Thiết kế, chế tạo mô hình phân loại sản phẩm theo kim loại phi kim bằng cánh tay gắp vật

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KIM LOẠI PHI KIM BẰNG CÁNH TAY GẮP VẬT Người hướng dẫn : Võ Quang Trường Sinh viên thực : Võ Hữu Thìn : Hoàng Ngọc Anh Tuấn Mã Sinh Viên : Nguyễn Duy Cường : 1911504410147 Lớp : 1911504410142 : 1911504410103 : 19CDT1 ĐÀ NẴNG, 06/2023 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KIM LOẠI PHI KIM BẰNG CÁNH TAY GẮP VẬT Sinh viên thực : Võ Hữu Thìn Mã Sinh Viên : Hoàng Ngọc Anh Tuấn Lớp : Nguyễn Duy Cường : 1911504410147 : 1911504410142 : 1911504410103 : 19CDT1 ĐÀ NẴNG, 06/2023 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: Th.S Võ Quang Trường Sinh viên thực hiện: Võ Hữu Thìn Mã SV: 1911504410147 Hoàng Ngọc Anh Tuấn Mã SV: 1911504410142 Nguyễn Duy Cường Mã SV:1911504410103 Tên đề tài: “Thiết kế, chế tạo mơ hình phân loại sản phẩm theo kim loại phi kim cánh tay gắp vật” Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Tìm hiểu tổng quan đề tài - Tìm hiểu PLC S7 1200 - Thiết kế thi công mơ hình dây chuyền phân loại - Thiết kế thi công mạch điện cho hệ thống - Viết chương trình điều khiển cho TIA PORTAL V16 - Chạy thử nghiệm mơ hình, chinh sửa hồn thiện hệ thống - Viết báo cáo đồ án tốt nghiệp Nội dung đồ án: - Nội dung 1: Tìm hiểu đề tài, hệ thống phân loại, nguyên lý phân loại - Nội dung 2: Tìm hiểu PLC S7-1200 phần mềm - Nội dung 3: Tìm hiểu thiết bị sử dụng mơ hình - Nội dung 4: Thiết kế thi công mô hình - Nội dung 5: Viết chương trình điều khiển hệ thống - Nội dung 7: Đánh giá kết thực Các sản phẩm dự kiến - Báo cáo tổng kết đồ án tốt nghiệp - Mơ hình thực tế Hệ thống phân loại sản phẩm Ngày giao đồ án: Ngày nộp đồ án: Đà Nẵng, ngày tháng năm 2023 Trưởng Bộ môn Người hướng dẫn LỜI CẢM ƠN Hệ thống điện tử hệ thống cấu máy có thiết bị điều khiển lập trình có khả hoạt động cách linh hoạt Ứng dụng sinh hoạt, công nghiệp, lĩnh vực nghiên cứu như; máy lạnh, tủ lạnh, máy giặt, máy chụp hình, modul sản xuất linh hoạt, tự động hóa q trình sản xuất thiết bị hổ trợ nghiên cứu thiết bị đo hệ thống kiễm tra Là sinh viên ngành điện tử, chúng em hiểu rõ tầm quan trọng hệ thống điện tử thực tế Hiện lĩnh vực dễ bắt gặp sản phẩm hệ thống điện tử Với phát triển nhanh chóng khoa học kỹ thuật, hoạt động sản xuất dần thay hệ thống tự động hóa, nhằm đáp ứng nhu cầu sản suất cách nhanh chóng, xác mà đảm bảo giá thành sản phẩm Hiện khoa học công nghệ phát triển, nhiều công việc địi hỏi độ xác khả tự động hóa cao Ngồi số cơng việc độc hại, nguy hiểm yêu cầu hệ thống tự động thay để tránh gây ảnh hưởng cho người Do nhóm chúng em tìm hiểu thiết kế đề tài “thiết kế, chế tạo mơ hình phân loại sản phẩm theo kim loại phi kim cánh tay gắp vật” Với đề tài ứng dụng dây truyền sản xuất tự động, phịng thí nghiệm,…vv Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy cô khoa, đặc biệt thầy Võ Quang Trường hướng dẫn tận tình cho chúng em, với thời gian tìm hiểu đề tài khơng nhiều kiến thức cịn nhiều hạn chế nên khơng tránh sai sót q trình tìm hiểu Nhóm chúng em mong nhận góp ý thầy, để đề