Xử lí phôi sản phẩm bằng robot công nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP XỬ LÍ PHƠI SẢN PHẨM BẰNG ROBOT CƠNG NGHIỆP NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN : TS VÕ ĐÌNH TÙNG Sinh viên thực MSSV Lớp Tống Thành Được 1711030200 17DCTA2 TP.Hồ Chí Minh, tháng 8/2022 MỤC LỤC TIÊU ĐỀ TRANG LỜI CAM ĐOAN II LỜI CẢM ƠN III TÓM TẮT IV ABSTRACT V MỤC LỤC VI DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT X DANH MỤC CÁC BẢNG XI DANH MỤC CÁC HÌNH XII LỜI MỞ ĐẦU XV CHƯƠNG GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Tình hình nghiên cứu 1.3 Mục đích nghiên cứu 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu vi 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Phạm vi Nghiên cứu 1.7 Các kết đạt đề tài 1.8 Kết cấu đồ án CHƯƠNG 2.1 TỔNG QUAN GIẢI PHÁP Vấn đề thực trạng bavia sản phẩm 2.1.1 Cắt bỏ Bavia tay 2.1.2 Khử bavia cách phun hạt mài mịn, gia cơng hóa học, gia cơng với siêu âm cắt tia nước .8 2.1.3 Xử lí đá dánh bavia 2.1.4 Khử bavia robot 10 2.1.5 khử bavia máy xóc rung 11 2.2 Phơi cần xử lí bavia 12 2.3 Mục tiêu đề tài đề tài hướng đến 13 2.4 Tìm hiểu cánh tay robot LR mate 100ib Fanuc 13 2.4.1 Tổng quan robot 13 2.4.2 Chi tiết máy cầm tay Teach pendant 20 2.5 Tìm hiểu ngơn ngữ lập trình mà robot fanuc xử dụng 26 2.5.1 Với Mặt dây chuyền dạy học 26 2.5.2 Với lập trình ngoại tuyến dựa văn .27 2.5.3 Với Lập trình Ngoại tuyến Đồ họa 27 2.5.4 Với ngơn ngữ lập trình u thích bạn 28 2.5.5 Với đầu dò cầm tay 29 vii CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT 30 3.1 Đề xuất phương pháp thực 30 3.2 Phương án thiết kế 30 3.3 Thiết kế sơ đồ hệ thống 32 3.4 Mô tả khái quát hệ thống 35 3.4.1 Phương pháp cấp phôi .35 3.4.2 Dụng cụ xử lí bavia 35 3.4.3 Spindle gia công bavia 36 3.4.4 Xilanh kẹp phôi .37 3.5 Các thiết khác bị xử dụng cho hệ thống 39 3.5.1 Cảm biến quang .39 3.5.2 Nguồn tổ ong 48v 39 3.5.3 Relay trung gian 40 3.5.4 Nút nhấn 41 3.5.1 Đèn Led báo trạng thái XD8-1 24V 41 3.6 Xác định cấu hình, tính cho mơ hình 42 3.6.1 Cấu hình .42 3.6.2 Tính .43 CHƯƠNG 4.1 QUY TRÌNH THIẾT KẾ 44 Thiết kế khí khâu tác động cuối 44 4.1.1 Tay gắp 44 4.1.2 Tính toán lực kẹp cho tay gắp 46 4.1.3 Thiết kế thiết bị gia công bavia 50 viii 4.2 Cấu trúc Robot bậc tự 53 4.2.1 Hệ tọa độ - thông số DH 54 4.2.2 Phương trình động lực học Thuận 56 4.2.3 Phương trình động lực học nghịch 58 4.2.4 Xây dựng quỹ đạo khâu tác động cuối 60 4.3 Thiết kế phần mềm 63 4.4 Code lập trình Robot điều khiển xử lí bavia 66 CHƯƠNG THI CÔNG 67 5.1 Mơ lắp ráp mơ hình xử lí bavia robot 67 5.2 Sơ đồ đấu nối mạch điện 70 CHƯƠNG 74 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 74 6.1 Kết 74 6.1.1 Kết đạt .74 6.1.2 