Mô hình robot công nghiệp xử lý bavia

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MƠ HÌNH ROBOT CƠNG NGHIỆP XỬ LÝ BAVIA NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TS VÕ ĐÌNH TÙNG Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Nguyễn Bá Tuấn 1811050260 18DTDA2 Phạm Anh Duy 1811051630 18DTDA2 Tp Hồ Chí Minh, tháng 8/2022 TĨM TẮT Hiện nay, với việc phát triển mạnh mẽ ngành công nghiệp 4.0 nước ta việc sản xuất gia công, cắt, gọt kim loại ngày nhiều Trong q trình gia cơng cắt, gọt kim loại để lại số lỗi bavia bề mặt cắt, gọt sản phẩm sử dụng người để xử lý thời gian, cơng sức Đặc biệt với việc sử dụng người xử lý bavia làm ảnh hưởng đến sức khỏe họ bavia sắc, bụi suất lao động không cao Xuất phát từ nhu cầu thực tế nơi làm việc nhóm Limisys – Cơng ty TNHH Cơ Điện Tử Liên Minh Nhóm nghiên cứu phương pháp xử lý lỗi bavia phôi kim loại sau gia công Luận văn trình bày việc tìm hiểu, nghiên cứu thiết kế xây dựng mơ hình robot cơng nghiệp hoạt động hiệu q trình xử lý phơi kim loại bị lỗi bavia Robot có nhiệm vụ di chuyển đến vị trí sản phẩm cần xử lý khâu tác động cuối robot loại bỏ lỗi bavia sản phẩm thơng qua chương trình lập trình sẵn Vì vậy, mục tiêu luận văn nghiên cứu thiết kế khâu đầu cuối robot lập trình điều khiển robot xử lý bavia cách tối ưu đưa kiểm chứng mơ hình thực nghiệm Ứng dụng mơ hình robot đưa vào dây chuyền gia cơng xử lý bavia nhà máy, xí nghiệp tích hợp robot với máy móc đại khác vai trò người thực việc giám sát máy tính iii ABSTRACT Currently, with the strong development of 4.0 industries in our country, in which manufacturing, processing, cutting, and trimming metal are more days In the process of cutting and removing metal, it will leave some errors in the cutting and trimming surface on the product, and if using humans to handle it, it will take a lot of time and effort Especially with the use of bavia, human handling will affect their health because bavia is very sharp, dust and labor energy is not high Derived from the actual needs in the workplace of the group is Limisys - Lien Minh Mechatronics Co., Ltd The group studies the method of handling defective bavia on metal after being machined The thesis presents the study, research and design to build an industrial robot model that works effectively in the process of processing defective metal workpieces The robot is responsible for moving to the position of the product that needs to be processed and then the final action of the robot will eliminate the bavia error on the product through a pre-programmed program Therefore, the main objective of the thesis is to study the design of the terminal stage of the robot and program the control of the robot to handle bavia in the most optimal way and test it by experimental model The application of the robot model can be put into the bavia processing line in factories and enterprises when the robot can be integrated with other modern machines and the human role is only to perform supervision on the computer iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii ABSTRACT iv MỤC LỤC v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT viii DANH MỤC HÌNH ẢNH ix DANH MỤC BẢNG xi