Đóng góp về mặt giáo dục và đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng và khả năng áp dụng của đề tài: Mô hình ứng dụng được vào các lĩnh vực tự động hóa trong công nghiêp như: lắp r
Tổng quan
Đặt vấn đề
Thế giới đã bước vào cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư được xây dựng dựa trên cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ 3 đã xuất hiện từ giữa thế kỉ 20 Đây là cuộc Cách mạng chưa từng có trong lịch sử nhân loại, nó diễn biến rất nhanh, từng bước làm chủ các ngành công nghiệp trên thế giới, đẩy mạnh các quá trình tự động hóa trong sản xuất công nghiệp
Ngành công nghiệp tự động hóa tập trung nghiên cứu, thiết kế, vận hành các hệ thống tự động, các dây chuyền sản xuất tại các nhà máy; thiết kế và chế tạo robot trong việc lắp ráp sản phẩm, nâng cao năng suất làm việc
Bên cạnh việc nhắm đến nâng cao hiệu suất làm việc, cắt giảm chi phí nhân công, một số ngành công nghiệp còn đòi hỏi độ chính xác cao mà con người không thể đáp ứng
Các hệ thống điều khiển tự động trước đây như động cơ 3 pha, động cơ bước, pit- tông, … hay các bộ điều khiển như các con chip, vi xử lý hiệu năng thấp, … sai số từ cơ khí và thêm cả thời gian xử lý thấp dẫn tới việc điều khiển thực tế sai khác với lý thuyết được tính trước, không đáp ứng đủ các yêu cầu ở tại Từ đó, hệ thống điều khiển tự động hiện đại đã phát triển thêm các thiết bị như động cơ servo, camera, cơ cấu cánh tay robot công nghiệp, … được sử dụng trong các công việc đòi hỏi sự linh hoạt, không gian làm việc rộng, tốc độ cao mà vẫn đảm bảo được độ chính xác đến mức yêu cầu Các bộ điều khiển cũng ngày càng được cải thiện thời gian đáp ứng, phương pháp giao tiếp với các thiết bị ngoại vi được nâng cao và phương pháp lập trình theo các loại ngôn ngữ cơ bản cũng được cải thiện mang đến cho người dùng cái nhìn trực quan, dễ dàng lập trình và quản lý
Tự động hóa là nền tảng, giúp các ngành công nghiệp phát triển mạnh mẽ Bên cạnh việc tự động hóa trong các quy trình sản xuất, bất cứ quy trình nào cũng cần phải đáp ứng được tốc độ và độ chính xác Từ các yêu cầu trong lĩnh vực ngành tự động hóa trong giải đoạn thế giới đang phát triển mạnh mẽ và qua việc tìm hiểu các tiêu chí như đã nêu trên, nhóm chúng em quyết định lựa chọn đề tài “CÁNH TAY ROBOT 6 TRỤC KẾT HỢP XỬ
LÝ ẢNH” Cánh tay robot được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, giúp nâng cao hiệu quả hoạt động, tiết kiệm không gian làm việc, giảm thiểu chi phí vận hành, hạn chế sai sót và mang lại môi trường làm việc an toàn, giúp con người thực hiện những công việc có mức độ nguy hiểm và rủi ro cao.
Nhiệm vụ
- Xây dựng được mô hình theo yêu cầu thiết kế ban đầu được đặt ra
- Hiểu rõ cơ chế hoạt động và cách sử dụng các thiết bị sử dụng trong mô hình
- Lắp đặt tủ điện điều khiển và kết nối thành công các thiết bị với nhau dựa trên các tiêu chuẩn được quy định
- Lập ra được lưu đồ và đưa ra được ý tưởng giải thuật đáp ứng đúng các yêu cầu của bài toán được cho trước
Nội dung
Với mục tiêu đã đề ra, nhóm chúng em xây dựng bố cục đồ án khái quát như sau:
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Chương 3: Thiết kế, thi công và mô phỏng
Chương 4: Mô tả và xử lý bài toán
Chương 5: Kết quả nghiên cứu và đánh giá
Chương 6: Kết luận và hướng phát triển
Phạm vi đề tài
Đề tài xoay quanh tập trung việc điều khiển cánh tay robot chạy đúng vị trí, kết hợp với camera để nhận biết được vật và đuổi theo Bên cạnh đó còn mở rộng thêm điều khiển cánh tay robot xếp vật trên băng tải chuyển động và dạy robot chạy theo được quỹ đạo cho trước
Giới hạn đề tài: không gian làm việc hạn chế, phạm vi nhận biết vật nhỏ, cơ khí không ổn định nên bị giới hạn tốc độ
Cơ sở lý thuyết
Tổng quan về PLC
PLC (Programmable Logic Controller) là thiết bị điều khiển khả trình cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình nào đó Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự, sự kiện Ngôn ngữ lập trình có thể là Ladder hay State logic
PLC ra đời để thay thế những hệ thống điều khiển cũ sử dụng nhiều relay, tiếp điểm, nút nhấn để thực hiện nhiệm vụ, trong khi đó PLC sử dụng các tiếp điểm ảo giúp người thiết kế có thể dễ dàng thay đổi, lập trình và hiệu chỉnh cho nhiều nhiệm vụ khác nhau trong thực tế
Cùng với sự phát triển của máy móc tự động hóa thì PLC dần dần được tích hợp thêm nhiều tính năng khác nhằm giúp nó có thể điều khiển được nhiều thiết bị cũng như khả năng kết nối nhiều hệ thống với nhau Những tính năng mở rộng phổ biến hiện nay của PLC như khả năng đọc và xuất tín hiệu analog Tích hợp khả năng đọc xung tốc độ cao từ cảm biến đo vòng quay encoder Kết nối với nhiều thiết bị ngoại vi bằng truyền thông như màn hình cảm ứng HMI, máy tính, camera, …
PLC hoạt động theo nguyên lý nhận biết tín hiệu đầu vào, mạch điều khiển sẽ hoạt động liên tục tuần hoàn theo chương trình mà người dùng lập trình sẵn và xuất các kết quả hay các tín hiệu ngõ ra đến ngõ ra của PLC
Tất cả các PLC đều có các thành phần chính là:
- Bộ xử lý trung tâm: được gọi là CPU (Central Procesing Unit) chứa các chương trình ứng dụng và các tín hiệu nhập xuất Nó được kết nối trực tiếp đến các thiết bị I/O và các thiết bị truyền thông Khi có tín hiệu đầu vào (tín hiệu điều khiển hay dữ liệu đầu vào),
CPU sẽ xử lý và gửi tín hiệu đầu ra (tín hiệu điều khiển hay dữ liệu đầu ra) đến thiết bị xuất tương ứng
- Bộ nhớ chương trình: có nhiều loại bộ nhớ khác nhau dùng để lưu trữ trạng thái hoạt động của hệ thống và dữ liệu của người dùng Tùy vào yêu cầu của người dùng có thể chọn các loại bộ nhớ khác nhau:
+ Bộ nhớ chỉ đọc ROM: là một bộ nhớ không khả biến (không bị mất dữ liệu khi mất nguồn điện), nó chỉ có thể lập trình một lần Do đó không thích hợp cho việc điều khiển liên tục thay đổi ROM ít phổ biến so với các loại bộ nhớ khác
+ Bộ nhớ ghi đọc RAM: là một bộ nhớ được sử dụng phổ biến trong việc lưu trữ dữ liệu và chương trình người sử dụng Tuy nhiên, số lần nạp chương trình vào RAM bị hạn chế và RAM sẽ bị mất dữ liệu khi nguồn điện bị mất Điều này có thể giải quyết bằng cách gắn thêm vào RAM nguồn điện dự phòng bằng cách dùng pin Ngày nay, trong kỹ thuật phát triển PLC, người ta dùng CMOSRAM nhờ vào sự tiêu tốn năng lượng khá thấp nên tuổi thọ pin được kéo dài Ngoài ra, pin dự phòng có thể chọn pin sạc gắn với hệ thống, pin sẽ được nạp sạc khi cấp nguồn cho PLC
+ Bộ nhớ chỉ đọc chương trình xóa được EPROM: là một nhớ lưu trữ dữ liệu giống như ROM, tuy nhiên nội dung của nó có thể bị xóa đi bằng cách phóng tia tử ngoại vào một cửa sổ nhỏ trên EPROM và sau đó người dùng mới có thể viết lại chương trình trong bộ nhớ
+ Bộ nhớ chỉ đọc chương trình xóa được bằng điện EEPROM: là một bộ nhớ kết hợp cả 2 ưu điểm linh động của RAM và tính khả biến của EPROM Nội dung trên EEPROM có thể lập trình và bị xóa bằng điện, tuy nhiên chỉ được một số lần nhất định Để đảm bảo cho PLC hoạt động thì phải cần có bộ nhớ để lưu trữ chương trình, đôi khi cần phải mở rộng thêm bộ nhớ để thực hiện các chức năng khác như:
+ Vùng đệm tạm thời lưu trữ trạng thái của các kênh xuất/ nhập được gọi là RAM xuất nhập
+ Vùng đệm tạm thời lưu trữ các trạng thái của các chức năng bên trong như timer, counter, relay nội, …
- Hệ thống các ngõ vào/ ra: mức độ thông minh của một hệ thống điều khiển phụ thuộc vào khả năng của PLC có thể đọc được nhiều loại dữ liệu khác nhau từ các thiết bị ngoại vi như cảm biến hay các thiết bị nhập bằng tay
