TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LẮP RÁP TỰ ĐỘNG
Tổng quan về lắp ráp tự động
1.1.1 Giới thiệu về hệ thống lắp ráp trong công nghiệp
Hình1 1: Giới thiệu về hệ thống lắp ráp trong công nghiệp [1]
Dây chuyền lắp ráp tiếng anh là Assembly line, dây chuyền lắp ráp là một qui trình sản xuất chia việc sản xuất hàng hóa thành các bước theo một trình tự được xác định trước Dây chuyền lắp ráp là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất trong việc sản xuất hàng loạt các sản phẩm
Trong quá trình sản xuất, hầu hết các thiết bị dây chuyền lắp ráp, đầu tiên là gia công các bộ phận khác nhau, sau đó là lắp ráp sản phẩm
Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, kỹ thuật cơ điện tử đóng vai trò rất quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học công nghệ, quản lý, tự động hóa Dây chuyền lắp ráp tự động (Assembly automation line) là thiết bị chuyên để lắp ráp, kiểm tra, đánh dấu, đóng gói … trong các giai đoạn sau của quá trình sản xuất sản phẩm Dây chuyền lắp ráp tự động nói chung là một tổng thể hữu cơ bao gồm thiết bị vận chuyển và các thiết bị, robot công nghiệp, máy móc chuyên nghiệp. Đây là một dây chuyền lắp ráp tự động hóa cao dựa trên cơ điện, thông tin, hình ảnh và mạng
1.1.2 Tổng quan về dây chuyền lắp ráp
1.1.2.1 Lịch sử phát triển của dây chuyền lắp ráp trong công nghiệp
Hình1 2: Lịch sử dây chuyền lắp ráp [2]
Dây chuyền lắp ráp từ lâu đã được coi là một trong những phát kiến vĩ đại nhất của thế kỷ 20 Nó đã định hình thế giới công nghiệp mạnh mẽ đến mức các doanh nghiệp không áp dụng phương pháp này đã sớm bị tuyệt chủng, và nó là một trong những yếu tố quan trọng giúp ô tô hội nhập vào xã hội, xuất phát từ Mỹ và lan ra các nước trên thế giới
Trong suốt những năm 1950 và 1960, các kỹ sư trên khắp thế giới đã thử nghiệm robot-người máy như một phương tiện phát triển công nghiệp General Motors đã lắp đặt cánh tay robot công nghiệp của riêng mình để hỗ trợ dây chuyền lắp ráp vào năm
1961 Năm 1969, kỹ sư Victor Scheinman của Stanford đã tạo ra Stanford Arm, một robot 6 trục có thể di chuyển và lắp ráp các bộ phận theo mô hình lặp lại liên tục Sáng chế này đã mở rộng việc sử dụng robot theo những cách tiếp tục được áp dụng trong lắp ráp hiện đại Tại nhà máy Philips Electronics ở Hà Lan, việc sản xuất được hoàn thành bởi một số cánh tay robot được giao cho các nhiệm vụ cụ thể.
Ngày nay cánh tay robot công nghiệp đang đạt đến một mức độ tinh vi hoàn toàn mới Các công ty như Rethink Robotics đang nỗ lực phát triển các robot sản xuất thích ứng có thể hoạt động bên cạnh con người; những robot này sẽ giúp cải thiện hiệu quả và tăng năng suất
Lắp ráp là một quy trình sản xuất phân chia lao động bằng cách chia nhỏ quy trình sản xuất thành các bước được hoàn thành theo trình tự định trước. Phương pháp này được sử dụng rất phổ biến trong sản xuất hàng loạt sản phẩm.
Hệ thống lắp ráp tự động:
Ngày nay, nhiều giải pháp tự động hóa với cánh tay robot lắp ráp linh kiện điện tử, robot lắp ráp cơ khí, xe máy… Với cánh tay robot công nghiệp trong nhà máy thông minh, quá trình sản xuất, lắp ráp sẽ diễn ra nhanh chóng, chính xác với chất lượng sản phẩm đồng đều.
Hình1 3: Hệ thống lắp ráp tự động sử dụng robot[3]
- Tốc độ nhanh, năng suất tăng gấp nhiều lần so với lao động truyền thống.
- Robot được lắp ráp hoạt động trong thời gian dài.
- Chất lượng công việc vượt trội với độ chính xác và độ tin cậy cao.
- Dễ dàng tích hợp với các thiết bị ngoại vi liên quan và đồng bộ dữ liệu trên hệ thống quản lý sản xuất của dây chuyền.