LỜI MỞ ĐẦU xii Chương .1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Tình hình nghiên cứu .1 1.3 Mục đích nghiên cứu 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Các kết đạt 1.7 Kết cấu đồ án Chương .4 TỔNG QUAN GIẢI PHÁP 2.1 Các cách loại bỏ lỗi bavia 2.1.1 Quá trình loại bỏ bavia tay 2.1.2 Khử bavia cách phun hạt mài mòn cắt tia nước 2.1.3 Cách khử lỗi bavia giai đoạn .6 2.2 So sánh phương pháp khử bavia tay đại 2.2.1 Phương pháp khử bavia tay 2.2.2 Phương pháp khử bavia đại 2.3 Sử dụng robot công nghiệp xử lý bavia 11 2.3.1 Robot cơng nghiệp ? 11 v 2.3.2 Ứng dụng robot công nghiệp cách mạng cơng nghiệp 4.0 .12 2.3.3 Lí nên dùng robot công nghiệp sản xuất ? 14 2.3.4 Đặc điểm xử lý bavia robot công nghiệp 15 2.3.5 Các mơ hình sản phẩm phổ biến nước 16 2.3.5.1 Trong nước 16 2.3.5.2 Nước 18 Chương 19 PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT .19 3.1 Đề xuất phương pháp thực 19 3.2 Phương án thiết kế 19 3.3 Tìm hiểu robot Fanuc LR Mate 100iB 20 3.3.1 Robot Fanuc LR Mate 100iB 20 3.3.2 Mate R – J3iB Controller (Tủ điều khiển) 23 3.3.3 Teach pendant (Máy cầm tay điều khiển robot) .25 3.3.3.1 Teach pendant ? 25 3.3.3.2 Thao tác sử dụng Teach pendant 26 3.4 Mục tiêu đề tài hướng đến .32 Chương 33 QUY TRÌNH THIẾT KẾ 33 4.1 Cấu trúc robot Fanuc Mate LR 100iB 33 4.2 Thiết kế khâu tác động cuối 42 4.2.1 Motor DC 775 42 4.2.2 Mũi mài hợp kim 43 4.3 Thiết kế bảng điều khiển 44 4.3.1 Nút nhấn 44 4.3.2 Đèn báo trạng thái .46 4.4 Thiết kế bảng điện 47 4.4.1 Bộ nguồn motor DC 775 47 4.4.2 Module I/O Robot Fanuc 48 4.4.3 Bộ nguồn Module I/O Robot Fanuc 49 4.4.4 Relay trung gian 50 4.5 Cảm biến quang .51 4.6 Lưu đồ giải thuật .52 vi Chương 55 THI CÔNG 55 5.1 Mơ hình robot cơng nghiệp xử lý bavia 55 5.2 Thi công phần thiết kế .58 5.3 Sơ đồ đấu nối mạch điện 60 5.4 Phôi sản phẩm kim loại 63 Chương 64 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 64 6.1 Kết đạt 64 6.2 Những hạn chế 64 6.2 Hướng phát triển đề tài 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 PHỤ LỤC 66 CODE CHƯƠNG TRÌNH 66 vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT CNC: Computer Numerical Control Laser: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation HVAC: Heating, Ventilating, Air Conditioning RIA: Robot institute of America AFNOR: Association French Normalization Organization Regulation GOCT: Go sudarstvennyy st andar AC: Alternating Current EOAT: End – of – arm Tooling std: standard IP: Ingress Protection I/O: Input/Output VDC: Volts – Direct Current DC: Direct Current FSSB: FANUC Serial Servo Bus MCC: Motor Control Cabinet TP: Teach Pendant AMP: Amplifier FCTN: Function POSN: Position PREV: Previous RPM: Revolutions per minute HMI: Human – Machine – Interface NO: Normally Open viii DANH MỤC HÌNH ẢNH HÌNH TRANG Hình 2.1: Khử bavia dụng cụ cầm tay (Nguồn: Internet) Hình 2.2: Khử bavia cách cắt tia nước (Nguồn: Internet) Hình 2.3: Khử bavia cách phun hạt mài mòn (Nguồn: Internet) Hình 2.4: Bàn chải sử dụng máy khử bavia (Nguồn: Internet) Hình 2.5: Khử bavia tay (Nguồn: Internet) Hình 2.6: Máy mài bavia DM1100ZC (Nguồn: Internet) Hình 2.7: Tấm phẳng sau loại bỏ bavia (Nguồn: Internet) Hình 2.8: Máy xóc