Tiêu biểu cho các thiết bị nhập bằng tay như: nút nhấn, bàn phím, công tắc chuyển mạch, … Mặt khác, để đo hay kiểm tra được chuyển động, áp suất, lưu lượng chất lỏng, khoảng cách, …PLC phải nhận biết được các tín hiệu trả về từ cảm biến như cảm biến chuyển động, cảm biến áp suất, cảm biến mực nước, cảm biến khoảng cách, … Các tín hiệu đưa vào PLC có thể là tín hiệu số hoặc tín hiệu tương tự Một số loại PLC tích hợp
5 ngõ vào/ ra nhận và xuất cả tín hiệu số hoặc tương tự nhưng một số loại cần phải kết nối mở rộng với các module vào/ ra
- Các cổng truyền thông: có nhiều mạng truyền thông khác nhau được thiết kế để kết nối PLC với các module, thiết bị ngoại vi hay PLC khác Chúng được mô tả dựa trên các giao thức nhất định Dựa trên các giao thức này, các mạng truyền thông trong công nghiệp được phân thành nhiều loại phổ biến được như giao thức nối tiếp, HART, DeviceNet, ControlNet, Modbus, Profibus, …
- Đèn báo trạng thái: trên mỗi PLC thường được thiết kế đèn báo nguồn, báo trạng thái CPU, báo lỗi, báo trạng thái tín hiệu ngõ vào/ ra, …
2.1.3 Ưu nhược điểm của PLC
Sự ra đời của hệ thống PLC đã làm thay đổi hệ thống điều khiển dùng relay cũng như các khái niệm thiết kế về chúng Hệ thống điều khiển sử dụng PLC có những ưu điểm vượt trội sau:
- Giảm số lượng dây nối
- Công suất tiêu thụ thấp
- Khả năng lập trình mở, ngôn ngữ lập trình dễ học
- Gọn nhẹ, dễ dàng tích hợp vào các hệ thống
- Số lượng tiếp điểm nội trong chương trình sử dụng không hạn chế
- Thời gian xử lý chương trình nhanh, tăng cao tốc độ sản xuất
- Được thiết kế tương thích với chuẩn công nghiệp, có khả năng kết nối với các thiết bị khác như: máy tính, module mở rộng, … tạo thành mạng công nghiệp hoặc kết nối với Internet dễ dàng
- Được thiết kế để làm việc trong môi trường công nghiệp, có khả năng chống nhiễu, chịu ẩm, …
- Các phần mềm hỗ trợ lập trình, giám sát được thiết kế trực quan, chuyên nghiệp, dễ tiếp cận
Bên cạnh đó, hệ thống điều khiển sử dụng PLC còn tồn tại một số nhược điểm sau:
- Giá thành cao, một số hãng chiếm độc quyền về bản quyền phần mềm, không hỗ trợ miễn phí cho người dùng
- Việc sử dụng PLC đòi hỏi người dùng phải có trình độ chuyên môn nhất định
- Các mạch điện được tích hợp với nhau, gây khó khăn cho việc sửa chữa
Động cơ servo
2.2.1 Giới thiệu chung Động cơ là một bộ phận quan trọng, chiếm hơn 80% năng lượng trên thế giới Tùy vào nhu cầu sử dụng mà động cơ được chế tạo và phân thành rất nhiều loại Trong kỹ thuật điều khiển, khi các yêu cầu về độ chính xác vị trí, tốc độ hay moment được đề cao, các động cơ thông thường không thể đáp ứng nên cơ cấu servo (hay động cơ servo) đã được nghiên cứu và phát triển
Cũng như các loại động cơ điện khác, động cơ servo cũng là một máy điện dùng để chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học Nhưng sự khác biệt lớn nhất là độ chính xác và thời gian đáp ứng nhanh Ngoài ra, động cơ servo ngày nay được cải tiến để có thể vận hành trong các chế độ tốc độ chậm với moment cao hay tốc độ cao và dừng đột ngột, …
2.2.2 Phân loại và cấu tạo Động cơ servo được phân loại dựa trên các đặc đính sau:
- Dựa vào kiểu chuyển động:
+ Động cơ servo quay theo vị trí: Các servo quay theo vị trí có thể xoay trục trong khoảng một nửa vòng tròn Ngoài ra, nó có tính năng bảo vệ cảm biến quay khỏi vượt quá vòng quay Động cơ vị trí chủ yếu được sử dụng ở tay chân, cánh tay robot, …
+ Động cơ servo quay liên tục: Các servo liên tục có cấu tạo tương tự như servo vị trí Nhưng, nó có thể di chuyển theo cả chiều thuận và chiều ngược kim đồng hồ Những loại servo này được sử dụng trong các hệ thống radar và robot, …
+ Động cơ servo quay tuyến tính: Động cơ servo tuyến tính cũng giống như servo vị trí, nhưng có thêm các bánh răng để điều chỉnh đầu ra từ quay vòng tròn sang quay qua lại (trái phải) Những loại servo này được sử dụng trong các máy bay mô hình cao cấp và rất hiếm thấy trên thị trường
- Dựa vào tín hiệu hoạt động:
+ Động cơ servo tín hiệu tương tự: được xem là một dạng động cơ servo tiêu chuẩn, nó điều chỉnh tốc độ thông qua việc gửi và ngắt xung hay còn gọi là phương pháp điều chế độ rộng xung PWM Phạm vi của tín hiệu từ 4,8V đến 6V Tốc độ nhận xung khoảng 50 xung/ giây Một trong những nhược điểm chính của động servo tương tự là có độ trễ trong
7 việc phản ứng với các lệnh nhỏ, nó làm cho động cơ quay không đủ nhanh và moment xoắn tạo ra không đủ
+ Động cơ servo tín hiệu số: Động cơ servo sử dụng bộ vi xử lý nhỏ, nhận tín hiệu và hoạt động ở các xung điện áp tần số cao Động cơ servo có thể nhận xung với tốc độ
300 xung/ giây nên có thể phản ứng mượt mà, moment xoắn ổn định và tốc độ động cơ servo cao hơn
- Dựa vào loại nguồn cấp: Động cơ servo được phân thành 2 loại chính là động cơ dc servo và ac servo để đa dạng trong việc ứng dụng vào các công việc khi cần sử dụng đến nó
+ Động cơ DC servo: động cơ sử dụng nguồn điện áp một chiều để điều khiển, thông thường là nguồn 12V hoặc 24V Động cơ DC servo có thể phản ứng moment xoắn nhanh vì do cấu tạo là nam châm vĩnh cửu nên moment xoắn và thông lượng được tách rời Do đó, một sự thay đổi nhỏ trong điện áp hoặc dòng điện phần ứng có thể mang lại sự thay đổi lớn về vị trí hoặc tốc độ của rotor
+ Động cơ AC servo: động cơ sử dụng nguồn điện áp xoay chiều để điều khiển, có thể dùng nguồn xoay chiều 220V hoặc 380V để điều khiển Hầu hết các động cơ AC servo là loại cảm ứng lồng sóc 2 pha, tiêu thụ năng lượng ít, sử dụng cho các ứng dụng năng lượng thấp Còn động cơ loại cảm ứng lồng sóc 3 pha hiện được sử dụng trong hệ thống cần công suất lớn
Cấu tạo chung của động cơ servo bao gồm các thành phần cơ bản sau:
- Stator: là phần đứng yên, làm nhiệm vụ dẫn từ trong động cơ Stator được cấu tạo từ nhiều lá thép kỹ thuật được dập rãnh và ép chặt lại với nhau để tạo thành rãnh quấn dây Các lá thép này được phủ sơn cách điện để giảm tổn hao do dòng điện xoáy (dòng fuco) gây ra Ngoài ra, còn có vỏ máy và nắp máy
- Rotor: là phần chuyển động, bao gồm lõi thép và dây quấn Lõi thép dạng hình trụ được làm bằng những lá thép kỹ thuật điện, dập thành đĩa và được ép chặt lại, trên mặt có những đường rãnh để đặt các thanh dẫn hoặc dây quấn Lõi thép được ghép chặt với trục quay và đặt trên hai ổ đỡ của stator Dây quấn có 2 loại là rotor lồng sóc và rotor dây quấn
- Ổ trục: có 2 phần gồm ổ trục trước và ổ trục sau để cố định rotor, sử dụng cho chuyển động của trục
- Bộ mã hóa: có tích hợp cảm biến tiệm cận để xác định tốc độ quay và vị trí của động cơ
Nguyên lý hoạt động: cấp dòng điện xoay chiều qua dây quấn quanh stator để tạo ra từ trường quay Từ trường này sẽ quét qua các thanh dẫn của rotor, làm xuất hiện xuất điện động cảm ứng, tạo ra dòng điện trong các thanh dẫn Những thanh dẫn nằm trong từ trường sẽ tương tác với nhau, tạo ra lực điện từ Các lực điện từ này sẽ tạo ra moment quay với trục rotor, làm rotor quay theo chiều của từ trường Phần lớn các motor điện hoạt động theo
8 nguyên lý điện từ như trên, tuy nhiên có nhiều loại motor hoạt động dựa theo nguyên lý khác như lực tĩnh điện hay hiệu ứng điện áp
- Ưu điểm: là hệ thống hồi tiếp vòng kín, chính vì vậy động cơ servo DC rất dễ điều khiển, dễ sử dụng Bên cạnh đó động cơ còn giúp kiểm soát tốc độ chính xác, đảm bảo quá trình vận hành được ổn định
+ Không làm việc ở chế độ mạch điều khiển mở nên phụ thuộc vào hệ thống hồi tiếp + Chi phí đầu tư cao, bảo dưỡng tốn kém hơn so với các loại động cơ khác
+ Yêu cầu người dùng có kiến thức chuyên môn nhất định