Những hạn chế 74 6.1.3 Kết luận .75 6.2 Hướng phát triển 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 PHỤ LỤC 78 ix DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT CRM79 : Digital iput and output controler EEA : Digital iput and output controler 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 NO: Normally Op x DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Trang Bảng :Thông số cánh tay robot Fanuc 15 Bảng 2: Các phím liên quan đến menu 22 Bảng 3: Các phím liên quan đến nguồn cấp liệu để chạy 23 Bảng 4: Các phím liên quan đến thực thi .24 Bảng 5: Các phím liên quan đến chỉnh xửa 24 Bảng 6: Các phím liên quan đến xử lý 25 Bảng 7: Các đèn báo Teach pendant .25 Bảng : Bảng tên chức hệ thống 34 Bảng 9: Bảng thông số tốc độ mà nhà sản xuất mũi mài đề xuất trình mài 36 Bảng 10: Bảng thông số kĩ thuật xilanh 38 Bảng 11: Bảng kí hiệu xử dụng mạch điện 72 xi DANH MỤC CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1 Sản phẩm robot đánh bóng bề mặt Cơng Ty PushCorp Hình1.2 Sản phẩm robot mài cạnh Cơng Ty Fanuc .3 Hình1.3 Sản phẩm robot mài cạnh Công Ty Syntec Technology Việt Nam .3 Hình1.4 Sản phẩm robot đánh bóng bề mặt Cơng Ty ABM Việt Nam .4 Hình 2.1 Dao gọt cạnh bavia .8 Hình 2.2 Xử dụng đầu phun chứa hạt mài mòn Hình 2.3 Máy xử lí bavia gắn đá .10 Hình 2.4 Robot Tham gia trình khử bavia sản phẩm 11 Hình 2.5 Máy xóc rung gia cơng bavia sản phẩm .12 Hình 2.6 Phơi sắt hộp 2x2x70cm 13 Hình 2.7 Cánh tay robot Lr mate 100ib 14 Hình 2.8 Hình dáng bên ngồi 16 Hình 2.9 Hình chiếu từ phía .17 Hình 2.10 Hình chiếu từ phía sau 17 Hình 2.11 Hình chiếu cạnh 18 Hình 2.12 Hình chiếu đối diện 18 Hình 2.13 R-J3iB Mate Controller 19 Hình 2.14 Tay cầm điều khiển R-J3iB 20 Hình 2.15 Chi tiết máy cầm tay Teach pendant 21 Hình 2.16 Những cơng tắc Teach pendant 22 Hình 2.17 Các đèn báo Teach pendant 26 Hình 2.18 Giao diện phần mềm ROBODK 28 Hình 3.1 Mơ Hình chi tiết hệ thống xử lí bavia sản phẩm 30 Hình 3.2 Sơ đồ tổng thể hệ thống 32 Hình 3.3 Ngun lí hệ thống .33 xii Hình 3.4 Cánh tay robot Lr mate 100ib 35 Hình 3.5 Mũi mài hợp kim 35 Hình 3.6 Spindle gia công loại máy CNC mini 37 Hình 3.7 Xilanh kẹp khí nén .38 Hình3.8 Cảm biến quang E3F-DS30C4 loại – NPN 39 Hình 3.9 Nguồn tổ ong HWS 300-48v-7A .39 Hình 3.10 Relay MY2N – D2 DC24 .40 Hình 3.11 Nút Start, Nút Stop, Nút Reset 41 Hình 3.12 Led báo nguồn vỏ Inox 42 Hình 4.1 Cơ cấu xilanh kéo đẩy trượt 44 Hình 4.2 Mơ Hình cấu gắp 45 Hình 4.3 Sơ đồ động cấu gắp .46 Hình 4.4 Má kẹp Hình chữ V cố định vật 47 Hình 4.5 Lực kẹp giữ vật không rơi 47 Hình 4.6 Sơ đồ tác động lực tay gắp vị trí kẹp 48 Hình 4.7 Sơ đồ tác động lực bên tay gắp vị trí kẹp 49 Hình 4.8 Spindle gắn mũi mài