rung (Nguồn: Internet) .11 Hình 2.9: Robot cơng nghiệp Mitsubishi (Nguồn: Internet) .12 Hình 2.10: Robot cơng nghiệp nhà máy (Nguồn: Internet) .14 Hình 2.11: Xử lý bavia robot (Nguồn: Internet) 16 Hình 2.12: Sản phẩm robot mài cạnh Cơng Ty Syntec Technology 17 Hình 2.13: Sản phẩm robot đánh bóng bề mặt Cơng Ty ABM Việt Nam (Nguồn: Internet) .17 Hình 2.14: Sản phẩm robot đánh bóng bề mặt Cơng Ty PushCorp 18 Hình 2.15: Sản phẩm robot mài cạnh Cơng Ty Fanuc (Nguồn: Internet) 18 Hình 3.1: Robot Fanuc LR Mate 100IB (Nguồn: Internet) .21 Hình 3.2: Bộ điều khiển Mate R – J3iB (Nguồn: Internet) .23 Hình 3.3: Chi tiết điều khiển (Nguồn: File tài liệu Robot Fanuc) .24 Hình 3.4: Teach pendant Fanuc (Nguồn: Chụp từ ĐATN thực tế) 25 Hình 3.5: Các chức hiển thị Teach pendant 26 Hình 3.6: Nút nhấn công tắc Teach pendant (Nguồn: File tài liệu Fanuc) 27 Hình 3.7: Các đèn báo Teach pendant (Nguồn: File tài liệu Robot Fanuc) .31 Hình 4.1: Sơ đồ nguyên lý robot (Nguồn: Vẽ phần mềm Paint) 33 ix Hình 4.2: Gắn hệ trục tọa độ cho robot (Nguồn: Vẽ phần mềm Paint) .34 Hình 4.3: Nhập giá trị (Nguồn: Trên phần mềm Matlab) 41 Hình 4.4: Quỹ đạo robot (Nguồn: Trên phần mềm Matlab) 42 Hình 4.5: Motor DC 775 (Nguồn: Internet) 43 Hình 4.6: Mũi mài hợp kim (Nguồn: Chụp từ ĐATN thực tế) 44 Hình 4.7: Nút Reset, Start, Stop (Nguồn: Internet) 45 Hình 4.8: Nút Emergency (Nguồn: Chụp từ ĐATN thực tế) 46 Hình 4.9: Đèn báo trạng thái (Nguồn: Internet) 47 Hình 4.10: Nguồn tổ ong (Nguồn: Chụp từ ĐATN thực tế) .48 Hình 4.11: Module I/O Fanuc (Nguồn: Internet) 49 Hình 4.12: Bộ nguồn S8VS – 09024 Omron (Nguồn: Chụp từ ĐATN thực tế) 50 Hình 4.13: Relay MY2N – D2 DC24 (Nguồn: Chụp từ ĐATN thực tế) 51 Hình 4.14: Cảm biến quang FX – (Nguồn: Chụp từ ĐATN thực tế) 52 Hình 4.15: Lưu đồ giải thuật cấu tạo robot (Nguồn: Vẽ phần mềm Diagrams) 52 Hình 4.16: Lưu đồ hệ thống mơ hình hoạt động (Nguồn: Vẽ phần mềm Diagrams) 53 Hình 4.17: Lưu đồ code chương trình (Nguồn: Vẽ phần mềm Diagrams) 54 Hình 5.1: Mơ hình mơ (Nguồn: Phần mềm Roboguide) .56 Hình 5.2: Mơ hình vật lý (Nguồn: Chụp từ ĐATN thực tế) .57 Hình 5.3: Code Teach pendant (Nguồn: Chụp từ ĐATN thực tế) .57 Hình 5.4: Bộ phận cơng tác robot (Nguồn: Chụp từ ĐATN thực tế) 58 Hình 5.5: Bảng điều khiển (Nguồn: Chụp từ ĐATN thực tế) 58 Hình 5.6: Bảng điện (Nguồn: Chụp từ ĐATN thực tế) 59 Hình 5.7: Mạch động lực DC 60 Hình 5.8: Đấu nối Emergency 61 Hình 5.9: Đấu nối I/O Robot .62 x DANH MỤC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 3.1: Thông số kĩ thuật robot 22 Bảng 3.2: Các phím liên quan đến menu 28 Bảng 3.3: Các phím liên quan đến nguồn cấp liệu để chạy 29 Bảng 3.4: Các phím liên quan đến thực thi .29 Bảng 3.5: Các phím liên quan đến chỉnh sửa 30 Bảng 3.6: Các phím liên quan đến xử lý 30 Bảng 3.7: Các đèn báo Teach pendant .31 Bảng 4.1: Bảng tham số D – H 35 xi Chương THI CƠNG 5.1 Mơ hình robot cơng nghiệp xử lý bavia Ngun lý hoạt động mơ hình: Khởi động robot cách gạt nút ON/OFF từ Controller (Tủ điều khiển), đồng thời Teach pendant (Máy cầm tay điều khiển robot) khởi động chạy liệu máy Khi chạy khởi động robot xong, hình Led Teach pendant với đèn bảng nút điều khiển hiển thị báo lỗi Fault Tắt lỗi Fault để điều