hệ thống chiết rót và đóng nắp tự động

HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC Tên đề tài: HỆ THỐNG CHIẾT RÓT VÀ ĐÓNG NẮP TỰ ĐỘNG 2 Tìm hiểu

GIỚI THIỆU

Đặt vấn đề

Hình 1 1: Thị trường sản xuất dược phẩm trên thế giới

Dự án này nhóm đã chọn sử dụng chai thủy tinh với nắp cao su, phổ biến trong ngành công nghiệp dược phẩm để lưu trữ và bảo quản thuốc Hình 1.1 cho thấy sự tăng trưởng đáng kể của thị trường sản xuất dược phẩm, dự kiến sẽ tăng gấp ba lần vào năm 2030

Hình 1.2 cho thấy mức tiêu thụ thuốc bình quân đầu người tại Việt Nam Thị trường Việt Nam về dược phẩm rất hấp dẫn và đang trên đà phát triển Mặc dù hiện tại có những hạn chế trong công nghệ sản xuất thuốc, nhưng sự tiến bộ và phát triển đang diễn ra mạnh mẽ Nhu cầu về hệ thống chiết rót và đóng nắp trong quy trình sản xuất dược phẩm sẽ tăng đáng kể trong những năm tới

Hình 1 2: Lượng tiêu thụ thuốc bình quân đầu người tại Việt Nam

Việc lựa chọn sử dụng chai thủy tinh và nắp cao su trong dự án này dựa trên các lý do sau:

• Thủy tinh là vật liệu trơ, không phản ứng với hầu hết các hóa chất, do đó bảo vệ dược phẩm khỏi sự thay đổi thành phần hóa học và giữ nguyên hiệu quả của thuốc

• Chai thủy tinh có độ bền cao, không bị ăn mòn và không thấm nước, giúp bảo quản thuốc lâu dài mà không bị hỏng hóc hay nhiễm bẩn

• Thủy tinh có thể chịu được nhiệt độ cao, cho phép dễ dàng tiệt trùng bằng phương pháp nhiệt, giữ môi trường bên trong chai vô trùng và an toàn cho người sử dụng

• Nắp cao su giúp tạo một lớp kín chắc chắn, ngăn chặn không khí và vi khuẩn xâm nhập vào bên trong chai, bảo vệ thuốc khỏi oxy hóa và nhiễm khuẩn Đồng thời, nắp cao su dễ dàng chọc kim tiêm qua để rút thuốc mà không cần mở nắp, giữ môi trường bên trong luôn vô trùng

Ngành công nghiệp dược phẩm ở Việt Nam đã cho thấy sự tăng trưởng đáng kể trong thập kỷ qua và dự kiến sẽ tiếp tục mở rộng trong những năm tới Từ năm

2018 đến 2021, thị trường đã tăng từ 5,4 tỷ USD lên ước tính 6,5 tỷ USD (KPMG) Vào năm 2021, chi tiêu cho dược phẩm đã tăng lên hơn 6,6 tỷ USD, và tổng chi tiêu cho y tế đã tăng từ 16,1 tỷ USD vào năm 2017 lên hơn 20 tỷ USD vào năm 2021 (VietnamCredit)

Trong tương lai, ngành dược phẩm đổi mới tại Việt Nam dự kiến sẽ tăng trưởng với tỷ lệ hàng năm từ 15% đến 20%, có thể thêm hơn 26,8 tỷ USD vào sản lượng vào năm 2045 Sự tăng trưởng này được dự đoán sẽ tạo ra 50.000 đến 100.000 công việc mới có kỹ năng cao, tăng năng suất lao động từ 9% đến 13% (KPMG)

Hình 1 3: Dây chuyền sản xuất chai thủy tinh với nắp cao su tại Việt Nam

Với những tiến bộ liên tục trong tự động hóa, thị trường toàn cầu cho cánh tay robot dự kiến sẽ bùng nổ trong những năm tới, như được minh họa trong Hình 1.4 Các cải tiến về tốc độ và tải trọng được mong đợi Ở các nước đang phát triển như Việt Nam, nhu cầu về cánh tay robot sẽ tăng nhanh chóng

Hình 1 4: Thị trường sử dụng cánh tay Robot trên thế giới

Hình 1.5 cho thấy sự tăng trưởng của thị trường robot tại Việt Nam [2] Các công ty lớn như ABB Ltd., Robot 3T Group, Sony Corporation, Midea Group Co

Ltd., Honda Motor Co Ltd, Siemens AG, DENSO Corporation, Rockwell Automation Inc., KION Group AG và Seiko Epson Corporation đang thúc đẩy sự phát triển này Với tiến bộ kinh tế và công nghệ của đất nước, có thể sẽ sớm xuất hiện một nhà sản xuất nội địa