Giới thiệu thiết bị trong mô hình
2.3.1 Bộ điều khiển driver amplifier MR – J4 – B
Hình 2.3 Ứng dụng servo trong ngành sản xuất khuôn mẫu
Hình 2.4 Bộ điều khiển MR – J4 – B
Chức năng các chân của bộ driver amplifier MR-J4-B
CN1A Kết nối với cáp SSCNET III Được sử dụng để kết nối với bộ điều khiển hoặc chân CN1B của bộ driver amplifier của trục trước
CN1B Kết nối với cáp SSCNET III Được sử dụng để kết nối với chân CN1A của bộ driver amplifier của trục sau
Hình 2.5 Hình ảnh cấu tạo bên trong bộ driver amplifier MR-J4_B
CN2 Kết nối với encoder Được sử dụng để kết nối với encoder của động cơ servo hoặc encoder mở rộng ngoài
CN2L Kết nối với encoder mở rộng
Dành cho bộ driver MR-J4-B-RJ, bộ driver MR-J4-B không có đầu nối CN2L
CN3 Kết nối với tín hiệu vào ra Được sử dụng để kết nối với tín hiệu vào ra dạng số
CN4 Kết nối với pin Được sử dụng để kết nối với pin dùng cho việc lưu dữ liệu giá trị vị trí tuyệt đối
CN5 Kết nối giao tiếp USB
Dùng để kết nối với máy tính cá tính các nhân
CN8 Kết nối với tín hiệu ngõ vào STO
Dùng làm tín hiệu ngắt an toàn
L1, L2, L3 Kết nối nguồn với mạch điện chính
Cấp nguồn cho chính cho bộ driver amplifier Nếu dùng nguồn 1 pha 200Vac đến 240Vac thì kết nối với L1 và L3, để hở L2
L11, L12 Kết nối nguồn với mạch điện điều khiển
Cấp nguồn cho mạch điều khiển và chế độ hãm tái sinh
U, V, W, PE Kết nối với nguồn động lực trên động cơ servo
PE Nối đất vỏ thiết bị
P3, P4 Ngắn mạch P3 và P4 khi không cần cải thiện hệ số công suất nguồn
P+, C, D, N- Ngắn mạch P+ và D khi không sử dụng chế độ hãm tái sinh
Mở mạch P+, D và nối P+ và C qua trở xã khi dùng chế độ hãm tái sinh
Thông số ngõ ra Điện áp 1 pha 200Vac đến 240Vac
Nguồn điện cung cấp mạch động lực Điện áp – Tần số 3 pha hoặc 1 pha 200Vac đến 240Vac, 50/60Hz
Dòng điện [A] 4.3 2.9 5.2 Điện áp dao động cho phép 3 pha hoặc 1 pha 170Vac đến 264Vac
Tần số dao động cho phép ± 5%
Nguồn điện cung cấp mạch điều khiển Điện áp – Tần số 1 pha 200Vac đến 240Vac, 50/60Hz
Dòng điện [A] 0.4 Điện áp dao động cho phép 1 pha 170Vac đến 264Vac
Thắng từ Được tích hợp
Giao tiếp Dùng USB kết nối với máy tính cá nhân
Xung ngõ ra của encoder Xung A/B lệch nhau 90°
Chức năng bảo vệ Ngắt quá dòng, ngắt quá áp tái sinh, ngắt quá tải
( nhiệt, điện tử), bảo vệ quá nhiệt, bảo vệ lỗi encoder, bảo vệ lỗi hãm tái sinh, bảo vệ sụt áp, bảo vệ mất điện tức thời, bảo vệ quá tốc, bảo vệ báo lỗi quá mức
Chỉ số IP IP20 Điều kiện môi trường
Nhiệt độ môi trường 0 C đến 55 C khi vận hành
−20 C đến 65 C khi lưu trữ Độ ẩm môi trường 5 %RH đến 90 %RH
Môi trường Trong nhà (không chiếu ánh nắng trực tiếp), không có khí ăn mòn, khí dễ cháy, không có sương mù, bụi bẩn Độ cao Dưới 2000m và trên mực nước biển Độ rung 5.9 m/�㕠 hoặc tần số từ 10 Hz đến 55 Hz
2.3.2 Các chức năng của bộ driver amplifier MR-J4-W2(3)B
- Chế độ điều khiển vị trí
- Chế độ điều khiển tốc độ
- Chế độ điều khiển moment
- Bộ mã hóa độ phân giải cao
- Hệ thống phát hiện vị trí tuyệt đối
- Tốc độ chuyển đổi tín hiệu cao
- Khả năng kiểm soát và triệt tiêu rung động
- Bộ lọc triệt tiêu cộng hưởng trục
- Chức năng phân tích động cơ
- Khả năng tự động điều chỉnh tải
- Chức năng hãm tái sinh
- Chế độ kiểm tra vận hành bằng máy tính
- Chức năng ngừng an toàn STO
- Tương thích với driver MR-J3-B
- Chuyển đổi vận hành ở các chế độ
Giới thiệu về động cơ servo sử dụng trong mô hình
Trong mô hình sử dụng 7 động cơ servo theo thứ tự: HG-KR43, HG-KR43B, HG-KR23B, HF-KP23B, HF-KP053, HF-KP053, HF-KP13B
Hình 2.6 Giải thích thông số động cơ servo
(quán tính thấp, công suất thấp)
HF-KP (quán tính thấp, công suất thấp)
Công suất nguồn cấp Phụ thuộc vào bộ driver amplifier
Moment cực đại tại giá trị 350% moment xoắn tối đa [Nm]
Bộ mã hóa encoder 22 bit - 4194304 pulse/vòng 18 bit - 262144 pulse/rev
Kết cấu Đóng kính hoàn toàn, làm mát tự nhiên, IP
65 Đóng kính hoàn toàn, làm mát tự nhiên, IP 65
0 C đến 40 C khi vận hành 0 C đến 40 C khi vận hành
−15 C đến 70 C khi lưu trữ −15 C đến 70 C khi lưu trữ Độ ẩm môi trường
10% RH đến 80% RH khi vận hành 10% RH đến 80% RH khi vận hành
10% RH đến 90% RH khi vận hành 10% RH đến 90% RH khi vận hành
Trong nhà (không chiếu ánh nắng trực tiếp), không có khí ăn mòn, khí dễ cháy, không có sương dầu, bụi bẩn
Trong nhà (không chiếu ánh nắng trực tiếp), không có khí ăn mòn, khí dễ cháy, không có sương dầu, bụi bẩn Độ cao Dưới 2000m và trên mực nước biển Dưới 2000m và trên mực nước biển Độ rung
V10 ám chỉ đến biên độ rung của động cơ servo theo hướng dọc, từ vị trí đo đến vị trí lắp đặt không lớn hơn 10 �㔇�㕚
Tải cho phép gắn trên đầu trục
Không gắn tải vào trục động cơ lớn hơn giá trị này
Giá trị trong bảng là khi gắn đơn tải
Tổng quan về ảnh số và Camera Cognex
2.5.1 Ảnh số là gì? Ảnh số là một mảng 2 chiều (n, m) trong đó n,m là các giá trị tọa độ không gian và giá trị của ảnh X tại bất kỳ một điểm (n, m) sẽ tỷ lệ với cường độ sáng của ảnh tại điểm đó
Một phần tử của ảnh số tại tọa độ (n, m) với độ xám hoặc màu nhất định được gọi là điểm ảnh (pixel) Điểm ảnh được xem như là cường độ sáng tại 1 toạ độ trong không gian của đối tượng và ảnh được xem như là 1 tập hợp các điểm ảnh Giá trị mức xám của điểm ảnh nằm trong khoảng từ 0 (đen) tới 255 (trắng) Độ phân giải (Resolution) của ảnh là mật độ điểm ảnh được ấn định trên một ảnh số được hiển thị Chẳng hạn như màn hình máy tính có độ phân giải là 480×640 nghĩa là trên màn hình có 480×640 điểm ảnh (n, m), chiều cao 480 điểm ảnh, chiều rộng 640 điểm ảnh
Vì vậy một ảnh số có thể biểu diễn như sau: trong đó n=N-1, m=M-1; với N là chiều cao của ảnh, M là chiều rộng của ảnh
Nếu L là mức xám cao nhất của ảnh thì 0≤ X(n, m) ≤ L-1
2.5.2 Cognex Corporation và In-sight Micro 1100
Cognex Corporation là nhà sản xuất hệ thống thị giác máy, phần mềm và cảm biến của Mỹ được sử dụng trong sản xuất tự động để kiểm tra và xác định các bộ phận, phát hiện lỗi, xác minh lắp ráp sản phẩm và hướng dẫn robot lắp ráp Cognex được thành lập từ năm 1981, đến nay đã có các trụ sở ở hơn 20 quốc gia
Các sản phẩm chính của Cognex như : vision sensor, 3D area scan camera, Barcode readers, mobile computer, …
Hình 2.7 Các sản phẩm của Cognex Corparation
Cáp kết nối
Trong mô hình, cáp SSCNET III/H được sử dụng để kết nối và truyền dữ liệu từ Motion CPU đến các driver để giao tiếp cũng như để giao tiếp các driver với nhau
Cáp kết nối chuẩn Ethernet RJ-45 dùng để truyền thông từ Q04UDECPU, QD137DSCPU thông qua cổng mở rộng của switch mạng đến các thiết bị ngoại vi như camera,…
Hình 2.9 Chuẩn màu dây cáp ethernet
Ngoài ra, để kết nối với camera ta sử dụng thêm công nghệ cấp nguồn qua ethernet(POE) PoE hay còn được gọi là công nghệ cấp nguồn PoE, là viết tắt của từ Power over Ethernet Công nghệ này có tính năng truyền tải điện cho các thiết bị thông qua cable RJ45
Công nghệ cấp nguồn PoE giúp chất lượng tín hiệu ngày và đêm luôn được ổn định Nguồn PoE được cài đặt trong lõi cáp UTP Nghĩa là trong cáp UTP thường có 8 lõi Tuy nhiên, chỉ có 4 lõi thực hiện nhiệm vụ truyền và nhận thông tin, 4 lõi còn lại sử dụng cho mục đích cấp nguồn PoE hoặc nhiều mục đích khác nhau
Hình 2.10 Cáp ethernet kết nối camera
Hình 2.11 Kết nối thiết bị có sử dụng công nghệ POE
Thiết kế, thi công hệ thống và mô phỏng
Yêu cầu hệ thống
Hút và sắp xếp sản phẩm di chuyển trên 2 băng tải kết hợp với việc sử dụng camera, thu nhận thông tin về tọa độ và góc quay của sản phẩm Từ đó, cơ cấu di chuyển đến để hút chính xác sản phẩm và sắp xếp đúng vị trí yêu cầu.