khiển robot cách nút nhấn Reset bảng điều khiển hiển thị (Núm xoay Teach pendant OFF) nắm giữ Deadman switch phía sau Teach pendant đồng thời nhấn phím Reset Teach pendant (Núm xoay Teach pendant ON) Điều khiển robot xử lý bavia phơi kim loại lập trình Teach pendant cách đồng thời nhấn phím Shift, FWD BWD nắm giữ Deadman switch (Núm xoay Teach pendant ON) nhấn nút Start bảng nút điều khiển thị (Núm xoay Teach pendant OFF) Nhấn Stop để tạm dừng nhấn Emergency để ngắt nguồn điện có cố xảy với robot Cảm biến dùng để thay đổi mặt xử lý bavia phôi kim loại 55 Hình 5.1: Mơ hình mơ (Nguồn: Phần mềm Roboguide) ✓ Chú thích: Robot Fanuc LR Mate 100iB Bộ phận công tác Phôi kim loại Cảm biến Giá đỡ kẹp phôi thủ công Bảng nút điều khiển hiển thị (4 nút: Emergency, Reset , Start, Stop đèn: Fault, Busy) Teach pendant (Máy cầm tay điều khiển robot) Mate R – J3iB Controller (Tủ điều khiển) 56 Hình 5.2: Mơ hình vật lý (Nguồn: Chụp từ ĐATN thực tế) Hình 5.3: Code Teach pendant (Nguồn: Chụp từ ĐATN thực tế) 57 5.2 Thi công phần thiết kế Hình 5.4: Bộ phận cơng tác robot (Nguồn: Chụp từ ĐATN thực tế) Hình 5.5: Bảng điều khiển (Nguồn: Chụp từ ĐATN thực tế) 58 Hình 5.6: Bảng điện (Nguồn: Chụp từ ĐATN thực tế) 59 5.3 Sơ đồ đấu nối mạch điện Hình 5.7: Mạch động lực DC (Nguồn: Vẽ phần mềm Solidworks Electrical) ✓ Chú thích: - E1: 220V - G1: Nguồn tổ ong 12 VDC - K4, K5: Relay motor/ NO - M1: Motor 775 DC - E2: pha/ 220 V - Q1: CB nguồn robot - G2: Nguồn 24V - B2: Cảm biến quang 60 - K6: Relay sensor - N4: Mate R – J3iB Controller Hình 5.8: Đấu nối Emergency (Nguồn: Vẽ phần mềm Solidworks Electrical) ✓ Chú thích: - N3: Emergency - S4, S5: Remote Emergency - S6, S7: FENCE - S8, S9: Emergency 61 Hình 5.9: Đấu nối I/O Robot (Nguồn: Vẽ phần mềm Solidworks Electrical) ✓ Chú thích: - N1: I/O Fanuc - G3: Nguồn 24 V Omron - S1: Stop - S2: Start - S3: Reset - K7: Relay sensor/ NO - K1: Relay motor - K2, K3: Relay emergency - H1: Busy - H2: Fault 62 5.4 Phôi sản phẩm kim loại - Chất liệu: Sắt - Độ dày: mm - Chiều rộng: 56 mm - Chiều dài: 120 mm Hình 5.10: Phơi trước xử lý bavia (Nguồn: Chụp từ ĐATN thực tế) Hình 5.11 : Phơi sau xử lý bavia robot (Nguồn: Chụp từ ĐATN thực tế) 63 Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Kết đạt Đề tài “Mơ hình Robot Công nghiệp xử lý Bavia“ đạt yêu cầu nghiên cứu Sử dụng robot tương đối loại bỏ hồn tồn lỗi bavia cạnh viền phơi kim loại Phần thiết kế khâu tác động cuối phù hợp với cổ tay robot giúp cho robot hoạt động với yêu cầu điều khiển Thiết kế bảng nút điều khiển hiển thị giúp người sử dụng dễ dàng điều khiển robot hoạt động với chương trình lập trình sẵn Teach pendant (Máy cầm tay điều khiển robot) Việc đấu nối xác thiết bị sử dụng đề tài giúp cho hệ thống kết nối mơ hình hoạt động ổn định trình điều khiển robot 6.2 Những hạn chế - Quá trình kẹp cấp phơi thủ cơng ê tơ nên chưa có tính tự động hóa hồn tồn cho mơ hình - Chưa kiểm sốt lực q trình xử lý bavia sản phẩm 6.2 Hướng phát triển đề tài - Tìm hiểu lập trình robot phần mềm máy tính thơng qua cổng RS 232 - Thay “Bảng nút điều khiển thị” hình HMI để dễ dàng thao tác lập trình, thiết kế - Khâu tác động cuối robot nên có thêm cảm biến lực camera xử lý