Hình 1 5: Sự tăng trưởng của thị trường Robot tại Việt Nam

Các loại servo từ Đông Á, đặc biệt là từ Nhật Bản và Hàn Quốc, rất phổ biến ở Việt Nam Mặc dù thiếu các khảo sát thị trường chi tiết, các servo của Mitsubishi dường như rất phổ biến như được minh họa trong Hình 1.6 Ngược lại, các servo của Đức khó tìm hơn Trên toàn cầu, Siemens PLC là thương hiệu hàng đầu, chiếm 44,5% thị phần theo Hình 1.7, trong khi Mitsubishi PLC chỉ chiếm 13,1%

Hơn nữa, PLC của Siemens được ưa chuộng do độ bền vượt trội so với các thương hiệu khác Dự án này nhằm mục đích thu hẹp khoảng cách giữa Siemens PLC và các servo của Mitsubishi để phù hợp hơn với thị trường Việt Nam Trong dự án này, một Siemens PLC được sử dụng để điều khiển các servo của Mitsubishi

Hình 1 6: Thị trường PLC trên thế giới

Mục tiêu nghiên cứu

Sau đây là một số mục tiêu cụ thể mà nhóm đặt ra cho dự án:

• Độ chính xác khi chiết rót: Mục tiêu là ít hơn 5% xảy ra lỗi trong quá trình chiết rót, đúng lượng nước

• Tỷ lệ đóng nắp: Cố gắng đóng được 90% nắp vào chai một cách chính xác và chắc chắn

• Sắp xếp chai vào hộp: Thành công 95% trong việc xếp các chai đạt chuẩn vào một hộp bao gồm 9 chai, nếu xảy ra bất kì vấn đề gì trong quá trình sắp xếp, cánh tay Robot sẽ gắp chai lại vào vị trí đúng của nó theo thứ tự từ trái qua phải, từ trên xuống dưới

• Xử lý trường hợp cánh tay Robot gắp hụt: Vẫn có ít trường hợp cánh tay Robot gắp hụt chai có nắp trên băng tải Khi đó, bàn cân loadcell được áp dụng vào khâu sắp xếp chai vào hộp để nhận biết được khối lượng từ đó phân biệt được thứ tự từng chai và luôn đảm bảo hộp chứa đủ chai có nắp

• Cung cấp chai liên tục: Hệ thống có thể chạy liên tục để cung cấp chai xuyên suốt quá trình sản xuất Nếu dây chuyền chứa đủ số lượng chai trên đó hoặc khi chạy đến chai cuối cùng, hệ thống sẽ tự động tạm dừng

• Hiệu suất: Cải thiện hệ thống để xử lý trên 3 chai mỗi phút

• Khôi phục sau khi mất điện: Đảm bảo tính chính xác của các vị trí Robot di chuyển khi có bất kì sự cố về cúp điện

• Màn hình giám sát: Có cửa sổ Winform để giám sát hình ảnh từ camera thu được từ chai trên băng tải, kèm theo đó là hiển thị trạng thái của các chai trong hộp, sản phẩm lỗi

• Lặp lại chu kì :Khi hộp chứa đủ số chai có nắp cho phép, hệ thống sẽ tự động tạm dừng và sau đó sẽ lặp lại một chu kì gắp chai mới nếu hộp được thay và nút Change Box được nhấn

• Camera công nghiệp: Nhận biết và phân loại được trên 90% sản phẩm lỗi (sản phẩm không nắp) dựa vào lập trình xử lý ảnh phân loại màu và cánh tay Robot gắp chúng vào hộp đựng sản phẩm lỗi.

Hạn chế

• Việc điều khiển robot chỉ dựa trên động học, không tính toán động lực học hoặc bộ điều khiển từng khớp riêng lẻ Tất cả các bộ điều khiển đều được đặt ở chế độ mặc định theo Driver

• Thay vì sử dụng các thiết kế cơ khí tiên tiến như bánh răng xoắn, bánh răng côn, hoặc bánh răng trục vít, chỉ có dây đai được sử dụng để truyền động Thiết kế

6 này không cung cấp bảo vệ bụi, dẫn đến độ bền thấp hơn Tốc độ tối đa của các khớp cũng thấp hơn so với khả năng của động cơ servo

• Chưa đạt được độ chính xác và ổn định hoàn toàn tuyệt đối.

