo Trải qua trình thiết kế và chế tạo mơ hình đạt kết sau: + Thực công đoạn máy phân loại với suất đạt từ 9900 – 10100 sản phẩm/giờ Do yêu cầu sản lượng mức 10000 sản phẩm/giờ, nên trừ số lượng vít bị lỗi (lỗi mắc từ đến vít/phút) q trình hoạt động ln ln đạt và vượt tiêu u cầu + Các cấu khí hoạt động xác sau trải qua trình tinh chỉnh + Chi phí chế tạo lắp đặt với giá thành rẻ với việc tái sử dụng thiết bị cũ mà hoạt động tốt thời gian dài 4.2 Hiệu kỹ thuật + Cải thiện điều kiện làm việc, giảm cường độ lao động chân tay + Khẳng định tính sáng tạo, tính độc lập tự chủ người Việt Nam trình hội nhập Hướng giải pháp theo hướng đạo: “Hiện đại hoá cơng nghệ sản xuất với chi phí thấp” + Tỷ lệ xác cao và hoàn thành sản phẩm nhanh + Không cần đầu tư nhiều thời gian trình thực cơng việc máy mà làm việc khác + Không gian sử dụng nhỏ 4.3 Hạn chế + Phễu rung cấp vít tinh chỉnh nhiều lần cho đủ số lượng vít để phân loại + Máy phân loại yêu cầu cao mức độ khí nén cấu xi lanh và vịi xịt ống sản phẩm, lượng khí cấp khơng đủ dễ gây cho q trình bị gián đoạn và xảy lỗi 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách, Giáo Trình: ” Giáo trình mơn học plc mitsubishi” Lê Hoàng Vinh, Đào Duy Khương, Võ Thị Ánh Tuyết, Trần Thị Thu Thủy Trường Đại học Cơng Nghệ TP Hồ Chí Minh,2006 Mitsubishi Electric, FX Series Programmable Controllers,2003 Trịnh Chất – Lê Văn Uyển, thiết kế hệ dẫn động khí, nhà xuất giáo dục, 2003 Website: [1] https://keyence.com.vn [2] https://tpa-fas.com.vn/Chi-tiet/may-tu-dong-kiem-tra-san-pham-191115-101132 [3] https://www.fujimachinery.com.vn/vi/shops/industrial-automationmachine/may-phan-loai-san-pham.html [4] kienthuctudonghoa.com/cai-dat-bien-tan-mitsubishi-d700/ [5] https://abientan.com/dong-co-ac-servo-la-gi-ung-dung-cua-dong-co-ac-servo/ [6] https://lidinco.com/cam-bien-laser-la-gi/ [7] https://vn.twmotor.net/info/advantages-and-disadvantages-of-dc-servo-motor 45 ... tài nghiên cứu khoa học này Xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô Khoa Cơ điện – Điện tử, Trường Đại học Lạc Hồng, người truyền đạt kiến thức quý báu cho chúng em suốt thời gian học tập vừa qua... luyện Trường Đại học Lạc Hồng với biết ơn và kính trọng, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban Giám hiệu Trường Đại học Lạc Hồng tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ chúng em trình học tập,... CỨU KHOA HỌC Đề tài: MÁY PHÂN LOẠI ỐC VÍT SƯ DỤNG CAMERA XƯ LÝ ẢNH Chuyên ngành: Cơ Điện – Điện Tử NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC ThS NGƠ KIM LONG Đờng Nai, 2022 LỜI NĨI ĐẦU Sau thời gian học