ảnh để giúp cho việc xử lý bavia sản phẩm tối ưu hồn tồn - Thiết kế cấu kẹp phơi tự động giúp cho mơ hình có tính tự động hóa cao 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tham khảo từ sách [1] Nguyễn Mạnh Tiến (2007) Điều khiển robot công nghiệp Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Tài liệu tham khảo từ Internet [1] Laser Việt Đức “Lỗi bavia gì? cách để khử lỗi bavia nhanh chóng, hiệu quả”, 20/4/2021 Địa chỉ: , truy cập 10/7/2022 [2] “Robot cộng tác - Cobot khoan, phay, mài, loại bỏ bavia, định tuyến, loại bỏ vật liệu” Địa chỉ: , truy cập 11/7/2022 [3] “Robot cơng nghiệp gì? lợi ích robot thời đại công nghiệp 4.0” Địa chỉ: , truy cập 11/7/2022 [4] “LR Mate 100iB – IRS Robotics” Địa chỉ: , truy cập 5/5/2022 [5] “FANUC LR Mate 100iB – RobotWorx” Địa chỉ: , truy cập 5/5/2022 [6] “R-J3iB Handlingtool Operator Manual” Địa chỉ: , truy cập 5/5/2022 65 PHỤ LỤC CODE CHƯƠNG TRÌNH Chương trình hệ thống MAIN // tên chương trình 1: LBL[1] // nhãn 2: CALL HOME // gọi chương trình home 3: WAIT SDI[122: ]=ON 4: WAIT 1.00(sec) 5:IF SDI[124: ]=ON JMP LBL[2] // tín hiệu cảm biến quang ON // nhảy đến nhãn 6: IF SDI[124: ]=OFF // tín hiệu cảm biến quang OFF JMP LBL[3] // nhảy đến nhãn 7: LBL[2] // nhãn chương trình gia cơng cạnh dài sản phẩm 8: CALL GC2_1 // gọi chương trình gia cơng cạnh 9: CALL GC2_2 // 10: CALL GC2_3 // 11: CALL GC2_4 // 12: JMP LBL[1] 13: LBL[3] nhãn chương trình gia cơng cạnh ngắn sản phẩm 14: CALL GC_1 15: CALL GC_2 16: CALL GC_3 17: CALL GC_4 18: JMP LBL[1] END 66 HOME // tên chương trình 1: SDO[121: ] =OFF // tắt relay điều khiển spindle 2: J PR[1: HOME] // di chuyển vị trí ban đầu END GC2_1 // tên chương tình 1: J PR[ 14 : P2.1] 600mm/sec FINE 2: WAIT 2.00(sec) 3: J PR[121: ]=ON 4: J PR[15 : P2.3] 600mm/sec FINE END GC2_2 1: J PR[17: P2.4] 600mm/sec FINE 2: J PR[18 : P 2.5] 600mm/sec FINE 3: J PR[19: P2.6] 600mm/sec FINE END GC2_3 1: J PR[20: P2.7] 600mm/sec FINE 2: J PR[21: P2.8] 600mm/sec FINE 3: J PR[22: P2.9] 600mm/sec FINE END GC2_4 67 1: J PR[23: P2.10] 600mm/sec FINE 2: J PR[24: P2.11] 600mm/sec FINE 3: J PR[25: P2.12] 600mm/sec FINE 4: SDI[121: ]= OFF END GC_1 1: J PR[2: P1.1] 500mm/sec FINE 2: WAIT 2.00 sec 3: SDO[121: ]=ON 4: J PR[3: P1.2] 500mm/sec FINE 5: J PR[4: P1.3] 500mm/sec FINE END GC_2 1: J PR[5: P1.4] 500mm/sec FINE 2: J PR[6: P1.5] 500mm/sec FINE 3: J PR[7: P1.6] 600mm/sec FINE END GC_3 1: J PR[8: P1.7] 600mm/sec 2: J PR[9: P1.7] 600mm/sec 68 FINE 3: J PR[10: P1.8] 600mm/sec FINE END GC_4 1: J PR[11: P1.8] 600mm/sec FINE 2: J PR[12: P1.9] 600mm/sec FINE 3: J PR[13: P1.10] 600mm/sec FINE 4: SDO[121]= OFF END 69 ... 2.3.4 Đặc điểm xử lý bavia robot công nghiệp Xử lý bavia robot có nhiều ưu điểm Q trình đánh bóng loại bỏ bavia không yêu cầu người vận hành di chuyển giữ chi tiết gia công xử lý bavia Quy trình... pháp khử bavia tay 2.2.2 Phương pháp khử bavia đại 2.3 Sử dụng robot công nghiệp xử lý bavia 11 2.3.1 Robot công nghiệp ? 11 v 2.3.2 Ứng dụng robot công nghiệp cách... dụng robot công nghiệp đa đạng, tùy vào nghành, cơng việc khác mà ta áp dụng robot công nghiệp riêng biệt Dưới số nghành hệ thống sản xuất mà áp dụng robot công nghiệp: - Công nghiệp đúc: robot