tài chúng hoàn thiện Sinh viên thực MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH .xviii CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Giới hạn đề tài 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Tổng quan đề tài nghiên cứu 1.5.1 Giới thiệu sơ lược hệ thống phân loại sản phẩm 1.5.2 Một số ứng dụng hệ thống phân loại sản phẩm 1.5.3 Các đề tài phân loại sản phẩm thực 1.6 Nội dung nghiên cứu CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan kho hàng tự động 2.1.1 Tìm hiểu hệ thống lấy cất hàng hóa tự động .9 2.1.2 Cấu trúc hệ thống kho tự động 10 2.1.3 Hệ thống vận chuyển .10 2.1.4 Hệ thống xuất nhập 11 2.1.5 Hệ thống lưu trữ 12 2.2 Các phương án thiết kế cánh tay robot 14 2.2.1 Cánh tay robot sử dụng Arduino 14 2.2.2 Cánh tay robot scara .16 2.2.3 Cánh tay robot bậc .17 2.2.4 Cánh tay robot khí nén 19 2.2.5 Bản vẽ lựa chọn phương án thiết kế robot .21 2.3 Cánh tay robot 22 2.3.1 Phân loại cánh tay 22 2.3.2 Cấu tạo cánh tay robot .23 2.3.3 Cơ cấu cánh tay Robot 24 CHƯƠNG NỘI DUNG THỰC HIỆN 32 3.1 Sơ đồ khối hệ thống 32 3.2 Mơ hình hệ thống 32 3.2.1 PLC Siemen S7-1200 .33 3.2.2 Cấu trúc hoạt động plc 38 3.2.3 Cấu trúc phần cứng 43 3.2.4 Lựa chọn cylander 54 3.2.5 Nguồn cấp cho hệ thống 64 3.3 Xây dựng tính tốn thiết kế mơ hình .64 3.3.1 Động học thuận 64 3.3.2 Động học nghịch (invertse kinematic): 66 3.3.3 Tính tốn thiết kế xi lanh hệ thống 67 3.4 Băng tải 68 3.5 Tính tốn động cho băng tải .69 CHƯƠNG LẬP TRÌNH HỆ THỐNG CHƯƠNG TRÌNH .72 4.1 Thiết kế phần mềm mô hình 72 4.2 Lưu đồ giải thuật hệ thống 75 4.3 Kết thi công phần cứng 76 4.4 Sơ đồ thiết bị đầu vào / 77 4.5 Sơ đồ đấu nối thiết bị .78 4.6 Chương trình hệ thống 78 CHƯƠNG TỔNG KẾT VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI .81 5.1 Tổng kết đề tài 81 5.2 Hướng phát triển đề tài 81 5.3 Kết luận 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO .83 DANH MỤC CÁ Hình 1: Hệ thống tự phân loại giao hàng lazada Hình 2: Hệ thống tự động hóa dùng để xếp, phân loại (busbars) Hình 3: Dây chuyền phân loại sữa Vinamilk Hình 4: Dây chuyền phân loại quýt theo kích cỡ Hình 5: Dây chuyền sản xuất, phân loại kiểm tra lỗi gạch ống .5 Hình 6: Mơ hình thực tế hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao Hình 7: Mơ hình thực tế hệ thống phân loại sản phẩm theo hình dáng Hình 8: Mơ hình thực tế hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc (sử dụng cảm biến màu) YHình 1: Hệ thống lấy cất hàng hóa Hình 2: Hệ thống vận chuyển băng tải .10 Hình 3: Quản lý xuất nhập hàng hóa 11 Hình 4: Ứng dụng mã vạch QR 12 Hình 5: Cánh tay Robot Arduino .15 Hình 6: Cánh tay robot scara .16 Hình 7: Cánh tay robot bậc .18 Hình 8: Cánh tay robot khí nén 19 Hình 9: Bản vẽ phương án cánh tay robot 22 Hình 10: Cấu tạo xi lanh khí nén .24 Hình 11: Nguyên lý hoạt động xy lanh .25 Hình 12: Xy lanh khí nén chiều 26 Hình 13: Xy lanh xoay .26 Hình 14: Xy lanh kẹp 27 Hình 15: Van điện từ 5/2 27 Hình 16: Nguyên lý hoạt động van điện từ 28 Hình 17: Cấu tạo cảm biến quang 29 Hình 18: Though - beam sensor 29 Hình 19: Cảm biến quang phản xa gương 30 