hợp kim mài cạnh bavia 51 Hình 4.9 Cấu trúc robot .54 Hình 4.10 Kết cấu robot khảo sát 55 Hình 4.11 Robot vị trí khớp xoay 50 61 Hình 4.12 Robot ví khớp xoay 900 61 Hình 4.13 Đường biểu diễn vị trí, vận tốc, gia tốc khớp 63 Hình 4.14 Lưu đồ tổng quát cánh tay robot gắp vật xử lí bavia 64 Hình 4.15 Lưu đồ giải thuật robot gắp vật pallet 66 Hình 5.1 Kết nối cổ tay robot với xilanh kẹp 67 Hình 5.2 Lắp Spindle vào đế cố định 67 Hình 5.3 Lắp Robot vào bàn làm việc 68 Hình 5.4 Lắp Spindle gia cơng bavia vào bàn làm việc số 68 Hình 5.5 Lắp pallet chứa phôi chưa gia công khay chứa phơi gia cơng 69 xiii Hình 5.6 Lắp ghép hồn chỉnh mơ hình mơ hình xử lí bavia robot 69 Hình 5.7 Mơ Hình vật lí 70 Hình 5.8 Mạch động lực điều khiển robot Spindle gia công bavia 70 Hình 5.9 Sơ đồ kết nối I/O robot với thiết bị ngoại vi qua cổng CRM79 71 Hình 5.10 Sơ đồ kết nối I/O robot với thiết bị ngoại vi qua cổng EEA .71 Hình 5.11 Mạch điện hệ thống sau đấu nối 72 Hình 5.12 Bảng điều khiển cho cho robot 73 xiv Hình 5.7 Mơ Hình vật lí (Nguồn : Ảnh chụp phần mềm solidwork) 5.2 Sơ đồ đấu nối mạch điện Hình 5.8 Mạch động lực điều khiển robot Spindle gia công bavia (Nguồn : Ảnh chụp phần mềm solidwork eleactrical) 70 Hình 5.9 Sơ đồ kết nối I/O robot với thiết bị ngoại vi qua cổng CRM79 (Nguồn : Ảnh chụp phần mềm solidwork eleactrical) Hình 5.10 Sơ đồ kết nối I/O robot với thiết bị ngoại vi qua cổng EEA (Nguồn : Ảnh chụp phần mềm solidwork eleactrical) 71 Hình 5.11 Mạch điện hệ thống sau đấu nối (Nguồn : Ảnh chụp ĐATN thực tế) Bảng 11: Bảng kí hiệu xử dụng mạch điện Kí hiệu mạch điện Tên thiết bị xử dụng E1 Nguồn pha cấp cho R-J3IB mate E3 Nguồn pha cấp cho nguồn tổ ong 48v Q1 Contactor R-J3 IB mate M1 Spindle gia công bavia G2 Nguồn tổ ong 48v K1 Tiếp điểm NO relay Q1 ( kết nối với CRM79) Nút nhấn Start NO Q2 Nút nhấn Stop NO Q3 Nút nhấn Reset NO B1 Cảm biến quang NO H1 Led trạng thái Bussy 72 H2 Led trạng thái Fault K1 Cuộn coi relay K2 Cuộn coi val điều khiển đóng K3 Cuộn coi val điều khiển mở B2 Cảm biến từ NO B3 Cảm biến từ NO Bảng điều khiển sau kết nối với cổng CRM79 robot Hình 5.12 Bảng điều khiển cho cho robot (Nguồn : Ảnh chụp ĐATN thực tế) Nguyên lí hoạt động mạch điện : Khi cấp nguồn E1, E3 R-J3IB Controller có nguồn ni cổng CRM79, EEA Nguồn tổ ong 48v có điện nuôi Spindle Khi muốn cho robot điều khiển xử lí bavia thêm câu lệnh điều khiển I/O để I/O có nguồn cấp vào chân SDO1; SDO 2; SDO 3; SDO 4,SDI1; SDI 2; SDI 73 Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 6.1 Kết 6.1.1 Kết đạt - Thiết kế thi cơng hồn thành mơ hình Xử Lí Bavia Sản Phẩm Bẳng Robot Cơng Nghiệp - Thiết kế hoàn thành vẽ phần cứng cho mơ hình xử lí bavia - Thiết kế hồn thành