Thiết kế và chế tạo mô hình phân loại hàng hóa theo mã vạch

Đồ án tốt nghiệp mô hình phân loại hàng hóa theo mã vạch sử dụng Labview và Arduino. Nhận thấy yêu cầu cấp thiết đó, nhóm chúng em quyết định thực hiện đề tài “Thiết kế và chế tạo mô hình phân loại hàng hóa theo mã vạch” dựa trên các kiến thức đã học nhằm giải quyết các yêu cầu trên.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH PHÂN LOẠI HÀNG HĨA THEO MÃ VẠCH NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: THS LÊ HOÀI Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Võ Lê Hữu Phúc 1811030135 18DCTA1 Văn Minh Khoa 1811030180 18DCTA1 Võ Minh Tiến 1811020071 18DCTA1 TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 LỜI CẢM ƠN Để hồn thành đề tài này, nhóm chúng em xin cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại Học Công Nghệ Tp.HCM tạo điều kiện tốt sở vật chất cho chúng em xin cảm ơn chân thành đến thầy Lê Hồi tận tình hướng dẫn nhóm chúng em bước hoàn thành đồ án tốt nghiệp Trong trình nghiên cứu thực đề tài, nhóm chúng em có thêm nhiều kiến thức học kinh nghiệm quý giá kĩ làm việc nhóm, phối hợp phân chia cơng việc để hoàn thành tốt nhiệm vụ đặt theo tiến độ Đây dịp để nhóm tự kiểm tra, vận dụng lại kiến thức học giảng đường đại học kiến thức thân tự học hỏi để áp dụng hiệu vào q trình nghiên cứu đề tài này, từ tích lũy thêm kinh nghiệm vào thực tế Tuy nhiên q trình nghiên cứu khơng khỏi mắc sai sót ngồi ý muốn hạn chế mặt kiến thức cơng nghệ Do nhóm chúng em mong nhận lời nhận xét chân thành đóng góp ý kiến, phê bình từ phía thầy cơ, bạn bè để hồn thiện kiến thức Cuối cùng, chúng em xin kính chúc thầy Lê Hồi thật nhiều sức khỏe, thành cơng hạnh phúc, chúc cho nhà trường ngày phát triển để mang lại nhiều lợi ích cho hệ sinh viên sau ii TÓM TẮT Khi đại dịch covid chưa kiểm sốt nhu cầu vận chuyển hàng hóa tăng lên nhanh chóng dẫn tới số lượng bưu phẩm bưu kiện ngày tăng, tạo sức ép lớn cho doanh nghiệp làm dịch vụ vận chuyển Hiện doanh nghiệp Việt nam chủ yếu dựa sức người nên suất lao động thấp, dẫn tới tượng dồn ứ hàng hóa điểm tiếp nhận chia chọn bưu cục Hậu thời gian vận chuyển tăng lên, chất lượng dịch vụ giảm tính cạnh tranh thị trường Để nâng cao chất lượng dịch vụ vận chuyển nhà khai thác xây dựng quy trình khai thác tốt nhằm hạn chế sai sót người gây ra, số công ty đưa hệ thống phân loại hàng hóa vào cơng ty chi phi lớn phải nhập từ nước ngồi gây nhiều khó khăn trở ngại Nhận thấy yêu cầu cấp thiết đó, nhóm chúng em định thực đề tài “Thiết kế chế tạo mơ hình phân loại hàng hóa theo mã vạch” dựa kiến thức học nhằm giải yêu cầu Thiết kế chế tạo mơ hình phân loại