- Chi phí lắp đặt và vận hành cao.
1.1.2.3 Một số loại hệ thống và dây chuyền sản xuất hiện nay
Hình1 4: Dây chuyền robot bốc xếp hàng hóa [4]
Hình1 5: Dây chuyền lắp ráp linh kiện điện tử [5]
Mô hình mẫu của bộ nạp thanh tự động trên thị trường hiện nay:
Hình1 6: Máy gắp phôi tự động[6]
Bảng 1: Thông số kỹ thuật của máy soạn phôi tự động
Chiều rộng phôi 300-1220 mm Độ dày phôi 10-60 mm
Trọng lượng phôi lớn nhất 60 kg
Chu kỳ làm việc v = s / t = 0,05 m / s.
- Số lượng sản phẩm hoàn thành : 120 sp/h.
2.1.3 Lựa chọn động cơ cho băng tải
Tính chọn động cơ băng tải
- Khối lượng thực của hàng hoá cùng một thời điểm trên băng tải: Mt = 15 Kg.
- Khối lượng của dây đai (Dây belt): Md = 15 Kg
- Tải trọng của băng tải: W = Md + Mt = 30 Kg.
- Hệ số ma sát pully: π1 = 0,095
- Hệ số ma sát hộp giảm tốc: π2 = 0,09.
- Công suất của ộng cơđộng cơ
𝑃 = (𝑇 𝑁)/9.55 = (0,108.11)/9.55 = 0,124 (KW) = 124 (W) Động cơ DC thường có thiết kế đơn giản hơn và cung cấp mô-men xoắn khởi động cao, trong khi động cơ AC cung cấp khả năng kiểm soát tốc độ và hiệu quả tốt hơn.
So với đề tài thực tế và điều kiện bọn em quyết định chọn motor giảm tốc AC vì phù hợp cho rất nhiều mục đích trong công nghiệp và dân dụng Với thiết kế nhỏ gọn, có độ rung thấp và khả năng dừng, tăng tốc, giảm tốc chính xác “Động cơ giảm tốc không đồng bộ 1 pha AC 220V”đáp ứng được các yêu cầu phổ trong hệ thống băng tải PVC
- Điện áp: AC 220V – 1pha 50/60 Hz
- Mô-men xoắn: 120KG.cm
Bộ điều khiển tốc độ động cơ
- Kích thước tổng thể: Xấp xỉ 100 x 60 x 114mm / 3,94 x 2,36 x 4,49in
- Kích thước mở: Xấp xỉ 81 x 53mm / 3,19 x 2,09in
- Phương pháp cài đặt: Cài đặt vít bảng điều khiển
Hình2 3:Động cơ giảm tốc không đồng bộ 1 pha và bộ điều khiển
2.1.4 Chọn cơ chế gắp sản phẩm cho hệ thống
Chọn cơ cấu chấp hành cho một mô hình lắp ráp có nhiều yếu tố cần được xem xét, bao gồm tốc độ, độ chính xác, độ tin cậy và khả năng mở rộng.Vì hệ thống lắp ráp cần yêu cầu tốc độ cao và độ chính xác cho nên ta chọn cơ cấu tuyến tính khí nén là cơ cấu chấp hành cho đề tài này. Ở đây, vì vật phẩm loại có hình trụ chúng ta sẽ thiết kế làm một cánh tay để dễ dàng lắp ráp nắp cần di chuyển vào khuôn
Việc lắp ráp chỉ được thực hiện khi khuôn được đặt chính xác ở vị trí sẵn sàng Vì vậy, để đặt khuôn vào đúng vị trí lắp ráp, chúng tôi đã thiết kế hệ thống 2 tay cầm Hình dạng của nó như thế này.
Hình2 4: Hệ thống 2 tay cầm
Chức năng hoạt động của 2 tay cầm:
- Nhận khuôn từ băng tải sẽ tự động đưa khuôn vào vị trí lắp ráp.
- Sau khi khuôn hoàn thành, khuôn được lấy ra và một khuôn mới được đưa vào vị trí lắp ráp.
Sau khi thiết kế hệ thống tay cầm ta cần phải thiết kế thêm tay gắp vật để vào khuôn Để lắp chính xác loại vật phẩm vào khuôn, chúng tôi thống nhất sử dụng đầu hút khí để hút nó lên, sau đó dễ dàng định vị lại loại sao cho đồng tâm với vòi hút, từ đó, đưa chính xác loại vào khuôn Vì vậy, phương án này được coi là phù hợp Sử dụng "Vòi hút khí" để nhặt đồ vật là lựa chọn phù hợp nhất.