Thiết kế hệ thống
Mô hình được thiết kế dựa trên 2 phần chính là phần cơ khí và phần điện Thiết kế hệ thống dựa trên ý tưởng của bản vẽ ban đầu
Mô hình yêu cầu cần có 1 cánh tay robot 6 trục và 2 băng tải dùng để di chuyển sản phẩm Ngoài ra, yêu cầu thêm hệ thống khung đỡ để bố trí tủ điện bên dưới mô hình Vì vậy, phần cơ khí sẽ bao gồm các phần sau:
- 1 cánh tay robot 6 trục và bệ đỡ
- 2 băng tải và khung đỡ
- Khung gắn camera và nam châm
- Khung đỡ mô hình và đặt tủ điện
Hình 3.1 Sơ đồ bố trí mô hình
Hình 3.2 Sơ đồ bố trí mô hình
Bản vẽ thiết kế và các phạm vi hoạt động
Hình 3.5 Thông số khung và băng tải
Ta dựa vào thông số bản vẽ của nhà sản xuất và vẽ lại trên Solidwork
Hình 3.6 Bản vẽ đế và khớp nối 1
Hình 3.7 Bản vẽ khớp nối 2 và 3
Hình 3.8 Bản vẽ khớp nối 4,5 và 6
- Kết nối các khớp lại:
Phần điện của mô hình có các khối chính là: khối nguồn, khối xử lý trung tâm (PLC), khối điều khiển động cơ servo, khối giao tiếp HMI, khối giao tiếp camera
Sơ đồ khối hệ thống
Hình 3.9 Bản vẽ robot hoàn chỉnh
Hình 3.10 Sơ đồ khối hệ thống
Chức năng từng khối trong hệ thống như sau:
Khối PLC: là nơi nhận tín hiệu từ khối camera và khối HMI, tính toán xử lý các thuật toán được người dùng lập trình, hiển thị các giá trị điều khiển thông qua giao tiếp với khối HMI cho người dùng dễ dàng quản lý
Khối chuyển động robot: là nơi nhận tín hiệu điều khiển từ khối xử lý trung tâm và xuất tín hiệu để điều khiển các động cơ servo được lắp trên robot và băng tải
Khối HMI: có chức năng giao tiếp trực tiếp với khối PLC, khiến cho việc giao tiếp điều khiển với người vận hành trở nên dễ dàng hơn
Khối thu thập, xử lý ảnh: thu thập, tính toán hình ảnh của vật và truyền dữ liệu làm dữ liệu đầu vào cho khối PLC
Khối gắp vật: dùng để gắp hoặc hút sản phẩm Có thể dùng tay kẹp xi-lanh hay nam châm điện, …
Từ cơ sở lý thuyết và dựa trên kinh nghiệm điều khiển tích lúy được, nhóm chúng tôi lựa chọn các thiết bị điều khiển của hãng Mitsubishi và camera của hãng Cognex
- Khối PLC: trạm PLC bao gồm base Q35DB để truyền nhận tín hiệu giữa các module và CPU, bộ nguồn 24V Q61P để cấp nguồn cho các mạch điều khiển, CPU xử lý tín hiệu chính Q04UDEHCPU, CPU thiết kế điều khiển chuyển động Q173DSCPU, module điều khiển tín hiệu ngõ ra số QY42P, module giao tiếp với HMI QJ71C24N-R2
Tính năng Thông số Hình ảnh
Loại base Base dòng Q truyền tốc độ cao
Số module mở rộng 5, không tính CPU ở vị trí đầu
Hỗ trợ nguồn dự phòng Không có
Tính năng Thông số Hình ảnh Điện áp ngõ vào 100 – 240Vac
Dòng điện ngõ ra tối đa 6A
Chức năng bảo vệ Bảo vệ quá dòng, quá áp
Tính năng Thông số Hình ảnh
Số I/O tích hợp sẵn 8192 điểm
Bộ nhớ chương trình 160K steps
Bộ nhớ nội SRAM card, Flash card,
Số lần nạp vào RAM 100000 lần
Số lần nạp vào SRAM 100000 lần
Cổng giao tiếp USB, Enthernet
Tốc độ truyền dữ liệu 10/100Mbps
Các thiết bị nội Timer, counter, thanh ghi, relay nội, link relay, … Chiều dài cáp kết nối 100m
Tính năng Thông số Hình ảnh
Số trục điều khiển tối đa 32 trục
Chu kỳ vận hành 0.44ms
Cổng giao tiếp USB, RS-232, Enthernet
Module tín hiệu mở rộng Q172DLX
Tính năng Thông số Hình ảnh
Loại kết nối Kết nối kiểu sink
Số ngõ ra 64 Điện áp hoạt động 12-24Vdc
Dòng điện ngõ ra tối đa 2A Độ sụt áp tối đa 0.2Vdc
Thời gian đáp ứng 1ms
Cầu chì bảo vệ Không có
Mức độ bảo vệ IP20
Chức năng bảo vệ Bảo vệ quá nhiệt, quá tải
Cáp kết nối Cáp 40 chân
Tính năng Thông số Hình ảnh
Số cổng giao tiếp 2 cổng
Phương thức giao tiếp Truyền dữ liệu song song
Tốc độ truyền tối đa 115200 bps
Chức năng phát hiện lỗi Có sẵn
Cáp kết nối Com DB9
Nhóm sử dụng driver J4 của Mitsubishi để điều khiển các khớp của robot
- Khối thu thập, xử lý ảnh:
Lợi dụng ưu thế mạnh mẽ về các tính năng xử lý ảnh của camera Cognex, nhóm đã sử dụng một trong các sản phẩm của hãng đó là Camera In-sight Micro 1100 (ISM 1100)
Thông số cơ bản của camera:
+ Frame per second: tối đa 60 FPS
+ Power: Power over Ethernet (PoE)
- Khối gắp vật: Để tránh gây khó khăn về thiết kế phần khí nén, và các cơ cấu tay gắp, nhóm chọn nam châm điện 24vdc để làm cơ cấu gắp vật với ưu điểm đơn giản, gọn nhẹ và thiết kế nhanh chóng
Chọn HMI loại cầm tay thuộc dòng GOT1000 của hãng
Mitsubishi HMI GT1155HS – QSBD có đầy đủ tính năng của như dòng GT1000, hơn nữa kích thước nhỏ gọn dạng tay cầm, tích hợp thêm nút nhấn tiếp điểm và khóa liên động, phù hợp cho các ứng dụng điều khiển máy móc từ xa ở khoảng cách an toàn
- Kết nối mạch điều khiển:
Hinh 3.14 HMI GT1155HS-QSBD
Hình 3.15 Sơ đồ điều khiển tổng quát
Hình 3.16 Thi công phần cơ khí
Hình 3.17 Thi công phần điện
Mô phỏng động học trên Matlab
- Giao diện GUI (graphical user interface)
- Giao diện mô phỏng trên Matlab:
Hình 3.19 Mô phỏng trên Matlab Hình 3.18 Giao diện GUI
Mô tả bài toán
Mô tả hệ thống
Mô hình bao gồm 2 phần chính:
- Các thiết bị điều khiển: Q04UDEHCPU, Q173DS, QH42P, bộ điều khiển động cơ servo MR-J4W3-444B, MR-J4W2-22B, MR-J4W2-44B và các thiết bị khác như CB, rơ-le, bộ lọc nhiễu điện áp, nguồn 24V, … được lắp đặt trong tủ điện Riêng camera Cognex IS1400 và nam châm được gắn trên khớp cuối của robot
- Các động cơ HG-KR43 (trục 1), HG-KR43B (trục 2), HG-KR23B (trục 3), HF-KP23B (trục 4), HF-KP053 (trục 5), HF-KP053 (trục 6) được đặt tại các khớp xoay của robot Động cơ HF-KP13B (trục 7) được đặt vào băng tải cùng cơ cấu chuyển động của băng tải được đặt trên mặt phẳng nhôm nằm ngang.