hàng hóa theo mã vạch nhằm ứng dụng tự động hóa vào cơng nghiệp, với chi phí hợp lí, làm tăng suất làm việc tránh sai sót xảy trình sản xuất Ứng dụng thực hành kiến thức thiết kế khí, gia cơng khí, lập trình điều khiển Labview Arduino,… học thời gian qua vào thực tế, nhằm củng cố lại kiến thức hỗ trợ cho việc làm sau Đề tài đạt kết sau: Tính tốn thiết kế băng tải có kích thước 40cm x 10cm x 12cm,Hệ thống hoạt động ổn, không trục trặc hay gặp cố, thiết kế đề Truyền thông Labview Arduino, Arduino máy tính xảy đồng thời, khơng bị nhiễu hay gián đoạn Việc phân loại lỗi thực xác, không gặp cố., Giao diện điều khiển Labview giám sát camera hiển thị rõ ràng xác số lượng, loại lỗi, trạng thái hệ thống iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN .ii TÓM TẮT iii ABSTRACT iv MỤC LỤC v DANH MỤC HÌNH ẢNH viii DANH MỤC BẢNG xii LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.3 Mục tiêu đối tượng 1.3.1 Mục tiêu 1.3.2 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Giới hạn đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN VÀ GIẢI PHÁP 2.1 Tìm hiểu mơ hình ngồi nước 2.2 Sơ lượt hệ thống xuất nhập 10 2.3 Mã vạch 10 2.3.1 Khái niệm mã vạch 10 2.3.2 Ứng dụng mã vạch 11 2.3.3 Các loại mã vạch 11 2.3.4 Ví dụ minh họa mã số vạch 12 2.4 Các Cơ Sở Lý Thuyết Liên Quan 13 2.4.1 Ngơn Ngữ Lập Trình LABVIEW 13 2.4.2 Xử lí ảnh labview 16 v 2.5 Cơ cấu điều khiển 17 2.5.1 Vi điều khiển Arduino 17 2.5.2 PLC (Programmable Logic Controller) 21 2.6 Cơ cấu quét mã vạch: 23 2.6.1 Sử dụng webcam: 23 2.6.2 Sử dụng cảm biến quét mã vạch: 24 2.7 Phương án giải quyết: 24 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT 25 3.1 Thực trạng 25 3.2 Năng suất hệ thống 26 3.3 Sơ đồ hệ thống 26 CHƯƠNG QUY TRÌNH THIẾT KẾ 28 4.1 Yêu cầu đầu vào hệ thống 28 4.2 Thiết kế băng tải 30 4.1.1 Giới thiệu băng tải 30 4.1.2 Phân loại băng tải 31 4.2.4 Chọn động cho băng tải 33 4.3 Thiết kế máng dẫn sản phẩm 34 4.3.1 Chọn vật liệu cho máng dẫn 34 4.3.2 Thông số kỹ thuật máng dẫn sản phẩm 35 4.4 Thiết kế cấu xy lanh phân loại 36 4.4.1 Xác định phương án thiết kế 36 4.4.2 Sơ lược xy lanh khí nén 37 4.4.3 Thiết kế gá xy lanh cảm biến 39 4.5 Thiết kế hệ thống điều khiển 42 4.6 Lựa chọn thiết bị cho hệ thống 43 4.6.1 Bộ xử lý trung tâm 43 4.5.2 Camera quét mã vạch cảm biến 45 4.5.3 Xy lanh khí nén 47 vi 4.5.4 Van khí nén 48 4.5.5 Nguồn cấp cho toàn hệ thống 48 4.5.6 Mạch điều khiển động băng tải 50 4.5.7 Module Relay 51 4.5.8 Các thiết bị khác 52 4.5.9 Sơ đồ nối dây toàn hệ thống 56 4.6 Lưu đồ giải thuật 57 CHƯƠNG THI CÔNG 59 5.1 Thi cơng khí 59 5.1.1 Thi công máng trượt sản phẩm 59 5.1.2 Thi công