2.1.5 Chọn Driver điều khiển động cơ bước
Vì do phương pháp kiểm soát chống ồn tiên tiến, tiếng ồn và độ rung của động cơ có thể giảm đi rất nhiều, gần với mức của động cơ servo và mát hơn 30% so với các loại driver khác nên nhóm quyết định chọn:
Driver động cơ bước DM2282 220VAC để điều khiển động cơ.
- Điện áp nguồn DC 90-220VAC
- Dòng điện điều khiển 0,7-8,2A (trung bình 5,86A)
- Đầu vào tín hiệu cách ly quang, tần số đáp ứng xung lên tới 400KHz
- Bảo vệ quá điện áp, quá dòng, ngắn mạch pha-pha, chức năng bảo vệ quá nhiệt
- Vi bước : 16 phân đoạn tùy chọn từ 400-10000 xung / vòng
Hình2 6: Driver động cơ bước DM2282
2.1.6 Các thành phần cơ cấu
Xi lanh khí nén đơn
- Được thiết kế chỉ có 1khoảng chứa khí nén, thông qua đó khí nén được đưa vào để chuyển động theo một hướng nhất định Khi ngắt khí nén thì thanh piston sẽ được đẩy trở về vị trí ban đầu bằng lực phản hồi của lò xo trong bộ khí nén
Xi lanh khí nén kép
- Được thiết kế có 2 khoảng chứa khí cho phép khí nén đi vào hai khoang tương ứng để thực hiện chuyền động 2 chiều đối nhau Bên trong bộ xi lanh khí nén được chia thành loại piston đôi Với chức hoạt động tiện lợi, khả năng hoạt động trơn tru, vì vậy loại xy lanh này được sử dụng nhiều nhất hiện nay
Sau khi phân tích chúng tôi thấy sử dụng "Xi lanh khí nén kép" là phương pháp phù hợp nhất, đáp ứng tất cả các nhu cầu trên.
- Đầu cảm biến nhỏ, có thế lắp đặt được nhiều nơi.
- Khoảng phát hiện vật nhỏ.
- Chỉ phát hiện được các vật bằng kim loại.
- có khả năng phân biệt được cả chuyển động của người và đồ vật
- Phạm vi đèn cảm biến được chỉ trong khoảng 2 – 3m.
Sau khi phân tích, "Cảm biến hồng ngoại" sẽ là lựa chọn phù hợp để phát hiện đối tượng.
Hình2 8: Cảm biến hồng ngoại
- Hình dạng: đường kính trụ 18MM
- Chế độ đầu ra: 2 dây AC – thường mở
- Khoảng cách phát hiện: 30cm (có thể điều chỉnh)
- Điện áp cung cấp: 90-250VAC
- Dòng điện đầu ra: 400mA
- Đối tượng phát hiện: tất cả các đối tượng
2.1.8 Lựa chọn bộ xử lý trung tâm
PLC (viết tắt của Programmable Logic Controller) là thiết bị cho phép lập trình thực hiện các thuật toán điều khiển logic Đây là một thiết bị điện tử được sử dụng để điều khiển và giám sát các quy trình tự động hóa trong các nhà máy sản xuất và máy móc công nghiệp PLC có thể lập trình để thực hiện các thuật toán điều khiển logic theo các ngôn ngữ lập trình khác nhau, như Ladder, Step Ladder hay State Logic.
Một số ứng dụng của PLC trong công nghiệp :
- Hệ thống nâng vận chuyển.
- Dây chuyền xử lý hoá học.
- Dây chuyền sản xuất thuỷ tinh.
Nguyên lý hoạt động của PLC
PLC hoạt động theo nguyên lý quét liên tục các trạng thái của đầu vào, xử lý chương trình và cập nhật trạng thái của đầu ra PLC có thể thực hiện các nhiệm vụ điều khiển phức tạp, chính xác và đáng tin cậy trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt. PLC có nhiều ưu điểm, như:
- Chống nhiễu tốt, bền bỉ và an toàn.
- Linh hoạt, dễ dàng lập trình và sửa đổi chương trình.
- Tiết kiệm không gian, chi phí và thời gian lắp đặt.
- Hỗ trợ nhiều chuẩn mạng truyền thông công nghiệp.
- Nâng cao năng suất, hiệu quả và chất lượng sản phẩm.
Để lựa chọn PLC phù hợp cho hệ thống lắp ráp tự động cần xem các yếu tố sau:
- Số lượng và loại đầu vào/đầu ra cần thiết.