Mô tả hoạt động của mô hình
Mô hình làm việc dựa trên 3 chế độ chính đó là chế độ làm việc bình thường, chế độ jog mode, chế độ positioning mode Ở chế độ làm việc bình thường: người điều khiển nhập giá trị tốc độ cho băng tải, sau đó nhấn START CONVEYOR để băng tải hoạt động Nhấn GOTO CAMERA để chạy đến vị trí camera có thể quét được vật trên băng tải Tiến hành thả vật trên băng tải, hệ thống sẽ tự động gắp vật và sắp xếp qua băng tải còn lại
Trong quá trình hoạt động, nếu người điều khiển nhấn STOP bên cạnh màn hình HMI hoạt nhấn EMC-STOP thì hệ thống sẽ dừng hoạt động Khi hệ thống dừng, muốn hoạt động lại, nhấn RESTART hệ thống sẽ hoàn thành chu kỳ đang làm và chạy đến vị trí camera để đợi Ở chế độ jog mode: người điều khiển thiết lập tốc độ ban đầu cho các trục, sau đó nhấn giữ JOG+ nếu muốn động cơ quay thuận và JOG- nếu muốn động cơ quay ngược Chế độ jog mode được thiết lập cho cả 7 trục Ở chế độ positioning mode: người điều khiển nhập vị trí theo tọa độ Descartes (x; y; z), sau đó nhấn GOTO XYZ khâu cuối cùng của cánh tay robot sẽ chạy đến vị trí vừa thiết lập
- Phải giới hạn lại hành trình của từng trục vì giới hạn của cơ cấu từng khớp xoay của robot do nhà sản xuất quy định Nếu nhập quá giới hạn của không gian làm việc, hệ thống sẽ không hoạt động và báo lỗi trên màn hình HMI
Tính toán phương trình động học
Xem robot là một chuỗi các khâu và các khớp nối tiếp nhau Các khớp này có thể là khớp trượt (tịnh tiến) hay khớp trụ (xoay) và chúng có thể sắp xếp theo bất kỳ thứ tự nào và có thể nằm trong bất kỳ mặt phẳng nào Các khâu cũng có chiều dài bất kỳ kể cả bằng
0 Vì vậy, bất kỳ một tập hợp các khâu, các khớp đều có thể tạo thành một cấu hình robot và chúng ta có thể giải quyết các vấn đề đối với nó thông qua việc mô hình hóa Để làm được việc này, cần phải gắn một hệ trục tham chiếu đến mỗi khớp và sau đó xác định sự chuyển vị từ khớp này đến khớp kế tiếp Nếu kết hợp tất cả các chuyển vị từ bệ đến khớp thứ nhất, từ khớp thứ nhất đến khớp thứ hai và cứ tiếp tục cho đến khi đến khớp cuối cùng chúng ta sẽ có ma trận chuyển vị tổng cộng Ở phần dưới đây, chúng ta sẽ xác định giải thuật cụ thể dựa vào biểu diễn D-H để gắn hệ trục tham chiếu lên mỗi khớp, sau đó xác định chuyển vị giữa hai hệ trục kế tiếp nhau Cuối cùng sẽ có được ma trận chuyển vị của robot
Quy tắc gắn hệ trục tham chiếu lên robot:
- Bắt đầu đánh số từ 0 đến n (với n là số khâu của robot) và bệ robot sẽ được đánh số 0
- Hệ trục tọa độ của bệ gắn song song hoặc trùng với hệ trục tham chiếu Gốc của hệ trục tọa độ của bệ gắn trùng với gắn trùng với gốc của khớp 1 với giả thiết là trục khớp 1 vuông góc với mặt phẳng xy
- Hệ trục tọa độ gắn trên khâu của robot được gắn tại khớp xa hơn so với bệ của mỗi khâu
Vì vậy, hệ trục tọa độ số 1 sẽ gắn tại khớp số 2 (khớp này nối giữa khâu 1 và khâu 2)
- Gốc của hệ trục tọa độ đạt tại giao điểm của đường vuông góc chung của các trục khớp với nhau Nếu các trục khớp song song với nhau thì vị trí của gốc hệ trục tọa độ được lựa chọn sao cho khoảng cách giữa các khâu bằng 0 hoặc nhỏ nhất nếu có một khoảng dịch chuyển giữa các khâu Nếu các khớp giao nhau thì gốc tọa độ sẽ được đặt tại điểm giao nhau của các trục
- Trục z đặt trùng với trục khớp Nếu khớp tịnh tiến thì hướng trục z sẽ là hướng di chuyển đi xa khỏi khớp Nếu là khớp xoay, hướng trục z xác định là hướng dương theo hướng quay trục z (theo người thiết kế) theo quy tắc nắm tay phải hoặc theo hướng lựa chọn sao cho góc xoắn là nhỏ nhất
- Trục x sẽ song song với đường vuông góc chung giữa các trục khớp của khâu Trong trường hợp các trục khớp song song với nhau, trục x sẽ trùng với đường tâm của khâu Nếu các trục giao nhau không có đường vuông góc chung, trục x sẽ là tích có hướng của 2 vector trục z của khớp trước và trục z của khớp hiện tại
- Trục y chúng ta sẽ xác định dựa trên quy tắc tam diện thuận sau khi đã có trục x và trục z Biểu diễn D-H không cần thiết sử dụng trục y nên chúng ta có thể gắn hoặc không gắn trục y lên robot đối với robot có cấu trúc phức tạp
Bảng tham số Denavit – Hartenberg (DH) tổng quát l d �㔃 �㗼
− �㕙 : là khoảng cách giữa giao điểm trục �㕧 và �㕥với gốc tọa độ hệ trục thứ i dọc theo trục
�㕥 hay còn được gọi là khoảng cách 2 trục �㕧 và �㕧
- �㕑: là khoảng cách từ gốc tọa độ thứ i-1 tới giao điểm của trục �㕧 và �㕥 dọc theo trục
�㕧 hay còn được gọi là khoảng cách 2 trục �㕥 và �㕥
- �㔃: góc quay từ trục �㕥 tới �㕥 xung quanh trục �㕧
- �㗼: góc quay của trục �㕧 tới �㕧 xung quanh trục �㕥 theo quy tắc nắm tay phải
Hình 4.2 Gán tọa độ cho các khớp Hình 4.1 Thông số cơ cấu robot
6 0 80 �㔃 0 n -1 �㕇 �㕐�㔃�㕠�㔃
Ma trận chuyển vị từ hệ trục số 0 đến hệ trục số 6 là:
0 �㕇 = 0 �㕇 1 �㕇 2 �㕇 3 �㕇 4 �㕇 5 �㕇
Tọa độ vị trí của cơ cấu gắp cuối là:
�㕃 = 75�㕐 - 270�㕐 �㕠 + 80�㕠 �㕠 �㕠 - 90�㕐 �㕠 + 295�㕐 �㕐 - 80�㕐 �㕠 �㕐 �㕠 + 80�㕐 �㕐 �㕐
�㕃 = 75�㕠 - 270�㕠 �㕠 - 80�㕐 �㕠 �㕠 - 90�㕠 �㕠 + 295�㕠 �㕐 - 80�㕠 �㕠 �㕐 �㕠 + 80�㕐 �㕠 �㕐
�㕃 = 270�㕐 + 90�㕐 + 295�㕠 + 80�㕐 �㕠 + 80�㕐 �㕠 �㕐 + 335
Chọn vị trí như trên hình 4.3 làm vị trí ban đầu của robot Tại vị trí này, các giá trị góc quay của các trục là bằng 0 Quy ước chiều chuyển động của vật như hình 4.3 Nếu quay theo chiều dương, góc sẽ tăng dần từ 0.00000 0 đến 359.99999 0 và ngược lại góc sẽ giảm từ 359.99999 0 về 0.00000 0 tuân theo quy ước của bộ điều khiển Q173DSCPU khi chọn đơn vị điều khiển là “degree”
Ta chọn cách tính động học theo phương pháp hình học và trường hợp robot hoạt động trong mặt phẳng thẳng đứng vuông góc với mặt phẳng
Oxy, góc quay của trục 3 không vượt quá 90 0
Tìm góc quay của trục 1: �㔃 = �㕎�㕡�㕎�㕛2
Tìm góc quay của trục 3:
Ta có: �㗼 = �㕡�㕎�㕛 = �㕡�㕎�㕛
�㕂 �㔷 = �㔴�㔶 − �㔴�㕂 − �㔷�㔶
= �㔴�㔶 − �㔴�㕂 − �㔺�㕂
= �㔴�㔶 − �㔴�㕂 − �㕂 �㕂 �㕐�㕜�㕠(�㔃 )
Hình 4.4 Độ dài cơ cấu robot Hình 4.5 Hình vẽ tính động học nghịch
= �㕃 + �㕃 − 75 − 80 �㕐�㕜�㕠(−�㔃 )
�㕂 �㔷 = �㔺�㔸 − �㔷�㔸 + �㔺�㕂
= �㕂 �㔹 − �㕂�㔴 + �㔺�㕂
= �㕂 �㔹 − �㕂�㔴 + �㕂 �㕂 �㕠�㕖�㕛 (�㔃 )
⇒ �㕂 �㕂 = �㕂 �㔷 + �㕂 �㔷
�㕂 �㕂 = �㕂 �㔵 + �㔵�㕂 = 90 + 295
⇒ sin(�㔃 ) = 1 − �㕐�㕜�㕠 (�㔃 )
⇒ �㔃 = �㕎�㕡�㕎�㕛2 sin(�㔃 ) cos(�㔃 )
Tìm góc quay của trục 2:
Ta có: �㔃 ( ) = �㕎�㕡�㕎�㕛2 cos (�㔃 ( ) ) =�㕂 �㕂 + �㕂 �㕂 − �㕂 �㕂