băng tải 60 5.2 Lắp đặt hệ thống 60 5.3 Thi công tủ điện 70 5.4 Thiết kế giao diện điều khiển 75 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 78 6.1 Kết đề tài 78 6.2 Hướng phát triển đề tài 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 PHỤ LỤC 80 Phụ lục 80 1.1 Tính tốn thơng số xy lanh công tác 80 1.2 Tính tốn thơng số băng tải 81 Phụ lục – Chương trình hệ thống 82 2.1 Giao diện chương trình Labview 82 2.2 Chương trình Arduino 83 Phụ lục – Tập vẽ chế tạo vẽ lắp 85 vii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Trang Hình Hoạt động phân loại hàng hóa kho Hình 2 Mơ hình phân loại sản phẩm theo chiều cao sinh viên Hình Mơ hình phân loại sản phẩm theo màu sắc Hình Mơ hình phân loại sản phẩm theo cân nặng Hình Phân loại hàng hóa theo mã QR Hình Hàng hóa dán mã vạch .9 Hình Hàng hóa đóng gói theo quy cách 10 Hình Mã Vạch 11 Hình Ví dụ mã vạch thực tế sản phẩm .12 Hình 10 Ý nghĩa số mã vạch 13 Hình 11 Ngơn ngữ lập trình Labview 13 Hình 12 Phần mềm Labview 14 Hình 13 Khối IMAQdx Grab2 VI 17 Hình 14 Khối IMAQ Read Barcode VI .17 Hình 15 Bộ điều khiển Arduino 18 Hình 16 Cấu tạo Arduino Uno 19 Hình 17 PLC Mitsubishi Siemens 21 Hình 18 Hệ thống PLC 22 Hình 19 Webcam 23 Hình 20 Cảm biến quét mã vạch 24 Hình Sơ đồ khối hệ thống 26 Hình Mơ hình 3D hệ thống 27 Hình Mã vạch mã sai 28 Hình Sản phẩm sai mã vạch .28 Hình Sản phẩm thiếu mã vạch 29 Hình 4 Sản phẩm mã vạch bị lỗi 29 Hình Sản phẩm đạt chuẩn 29 Hình Cấu tạo băng tải 30 Hình Băng tải đai .31 Hình Băng tải đẩy 32 Hình Băng tải lăn 32 Hình 10 Động JGB37-555 33 Hình 11 Mơ hình 3D băng tải chuyển hàng 34 Hình 12 Vật liệu Mica 35 Hình 13 Mơ hình máng trượt sản phẩm đơn 35 viii Hình 14 Mơ hình máng trượt sản phẩm đơi 36 Hình 15 Xy lanh tác động chiều .37 Hình 16 Xy lanh tác động chiều .38 Hình 17 Các loại xy lanh thị trường 38 Hình 18 Thiết kế gá xy lanh cảm biến .39 Hình 19 Mơ hình 3D gá cảm biến xy lanh .39 Hình 20 Thiết kế gá cảm biến .40 Hình 21 Mơ hình 3D gá cảm biến 40 Hình 22 Thiết kế gá xy lanh 41 Hình 23 Mơ hình 3D gá xy lanh 41 Hình 24 Mơ hình 3D hệ thống 42 Hình 25 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển .42 Hình 26 Các tính Labview .43 Hình 27 Bộ điều khiển Arduino 44 Hình 28 Datasheet Arduino UNO 44 Hình 29 Sơ đồ chân Arduino UNO .45 Hình 30 Camera ghi hình ảnh .45 Hình 31 Cảm biến vật cản hồng ngoại 46 Hình 32 Cấu tạo cảm biến .47 Hình 33 Xy lanh MAL16-100 .47 Hình 34 Van điện từ 5/2 48 Hình 35 Nguồn tổ ong 24V 5A .49 Hình 36 Nguồn tổ ong 5V 10A .49 Hình 37 Mạch điều khiển động 50 Hình 38 Module relay 51 Hình 39 MCB PS45N-C16 52 Hình 40 Nút nhấn 53 Hình 41 Nút dừng khẩn