DATN phân loại sản phẩm bằng mã QRCode thông qua phần mềm Visual studio và GX work 2

Để hoàn thành đồ án thiết kế hệ thống điều khiển Robot Mitsubishi và giám sát hệ thống phân loại sản phẩm thông qua xử lý ảnh ta cần thực hiện các nội dung sau: - Tìm hiểu phần cứng cho hệ thống gồm PLC, Robot và các thiết bị phụ trợ đi kèm như băng tải, cảm biến, camera, các van khí nén. - - Cấu hình các thông số cho thiết bị trong hệ thống và lập trình cho PLC Xử lý ảnh và thiết kế giao diện điều khiển giám sát trên PC Đồ án đã hoàn thành đáp ứng đầy đủ các yêu cầu được đề ra. Sử dụng các thiết bị của hãng Mitsubishi, hệ thống Robot đã được điều khiển vận hành ổn định. Điều này cho thấy đồ án có tính ứng dụng cao trong các tình huống thực tế.

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT 1

1.1 Tổng quan về cánh tay Robot trong công nghiệp 1

Cánh tay Robot trong công nghiệp 1

Tổng quan dòng Robot RV-FR 2

1.2 Tổng quan về quá trình xử lý ảnh 4

1.3 Mục tiêu đề tài 5

CHƯƠNG 2 QUÁ TRÌNH XỬ LÝ ẢNH CHO QR CODE 7

2.1 Giới thiệu chung về QR code 7

Quá trình phát triển của QR code 7

Một số đặc điểm của QR code 9

Hệ điều khiển PLC của MITSUBISHI 30

Hệ thống bang tải, cảm biến và camera 35

Teaching pendant R33TB 40

3.2 Mô tả quy trình hoạt động vủa Robot 40

Điều khiển Robot bằng Teaching Pendant 41

Điều khiển Robot bằng CPU PLC Mitsubishi Q03UDVCPU thông qua CPU Robot Q172DSRCPU 49

Điều khiển Robot bằng chương trình PLC 59

3.3 Lưu đồ thực hiện chương trình 60

Hệ thống nhận dạng vật phẩm 60

4.2 Hướng phát triển của đồ án trong tương lai 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO 78

PHỤ LỤC 79

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Ứng dụng của cánh tay Robot 1

Hình 1.2 Cánh tay Robot Công nghiệp 2

Hình 1.3 Thông số kỹ thuật một số dòng Robot RV-FR 3

Hình 1.4 Hình minh họa khả năng gập của dòng Robot RV-FR 3

Hình 1.5 Phạm vi vận hành của trục J4 được mở rộng 4

Hình 1.6 Phạm vi vận hành trục đứng được mở rộng 4

Hình 1.7 Ứng dụng xử lý ảnh trong điều khiển Robot 5

Hình 2.1 Cách thức hoạt động của QR code 7

Hình 2.2 Lịch sử của các biểu tượng 8

Hình 2.3 Sự phát triển của các biểu tượng (Symbols) 8

Hình 2.4 Sự phát triển của QR Code 9

Hình 2.5 Finder Patterns 10

Hình 2.6 Correcting Distorted Symbols 10

Hình 2.7 Ví dụ về QR Code bị mù hoặc che mất một phần 11

Hình 2.8 Ví dụ về chức năng Linking 12

Hình 2.9 Makking Process 12

Hình 2.10 Direct Marking 13

Hình 2.11 Các version của QR 13

Hình 2.12 Cấu trúc QR Code 14

Hình 2.13 QR code trong Marketing và quảng cáo 15

Hình 2.14 QR code trong Mobile payment 15

Hình 2.15 QR code trong tổ chứ sự kiện 16

Hình 2.16 QR code trong theo dõi nguồn gốc sản phẩm 16

Hình 2.17 QR code trong chia sẻ Wi-fi 17

Hình 2.18 QR code trong giáo dục 17

Hình 3.9 Mặt trước và mặt sau của bộ điều khiển CR800-020VQ 27

Hình 3.10 Vị trí đầu kết nối CNUSR11 29

Hình 3.19 Module High Speed Counter QD62 35

Hình 3.20 Mô hình băng tải của hệ thống 35

Hình 3.21 Băng tải của hệ thống 36

Hình 3.22 Camera COGNEX IS5110-01 36

Hình 3.23 Cảm biến E3F-DS30C4 38

Hình 3.24 Sơ đồ nguyên lý của hệ khí nén 39

Hình 3.25 Teaching pendant R33TB 40

Hình 3.26 Kết nối T/B với bộ điều khiển 42

Hình 3.27 Minh họa chuyển động nội suy khớp 43

Hình 3.28 Minh họa chuyển động nội suy tuyến tính 43

Hình 3.29 Minh họa chuyển động nội suy cung tròn 44

Hình 3.30 Vận hành Robot bằng chương trình trên P33TB 44

Hình 3.31 Đường biên dạng chuyển động 45

Hình 3.32 Sequencer Direct 50

Hình 3.33 Minh họa chức năng Sequencer Direct 50

Hình 3.34 Workspace RT Toolbox 3 56

Hình 3.35 Thông số Communication 57

Hình 3.36 Cài đặt thông số Language 57

Hình 3.37 Cấu hình Multiple CPU trên RT Toolbox 58

Hình 3.38 Thiết lập Multiple CPU trên GX Work 2 58

Hình 3.39 Chườn trình điều khiển Robot bằng PLC 60

Hình 3.40 Lưu đồ tổng quan chương trình 61

Hình 3.41 Lưu đồ xử lý ảnh 62

Hình 3.42 Lưu đồ điều khiển băng tải 64

Hình 3.43 Lưu đồ điều khiển Robot 65

Hình 3.44 Giao diện báo cáo 66

Hình 3.45 Chọn phương thức kết nối 67

Hình 3.46 Tạo kết nối Visual Studio với PLC thông qua MX Componuents 67

Hình 3.47 Giao diện điều khiển hệ thống 68

Hình 3.48 Mã QR code được dán lên sản phẩm 68

Hình 3.49 Hệ thống nút nhấn và đèn báo 69

Hình 3.50 Robot ở vị trí chờ 70

Hình 3.51 Robot hút vật 71

Hình 3.52 Robot thả vật 72

Hình 3.53 Giao diện và hình ảnh thực tế khi gắp sản phẩm A 73

Hình 3.54 Giao diện và hình ảnh thực tế khi gắp sản phẩm B 73

Hình 3.55 Giao diện và hình ảnh thực tế khi gắp sản phẩm C 74

Hình 3.56 Giao diện và hình ảnh thực tế khi gắp sản phẩm lỗi 74

Hình 3.57 Hình ảnh thực tế sau một thời gian gắp vật 75

Hình 3.58 Giao diện Web hiển thị kết quả 76

Hình 0.1 Giao diện tạo mã QR code 82

DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Các mức lỗi của QR code 11

Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật của Robot 24

Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật bộ điều khiển CR800-02-VQ 26