⇒ sin(�㔃 ( ) ) = 1 − �㕐�㕜�㕠 (�㔃 ( ) )
⇒ �㔃 ( ) = �㕎�㕡�㕎�㕛2 sin(�㔃 ( )) cos(�㔃 ( ) )
Tìm góc quay của trục 5:
Góc của trục 5 được chọn phụ thuộc vào yêu cầu điều khiển Góc �㔃 là góc hợp bởi khớp thứ 5 so với phương nằm ngang, nó định hướng cho cơ cấu gắp cuối
Ta có: �㔃 = �㔃 − �㔃 − �㔃
Tìm góc quay của trục 4:
Vì trong trường hợp robot chỉ hoạt động trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng Oxy nên nếu trục 5 có góc quay khác 0, góc quay của trục 4 sẽ chọn bằng 0 Ngược lại, nếu góc quay trục 5 bằng 0, góc quay trục 4 có thể chọn giá trị bất kỳ sao cho kết hợp với góc quay trục 6 để đạt được yêu cầu thực tế được đề ra
�㔃 = 0 �㕘ℎ�㕖 �㔃 ≠ 0 �㔃 �㕘ℎ�㕖 �㔃 = 0 �㕣à ∈ �㔃 Tìm góc quay của trục 6:
Góc quay trục 6 được chọn bất kỳ sao cho kết hợp với góc quay trục 4 để đạt được yêu cầu thực tế được đề ra
Các giải thuật được áp dụng
4.4.1 Giải thuật chạy nội suy đồng thời 6 trục
Trong các tập lệnh hỗ trợ bên trong module Q173DSCPU, ta có thể điều khiển chạy nội suy tối đa 4 trục và có thể điều khiển lên đến 32 trục cùng bắt đầu đồng thời nhưng không thể điều khiển để chúng cùng kết thúc đồng thời Vì vậy, dựa trên 2 chức năng chạy nội suy và chạy đồng mà module Q173DSCPU hỗ trợ, ta sẽ đưa ra hướng giải quyết cho bài toán nội suy nhiều hơn 4 trục, cụ thể ở đây ta sẽ giải quyết bài toán nội suy 6 trục
Có 3 cách điều khiển nội suy:
- Nội suy theo vector tốc độ: dựa vào tốc độ đặt trước, bộ điều khiển sẽ tính toán tốc độ các trục còn lại tỉ lệ với quãng đường dịch chuyển của chúng, đảm bảo cho các trục bắt đầu và kết thúc đồng thời
- Nội suy theo trục có quãng đường di chuyển lớn nhất: bộ điều khiển sẽ tính toán để tìm ra trục nào có quãng đường di chuyển lớn nhất, tính thời gian của trục có chuyển động dài nhất này để làm dữ liệu đầu vào suy ra vận tốc các trục còn lại dựa trên quãng đường di chuyển độc lập của chúng Đảm bảo cho các trục bắt đầu và kết thúc đồng thời
- Nội suy theo trục được chọn làm trục tham chiếu: ta sẽ chọn trước tốc độ và trục làm trục tham chiếu Bộ điều khiển sẽ tính toán thời gian chuyển động của trục tham chiếu để làm dữ liệu đầu vào suy ra vận tốc các trục còn lại dựa trên quãng đường di chuyển độc lập của chúng Đảm bảo cho các trục bắt đầu và kết thúc đồng thời
Trong cả 3 trường hợp điều khiển trên, chúng ta sẽ giải quyết chúng trong tọa độ Descartes và hệ tọa độ tuyệt đối Ta chọn chức năng nội suy 4 trục 1, 2, 3, 5 và chức năng bắt đầu đồng thời 3 chương trình chạy là 4 trục nội suy với trục 4 và trục 6
4.4.2 Giải thuật dời khung ảnh
Do nhược điểm khi thiết kế cơ khi nên ảnh thu được từ camera ở vị trí phát hiện vật luôn lệch với trục tọa độ của robot góc �㔃 cố định Do đó, để dữ liệu vị trí và góc từ camera trả về PLC dễ sử dụng Ta cần dời khung ảnh về vị trí có hướng cùng hướng với trục tọa độ của robot
Hình 4.6 Lưu đồ nội suy
Ta có các tọa độ có sẵn:
Tọa độ khung ảnh (cố định):
Tọa độ vật trong khung ảnh (biến đổi): CH; NH
Tìm Ox theo gốc tọa độ robot: ΔNHM: �㔻�㕀�㕁 = α => HM BF = BC*sinα CM = CH + HM
- MK > BF: BJ = MK – BF
- MK < BF: BJ = BF - MK
- MK > BF: Ox = OA + BJ
- MK < BF: Ox = OA – BJ
Tìm Oy theo gốc tọa độ robot: ΔCBF: CF = BC*cosα ΔNGH: �㕁�㔺�㔻 = β = 90 - α
- CF > CD: DF= CF - CD
- CF < CD: DF= CD – CF
CF > CD: Oy = OL + DF
CF < CD: Oy = OL – DF α α α Hình 4.7 Hình vẽ tìm Ox theo gốc tọa độ robot
Hình 4.8 Hình vẽ tìm Oy theo gốc tọa độ robot
4.4.3 Bài toán gắp vật đang chuyển động
Thả vật di chuyển độc lập trên một băng tải có tốc độ xác định và không thay đổi Khi vật di chuyển đến vùng làm việc của camera, camera nhận biết được vật sẽ gửi tín hiệu về CPU để bắt đầu cho robot chuyển động Robot sẽ bắt đầu di chuyển từ vị trí nhìn camera đến vị trí băng tải sau khi vật đi được quãng đường S được quy định trước và gắp vật Ta sẽ tính toán tốc độ của mỗi trục dựa vào thời gian di chuyển của robot đến vị trí khi camera nhận biết được vật cộng thêm quãng đường S sao cho bằng với thời gian di chuyển một quãng đường S của vật trên băng tải
- Tốc độ băng tải: �㕣 = 1000 mm/min
- Quãng đường di chuyển thêm của vật: �㕠 = 50 mm
- Vị trí tại điểm đặt camera ban đầu của robot: (�㕝 ; �㕝 ; �㕝 ) = (100; 200; 640)
- Thời gian tăng tốc và giảm tốc của robot: �㕡 = 500�㕚�㕠 ; �㕡 = 500 �㕚�㕠
- Thời gian trễ trong giao tiếp giữa camera với CPU: �㕡 = 50 �㕚�㕠
Giả sử vị trí tọa độ của vật (�㕥 ; �㕦 ; �㕧 ) = (150; 270; 200) Vật chuyển động trên băng tải song song và ngược chiều với trục Oy Tốc độ tối đa của mỗi trục �㕣 00 degree/min Bỏ qua thời gian xử lý của CPU và giới hạn không gian làm việc của robot
Tính giá trị chuyển động của các trục và vận tốc của robot để robot di chuyển đến đúng vị trí vật đang chuyển động trên băng tải
- Tọa độ vật sau khi đi quãng đường �㕠 = 50 mm:
- Thời gian di chuyển của robot:
- Tính vận tốc robot theo phương pháp nội suy theo trục tham chiếu Chọn trục 2 làm trục tham chiếu, vị trí ban đầu của trục 2 được xác định theo phương trình động học nghịch:
Số lượng di chuyển của trục 2: Δθ = �㔃 + (359.99999 − �㔃 ) = 52.65780
�㕠 = Δθ = �㕠 + �㕠 + �㕠 = �㕎 �㕡 + �㕣 �㕡 + �㕎 �㕡
2�㕣 �㕡 + �㕣 (�㕡 − �㕡 − �㕡 ) +1
Hình 4.9 Lưu đồ giải thuật gắp vật chuyển động
Hình 4.10 Biểu đồ vận tốc, thời gian
⇒ �㕣 ≈ 7959.113 (�㕑�㕒�㕔�㕟�㕒�㕒/�㕚�㕖�㕛) → �㕙�㕜ạ�㕖 �㕣ì �㕙ớ�㕛 ℎơ�㕛 �㕣
�㕣 ≈ 1190.887 (�㕑�㕒�㕔�㕟�㕒�㕒/�㕚�㕖�㕛) → �㕐ℎọ�㕛
4.4.4 Bài toán xếp chồng 3 vật trên băng tải chuyển động
Băng tải chạy với một tốc độ không đổi cho trước Xét trường hợp robot đã gắp được vật đầu tiên và xếp vào vị trí đầu băng tải Khi gắp vật tiếp theo, robot sẽ tính toán vị trí vật đầu tiên và chạy đến Sau khi đến vị trí của vật, robot sẽ hạ dần chiều cao để xếp vật vào đúng vị trí vật thứ nhất Vì xếp vật thứ 2 xảy ra đến 2 giai đoạn nên sẽ xuất hiện 2 quãng đường di chuyển của vật đầu tiên là quãng đường �㕠 khi robot đến vị trí vật và quảng đường �㕠 khi robot hạ thấp vật 2 xuống
- Tốc độ băng tải: �㕣 = 100 mm/min
- Quãng đường di chuyển thêm của vật:
- Vị trí tại điểm gắp vật của robot: (�㕝 ; �㕝 ; �㕝 ) = (150; 500; 300)
- Thời điểm gắp được 3 vật lần lượt là:
�㕡 = 0�㕠; �㕡 = 35�㕠; �㕡 = 93�㕠
- Vị trí thả vật đầu tiên: (�㕥 ; �㕦 ; �㕧 ) = (0; 400; 200)