- Tốc độ xử lý và bộ nhớ chương trình cần thiết.
- Ngôn ngữ lập trình và phần mềm lập trình sử dụng.
- Chuẩn mạng truyền thông và giao thức truyền thông sử dụng.
- Kích thước, hình dạng và vị trí lắp đặt của PLC.
- Môi trường hoạt động và yêu cầu về an toàn của PLC.
- PLC Mitsubishi có thế mạnh về điều khiển rời rạc và điều khiển ổ đĩa.
- Kết nối truyền thông: hỗ trợ kết nối RS485, Ethernet,RS232,Cclink.
- Số lượng lệnh của PLC Mitsu rất rộng, bao gồm cả những lệnh chuyên dùng để điều khiển vị trí hoặc bộ đếm tốc độ cao
- PLC Mitsubishi lại có thế mạnh điều khiển rời rạc và điều khiển truyền động.
- PLC_Siemens mạnh trong kiểm soát quá trình và kiểm soát truyền thông.
- Giao tiếp cho PLC của Siemens cũng khá dễ thực hiện vì Siemens có các khối chức năng chuyên dụng để hỗ trợ tối đa người dùng.
- PLC Siemens mạnh về điều khiển quá trình và điều khiển qua truyền thông.
PLC_Mitsubishi có cấu trúc chương trình dọc, chỉ được thực thi từ trên xuống dưới Toàn bộ là một lệnh, mặc dù bạn phải nhớ nhiều lệnh, nhưng lập trình đơn giản hơn.
PLC_Siemens có cấu trúc chương trình cả theo chiều ngang và chiều dọc. Điều này có nghĩa là chương trình vẫn thực hiện tuần tự từ trên xuống dưới.
Tuy nhiên, chương trình ở dạng khối và nhiều khối có thể được thực thi ngang hàng.
Bên cạnh đó, các chương trình con của Siemens hỗ trợ các biến cục bộ, vì vậy chúng có thể được sử dụng rộng rãi hơn.
PLC Mitsubishi phù hợp cho các ứng dụng điều khiển truyền động và điều khiển rời rạc Cách lập trình đơn giản, dễ học, nhưng để lập trình các chương trình phức tạp sẽ mất nhiều công sức hơn.
PLC của Siemens phù hợp cho các ứng dụng điều khiển quy trình và truyền thông Việc lập trình ban đầu sẽ khó tiếp cận hơn, nhưng một khi đã thành thạo sẽ hỗ trợ người dùng tốt hơn.
Từ việc phân tích ta thấy rằng sử dụng "Mitsubishi PLC" là phương pháp phù hợp nhất cho chủ đề này, mặc dù giá cao nhưng nó đáp ứng tất cả các yêu cầu.
Thông số kỹ thuật của FX3U
- Số đầu vào : 32 ngõ vào, kiểu Sink/Source
- Số đầu ra : 32 ngõ ra, kiểu Transistor (Sink)
- Phát xung tốc độ cao
- Bộ nhớ chương trình : 64.000 bước lệnh
- Giao diện lập trình : Computer, HMI
Sơ đồ chân của Mitsubishi FX3U PLC
Hình2 10: Sơ đồ chân của Mitsubishi FX3U PLC
2.1.9 Mô-đun giao tiếp FX3U-232ADP-MB
Hình2 11: Mô-đun giao tiếp FX3U-232ADP-MB[10]
Bảng 4 : Thông số kỹ thuật của mô-đun FX3U-232ADP-MB Mitsubishi
Tên Mô-đun FX3U-232ADP-MB
Loại mô-đun Bộ điều hợp giao diện
Dòng điện định mức 30mA
Phương thức kết nối Đầu nối D-Sub 9 chân (nam)
Chỉ thị trạng thái Đèn LED
- PLC Mitsubishi sử dụng nguồn 100-240VAC.
- Động cơ băng tải sử dụng nguồn 220VAC.
- Cảm biến hồng ngoại sử dụng điện áp từ 90 – 250V AC
- Động cơ bước sử dụng điện áp từ 90 – 220VAC
- Với những thông số kỹ thuật trên, quyết định chọn nguồn cung cấp cho toàn bộ hệ thống là nguồn 220VAC.
GIỚI THIỆU MÔ HÌNH TRONG ĐỀ TÀI
Cấu trúc thiết kế của mô hình
Để chứng minh cho đề tài hệ thống lắp ráp tự động thì chúng tôi đã thiết kế một mô hình để chứng minh cho mô hình trong thực tế.