Bảng 3.3 Các trạng thái Led hiển thị 28

Bảng 3.4 Các tín hiệu vào/ra 28

Bảng 3.5 Thông số kỹ thuật chi tiết của Camera được sử dụng 37

Bảng 3.6 Thông số kỹ thuật Teaching Pendant R33TB 40

Bảng 3.7 Phím chức năng của Teaching pendant 41

Bảng 3.8 Các vị trí cần thiết cho yêu cầu điều khiển 45

Bảng 3.9 Chương trình trên R33TB 46

Bảng 3.10 Địa chỉ các vị trí trong chức năng Sequencer Direct 49

Bảng 3.11 Các thanh ghi đệm thường dùng trong chức năng Sequencer Direct 51Bảng 3.12 PLC Output 52

Bảng 3.13 Robot Output 55

Bảng 3.14 Các bit thanh ghi sử dụng trong chương tình mẫu 59

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT 1.1 Tổng quan về cánh tay Robot trong công nghiệp

Cánh tay Robot trong công nghiệp

Cánh tay robot đã trở thành một phần quan trọng trong công nghiệp hiện đại Với khả năng linh hoạt và sức mạnh vượt trội, chúng đã thay đổi cách thức sản xuất và gia tăng năng suất trong nhiều lĩnh vực

Cánh tay robot trong công nghiệp được thiết kế để thực hiện các tác vụ lặp đi lặp lại, từ những hoạt động nhẹ nhàng như chấm điểm sản phẩm cho đến những nhiệm vụ nặng nhọc như nâng vật nặng Với khả năng cung cấp độ chính xác và độ tin cậy cao, chúng giúp loại bỏ nhân công và giảm rủi ro trong quá trình sản xuất.Cánh

tay robot trong công nghiệp thường được điều khiển bằng các hệ thống tự động thông minh, có thể lập trình để thực hiện các chuỗi công việc phức tạp Sự linh hoạt của chúng cho phép thay đổi công việc và tác động mà không cần thay đổi cấu trúc vật liệu hoặc thiết kế

Ngoài ra, cánh tay robot trong công nghiệp còn có khả năng làm việc trong môi trường nguy hiểm hoặc khắc nghiệt mà con người khó tiếp cận Chúng có thể được sử dụng trong các nhà máy hóa chất, xử lý chất thải, công nghệ y tế và nhiều ngành công nghiệp khác, giúp giảm thiểu nguy cơ cho con người và tăng cường hiệu suất làm việc

Cánh tay robot có nhiều loại khác nhau và mỗi loại được chế tạo, thiết kế khác nhau Tuy nhiên, ba thành phần chính cấu tạo nên cánh tay robot là: tay máy, hệ thống điều khiển, hệ thống quản lý và vận hành

- Tay máy: Đây là bộ phận cơ khí gồm các khâu, khớp được chế tạo gần giống với cánh tay con người Nó có khả năng chuyển động cơ bản trục xoay linh hoạt Tay máy được hoạt động bởi cổ tay khéo léo, cử động dễ dàng, thực hiện các thao tác trực tiếp hoàn thành công việc Các chi tiết được nối với

Hình 1.1 Ứng dụng của cánh tay Robot

nhau bằng khớp trượt và khớp xoay giúp cánh tay robot trở nên linh hoạt hơn

- Hệ thống điều khiển: Hệ thống điều khiển là bộ phận đảm nhận nhiệm vụ tiến hành các thao tác sau khi các tín hiệu đã được tiếp nhận và xử lý Các chức năng của hệ thống điều khiển sẽ phân cấp nhiều mức độ khác nhau từ đơn giản đến phức tạp tùy theo yêu cầu của mỗi hoạt động

- Hệ thống quản lý và vận hành: Việc quản lý này cánh tay robot sẽ được dựa trên phần mềm được lập trình sẵn Phần mềm này chính là phương tiện để người vận hành truyền đạt mệnh lệnh đến cho robot

Với sự tiến bộ trong công nghệ, cánh tay robot trong công nghiệp ngày càng thông minh hơn và được tích hợp các công nghệ như trí tuệ nhân tạo, học máy và thị giác máy tính Điều này mang lại tiềm năng lớn cho sự phát triển và ứng dụng của cánh tay robot trong tương lai, mở ra cơ hội mới cho nhiều ngành công nghiệp khác nhau

Hiện nay, cánh tay robot trong công nghiệp đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện quy trình sản xuất, tăng cường hiệu suất và giảm nguy cơ cho con người Với khả năng linh hoạt, sức mạnh và tích hợp công nghệ tiên tiến, chúng đang trở thành một phần không thể thiếu trong công nghiệp hiện đại và hứa hẹn sẽ tiếp tục phát triển mạnh mẽ trong tương lai

Tổng quan dòng Robot RV-FR

MELFA-FR Series là một dòng Robot công nghiệp được Mitsubishi phát triển, được cải tiến từ dòng MELFA-F Series Điểm nổi bật của MELFA-FR là tối ưu hóa độ dài của các cánh tay và sử dụng 6 trục chuyển động, tạo điều kiện cho cánh tay Robot có khả năng chuyển động linh hoạt hơn Điều này giúp nâng cao hiệu suất trong các quy trình lắp ráp tốc độ cao và giải quyết các nhu cầu phức tạp Thiết kế của MELFA-FR cũng đáng chú ý với phần thân máy nhỏ gọn hơn và cánh tay mỏng hơn Điều này giúp tối ưu không gian làm việc của Robot và cải thiện khả năng chịu tải của nó Nhờ vào những cải tiến này, MELFA-FR Series đạt được

Hình 1.2 Cánh tay Robot Công nghiệp

sự linh hoạt và hiệu suất cao, là lựa chọn tốt cho các ứng dụng công nghiệp đòi hỏi độ chính xác và tốc độ trong quy trình sản xuất và lắp ráp

Robot RV-FR được thiết kế để hoạt động mượt mà và hiệu quả trong nhiều điều kiện môi trường khác nhau, đồng thời cung cấp cấp bảo vệ tối đa với chuẩn IP67 Các trục của Robot được bố trí một cách linh hoạt, cho phép nó thực hiện nhiều công đoạn trong nhà xưởng Công việc của Robot có thể bao gồm vận chuyển các bộ phận máy móc, lắp ráp các chi tiết, và linh kiện điện tử Điều này cho thấy sự đa dạng và khả năng thích ứng của Robot RV-FR trong các tác vụ sản xuất và lắp ráp

Thông số kỹ thuật về các dòng RV-FR:

Dòng Robot này sử dụng cánh tay có thể gập được nên giúp làm mỏng thiết bị, cho phép hoàn thành các chuyển động gần Robot hơn bao giờ hết

Hình 1.4 Hình minh họa khả năng gập của dòng Robot RV-FR

Trục J4 của Robot được mở rộng phạm vi vận hành để linh hoạt thay đổi các tư thế của Robot trong quá trình lắp ráp và vận chuyển Điều này cũng giúp tiết kiệm việc di chuyển không cần thiết của các trục khác của Robot theo hướng ngược lại trong quá trình vận hành