- Thời gian tăng tốc và giảm tốc của robot: �㕡 = 1000�㕚�㕠 ; : �㕡 = 1000 �㕚�㕠
Vật chuyển động trên băng tải được đặt trùng với trục Oy Chiều cao mỗi vật ℎ 15�㕚�㕚, độ cao khi thả vật tiếp theo cao hơn vật đầu ℎ = 15�㕚�㕚 Tốc độ tối đa của mỗi trục �㕣 00 degree/min Chu kỳ gắp xếp mỗi vật nhỏ hơn 30s Bỏ qua thời gian xử lý của CPU và giới hạn không gian làm việc của robot
Tính giá trị chuyển động của các trục và tốc độ của robot trong 2 quá trình xếp vật 2 và 3
- Vị trí của vật đầu tiên sau khi robot gắp được vật 2 (hay vị trí vật 2):
�㕦 = �㕦 + �㕣 �㕡 + �㕠 05
- Thời gian di chuyển của robot đến vị trí vật 1:
- Tính vận tốc robot theo phương pháp nội suy theo trục có chuyển động dài nhất Vị trí các trục tại điểm gắp vật:
Vị trí các trục tại vị trí vật 2:
�㔃 = 000.00000 Suy ra trục 1 là trục có quãng đường di chuyển dài nhất: Δ�㔃 = 16.69920
2�㕣 �㕡 + �㕣 (�㕡 − �㕡 − �㕡 ) +1
Hình 4.11 Lưu đồ giải thuật xếp chồng
Hình 4.12 Biểu đồ vận tốc theo thời gian
⇒ �㕣 ≈ 7028.944 (�㕑�㕒�㕔�㕟�㕒�㕒/�㕚�㕖�㕛) → �㕙�㕜ạ�㕖 �㕣ì �㕙ớ�㕛 ℎơ�㕛 �㕣
�㕣 ≈ 171.056 (�㕑�㕒�㕔�㕟�㕒�㕒/�㕚�㕖�㕛) → �㕐ℎọ�㕛
- Hạ thấp dần vật 2 xuống đặt lên vật 1, tọa độ vật 2 lúc đó là:
- Thời gian di chuyển của robot đến vị trí đặt vật 2:
- Tính vận tốc robot theo phương pháp nội suy theo trục có chuyển động dài nhất Vị trí các trục tại điểm đặt vật 2:
So sánh với tọa độ hiện tại và tọa độ mới tính, suy ra trục 2 là trục có quãng đường di chuyển dài nhất: Δ�㔃 = 3.06750
⇒ �㕣 ≈ 3537.567 (�㕑�㕒�㕔�㕟�㕒�㕒/�㕚�㕖�㕛) → �㕙�㕜ạ�㕖 �㕣ì �㕙ớ�㕛 ℎơ�㕛 �㕣
�㕣 ≈ 62.333 (�㕑�㕒�㕔�㕟�㕒�㕒/�㕚�㕖�㕛) → �㕐ℎọ�㕛 Gắp xếp vật 3:
- Vị trí của vật đầu tiên sau khi robot gắp được vật 3 (hay vị trí vật 3):
�㕦 = �㕦 + �㕣 �㕡 + �㕠 = 565�㕚�㕚
Tính toán tương tự như trên, ta có vận tốc của robot và vị trí chuyển động của các trục trong 2 quá trình như sau:
Quá trình chạy đến vị trí vật 3:
; �㕣 ≈ 171.056(�㕑�㕒�㕔�㕟�㕒�㕒/�㕚�㕖�㕛)
Quá trình hạ thấp từ từ đặt vật 3 lên vật 2:
; �㕣 ≈ 59.843(�㕑�㕒�㕔�㕟�㕒�㕒/�㕚�㕖�㕛)
4.4.5 Bài toán xếp xen kẽ nhiều vật liên tục và có thứ tự trên băng tải chuyển động
Băng tải chạy với một tốc độ không đổi cho trước Xét trường hợp robot đã gắp được vật đầu tiên và xếp vào vị trí đầu băng tải Khi gắp các vật tiếp theo, robot sẽ tính toán vị trí của các vật ấy dựa vào vị trí vật đầu tiên và sẽ chạy đến đúng vị trí để thả vật Nếu vị trí của vật cần đặt nhỏ hơn giới hạn dưới của băng tải, robot sẽ đợi đến khi vị trí tính toán của vật nằm trên băng tải Nếu vị trí của vật cần đặt lớn hơn giới hạn trên của băng tải, robot sẽ bắt đầu xếp lại hình mới Quá trình xếp vật chia làm 2 giai đoạn nên sẽ xuất hiện 2 quãng đường di chuyển là quãng đường �㕠 khi robot đến vị trí vật và quảng đường �㕠 khi robot hạ thấp vật xuống đặt đúng vị trí
Xếp vật được bố trí khoảng cách và thứ tự như hình vẽ
- Tốc độ băng tải: �㕣 = 100 mm/min
- Quãng đường di chuyển thêm của vật: �㕠 = 10mm; �㕠 2mm
- Vị trí tại điểm gắp vật của robot: (�㕝 ; �㕝 ; �㕝 ) (150; 500; 300)
- Thời điểm gắp được 6 vật lần lượt là:
�㕡 = 0�㕠; �㕡 = 18�㕠; �㕡 = 35�㕠; �㕡 = 65�㕠; �㕡 = 93�㕠; �㕡
- Vị trí thả vật đầu tiên: (�㕥 ; �㕦 ; �㕧 ) = (�㕥 ; 400; 200)
- Góc lệch của chữ (tính theo góc lượng giác) lần lượt là:
�㗼 = 0 ; �㗼 = 18 ; �㗼 = 35 ; �㗼 = 65 ; �㗼 93 ; �㗼 = 128
- Quãng đường giới hạn đặt vật trên băng tải: �㕠 = 400�㕚�㕚; �㕠 = 600�㕚�㕚
- Thời gian tăng tốc và giảm tốc của robot: �㕡 = 1000�㕚�㕠 ; : �㕡 = 1000 �㕚�㕠
Vật chuyển động trên băng tải được đặt trùng với trục Oy Chiều cao mỗi vật ℎ = 10�㕚�㕚, độ cao khi thả vật tiếp theo cao hơn vật đầu ℎ = 10�㕚�㕚 Tốc độ tối đa của mỗi trục
�㕣 00 degree/min Chu kỳ gắp xếp mỗi vật nhỏ hơn 15s Bỏ qua thời gian xử lý của CPU và giới hạn không gian làm việc của robot
Dự đoán kết quả của bài toán trên và đưa ra hướng giải quyết để xếp đủ 6 vật tạo thành chữ HCMUTE Nhận xét tính khả thi và giới hạn của bài toán
Lưu đồ giải thuật tổng quát:
Hình 4.13 Lưu đồ tổng quát xếp vật xen kẽ
- Vị trí chữ đầu tiên (chữ M):
- Tọa độ z của các chữ là cố định, ta tính tọa độ (x; y) của các chữ còn lại dựa trên chữ M đầu tiên để được thứ tự HCMUTE:
⎪⎧(�㕥 ; �㕦 ) = (12.5�㕚�㕚; 435�㕚�㕚)
(�㕥 ; �㕦 ) = (−12.5�㕚�㕚; 417.5�㕚�㕚) (�㕥 ; �㕦 ) = (−12.5�㕚�㕚; 382.5�㕚�㕚) (�㕥 ; �㕦 ) = (12.5�㕚�㕚; 365�㕚�㕚) (�㕥 ; �㕦 ) = (−12.5�㕚�㕚; 347.5�㕚�㕚)
- Xếp chữ đầu tiên không quan tâm nên có thể dùng phương pháp nội suy theo vector tốc độ nhưng phải đảm bảo quá trình không vượt quá 15s
Vị trí tọa độ các trục tại vị trí gắp vật:
Vị trí tọa độ các trục tại vị trí đặt chữ M:
�㔃 = 090.00000 Tốc độ tối thiểu của robot: �㕣 ≥ ∆ = ∆ = 360.000(�㕑�㕒�㕔�㕟�㕒�㕒/�㕚�㕖�㕛)
Chọn tốc độ chạy cho robot �㕣 = 400.000(�㕑�㕒�㕔�㕟�㕒�㕒/�㕚�㕖�㕛)
Chọn trục nội suy bất kỳ (số lượng di chuyển của trục được chọn khác 0), giả sử chọn trục
3, ta sẽ điều khiển nội suy 4 trục 1, 2, 3, 5 kết hợp với điều khiển bắt đầu đồng thời với trục
6 để vừa di chuyển xếp chữ, vừa quay đúng chiều của chữ
Thời gian chuyển động của robot:
�㕣 ≈ 0.081(�㕚�㕖�㕛) Chọn thời gian tăng giảm tốc cho trục 6 đều là
⇒ �㕣 ≈ 1237.064(�㕑�㕒�㕔�㕟�㕒�㕒/�㕚�㕖�㕛)
- Tọa độ vị trí chữ thứ 2 (chữ E):
�㕦 = �㕦 + �㕣 �㕡 + �㕠 = 387.5�㕚�㕚
Vì �㕦 < �㕠 nên robot phải đợi thời gian �㕡 = = 0.125(�㕚�㕖�㕛) sao cho vị trí chữ E nằm trong phạm vi xếp
- Tính vận tốc của robot theo phương pháp nội suy theo trục có chuyển động lớn nhất Tính toán tốc độ trục 6 để quay vật đúng hướng và thời gian chuyển động bằng với 4 trục 1, 2,
3, 5 để có thể kết thúc đồng thời
Vị trí của các trục tại điểm E sau khi đợi:
�㔃 = 072.00000 Thời gian chuyển động của robot:
�㕣 = 0.1(�㕚�㕖�㕛) Tốc độ của robot:
⇒ �㕣 = �㕣 ≈ 341.944(�㕑�㕒�㕔�㕟�㕒�㕒/�㕚�㕖�㕛)
Hình 4.14 Biểu đồ vận tốc, thời gian
Chọn thời gian tăng giảm tốc cho trục 6 đều là 800ms, ta có:
⇒ �㕣 ≈ 752.338(�㕑�㕒�㕔�㕟�㕒�㕒/�㕚�㕖�㕛)
- Hạ thấp cơ cấu và đặt vật:
Thời gian chuyển động của robot:
Vị trí đặt của chữ E: �㕥 = −12.5�㕚�㕚
�㕦 = �㕦 + �㕠 = 402�㕚�㕚
�㔃 = 072.00000 Tốc độ robot: �㕣 = �㕣 ≈ 43.428(�㕑�㕒�㕔�㕟�㕒�㕒/�㕚�㕖�㕛)
Tính toán tương tự cho các chữ còn lại
- Tọa độ vị trí chữ thứ 3 (chữ H):
�㕦 = �㕦 + �㕣 �㕡 + �㕠 = 503.3�㕚�㕚
- Tốc độ robot trong 2 giai đoạn:
Giai đoạn chạy đến vị trí chữ: �㕣 = �㕣 = 154.761(�㕑�㕒�㕔�㕟�㕒�㕒/�㕚�㕖�㕛)
�㕣 = 571.797(�㕑�㕒�㕔�㕟�㕒�㕒/�㕚�㕖�㕛) Giai đoạn hạ thấp đặt vật: �㕣 = �㕣 ≈ 97.290(�㕑�㕒�㕔�㕟�㕒�㕒/�㕚�㕖�㕛)