Hình 3.1: Bản vẻ mô hình
Xây dựng phần cứng cho mô hình
Bảng 5:Danh sách linh kiện trong mô hình
STT Tên bộ phận Số lượng
Sơ đồ khối của hệ thống
Hình 3.2: Sơ đồ khối của hệ thống
- Chức năng của từng khối trong hệ thống là
Khối 1: Là khối nguồn có chức năng cung cấp điện cho hệ thống hoạt động.
Khối 2: Là camera có chức năng đọc và ghi hình ảnh truyền vào máy tính.
Khối 3: Là máy tính xử lý hình ảnh truyền vào PLC xử lý thông qua RS232
Khối 4 :Là công tắc hành trình có nhiệm vụ tắt động cơ.
Khối 5: Là cảm biến có chức năng xác định vị trí của khuôn đầu vào
Khối 6: Là khối động cơ bao gồm động cơ và RơleF có chức năng để vận hành cho mô hình.
Khối 7: Là khối xử lý trung tâm có nhiệm vụ nhận, đọc, xử lý hình ảnh và giao tiếp với PLC, PLC nhận tín hiệu từ máy tính để điều khiển động cơ.
Phần cứng chính
Máy ảnh U3 là một máy ảnh USB CMOS hiệu suất siêu cao và nó sử dụng cảm biến CMOS hiệu suất siêu cao làm thiết bị chọn hình ảnh và USB được sử dụng làm giao diện truyền dữ liệu.
Độ phân giải phần cứng máy ảnh U3 dao động từ 3.0M đến 14M và đi kèm với vỏ nhôm nhỏ gọn hợp kim kẽm tích hợp.
Hình 3.4: HMI Weintek EMT3070A Màn hình 7 INCH
HMI là từ viết tắt của cụm từ tiếng Anh "Human Machine Interface", được dịch là "giao diện người máy" HMI là một giao diện (màn hình) với các chức năng hiển thị và điều khiển nhằm giúp người vận hành dễ dàng điều khiển các thiết bị và máy móc.
- Kích thước màn hình: TFT 7 inch.
- Độ phân giải (chấm WxH): 800 x 480.
- Loại cảm ứng: Loại điện trở 4 dây.
Để có thể di chuyển đúng vị trí và hút sản phẩm, hãy sử dụng động cơ bước cho từng trục trong hệ tọa độ Oxyz Mỗi trục chọn một động cơ bước 12VDC, 2A, 1,8 ° để điều khiển cơ cấu nâng.
- Chiều dài động cơ: 34mm
Để điều khiển động cơ bước, sử dụng ổ đĩa DM556 Truyền động động cơ bước là loại được sử dụng nhiều nhất hiện nay.
Hình 3.6: Trình điều khiển DM556
Driver DM556 được sử dụng để điều khiển động cơ bước 2 pha và 4 pha, Trình điều khiển có chất lượng tốt, độ bền và ổn định, là loại được sử dụng nhiều nhất trong máy cắt Laser, máy CNC cỡ trung hiện nay.
Thông số kỹ thuật điện áp
- Điện áp sử dụng: 20 ~ 50VDC.
- Dòng điện đầu ra tối đa: Tối đa 4.2A.
- Giảm nhiệt động cơ với việc thực hiện công nghệ điều khiển dòng điện 3 trạng thái.
- Điều khiển xung: PULSE / DIRECTION & CW / CCW.
- Tích hợp công nghệ căn chỉnh động cơ tự động.
- Tần số xung tối đa: 300 KHz.
- Mức tín hiệu TTL 5VDC tương thích và cách ly Opto tích hợp cho mạch điều khiển.
3.3.5 Bộ điều khiển khung trung tâm
Hình 3.7: PLC Mitsubishi FX3U-48mt
Bộ điều khiển trung tâm chính là PLC Mitsubishi FX3U-48mt Bởi vì chỉ có PLC đầu ra bóng bán dẫn mới có thể tạo ra các xung tốc độ cao để điều khiển động cơ bước dừng đúng vị trí.
PLC Mitsubishi FX3U-48mt thuộc dòng Mitsubishi FX3U, dòng FX3U-48mt với đặc điểm:
- Điện áp cung cấp điện: 100-240VAC.
- Số lượng đầu vào/đầu ra: 24DI/24DO.
- Loại đầu ra: bóng bán dẫn.
- Bộ nhớ chương trình 64000 bước.
- Kết nối truyền thông: RS232 / RS485.
- Máy phát xung tốc độ cao: Máy phát xung 3 chân tối đa 100khz.