Hình 1.3 Thông số kỹ thuật một số dòng Robot RV-FR

Hình 1.5 Phạm vi vận hành của trục J4 được mở rộng

Phạm vi vận hành của trục đứng của Robot đã được mở rộng, giúp tăng cường tính linh hoạt khi bố trí và lắp đặt Robot Điều này cho phép hiệu quả hơn trong việc sử dụng không gian tiếp cận xung quanh toàn bộ chu vi của Robot, bao gồm cả phía sau Nhờ điều này, khoảng cách di chuyển của Robot sẽ ngắn hơn, từ đó rút ngắn thời gian nghỉ của máy và tăng cường hiệu suất hoạt động

Hình 1.6 Phạm vi vận hành trục đứng được mở rộng

1.2 Tổng quan về quá trình xử lý ảnh

Việc xử lí ảnh trong công nghiệp đã trở thành một phần không thể thiếu trong quy trình sản xuất hiện đại Sự phát triển của công nghệ đã mở ra nhiều cơ hội và ứng dụng mới cho việc áp dụng xử lí ảnh, đóng góp đáng kể vào sự tăng cường chất lượng, hiệu suất và độ chính xác trong nhiều ngành công nghiệp

Xử lí ảnh trong công nghiệp thường được sử dụng để kiểm tra và phân loại sản phẩm, giám sát quá trình sản xuất, và đảm bảo chất lượng Công nghệ xử lí ảnh cho phép thu thập thông tin từ hình ảnh và phân tích dữ liệu để kiểm tra sự đồng nhất, phát hiện các khuyết tật hoặc lỗi sản phẩm, và thậm chí dự đoán và ngăn chặn các sự cố tiềm ẩn

Công nghệ xử lí ảnh trong công nghiệp thường sử dụng các phương pháp như xử lí ảnh số, phân đoạn hình ảnh, nhận dạng đối tượng, và phân tích thống kê Điều này cho phép hệ thống tự động nhận biết và phân loại các yếu tố quan trọng, như kích thước, hình dạng, màu sắc, và các đặc điểm khác của sản phẩm

Sự tiên tiến trong công nghệ xử lí ảnh cũng đã dẫn đến sự phát triển của các ứng dụng đa dạng trong các ngành công nghiệp khác nhau Ví dụ, trong ngành sản xuất ô tô, hệ thống xử lí ảnh có thể tự động kiểm tra và phát hiện các khuyết tật nhỏ, từ vết xước đến sai sót trong sơn Trong ngành y tế, xử lí ảnh được sử dụng để chẩn đoán và theo dõi bệnh tật, từ việc phát hiện ung thư đến đo lường các chỉ số sinh lý

Việc áp dụng xử lí ảnh trong công nghiệp không chỉ giúp tăng cường hiệu suất và độ chính xác, mà còn giảm thiểu sai sót và tiết kiệm thời gian Nhờ vào khả năng tự động hóa và tích hợp công nghệ thông minh, xử lí ảnh đã trở thành công cụ quan trọng giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và quy trình sản xuất

Xử lí ảnh trong công nghiệp đã đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện quy trình sản xuất, đảm bảo chất lượng và nâng cao hiệu suất Sự tiên tiến trong công nghệ và ứng dụng đa dạng đã mở ra nhiều cơ hội mới cho việc áp dụng xử lí ảnh trong các ngành công nghiệp, tạo nên sự phát triển bền vững và tiến bộ cho nền kinh tế

1.3 Mục tiêu đề tài

Đề tài nhằm mục tiêu hút các vật có dán mã QR Code từ băng tải và di chuyển chúng đến các vị trí đã thiết lập trước, dựa vào kết quả xử lý ảnh để phát tín hiệu cho Robot thực hiện chu trình chuyển động, sử dụng thư viện Zxing.Net để đọc mã QR Code

Hình 1.7 Ứng dụng xử lý ảnh trong điều khiển Robot

Để hoàn thành đồ án "Điều khiển Robot Mitsubishi và xử lý ảnh QR Code để hút và thả vật," chúng tôi đã tiến hành các nội dung sau:

1 Tìm hiểu và vận hành hệ thống gồm PLC, Robot và các thiết bị phụ trợ như băng tải, cảm biến, camera, và van khí nén

2 Cấu hình các thông số cho thiết bị trong hệ thống và lập trình cho PLC 3 Xử lý ảnh và thiết kế giao diện điều khiển giám sát trên PC

4 Tạo một trang web báo cáo kết quả lấy dữ liệu từ kết quả xử lý ảnh và vận hành Robot lưu trữ trên Microsoft SQL

Chúng tôi đã nghiên cứu và thực hiện các công việc trên để đạt được mục tiêu đề ra trong đề tài

CHƯƠNG 2 QUÁ TRÌNH XỬ LÝ ẢNH CHO QR CODE 2.1 Giới thiệu chung về QR code

"Mã QR" là viết tắt của "Quick Response," nó ám chỉ đến khả năng nhanh chóng giải mã lượng lớn thông tin mà nó chứa bằng máy quét

Mã QR là một loại mã vạch hai chiều hoặc ma trận được sáng tạo tại Nhật Bản bởi Denso Wave Thường được gọi là mã 2D, mã vạch 2D hoặc mã di động, nó có thể được đọc bằng máy quét và bao gồm các mô-đun màu đen trên nền trắng

Được định nghĩa bởi tiêu chuẩn công nghiệp ISO/IEC18004 vào tháng 6 năm 2000, mã QR được phát triển và bảo vệ bởi công ty Nhật Bản Denso Wave Incorporated, là thành viên của tập đoàn Toyota

Mã QR có khả năng chứa hàng ngàn ký tự chữ và số, trong khi mã vạch chỉ giới hạn tối đa 20 ký tự Ban đầu, mã hai chiều này được phát triển để theo dõi các bộ phận ô tô, nhưng hiện nay chúng đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau

Mã QR ngày càng được ứng dụng trong các lĩnh vực như liên kết trực tiếp đến trang web, gắn nhãn sản phẩm, chiến dịch quảng cáo, gửi tin nhắn SMS, cung cấp thông tin liên hệ, và còn nhiều ứng dụng khác Thông tin được lưu trữ trong mã có thể thay đổi từ thông tin theo dõi sản phẩm trong các ngành công nghiệp đa dạng, cho đến thông tin chi tiết về một doanh nghiệp trên một danh thiếp, kèm theo liên kết đến trang web cụ thể Đáng chú ý, các mã nhỏ gọn này còn có thể được ẩn bên trong hình ảnh