mạch điện điều khiển mơ hình xử lí bavia - Hồn thành chương trình điều khiển Teach Pendant - Hoàn thành phần thuyết minh theo thời hạn - Tiến hành xử lí số bavia sản phẩm kiểm tra sản phẩm sau xử lí - Thiết kế bảng điều khiển thuận tiện cho việc vận hành với chương trình có sẵn robot 6.1.2 Những hạn chế - Xử dụng xilanh kẹp đơn nên q trình xử lí bavia tốc độ cao sản phẩm bị xê dịch khỏi cấu gắp bị khiếm khuyết q trình xử lí - Cảm biến quang phát vật có xuất khoảng cách định robot di chuyển nhanh cảm biến xử lí chậm dẫn đến khơng phát sản phẩm - Khơng kiểm sốt lực q trình xử lí khắc phục cảm biến lực để ổn định lực trình xử lí 74 6.1.3 Kết luận Do khả nghiệm không nhiều hạn chế thời gian, nên nhóm cịn nhiều thiếu sót tiểu luận Rất mong nhận ý kiến đóng góp quý thầy, q để luận hồn thiện 6.2 Hướng phát triển Nhóm nghiên cứu phát triển sản phẩm sau: - Khắc phục hết hạn chế - Lắp thêm cảm biến hình ảnh để tăng khả cố định phơi - Thiết kế mang tính thẩm mỹ cao - Lắp thêm cảm biến lực để tăng tính ổn định q trình xử lí bavia - Thiết kế cấu tay gắp cầm vật có nhìu hình dạng khác - Gắn thêm hình HMI để thị thơng số q trình vận hành để thuận tiện cho trình kiểm tra - Tìm hiểu phướng pháp lập trình phần mềm thơng qua cổng truyền thơng RS232 Từ nhóm hy vọng tương lai không xa việc ứng dụng robot công nghiệp trở nên phổ biến rộng rãi để giúp ích cho người cơng việc xã hội 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tham khảo từ sách: [1] Trịnh Chất (2001) Cơ Sở Thiết Kế Máy & Chi Tiết Máy NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật [2] Nguyễn Mạnh Tiến (2007) Điều khiển robot công nghiệp Nhà xuất Khoa học kỹ thuật [3] Phạm Đăng Phước (2007) Giáo trình Robot Cơng Nghiệp NXB Xây Dựng Hà Nội [4] Peter Corke, Robotics (2008) Vision and Control,Fundamental Algorithms in Matlab [5] Nguyễn Đắc Lộc (2005) Sổ Tay Công Nghệ Chế Tạo Máy Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kĩ Thuật Tài liệu tham khảo từ Internet: [1] ABM “ ROBOT ĐÁNH BÓNG, MÀI NHẴN, CHÀ NHÁM, HOÀN THIỆN BỀ MẶT”, 13/6/2021 Địa chỉ: , truy cập :13/7/2022 [2] Đỗ Mạnh Hồng “ Bavia gì, phương pháp khử bavia”, 8/2021 Địa chỉ: < https://copphaviet.com/bavia-la-gi/ >,truy cập :14/7/2022 [3] FANUC “ Ebook Fanuc R J3iB Controller ” ,11/10/2015 Địa :< https://vdocuments.net/fanuc-r-j3ib-controller.html?page=1 >, truy cập :14/7/2022 [4] PushCorp “ Sanding ” ,16/2/2022 Địa chỉ: < https://pushcorp.com/application/robotic-sanding/ >, truy cập : 30/4/2022 76 [5] FANUC “ Ebook ROBOGUIDE Robot simulation software” ,2/2/2020 Địa chỉ: < https://ben10alianforcegames71910.blogspot.com/2021/04/download-epubfanuc-roboguide-user.html >, truy cập : 20/7/2022 [6] Syntec