- Bộ đếm tốc độ cao: 8 đầu vào tối đa 100khz.
- Có thể mở rộng lên đến 256 I / O qua mô-đun hoặc 384 I / O qua mạng C-clink.
Hình 3.8: Cảm biến hồng ngoại &; sơ đồ chân
Cảm biến chướng ngại vật hồng ngoại E18-D80NK sử dụng ánh sáng hồng ngoại để xác định khoảng cách đến chướng ngại vật để phản ứng nhanh và rất ít nhiễu do sử dụng máy thu và bộ phát hồng ngoại tần số riêng biệt E18-D80NK bên ngoài có thể điều chỉnh khoảng cách báo động mong muốn thông qua bộ biến trở
- Phát hiện khoảng cách: 3 ~ 80cm
- Khoảng cách có thể được điều chỉnh thông qua bộ biến trở.
- Dòng điện đầu ra: 300mA.
- Đầu ra NPN với cực thu mở giúp tùy chỉnh điện áp đầu ra, điện áp sẽ được nâng lên bao nhiêu để tạo thành điện áp đầu ra.
- Chất liệu sản phẩm: nhựa.
- Có một màn hình đầu ra màu đỏ.
- Chất liệu: kim loại, linh kiện điện tử.
- Môi trường làm việc: Khí nén.
- Áp suất công việc: 0,1 – 1 Mpa.
- Áp suất tối đa: 1,5 Mpa.
- Tốc độ xi lanh: 300 mm / s -500mm / s.
- Đầu ống lắp khí nén: M5 x 0,8.
- Đường kính ống xi lanh: 10 mm.
Chức năng: Công tắc hành trình có vai trò giới hạn vị trí của vòi phun khi nó di chuyển Trên mỗi trục Ox, Oy, Oz được trang bị một công tắc đột quỵ để thực hiện quá trình ngắt mạch Phục vụ cho quá trình kiểm soát, giám sát đường đi của vòi hút.
Hình 3.11:Công tắc giới hạn
Chức năng: Thanh trượt Openbuilds giúp vòi phun di chuyển trơn tru và chính xác.
3.3.11Van điện từ khí nén
Hình 3.13: Airtac 4V210-08 Van điện từ khí nén
Chức năng chính của van khí nén là điều khiển dòng khí nén đi qua nó nhằm mục đích đảm bảo an toàn cho hệ thống Đồng thời chỉnh hướng khí nén để kịp thời cung cấp cho các thiết bị như bộ lọc, điều áp, xi lanh
- Số lượng I/O: 1 đầu vào/ 2 đầu ra
Hình 3.14: Động cơ giảm tốc DC JGB37-545
- Không có tốc độ quay tải 200 vòng / phút, tải 4,5 kg (mỗi cm) tốc độ tương ứng 130rpm.
Các phần mềm được sử dụng
Hình 3.15: Ngôn ngữ lập trình Python
Các tính năng nổi bật của Python
- Python là ngôn ngữ có dạng đơn giản, cú pháp ngắn gọn và sử dụng một số lượng nhỏ từ khóa, vì vậy Python là ngôn ngữ dễ dàng cho người mới bắt đầu học Python là một ngôn ngữ có mã (mã nguồn hoặc đơn giản là mã) không phức tạp lắm Ngay cả khi bạn không biết gì về Python, bạn có thể đoán ý nghĩa của từng dòng mã trong mã nguồn Python có nhiều ứng dụng trên nhiều nền tảng, các chương trình phần mềm viết bằng ngôn ngữ Python có thể chạy trên nhiều nền tảng hệ điều hành khác nhau bao gồm Windows, Mac OSX vàLinux.
OpenCV Là một thư viện mở, chúng ta nên sử dụng các thuật toán miễn phí, nhưng chúng ta cũng có thể đóng góp nhiều thuật toán hơn để giúp thư viện phát triển Các tính năng của thư viện OpenCV:
- Đối với hình ảnh, chúng ta có thể đọc và lưu hoặc viết chúng.
- Về mặt video giống như hình ảnh có thể đọc và viết.
- Xử lý hình ảnh có thể lọc nhiễu cho hình ảnh hoặc chuyển đổi hình ảnh.
- Thực hiện nhận dạng tính năng của các hình dạng trong ảnh.
- Phát hiện các đối tượng được xác định trước như khuôn mặt, mắt, phương tiện trong video và hình ảnh.
- Phân tích video, ước tính chuyển động của nó.