Hệ thống QR Code gồm có một bộ mã hóa và bộ giải mã Bộ mã hóa chịu trách nhiệm mã hóa dữ liệu và tạo ra QR Code, trong khi đó bộ giải mã sẽ giải mã dữ

liệu từ QR Code đó

Quá trình phát triển của QR code

Vào năm 1970, IBM đã phát triển biểu tượng mã UPC gồm 13 chữ số để tự động nhập vào máy tính, và chúng vẫn rộng rãi sử dụng trong hệ thống Điểm bán hàng (POS) Tiếp theo vào năm 1974, Code 39 được phát triển, cho phép mã hóa xấp xỉ 30 chữ số của các ký tự chữ và số Vào đầu những năm 1980, Multistaged Symbol code xuất hiện, bao gồm Code 16K và Code 49, có khả năng lưu trữ xấp xỉ 100

Hình 2.1 Cách thức hoạt động của QR code

chữ số của ký tự Trong những năm tiếp theo, thông tin phát triển nhanh chóng, đòi hỏi các biểu tượng có khả năng lưu trữ nhiều thông tin hơn và đại diện cho nhiều ngôn ngữ khác nhau ngoài tiếng Anh

Nhằm đáp ứng yêu cầu này, cần phát triển biểu tượng có mật độ cao hơn, vượt xa các biểu tượng nhiều tầng Và như vậy, vào năm 1994, ra đời QR Code, cho phép chứa tối đa 7.000 ký tự, bao gồm cả ký tự Kanji (Ký tự Trung Quốc được sử dụng ở Nhật Bản)

Hình 2.2 Lịch sử của các biểu tượng

Trước hết, Interleaved và Codabar có thể mã hóa (biểu tượng hóa) chữ số đã được phát triển Theo sau đó là sự phát triển của Code 39 có thể mã hóa các ký tự chữ

và số Cùng với sự gia tăng không ngừng của thông tin, việc mã hóa ACSCII đầy đủ là rất cần thiết và dẫn đến sự phát triển của Code 128 Sau đó, Multistaged Symbols được phát triển trong khi các biểu tượng tuyến tính này được sắp xếp theo thứ tự nhiều giai đoạn Toyota Motor’s Kanban Code là Multistaged Symbols đầu tiên trên thế giới Khi máy tính trở nên phổ biến, các mã này được phát triển thành Multi-row Symbols trong khi Multistaged Symbols Code được mở rộng thành Matrix Symbols (dữ liệu được sắp xếp dưới dạng ma trận) Vùng in cho các Matrix Symbol là nhỏ nhất trong số tất cả, và được coi là cao triển vọng như là biểu tượng chính cho tương lai

Hình 2.3 Sự phát triển của các biểu tượng (Symbols)

QR Code là một Matrix Symbol được phát triển với khả năng cho phép dung lượng cao, mật độ in của dữ liệu ma trận cao và tốc độ đọc cao dựa trên các nghiên cứu về đặc điểm của chúng

Hình 2.4 Sự phát triển của QR Code

Một số đặc điểm của QR code

• All-Direction (360°) High-Speed Reading:

Việc đọc các biểu tượng dạng ma trận sẽ được thực hiện bằng cách sử dụng một cảm biến CCD (cảm biến vùng) Dữ liệu được quét và chụp bởi cảm biến sẽ đươc lưu trữ trong bộ nhớ Sau đó, sử dụng phần mềm, ta sẽ phân tích được chi tiết, Finder Patterns được xác định, vị trí/ kích thước/ góc của biểu tượng được phát hiện và quá trình giải mã sẽ được thực hiện Biểu tượng 2 chiều truyền thống mất nhiều thời gian để phát hiện vị trí/ kích thước/ góc của biểu tượng và có độ chính xác khi đọc thấp hơn nếu so sánh với các biểu tượng tuyến tính

QR code có Finder Patterns được dùng cho việc thông báo vị trí của biểu tượng Nó được sắp xếp ở 3 góc của QR code để có thể tăng tốc độ đọc từ mọi hướng (360 độ) Tỉ lệ giữa màu đen và trắng giữa dòng quét chạy qua Finder Patterns luôn là 1: 1: 3: 1: 1 khi nhìn từ mọi hướng (360 độ bao quanh nó) Bằng cách phát hiện tỷ lệ cụ thể này, Finder Patterns có thể được phát hiện trong số các hình ảnh được chụp bởi cảm biến CCD để xác định vị trí của QR Code trong một khoảng thời gian ngắn

Hơn nữa, bằng cách phát hiện được vị trí giữa 3 Finder Patterns này thì kích thước, góc và viền bao quanh có thể được phát hiện đồng thời

Việc sắp xếp các Finder Patterns này vào 3 góc của biểu tượng giúp cho tốc độ của quá trình giải mã của QR Code nhanh hơn khoảng 20 lần so với các biểu tượng dạng ma trận khác

• Resistant to Distorted Symbols:

Các biểu tượng thường bị biến dạng khi được gắn vào một bề mặt cong hoặc do đầu đọc bị nghiêng (góc giữa mặt cảm biến CCD và mặt biểu tượng) Để khắc phục sự biến dạng này, QR Code có các Alignment Patterns được sắp xếp với một khoảng đều đặn trong phạm vi của biểu tượng Phương sai giữa vị trí trung tâm của Alignment Pattern ước tính từ hình dạng bên ngoài của biểu tượng và vị trí trung tâm chính xác của Alignment Pattern sẽ được tính toán để xác định vị trí đúng Điều này sẽ làm Distorted linear/ non-linear có thể đọc được

Hình 2.6 Correcting Distorted Symbols

• Data Restoration Functionality (Resistant to Smudged or Damaged Symbols):

QR Code có level của Error Correction khác nhau (7%, 15%, 25% và 30% trên mỗi vùng của biểu tượng)

Chức năng Error Correction được thưc hiện trên từng vết nhòe hoặc hư hỏng, sử dụng Reed-Solomon Code (là loại mã được sử dụng rộng rãi như phương pháp sửa lỗi toán học với khả năng kháng lại lỗi cao) Reed-Solomon Code được sắp xếp bên trong vùng dữ liệu của QR Code

Hình 2.5 Finder Patterns

Với chức năng Error Correction này, mã có thể được đọc chính xác kể cả khi có bị nhòe hoặc hư hỏng cho đến các level của nó Level của Error Correction có thể được cấu hình bởi người dùng khi họ tạo biểu tượng Vì vậy, nếu mã có khả năng cao bị nhòe trong môi trường sử dụng của người dùng, nên đặt 30% cho mức hiệu chỉnh này

Hình 2.7 Ví dụ về QR Code bị mù hoặc che mất một phần

• Linking Functionality of the Symbols:

Chức năng Linking của QR Code cho phép 1 biểu tượng có thể được biểu diễn dưới dạng nhiều biểu tượng khác bằng cách chia biểu tượng gốc ra

Một biểu tượng có thể chia thành tối đa 16 biểu tượng Mỗi biểu tượng con có một chỉ báo cho biết biểu tượng ban đầu có bao nhiêu biểu tượng đã được chia thành và theo thứ tự mà biểu tượng cụ thể đó sẽ nằm trong số tất cả các biểu tượng được chia Điều này sẽ cho phép các toàn bộ dữ liệu sẽ được chỉnh sửa và gửi đến máy

tính bất kể thứ tự các biểu tượng đã được đọc bởi người đọc

Bằng chức năng Linking này, QR Code sẽ có thể được in ngay cả khi không gian in không đủ rộng để có một QR Code duy nhất được in