Technology “ Robot mài ”,13/7/2020 Địa chỉ:, truy cập :14/7/2022 77 PHỤ LỤC Phụ Lục : Code biểu diễn đồ thị vị trí, vận tốc gia tốc thiết kế quỹ đạo robot đa thức bậc Xử dụng matlab để tính đa thức bậc vẽ đồ thị biểu diễn Khai báo gốc ban đầu gốc thay đổi khớp j4 theta0 =5 thetaf =900 Viết phương trình đa thức bậc ba biểu diễn vị trí , tốc độ gia tốc J4 thời gia t=4 Ta phương trình : 78 vitri=a3*t.^3+a2*t.^2+theta0; vantoc=3*a3*t.^2+2*a2*t; giatoc=6*a3*t+2*a2; Sau khai báo biến phương trình chúng tiến hành vẽ đồ thị biểu diễn giá trị đồ thị Phụ Lục : Code lập trình Teach Pendant xử dụng điều khiển Robot xử lí bavia : Lable 79 : Griper open : Spindle off : J P [1] 100% Fine : J P [2] 100% Fine : J P [3] 100% Fine : J P [4] 100% Fine : Wait secon : IF SDI104 ON Jumlabel 10 : IF SDI104 OFF Jumlable 11 : Lable 12 : Wait secon 13 : Griper close 14 : J P [3] 100% Fine 15 : Wait secon 16 : Spindle on 17 : J P [6] 100% Fine 18 : J P [7] 100% Fine 19 : J P [8] 100% Fine 20 : J P [9] 100% Fine 21 : J P [10] 100% Fine 22 : J P [11] 100% Fine 23 : J P [12] 100% Fine 80 24 : J P [13] 100% Fine 25 : J P [14] 100% Fine 26 : J P [15] 100% Fine 27: J P [16] 100% Fine 28: J P [7] 100% Fine 29: J P [6] 100% Fine 30: J P [17] 100% Fine 31: J P [18] 100% Fine 32: J P [19] 100% Fine 33: J P [120] 100% Fine 34 Wait secon 35 Griper open 36 Spindle Off 37 : J P [19] 100% Fine 38 : J P [18] 100% Fine 39 : J P [17] 100% Fine 40 : Jumlable 41 : Lable3 42 : Wait secon 43 : Griper close 44 : J P [3] 100% Fine 45 : Wait secon 81 46 : Spindle on 47 : J P [21] 100% Fine 48 : J P [22] 100% Fine 49 : J P [8] 100% Fine 50 : J P [9] 100% Fine 51 : J P [10] 100% Fine 52 : J P [11] 100% Fine 53 : J P [12] 100% Fine 54 : J P [13] 100% Fine 55 : J P [14] 100% Fine 56 : J P [15] 100% Fine 57: J P [16] 100% Fine 58: J P [7] 100% Fine 59: J P [6] 100% Fine 60: J P [17] 100% Fine 61: J P [18] 100% Fine 62: J P [19] 100% Fine 63: J P [120] 100% Fine 64 : Wait secon 65 : Griper open 66 : Spindle Off 67 : J P [19] 100% Fine 82 68 : J P [18] 100% Fine 69: J P [17] 100% Fine 70 : Jumlabel 83 84 ... mặt sản phẩm thường để lại lượng lớn bavia khiến sản phẩm khó kết nối với quy trình sản xuất hay ảnh hưởng đến thẩm mĩ sản phẩm Từ việc xử lí bavia đời nhằm xử lí vấn đề sản phẩm Cơng nghệ xử lí. .. quanh thường sắc, bavia sản phẩm Trong nhiều giai đoạn gia công sản phẩm giai đoạn loại bỏ bavia sản phẩm giai đoạn quan trọng mà hầu hết việc xử lí bavia sản phẩm xử lí tay hay số máy chuyên... hình sản phẩm cần xử lí bavia 3.4.1 Phương pháp cấp phôi Xử dụng robot công nghiệp ( Cánh tay robot LR Mate 100 IB) Hình 3.4 Cánh tay robot Lr mate 100ib (Nguồn : Internet) 3.4.2 Dụng cụ xử lí