- Tọa độ vị trí chữ thứ 4 (chữ C):
�㕦 = �㕦 + �㕣 �㕡 + �㕠 = 535.8�㕚�㕚
- Tốc độ robot trong 2 giai đoạn:
Giai đoạn chạy đến vị trí chữ: �㕣 = �㕣 = 183.151(�㕑�㕒�㕔�㕟�㕒�㕒/�㕚�㕖�㕛)
�㕣 = 254.312(�㕑�㕒�㕔�㕟�㕒�㕒/�㕚�㕖�㕛)
Giai đoạn hạ thấp đặt vật: �㕣 = �㕣 = 34.873(�㕑�㕒�㕔�㕟�㕒�㕒/�㕚�㕖�㕛)
- Tọa độ vị trí chữ thứ 5 (chữ T):
�㕦 = �㕦 + �㕣 �㕡 + �㕠 = 530�㕚�㕚
- Tốc độ robot trong 2 giai đoạn:
Giai đoạn chạy đến vị trí chữ: �㕣 = �㕣 = 155.496(�㕑�㕒�㕔�㕟�㕒�㕒/�㕚�㕖�㕛)
�㕣 = 30.060(�㕑�㕒�㕔�㕟�㕒�㕒/�㕚�㕖�㕛) Giai đoạn hạ thấp đặt vật: �㕣 = �㕣 = 35.008(�㕑�㕒�㕔�㕟�㕒�㕒/�㕚�㕖�㕛)
- Tọa độ vị trí chữ thứ 6 (chữ U):
�㕦 = �㕦 + �㕣 �㕡 + �㕠 = 605.8�㕚�㕚
Các chức năng được sử dụng trong ISM-1100
Ta sử dụng camera ISM-1100 thông qua phần mềm In-sight Explorer do Cognex sản xuất In-sight Explorer có 2 giao diện để người dùng có thể tương tác:
+ Ưu điểm: có giao diện trực quan, dễ tương tác, thân thiên với người dùng
+ Nhược điểm: không thể can thiệp sâu vào cài đặt thông số trong các chức năng, mức FPS thấp do thành phần trong chức năng được nhà sản xuất tạo sẵn
+ Ưu điểm: có thể tác động sâu vào từng thành phần, thông số trong các chức năng, có thể tinh chỉnh để nâng cao mức FPS, tính toán trực tiếp dữ liệu đầu ra của các chức năng, thiết kế theo cell (row, collum) giúp dễ kiểm soát
+ Nhược điểm: khó sử dụng, cần hiểu sâu các chức năng Để tăng cao tính hiệu quả cho hệ thống Nhóm quyết định nghiên cứu và sử dụng giao diện Spreedsheet giúp việc kiểm soát các chứng năng và mức FPS ở mức tốt nhất
Chức năng In-Sight Pattern Match là công cụ xác định vị trí vật có nét đặc trưng giống với vật mẫu (trained pattern) đã được train sẵn trước đó
Quá trình xác định vị trí vật bao gồm 2 giai đoạn: training và finding
+ Quá trình training: tạo một khu vực chứa vật cần định vị trí, phần mềm sẽ tự trích xuất nét đặc trưng của vật và tạo thành vật mẫu
+ Quá trình finding: khi cập nhật ảnh mới, hệ thống sẽ xác định vị trí của vật thể có nét đặc trưng giống nhất so với vât mẫu theo các thông số đã cài đặt
Thu thập các đặc trưng hình học được tạo bởi các điểm ranh giới giữa 2 vùng có giá trị pixel không bằng nhau
Do vật được thiết kế gồm phôi hình tròn và các chữ cái được dán lên mặt phôi nên ta sẽ train phần viền bên ngoài của vật
Các bước cài đặt để train 1 vật:
B1 Thu thập ảnh đầu vào
B2 Tạo vùng chứa vật (mặc định là chữ nhật) : do vật là hình tròn nên ta sẽ sử vùng chứa có dạng tròn cụ thể là Annulus ( một chức năng giúp ta tạo ra 2 đường tròn đồng tâm cố định và vùng xác định là hiệu 2 đường tròn)
B3 Chọn phương pháp train vật
+ PatMax: độ chính xác cao, thời gian thực thi lâu
+ PatQuick: độ chính xác không cao bằng Patmax, nhưng thời gian thực thi nhanh
Xác định vị trí vật có nét đặc trưng giống với vật mẫu đã train và dựa vào các thông số được cài đặt
- Các thông số được cài đặt:
+ Điểm cố định (fixture): vùng tìm vật sẽ thay đổi vị trí theo sự thay đổi của điểm cố định
+ Vùng tìm vật (find region)
+ Vật mẫu (pattern): vật mẫu đã được train ở TrainPatMaxPattern
+ Xác định khoảng góc tìm (start/end angle): vật tìm được phải có góc nằm trong khoãng quy định
Hình 4.17 Thông số cài đặt TrainPatMaxPattern Hình 4.18 Vật mẫu
Hình 4.19 Thông số cài đặt FindPatmaxPattern
4.5.2 Optical Character Recognition max (OCRmax)
In-Sight OCRmax là công cụ đọc và xác thực chữ, chuỗi trong vùng xác định (Region of Interest-ROI), sau khi đã được train font chữ
Chức năng OCRmax thực hiện thông qua 2 quá trình: phân đoạn ảnh (segmentation), phân lớp ảnh (classification) Đầu tiên, segmentation sẽ thực hiện và sử dụng kĩ thuật lấy ngưỡng để xác định vùng ảnh chứa chữ Sau đó chữ sẽ được train và lưu vào một font database Classification có chức năng “đọc” những chữ đã được xác định ở segmentation và luôn thực hiện trong quá trình chạy OCRmax Camera phát hiện được chữ chỉ khi so sánh thành công vùng ảnh chưa chữ với font chữ đã lưu trong database
Các bước Train chữ B1 Tùy chỉnh vùng B2 Gán nhãn (lable) B3 Fix segmentaion B4 Train font để lưu vào font database
Hình 4.20 Ảnh lấy vùng và fix segmentation
Hình 4.21 Ảnh train chữ thành công và lưu vô database
- Cài đặt thông số cho Segmentation:
+ Tính chất chữ : chọn chữ đen nền trắng hoặc chữ trắng nền đen
+ Độ dài, chiều cao chữ: tùy chọn giá trị min max theo giá trị pixel
- Cài đặt thông số chính cho OCRmax:
+ điểm cố định (fixture): vùng phát hiện sẽ thay đổi vị trí theo sự thay đổi của điểm cố định
+ Vùng phát hiện vật (region)
+ Chọn chế độ: read/ verify
+ Ngưỡng chấp nhận ( accept thresh): khi phát hiện được chữ sẽ trả về 1 giá trị score
0-100 (giá trị đánh độ chính xác với font chữ đã train)
Hình 4.22 Thông số cài đặt segmentation
Hình 4.23 Thông số cài đặt OCRMax
CalibrateGrid là chức năng cho phép chuyển đổi giá trị pixel trên khung ảnh thành giá trí thực tế Đầu tiên, ảnh thu nhận một lưới hiệu chuẩn Sau khi thu thâp, CalibrateGrid sẽ tự động xác định tối đa các điểm trên lưới hiệu chuẩn Khoảng cách giữa các điểm trên lưới hiệu chuẩn sẽ được đặt trước với độ phân giải là 1.0 mm Cuối cùng, CalibrateGrid sẽ tính toán, hiệu chuẩn giá trị pixel thành giá trị thực với đơn vị là milimeter
Hình 4.25 Lưới hiệu chuẩn Hình 4.24 Xác định gốc tọa độ của lưới
Kết quả nghiên cứu và đánh giá
Kết quả nghiên cứu
Sau khoảng thời gian nghiên cứu, nhóm đã đạt được những kết quả sau:
- Thiết kế, thi công thành công mô hình gồm tủ điện, cánh tay robot 6 trục kết hợp với camera và băng tải
- Tính toán được phương trình động học cho robot 6 trục cũng như các phương thức dời ảnh về cùng hướng với trục robot
- Điều khiển robot chạy ổn định với độ chính xác cao với chế độ tự động hoặc manual
- Tìm hiểu được các công cụ xử lý ảnh trong camera và ứng dụng chúng để phát hiện được vị trí, góc xoay và chữ ở trên vật
- Tính toán được các giải thuật cho robot như dí bắt vật chuyển động, sắp xếp vật trên bang tải đang chuyển động.
Đánh giá
Dựa vào các yêu cầu đề ra, nhóm đánh giá đã hoàn thiện mô hình ở mức tốt, hoàn thành các mục tiêu đã đề ra và phát triển được thêm các thuật toán chuyển động mới cho robot để giúp tăng tính ứng dụng của mô hình vào thực tế