Bảng 2.1 Các mức lỗi của QR code

• Masking Process:

QR Code có các cột trắng và đen được sắp xếp theo một trật tự cân bằng bởi nó có loại Patterns đặc biệt cho Process Masking Để việc nhị phân hóa dữ liệu đã được đọc chính xác hơn, cần sắp xếp các ô trắng và đen một cách cân bằng

Để kích hoạt tính năng này, phép toán EX-OR sẽ được thực hiện giữa ô vùng dữ liệu và ô Mask Pattern khi mã hóa dữ liệu được lưu trữ và sắp xếp chúng vào vùng dữ liệu Sau đó, các Patterns duy nhất hiện tồn tại và sự cân bằng giữa các ô màu đen và trắng sẽ được đánh giá dựa trên dữ liệu vùng mà phép toán EX-OR ở trên đã thực hiện

Có 8 Mask Patterns Đánh giá sẽ được thực hiện cho mỗi Mask Pattern Với đánh giá cao nhất, Mask Pattern đó cùng với kết quả của phép tính EX-OR sẽ được lưu trữ trong vùng dữ liệu

Với các biểu tượng được đánh dấu trực tiếp, hình dạng ô không nhất thiết phải là hình vuông, nó cũng có thể là hình tròn như hình dưới đây Ngay cả khi phần màu trắng (có độ phản xạ cao) và phần màu đen (có độ phản xạ thấp) bị đảo ngược do góc của tia sáng, QR Code vẫn có thể được đọc một cách chính xác

Nó cũng có thể đọc từ mặt sau của biểu tượng khi nó được đánh dấu trên vật liệu trong suốt như thủy tinh, …

Cấu trúc mã QR

Hình 2.11 hiển thị cấu trúc mã QR, trong đó mỗi mã được tạo bởi các mô-đun tối (giá trị logic "1") và mô-đun sáng (giá trị logic "0") Các mô-đun này được phân bố đều trong một lưới hình vuông của các trường, với kích thước của một trường tương đương với kích thước của một mô-đun duy nhất

Theo tiêu chuẩn ISO/IEC18004, kích thước một mô-đun nên là 4x4 pixel (điểm ảnh) với độ phân giải in ấn 300 dpi (điểm ảnh trên mỗi inch) Kích thước này đảm bảo khả năng đọc bởi đa số các thiết bị quang học Tuy nhiên, một số nghiên cứu cho thấy kích thước mô-đun 3x3 cũng có thể đáp ứng được điều kiện đọc, đặc biệt nếu sử dụng camera có độ phân giải cao hơn

Kích thước của mã QR được gọi là "version," bao gồm 40 version từ Version 1 (kích thước 21x21 pixel) đến Version 40 (kích thước 177x177 pixel) Các version này được định nghĩa dựa trên số lượng dữ liệu mà mã QR có thể chứa Do đó, version càng lớn thì mã QR càng chứa được nhiều dữ liệu hơn

Hình 2.10 Direct Marking

Hình 2.11 Các version của QR

Mỗi biểu tượng QR Code bao gồm các Mẫu Chức năng (Function Patterns) và Vùng Mã hóa (Encoding Region)

a) Mẫu Chức năng (Function Patterns):

Phần này được sử dụng để cung cấp vị trí và hình dạng chính xác của mã QR khi sử dụng thiết bị để chụp ảnh

Các thành phần của Mẫu chức năng:

• Position Detection Patterns: Đây là 3 khối hình vuông nằm ở 3 góc của mã QR như trên hình Camera có thể quét 3 khối này theo mọi hướng với góc quét là 360 độ Vì vậy sẽ cho phép tốc độ đọc của camera rất nhanh • Timing Patterns: là các chấm vuông màu đen và trắng sắp xếp liên tiếp nhau

và được sắp xếp nằm giữa các Position Detection Patterns Các chấm vuông này được sử dụng trong việc định vị mã QR

• Alignment Patterns: Được sử dụng để phát hiện và sửa lỗi méo mó, biến dạng của mã QR khi nó bị cong

b) Vùng Mã hóa (Encoding Region): Được sử dụng để mã hóa dữ liệu trong mã QR Các thành phần của Encoding Region gồm:

• Format Information: Nó bao gồm 15 bit cùng với các ký hiệu ngăn cách và lưu trữ thông tin về mức độ sửa lỗi và mẫu che chắn đã chọn của mã QR • Version information: Các biểu tượng mã QR có từ phiên bản 1 đến phiên

bản 40

• Data and error correction codeword: Dữ liệu và mã sửa lỗi được lưu trữ thành các phần 8 bit (gọi là từ mã) trong phần dữ liệu và phần sửa lỗi tương ứng

Hình 2.12 Cấu trúc QR Code

Ứng dụng

• Trong Marketing và quảng cáo:

QR Code thường được sử dụng trong các chiến dịch tiếp thị để cung cấp quyền truy cập nhanh vào thông tin hoặc nội dung quảng cáo Chúng có thể được đặt trên bao bì sản phẩm, biển quảng cáo, áp phích hoặc quảng cáo để hướng người dùng đến các trang web, trang truyền thông xã hội hoặc ưu đãi đặc biệt

Hình 2.13 QR code trong Marketing và quảng cáo

• Trong thanh toán không dùng tiền mặt:

Mã QR hiện đang được sử dụng rộng rãi trong các giải pháp thanh toán di động Ứng dụng thanh toán tạo một mã QR duy nhất chứa thông tin chi tiết về giao dịch, cho phép người dùng quét mã và thực hiện thanh toán trực tiếp từ điện thoại thông

Hình 2.14 QR code trong Mobile payment

minh của họ Điều này giúp loại bỏ nhu cầu sử dụng tiền mặt hoặc thẻ tín dụng, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường

• Trong tổ chức các sự kiện, show diễn, bữa tiệc:

Mã QR được áp dụng trong quản lý sự kiện để tối ưu hóa quy trình đăng ký và bán vé Thông qua email hoặc ứng dụng di động, người tham dự có thể nhận vé chứa mã QR, và sau đó chỉ cần quét mã này tại cửa vào Việc này giúp tăng tốc độ nhập cảnh và giảm yêu cầu về vé vật lý

• Trong Theo dõi và xác thực sản phẩm:

QR Code có thể dùng để theo dõi và xác thực sản phẩm trong suốt quá trình vận hành Nhà sản xuất có thể nhúng mã QR duy nhất vào sản phẩm, cho phép người tiêu dùng hoặc các bên tham gia chuỗi cung ứng quét mã để truy cập thông tin về nguồn gốc, tính xác thực và ngày hết hạn của sản phẩm

• Chia sẻ thông tin mà không cần tiếp xúc:

Hình 2.15 QR code trong tổ chứ sự kiện

Hình 2.16 QR code trong theo dõi nguồn gốc sản phẩm

QR Code được ứng dụng để dễ dàng chia sẻ thông tin liên hệ, liên kết trang web hoặc thông tin mạng Wi-Fi Người dùng có thể tạo QR Code chứa thông tin cá

nhân hoặc doanh nghiệp của họ, sau đó, người khác có thể quét mã này để lưu trực tiếp thông tin chi tiết vào sổ địa chỉ hoặc truy cập các trang web cụ thể

• Trong giáo dục:

Mã QR được áp dụng trong môi trường giáo dục nhằm cải thiện trải nghiệm học tập Giáo viên có thể tạo mã QR dẫn tới các tài nguyên bổ sung, video hoặc nội dung tương tác liên quan đến một chủ đề cụ thể Học sinh có thể quét mã bằng điện thoại thông minh hoặc máy tính bảng để truy cập các tài liệu bổ sung này

• Trong y tế:

Kể từ khi đại dịch Covid-19 bùng phát, việc quét các mã QR bên ngoài các địa điểm công cộng bằng điện thoại cá nhân để khai báo y tế đã trở thành một yêu cầu bắt buộc mỗi khi ra khỏi nhà Thực hiện việc này giúp các cơ quan chức năng có

Hình 2.17 QR code trong chia sẻ Wi-fi

Hình 2.18 QR code trong giáo dục

thể dễ dàng truy vết các địa điểm mà một bệnh nhân Covid đã từng đi qua, từ đó tăng cường khả năng kiểm soát và kiềm chế dịch bệnh hiệu quả hơn

Tóm lại, mã QR có nhiều ứng dụng đa dạng trong nhiều ngành công nghiệp và cuộc sống hàng ngày Tính linh hoạt và tiện lợi của mã QR làm cho chúng trở thành một công cụ có giá trị trong các ngành khác nhau, cung cấp hiệu quả và khả năng truy cập thông tin nhanh chóng, cùng với trải nghiệm người dùng cao hơn Với việc công nghệ liên tục phát triển, chúng ta có thể mong đợi sẽ thấy nhiều đổi mới và ứng dụng mới của mã QR trong tương lai

2.2 Thuật toán của quá trình nhận diện QR code

Giải thuật cho quá trình nhận dạng mã QR dựa trên xử lý hình ảnh

Hình 2.19 QR code trong y tế

Hình 2.20 Quá trình nhận dạng mã QR

Quá trình

Hình ảnh được chụp từ máy ảnh và được chuyển đổi thành hình ảnh nhị phân trong quá trình tiền xử lý, bao gồm chủ yếu hai bước

Đầu tiên, chúng ta chuyển đổi hình ảnh RGB thành hình ảnh một kênh

Sau đó, việc chuyển đổi hình ảnh thành hình ảnh nhị phân cũng dựa trên phương pháp phổ biến của việc ngưỡng

Việc lựa chọn một ngưỡng phù hợp là yếu tố quan trọng để làm nhị phân hóa ảnh và ảnh hưởng đến hiệu suất của việc phát hiện mã QR, và ZXing sử dụng một phương pháp kết hợp trung bình khối địa phương cho nó Nói cách khác, hình ảnh thu được được chia thành các khối hình ảnh, kích thước mỗi khối là 8 × 8, không chồng lấn, và trung bình của mỗi khối được tính toán Sau đó, một tập hợp 5 × 5 khối được tạo thành xung quanh mỗi khối và trung bình của các khối này được tính toán làm ngưỡng cuối cùng

Đối với các mã QR thông thường, phương pháp ngưỡng này giúp giảm lỗi quét, đặc biệt là trong các môi trường ánh sáng khác nhau

Phát hiện (detection)

Trong giai đoạn phát hiện, nhiệm vụ chính là xác định vị trí của mã QR từ hình ảnh nhị phân được tạo ra sau quá trình tiền xử lý Khớp mẫu được sử dụng như phương pháp chính để xác định vị trí của mẫu tìm kiếm Mẫu tìm kiếm được đặt ở ba góc của hình ảnh mã QR, và mỗi thành phần bao gồm ba hình vuông tập trung Ba hình vuông này được tạo thành bởi các mô-đun màu đen 7 × 7, mô-đun màu trắng 5 × 5 và mô-đun màu đen 3 × 3, tương ứng Trong quá trình phát hiện, một mẫu đen-trắng-đen-trắng-đen với tỉ lệ tương ứng là 1:1:3:1:1, tương ứng với một phần ngang của mẫu tìm kiếm, sẽ được so khớp để nhanh chóng xác định sự tồn tại của mã QR Cuối cùng, dựa trên các vị trí tương đối của ba mẫu tìm kiếm, vị trí chính xác và hướng của hình ảnh được xác nhận

Nhận dạng (recognizing)

Quá trình nhận dạng mã QR chủ yếu bao gồm mẫu và giải mã Mẫu hóa đề cập đến việc ước tính kích thước của mỗi mô-đun và sau đó thu được số lượng mô-đun Sau khi mẫu hóa pixel trung tâm của mỗi mô-đun để thu thập thông tin về toàn bộ mô-đun, cuối cùng, một ma trận được tạo thành sau khi tất cả các mô-đun đã được mẫu hóa Tuy nhiên, quá trình giải mã liên quan đến việc xem xét ma trận thu được trong quá trình mẫu hóa và phân tích thông tin chứa trong đó Điều này bao gồm giải quyết ngược theo quy tắc mã hóa QR, bao gồm các mặt nạ dữ liệu, sắp xếp lại từng từ mã, sửa lỗi và giải mã Thuật toán Reed-Solomon được sử dụng trong quá trình mã hóa và do đó là cần thiết cho việc sửa lỗi giải mã Khi số lỗi trong một khối quá lớn, dữ liệu gốc sẽ không thể khôi phục được, dẫn đến việc không thể giải mã mã QR

2.3 Thư viện Zxing.Net

Thư viện Zxing là một thư việc tốt sử dụng để đọc mã QR Sau khi xem xét các khả năng khác nhau, chúng tôi đã quyết định sử dụng thư viện ZXing vì nó được sử dụng rộng rãi với độ chính xác tốt và mã nguồn mở

ZXing Library

ZXing, còn được gọi là zebra crossing, là một thư viện xử lý hình ảnh mã vạch đa định dạng 1D/2D mã nguồn mở được thực hiện bằng ngôn ngữ Java, với các phiên bản dành cho các ngôn ngữ khác Thư viện này hỗ trợ nhiều loại mã vạch khác nhau,

Thư viện ZXing có khả năng xử lý và giải mã nhiều loại mã vạch khác nhau, làm cho nó trở thành một công cụ hữu ích cho việc nhận dạng và xử lý thông tin từ các hình ảnh mã vạch

Thư viện được chia thành các thành phần sau:

• Core: Thư viện giải mã hình ảnh cốt lõi và mã kiểm tra; • Javase: Mã khách hàng cụ thể cho JavaSE;