SolidWorks là một phần mềm CAD (Computer-Aided Design) được phát triển bởi Dassault Systèmes Đây là một ứng dụng chuyên nghiệp được sử dụng rộng rãi trong lĩnh như ô tô, hàng không, điện tử, y tế và nhiều lĩnh vực khác, giúp kỹ sư và nhà thiết kế tạo ra sản phẩm với chất lượng cao và hiệu suất tốt.
Các tính năng chính của SolidWorks bao gồm:
- Mô hình hóa 3D : SolidWorks cho phép người dùng tạo ra các mô hình
3D chính xác và chi tiết của sản phẩm hoặc bộ phận.
- Mô phỏng và phân tích : Phần mềm này cung cấp các công cụ để thực hiện các phân tích và mô phỏng, giúp kỹ sư đánh giá hiệu suất và tính năng của sản phẩm trước khi chúng được chế tạo.
- Tạo bản vẽ và bố cục : SolidWorks cho phép người dùng tạo các bản vẽ kỹ thuật và bố cục cho việc sản xuất và chế tạo.
- Quản lý dữ liệu : Nó hỗ trợ quản lý dữ liệu thiết kế để theo dõi và kiểm soát các phiên bản và thay đổi trong quá trình phát triển sản phẩm.
- Tích hợp với các ứng dụng khác : SolidWorks thường được tích hợp với các ứng dụng khác trong chuỗi cung ứng và quy trình làm việc, giúp tối ưu hóa quá trình thiết kế và sản xuất.
Hình 3 18 Phần mềm GX Works2
- Phần mềm GX-Work 2 là phần mềm được Mitsubishi nâng cấp và thay thế GX Developer trong lập trình PLC với giao diện trực quan hơn, vận hành mượt mà và hỗ trợ các ngôn ngữ lập trình khác như FBD (Function Block Diagram), SFC (Sequential Function Chart)
- GX Works2 là một công cụ lập trình được sử dụng để thiết kế, gỡ lỗi và duy trì các chương trình trên Windows.
- GX Works2 đã cải thiện chức năng và khả năng hoạt động, với các tính năng dễ sử dụng hơn khi so sánh với những gì GX Developer đã có.
Các tính năng của phần mềm:
- Trình chỉnh sửa mã thông minh
- Hỗ trợ nhiều công nghệ web khác
- Hỗ trợ cho Thư viện Khoa học Python
3.4.6 Phần mềm thiết kế QT Designer
- Qt Designer là một công cụ để nhanh chóng xây dựng giao diện người dùng đồ họa với các widget từ khung Qt GUI Nó cung cấp cho bạn một giao diện kéo và thả đơn giản để bố trí các yếu tố như nút, trường văn bản, hộp tổ hợp, v.v Dưới đây là ảnh chụp màn hình của Qt Designer trên Windows:
Hình 3 20: Giao diện QT Designer
- Qt Designer tạo tệp ".ui" Đây là một định dạng dựa trên XML đặc biệt để lưu trữ các widget của bạn dưới dạng cây Bạn có thể tải các tệp này trong thời gian chạy hoặc dịch chúng sang ngôn ngữ lập trình như C ++ hoặc Python.
3.4.7 Phần mềm Easy Builder Pro
Hình 3 21: Phần mền Easy Builder Pro
Easy Builder Pro là phần mềm lập trình và thiết kế giao diện HMI weintek
EasyBuilder Pro là một phần mềm được sử dụng trong lĩnh vực tự động hóa và kiểm soát, thường được kết hợp với các thiết bị điều khiển logic programable (PLC) để tạo và quản lý giao diện người dùng đồ họa và các ứng dụng điều khiển.
Chức năng chính của EasyBuilder Pro có thể bao gồm:
- Thiết kế giao diện người dùng (HMI) : Cho phép người dùng tạo các giao diện người dùng đồ họa và dễ sử dụng để tương tác với hệ thống tự động hóa.
- Lập trình logic điều khiển : Cung cấp các công cụ lập trình đồ họa để xây dựng chương trình điều khiển cho PLC hoặc các thiết bị điều khiển khác.
- Quản lý thiết bị ngoại vi : Hỗ trợ kết nối và quản lý các thiết bị ngoại vi và cảm biến khác nhau thông qua giao thức truyền thông.
- Mô phỏng và kiểm thực : Cung cấp tính năng mô phỏng để kiểm tra chương trình và giao diện trước khi triển khai vào môi trường thực tế.
- Quản lý dữ liệu và lưu trữ : Hỗ trợ quản lý dữ liệu từ các thiết bị điều khiển.