cấp 53 Hình 42 Cơng tắc xoay 54 Hình 43 Đèn báo 55 Hình 44 Sơ đồ nối dây hệ thống điều khiển 56 Hình 45 Sơ đồ nối dây van điện từ xy lanh Driver băng tải 56 Hình 46 Lưu đồ giải thuật .57 Hình Cắt mica theo kích thước có 59 Hình Máng trượt sản phẩm hoàn thiện .59 Hình Băng tải lắp hoàn thiện 60 Hình Lắp khung máy tủ điện 60 Hình 5 Ke góc, Tán luồng ốc lục giác 60 ix Hình Lắp đầu ống đồng đầu xả khí cho van 61 Hình Lắp cụm van điện từ khí nén .61 Hình Lắp băng tải vào hệ thống 62 Hình Băng tải sau lắp hoàn chỉnh .62 Hình 10 Ráp gá Camera 63 Hình 11 Ráp gá đặt sản phẩm chờ 63 Hình 12 Siết ốc sau lắp gá vị trí chờ sản phẩm .64 Hình 13 Lắp gá Camera gá đặt sản phẩm chờ 64 Hình 14 Lắp gá xy lanh số 65 Hình 15 Lắp gá xy lanh số cảm biến quang 65 Hình 16 Lắp gá xy lanh số cảm biến .65 Hình 17 Lắp gá xy lanh số cảm biến quang 66 Hình 18 Lắp ống dẫn khí vào van 66 Hình 19 Lắp ống dẫn khí từ van đến xy lanh 66 Hình 20 Hệ thống ống khí vào van điện từ sau lắp hồn thiện .67 Hình 21 Lắp máng trượt lên khung máy .67 Hình 22 Lắp cụm xy lanh số 67 Hình 23 Lắp cụm xy lanh 68 Hình 24 Lắp cảm biến hiệu chỉnh 68 Hình 25 Lắp cụm xy lanh 69 Hình 26 Toàn hệ thống sau lắp hoàn thiện .69 Hình 27 Lắp dây dẫn vào Driver điều khiển băng tải 70 Hình 28 Lắp dây dẫn vào hệ thống đèn nút điều khiển 70 Hình 29 Lắp dây dẫn vào thành phần từ điện 71 Hình 30 Kiểm tra mối nối dây điện 71 Hình 31 Lắp tủ điện hồn chỉnh 72 Hình 32 Cắt giấy ghi thông tin cho nút nhấn đèn báo .72 Hình 33 Dán giấy thích lắp núm lắp vặn Driver băng tải 73 Hình 34 Tủ điện lắp hoàn chỉnh 73 Hình 35 Thành phần tủ điện 74 Hình 36 Thành phần tủ điện 74 Hình 37 Thành phần tủ điện 74 Hình 38 Giao diện Labview 75 Hình 39 Chương trình Labview quét mã phân loại sản phẩm 75 Hình 40 Chương trình Labview đếm số lượng sản phẩm .75 Hình 41 Chạy thử với sản phẩm loại 76 Hình 42 Chạy thử sản phẩm .76 Hình 43 Chạy thử sản phẩm .77 x Hình 44 Chạy thử với sản phẩm lỗi 77 Hình Giao diện chương trình Labview .82 Hình Chương trình hệ thống Labview 82 xi − Phụ lục – Tập vẽ chế tạo vẽ lắp 85 ... đề tài ? ?Thiết kế chế tạo mơ hình phân loại hàng hóa theo mã vạch? ?? dựa kiến thức học nhằm giải yêu cầu Thiết kế chế tạo mơ hình phân loại hàng hóa theo mã vạch nhằm ứng dụng tự động hóa vào cơng... sản phẩm theo màu sắc Hình Mơ hình phân loại sản phẩm theo cân nặng Hình Phân loại hàng hóa theo mã QR Hình Hàng hóa dán mã vạch .9 Hình Hàng hóa đóng gói theo quy... bị sai mã vạch không nhận diện mã Hình Mã vạch mã sai Hình Sản phẩm sai mã vạch 28 Hình Sản phẩm thiếu mã vạch Hình 4 Sản phẩm mã vạch bị lỗi Hình Sản phẩm đạt chuẩn 29 Việc đảm bảo phân loại sản