• Android: Ứng dụng Barcode Scanner dành cho Android;

• Android-integration: Hỗ trợ tích hợp với Barcode Scanner qua Intent; • Android-core: Mã liên quan đến Android được chia sẻ giữa ứng dụng Android và các ứng dụng Android khác

Quá trình giải mã mã QR gồm các bước sau:

• Thu thập hình ảnh: Một hình ảnh được chụp bằng camera hoặc được truyền đến thư viện

• Tiền xử lý hình ảnh: Hình ảnh được chuyển đổi thành ảnh xám và được điều chỉnh kích thước sao cho một mô-đun duy nhất tương đương với một pixel trên màn hình, nhằm tạo ra một tiêu chuẩn làm cho quá trình phát hiện dễ dàng hơn

• Nhị phân hóa: Hình ảnh được chuyển đổi thành dạng nhị phân để dễ dàng phát hiện và giải mã

• Phát hiện mã QR: Thư viện phân tích ma trận bit để tìm các mẫu mã QR, chẳng hạn như các mẫu căn chỉnh và các mẫu tìm kiếm, sau đó trích xuất thông tin về định dạng và phiên bản

• Giải mã mã QR: Thư viện giải mã mã QR bằng cách đọc dữ liệu được mã hóa và chuyển đổi thành thông tin ban đầu, áp dụng sửa lỗi để phát hiện lỗi và sửa chúng nếu có thể

CHƯƠNG 3 MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM 3.1 Cấu trúc hệ thống vận hành

d) ⚫: Chỉ Series của bộ điều khiển D: Standalone Type

R: Đi kèm bộ điều khiển MELSEC iQ-R CPU (R16RTCPU) Q: Đi kèm bộ điều khiển MELSEC Q-CPU (Q172DSRCPU)

e) Sxx: Chỉ Model đặc biệt

3.1.1.2 Giới hạn hành trình của các khớp nối

Hình 3.1 Khớp J1

Hành trình giới hạn: +/- 240 độ

Bán kính vùng làm việc tối đa: 504.6mm

Hành trình giới hạn: +/- 120 độ Độ dài cánh tay khớp: 230mm

Hình 3.2 Khớp J2

Hình 3.3 Khớp J3

Hành trình giới hạn 0 -> 160 độ

Giới hạn hành trình, khớp quay -200/+200 độ

Hình 3.4 Khớp J4

Hình 3.5 Khớp J5

Giới hạn hành trình, khớp quay -120/+120 độ

Giới hạn hành trình, khớp quay: -360/+360 độ 3.1.1.3 Thông số kĩ thuật

Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật của Robot

Mã hiệu Robot

RV-2F

Hệ truyền động

AC Servo (Khớp J2, J3 J5 có phanh) Phương pháp

xác định vị trí

Absolute Encoder

Độ dài cánh tay

UpperArm J2)

ForeArm J5)

Giới hạn hành trình

Waist (J1) Degree 480 (-240 to +240)

Wrist Twist (J4) 400 (-200 to +200) Wrist Pitch (J5) 240 (-120 to +120) Wrist Roll (J6) 720 (-360 to +360) Waist (J1) Degree/s 300

Hình 3.6 Khớp J6

Tốc độ chuyển động

Momen tải cho phép

Wrist Twist (J4) Nm 0.42

Momen quán tính

Wrist Twist (J4) Kg.m2 0.00378

3.1.1.4 Khối lượng tải cho phép

Khoảng từ 70mm đến 170mm, khối lượng tải tối đa cho phép là 2.0kg Khoảng từ 70mm đến 350mm, khối lượng tải tối đa cho phép là 1.0kg

Bộ điều khiển CR800-02-VQ

3.1.2.1 Giới thiệu chung bộ điều khiển

Bộ điều khiển CR800-02-VQ được thiết kế đặc biệt cho dòng Robot RV-2FR-Q với khả năng chịu tải trọng định mức 2kg Nhiệm vụ chính của bộ điều khiển là biên dịch chương trình từ PLC hoặc Teaching Pendant, và điều khiển các động cơ

Hình 3.7 Cơ cấu tác động

Servo tại các khớp J1 đến J6 Đồng thời, nó cũng nhận tín hiệu phản hồi từ các Encoder tuyệt đối của các động cơ tại các khớp trên

3.1.2.2 Thông số kĩ thuật

Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật bộ điều khiển CR800-02-VQ

Dung lượng bộ nhớ

Số điểm lập trình được

hiệu vào/ra

Emergency Stop Input

Point 1 ( Dual channel )

Emergency Stop Output

Point 1 ( Dual channel )

Mode Selector Input Point 1 ( Dual channel )

Door Switch Input Point 1 ( Dual channel ) Robot Error Output Point 1 ( Dual channel ) Nguồn cấp Điện áp đầu vào V 1 pha 200-230 V

AC

Tần số nguồn cấp Hz 50/60 3.1.2.3 Các cổng kết nối

Hình 3.8 Bộ điều khiển CR800-02-VQ

(1) ACIN => Đầu nguồn cấp AC – 200 => 230 VAC, 50/60Hz (2) Cầu nối đất

(3) Cổng CN1: kết nối mạch lực và các tín hiệu điều khiển tới Robot (4) Kết nối các tín hiệu I/O ngoài (CNUSR11)

(5) Kết nối các tín hiệu I/O ngoài (CNUSR12)

(6) Kết nối với Teaching Pendant R33TB (hoặc R32TB) (7) LED báo trạng thái

(8) Cầu chì (Hand fuse)

(9) EXT1: Đầu kết nối cho phanh khẩn cấp trong trường hợp Emergency

(16) LAN: Cổng kết nối cho truyền thông Ethernet (Trong Module CR800-Q/R này không sử dụng)

(17) SD Card: Thẻ nhớ SD ngoài để lưu dữ liệu (Trong Module CR800-Q/R này không sử dụng)

Hình 3.9 Mặt trước và mặt sau của bộ điều khiển 020VQ

CR800-(18) Filter cover: Hệ thống lọc bụi khi lấy gió tản nhiệt

(19) + (20) Option slot: Các đầu kết nối với Options Card ngoài

(21) FG Terminal: Cầu nối đất

Bảng 3.3 Các trạng thái Led hiển thị

LED Thông tin chi tiết

POWER Hiện thị thông tin trạng thái nguồn điện

ON: Có điện phía nguồn cấp OFF: Ngắt điện phía nguồn cấp

AUTO Hiển thị chế độ làm việc

ON: AUTOMATIC mode OFF: MANUAL mode

ERROR Hiển thị trạng thái lỗi

3.1.2.4 Cổng kết nối CNUSR11

CNUSR11 là một đầu kết nối được sử dụng để liên kết với các tín hiệu ngoài, nhằm đảm bảo hoạt động hiệu quả của Robot Nó bao gồm các tín hiệu vào/ra, được mô tả trong bảng dưới đây:

Bảng 3.4 Các tín hiệu vào/ra

Input Emergency Stop Tín hiệu EMS ngoài được sử dụng cho mục đích dừng khẩn cấp hoạt động của Robot