Hình 20: Cảm biến kim loại LJ12A3-4-Z/BX 31 YHình 1: Sơ đồ khối hệ thống 32 Hình 2: Mơ hình hệ thống 33 Hình 3: PLC S7-1200 Siemen 34 Hình 4: Cấu trúc PLC 34 Hình 5: Một số ứng dụng PLC 35 Hình 6: Sơ đồ cấu trúc PLC .39 Hình 7: Sơ đồ cấu trúc bên PLC .41 Hình 8: Hình dáng bên PLC S7-1200 44 Hình 9: Hướng dẫn đấu dây tín hiệu ngõ vào plc siemens s7-1200 45 Hình 10: Hướng dẫn đấu dây tín hiệu ngõ plc siemens s7-1200 46 Hình 11: Mơ hình tổng quát PLC S7-1200 46 Hình 12: Bộ nhớ ngồi S7-1200 48 Hình 13: Ngơn ngữ lập trình LADDER .51 Hình 14: Ngơn ngữ lập trình FBD .52 Hình 15: Ngơn ngữ lập trình ST/STL 54 Hình 16: Ngơn ngữ lập trình SFC 54 Hình 17: Các loại load factor xylanh 55 Hình 18: Biểu đồ thể lực cylinder 56 Hình 19: Hình ảnh Xylanh Koganie TEBA 16x50 56 Hình 20: Thơng số kỹ thuật xylanh .57 Hình 21: Bảng tham chiếu áp suất khí .58 Hình 22: Xi lanh Chelic TD1050 .58 Hình 23: Thơng số kỹ thuật xylanh Chelic 59 Hình 24: Bảng tham chiếu áp suất .59 Hình 25: Thơng số cylinder xoay 60 Hình 26: Bảng tham khảo lực xilanh xoay 61 Hình 27: Hình ảnh tay kẹp (Gripper) 62 Hình 28: Thơng số kỹ thuật tay kẹp 62 Hình 29: Bảng tham chiếu Compression Factor A 63 Hình 30: Băng tải PVC 69 Hình 31: Động Cơ Giảm Tốc Dc Gear Motor Mm Zhengke Zga37Rg 24V 71 YHình 1: Giao diện phần mềm TIA PORTAL 72 Hình 2:Lưu đồ giải thuật hệ thống .76 Hình 3: Bản vẽ mơ hình hồn thiện 77 Hình 4: Sơ đồ khai báo địa PLC 77 Hình 5: Sơ đồ điện hệ thống 78 THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KIM LOẠI PHI KIM BẰNG CÁNH TAY GẮP VẬT CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Trong cách mạng công nghiệp 4.0, cung cấp hàng hóa chuỗi sản xuất tự động hóa ngày đẩy mạnh Có cạnh tranh lớn doanh nghiệp tự động hóa, nhu cầu khách hàng nâng cao công nghệ ngày phát triển Từ bắt đầu cơng nghiệp 4.0, cơng ty làm việc có hiệu công việc cao hiệu suất lớn nhờ vào máy móc tự động hóa Chúng ta khơng thể phủ nhận việc có mặt thiết bị tự động làm cho đời sống người trở nên tốt doanh nghiệp tăng doanh thu làm cho sống phát triển Do phải nắm bắt vận dụng cách có hiệu nhằm góp phần vào phát triền khoa học kỹ thuật giới nói chung phát triển kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng Một khâu tự động dây chuyền sản xuất tự động hóa số lượng sản phẩm sản xuất băng tải vận chuyển sử dụng hệ thống nâng gắp phân loại sản phẩm Tuy nhiên doanh nghiệp vừa nhỏ việc tự động hóa hồn tồn chưa áp dụng khâu phân loại, đóng bao bì mà cịn sử dụng nhân cơng, nhiều cho suất thấp chưa đạt hiệu Từ điều nhìn thấy thực tế sống kiến thức mà em học trường muốn tạo hiệu suất lao động lên gấp nhiều lần đồng thời đảm bảo độ xác cao kích thước Nên em định thiết kế mơ hình sử dụng băng chuyền để phân loại sản phẩm gần gũi thực tế Vì thực tế có nhiều sản phẩm sản xuất địi hỏi phải có kích thước tương đối xác thật có ý nghĩa chúng em góp phần làm cho xã hội ngày phát triền mạnh để xứng tầm với phát triển giới Do chúng em định lựa chọn Đề tài “THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KIM LOẠI PHI KIM BẰNG CÁNH TAY GẮP VẬT” Việc thực đề tài giúp chúng em