HỆ THỐNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN
Bảng phân công vào ra
Bảng 6: Bảng phân công vào ra
Bảng 7:Số đầu vào và số đầu ra
- 3 tín hiệu xung điều khiển bước
- 4 Xi lanh ( 3 Xi lanh kẹp , 1 Xi lanh nén )
Giản đồ thời gian
Hình 4 1: Giản đồ thời gian
Khi ta bấm START Van khí nén (Y003) hoạt động , nâng tay gắp lên và thực hiện bước Động cơ của băng tải (Y014) bắt đầu chạy Cảm biến (X003) phát hiện khuôn mẫu tại băng tải Van khí nén (Y003) tắt , tay gắp hạ xuống Cảm biến xi lanh kẹp phải (X010) hoạt động Xi lanh kẹp phải (Y011) kẹp khuôn Van khí nén (Y003) hoạt động nâng tay gắp lên Động cơ (Y012) đưa tay gắp đi sang trái và thực hiện bước 2
Trong lúc khuôn được xi lanh kẹp phải (Y011) kẹp , thì động cơ của băng tải (Y014) hoạt động cảm biến (X003) phát hiện khuôn mẫu tại băng tải động cơ đưa xi lanh kẹp trái (Y011) tới vị trí lắp ráp Van khí nén (Y003) tắt , hạ tay gắp xuống
cảm biến ( X004) phát hiện khuôn tại nơi lắp ráp tín hiệu xung điều khiển bước quay động cơ trục Ox (Y000) , trục Oy (Y001) và trục Oz (Y002 ) về phía con hàng 1
tín hiệu điều khiển chiều quay động cơ trục Ox ( Y004) , trục Oy (Y005) và trục Oz ( Y024) tới vị trí định vị và tới vị trí tại nơi lắp ráp cảm biến xi lanh kẹp phải (X010) tắt Xi lanh kẹp phải ( Y011) thả khuôn tại vị trí lắp ráp thực hiện bước 3 Van khí nén ( Y003) hoạt động nâng tay gắp lên Động cơ (Y013) đưa tay gắp đi sang phải Cảm biến (X003) phát hiện khuôn mẫu tại băng tải và cảm biến (X004) phát hiện khuôn tại nơi lắp ráp Van khí nén (Y003) tắt , tay gắp hạ xuống Cảm biến xi lanh kẹp phải (X010) và kẹp trái (X007) hoạt động Xi lanh kẹp phải (Y011) và kẹp trái ( Y010) đồng thời kẹp khuôn tại băng tải và vị trí lắp ráp Van khí nén(Y003) hoạt động , nâng tay gắp lên động cơ (Y012) đưa tay gắp sang trái Van khí nén (Y003) tắt , tay gắp hạ xuống cảm biến ( X004) , cảm biến (X005) đồng thời phát hiện khuôn tại nơi lắp ráp và tại vị trí hoàn thành cảm biến xi lanh kẹp trái(X007 ) , cảm biến xi lanh kẹp phải (X010) đồng thời thả khuôn ra Van khí nén( Y003) hoạt động nâng tay gắp lên và thực hiện lại các bước 1 bước 2 bước 3 cho tới khi đạt yêu cầu sản phẩm của người lập trình
Sơ đồ thuật toán toàn bộ hệ thống
Hình 4 2: Sơ đồ thuật toán hệ thống
4.3.1 Sơ đồ thuật toán gắp khuôn vào vị trí lắp ráp
Hình 4 3: Sơ đồ thuật toán gắp khuôn
Nguyên Lý Hoạt Động Của Hệ Thống
Bước1: Ban đầu, khi nhấn nút "RUN" của màn hình HMI, băng tải hoạt động để đưa khuôn vào hệ thống Khi khuôn đã được phát hiện bởi cảm biến, băng tải dừng lại.
Bước 2: Hệ thống kẹp đưa khuôn vào "Vị trí lắp ráp"
Hệ thống vòi hút di chuyển đến vị trí của “con hàng 1" và hút nó lên.
Bước 3: Hệ thống vòi hút đưa “con hàng 1" vào vào khuôn Sau đó hệ thống vòi hút quay trở lại di chuyển đến “con hàng 2" và đưa vào khuôn.
Bước 4: Sau khi lắp ráp xong, hệ thống kẹp di chuyển trở lại "Vị trí ban đầu" để đưa khuôn mới vào và lấy khuôn thành phẩm ra.
Quá trình này sẽ được lặp lại cho đến khi đạt được số lượng yêu cầu.
Và khi đạt được được số lượng yêu cầu thì hệ thống sẽ dừng lại.