Input Door switch Tín hiệu Servo-On bị ngắt để đảm bảo an toàn trong các hoạt động

Input Mode Selector switch

Thay đổi chế độ điều khiển của Robot

Tiếp điểm mở khi có lỗi xảy ra

Hình 3.10 Vị trí đầu kết nối CNUSR11

Hình 3.11 Vị trí chân kết nối

External Emergency Stop Switch

➢ CNUSR11: Chân (7,23) và (14, 30) Door Switch

➢ CNUSR11: Chân (6,22) và (13, 29) Mode Selector Switch

➢ CNUSR11: Chân (5,21) và (12, 28)

Hệ điều khiển PLC của MITSUBISHI

Hệ điều khiển PLC được gắn lên thanh Base Q38DB, bao gồm 9 slots, có khả năng kết nối tối đa 8 Module mở rộng Ngoài ra, nó cũng hỗ trợ chức năng Multiple CPUs, cho phép 1 CPU PLC có thể điều khiển đồng thời tối đa 3 CPU Robot

Hình 3.12 Sở đồ minh họa kết nối các chân CNUSR11

Thanh Base gồm: Module Nguồn; Module CPU; Module Robot CPU; Module Input; Module Output; Module High-Speed Counter

3.1.3.1 CPU Unit

Q172DSRCPU là CPU chuyên dùng cho Robot RV-FR-Q

(1) LED báo trạng thái, đồng thời hiển thị mã lỗi của bộ điều khiển CR800

(2) Rotary Switch (1) => Always SET 0 (3) Rotary Switch (2) => Always SET 0

(4) RUN/STOP Switch => KHÔNG SỬ DỤNG

(5) Emergency Input => KHÔNG SỬ DỤNG

(6) Cổng CN1 => Kết nối cáp SSCNET III với bộ CR800-02-VQ

(11) Peripheral I/F Connector: Cổng kết nối truyền thông Ethernet với PC

Hình 3.13 Bộ PLC Q sử dụng trong phạm vi đồ án

Hình 3.14 CPU Robot Q172DSRCPU

- Trình tự khởi động bộ điều khiển và CPU Robot Unit

Trình tự khởi động bộ điều khiển và CPU Robot Unit được thực hiện lần lượt theo các bước sau:

1 Bật nguồn phía ELCB, cấp nguồn cho bộ điều khiển CR800-R/Q 2 Bật nguồn phía CPU Robot Unit

- Trình tự dừng vận hành bộ điều khiển và CPU Robot Unit

Trình từ dừng vận hành bộ điều khiển và CPU Robot Unit được thực hiện lần lượt theo các bước sau:

Q03UDVCPU thuộc dòng CPU Universal của Mitsubishi Bộ nhớ chương

trình có dung lượng tối đa 30K steps, có thể mở rộng thông qua thẻ nhớ SD Card - Bộ nhớ chương trình: 120 kB

- Số I/O có thể xử lí: 4096

- Số I/O tối đa có thể mở rộng: 8192

- Cổng truyền thông: USB, Ethernet 100BASE-TX/10BASE-T Các ngôn ngữ lập trình mà Q03UDVCPU có thể thực hiện:

- Ladder (LD)

Hình 3.15 CPU Q03UDV

- Instruction List (IL)

- Function Block Diagram (FBD) - Structure Text (ST)

- Sequential Function Charts (SFC – MELSAP3/ MELSAP-L) 3.1.3.2 Module nguồn

Module nguồn có chức năng cung cấp nguồn điện cho cả module PLC và các module mở rộng khác Trong quá trình lựa chọn nguồn, cần chú ý đến dòng điện tối đa mà nguồn có thể cung cấp

Module Q62P có thông số kĩ thuật sau: - Input: 100 – 240 VAC, 50/60Hz - Output: 5V/3A hoặc 24V/0.6A 3.1.3.3 Module Input/Output

Các Module Input thực hiện nhiệm vụ nhận dữ liệu từ các nút nhấn và cảm biến Các Module Output chịu trách nhiệm đưa ra các tín hiệu điều khiển đến các cơ cấu chấp hành như đèn chỉ thị, van khí nén và rơ le trung gian Trong phạm vi đồ án, chúng ta sử dụng các Module Input QX40 và Module Output QY40P

Hình 3.16 Module nguồn Q62P

Hình 3.17 Module QX40

Module QX40 có nhiệm vụ nhận dữ liệu từ các nút nhấn và cảm biến, đồng thời nhận các dữ liệu đầu ra trạng thái Emergency, Mode và Error từ bộ điều khiển Robot CR800-02-VQ

Các thông số cơ bản:

- Đầu vào dạng Sink-input (Positive Common Type) - Số đầu vào số: 16 points

- Điện áp định mức: 24VDC ± 15% - Dòng điện định mức: 4mA/point

Sau khi xử lý các dữ liệu đầu vào, PLC sẽ đưa ra các tín hiệu điều khiển đến các cơ cấu chấp hành thông qua Module QY40P

Các thông số cơ bản:

- Đầu ra dạng Sink-output - Số đầu ra số: 16 points

- Điện áp định mức: 12-24VDC ± 15% - Dòng điện định mức: 100mA/point 3.1.3.4 Module High Speed Counter QD62

Trong phạm vi đồ án, chúng ta sử dụng Module High Speed Counter QD62 kết nối với Encoder của băng tải để đo tốc độ hoặc vị trí của băng tải Thông qua việc này, PLC có thể điều khiển băng tải để đưa vật đến các điểm xác định, tạo sự phối hợp hiệu quả với robot

Hình 3.18 Module QY40P

Module QD62 hỗ trợ tối đa 2 bộ đếm (2 kênh) Đồng thái cho phép đa dạng loại tín hiệu đầu vào có điện áp 5/12/24 VDC hoặc dạng sink/source

Tốc độ đếm: 10kpps/100kpps/200kpps (có thể cài đặt được)

Hệ thống băng tải, cảm biến và camera

3.1.4.1 Hệ thống bằng tải

Hệ thống băng tải trong đồ án được trang bị cơ cấu truyền động động cơ một chiều, kết hợp với hộp số để giảm tốc độ Băng tải được sử dụng có kích thước chiều dài 50cm và chiều rộng 12cm Cấu trúc chi tiết bao gồm (tiếp tục mô tả cấu trúc cụ thể của băng tải):

- Động cơ: Có nhiệm vụ truyền lực cho hệ, giúp di chuyển băng

- Tang chủ động: được truyền động từ động cơ thông qua hệ puly- dây đai - Tang bị động

- Encoder: có nhiệm vụ đo vị trí cũng như quãng đường băng tải đã đi được để lựa chọn vị trí gắp cho tay máy Robot

- Hộp giảm tốc: đồng thái giảm tốc độ cũng như tăng momen quay cho hệ

Hình 3.19 Module High Speed Counter QD62

Hình 3.20 Mô hình băng tải của hệ thống