Bố cục báo cáo

Lý do lựa chọn đề tài, mục tiêu nghiên cứu và các hạn chế đã được nêu ở trên.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Dây chuyền sản xuất trong công nghiệp

2.1.1 Giới thiệu chung về dây chuyền sản xuất

Dây chuyền sản xuất, còn được gọi là dây chuyền lắp ráp, là một loạt các bước trong nhà máy nơi nguyên liệu thô được biến đổi thành sản phẩm cuối cùng hoặc các bộ phận được lắp ráp để tạo ra sản phẩm hoàn chỉnh Đây là một quy trình có cấu trúc tốt và hiệu quả, trong đó sản phẩm di chuyển từ điểm này đến điểm khác, với mỗi điểm thực hiện một nhiệm vụ cụ thể Quy trình này được minh họa trong hình 2.1

Hình 2 1: Một dây chuyền lắp ráp điện tử

Dây chuyền sản xuất được cấu trúc để tăng cường hiệu quả, giảm thời gian sản xuất và duy trì chất lượng đồng đều Nó thúc đẩy việc sử dụng hiệu quả các nguồn lực như nhân công, thiết bị và vật liệu Dây chuyền thường tuân theo một thứ tự các công đoạn nhất định, với mỗi trạm tập trung vào một nhiệm vụ cụ thể

Nhiều ngành công nghiệp sử dụng dây chuyền lắp ráp để sản xuất các sản phẩm khác nhau như ô tô, điện tử, thiết bị gia dụng, thực phẩm, đồ uống và dược phẩm Quy trình sản xuất có thể bao gồm con người, máy móc, robot hoặc sự kết hợp của chúng, tùy thuộc vào độ phức tạp của sản phẩm và nhu cầu sản xuất

2.1.2 Lịch sử của dây chuyền sản xuất

Dây chuyền lắp ráp đã phát triển từ những ý tưởng sản xuất và tổ chức trước đây, đặc biệt là trong lĩnh vực chế biến thịt Nó bắt đầu vào cuối thế kỷ 18 và đầu thế kỷ 19 khi các nhà máy đầu tiên ở Anh và Mỹ bắt đầu chia nhỏ các nhiệm vụ và xây dựng sản phẩm trên một dây chuyền

Việc cơ giới hóa và sử dụng máy móc thực sự đã cách mạng hóa quy trình sản xuất Khái niệm dây chuyền lắp ráp, nơi sản phẩm di chuyển qua một chuỗi các trạm làm việc, mỗi trạm thực hiện một nhiệm vụ cụ thể, đã xuất hiện như một phát triển đáng kể vào đầu thế kỷ 20

Tuy nhiên, hệ thống dây chuyền lắp ráp đã phát triển và đạt đỉnh cao trong cuộc Cách mạng Công nghiệp vào cuối thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20, khi Henry Ford áp dụng nó vào công nghệ sản xuất ô tô (Hình 2-2) Ford đã tiên phong trong việc sử dụng hệ thống dây chuyền lắp ráp đầu tiên trong quy trình sản xuất ô tô của mình, tăng năng suất, giảm chi phí và rút ngắn thời gian sản xuất

Hình 2 2: Dây chuyền sản xuất đầu tiên

Kể từ đó, hệ thống dây chuyền lắp ráp đã mở rộng và trở thành yếu tố then chốt trong ngành công nghiệp sản xuất Các công nghệ và quy trình liên quan cũng đã được phát triển và cải tiến theo thời gian, bao gồm tự động hóa, robot và ứng dụng công nghệ thông tin

Hệ thống dây chuyền lắp ráp tiếp tục phát triển và được áp dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, từ ô tô, điện tử, máy móc đến thiết bị gia dụng, thực phẩm và dược phẩm Hiệu quả của nó trong việc tăng năng suất, giảm chi phí và đảm bảo chất lượng sản phẩm đã được chứng minh

Hình 2 3: Dây chuyền lắp ráp hiện đại với robot

2.1.3 Thành phần của một dây chuyền sản xuất

1 Máy móc và thiết bị: Điều này đề cập đến các công cụ và thiết bị được sử dụng trong sản xuất, như các công cụ gia công, đóng gói, hàn, cắt, kiểm tra chất lượng và các máy điều khiển tự động

2 Hệ thống băng chuyền: Được sử dụng để di chuyển các vật phẩm giữa các giai đoạn sản xuất khác nhau Băng chuyền có thể được làm từ cao su, nhựa, hoặc kim loại và có thể được điều khiển bằng điện tử hoặc cơ học

Hình 2 4: Một hệ thống băng tải

3 Robot và tự động hóa: Robot công nghiệp thực hiện các nhiệm vụ tự động trên dây chuyền sản xuất, như lắp ráp, hàn, và xử lý sản phẩm Tự động hóa cũng bao gồm

10 các hệ thống điều khiển tự động và cảm biến để quản lý sản xuất

4 Hệ thống điều khiển: Được sử dụng để giám sát và điều khiển các hoạt động trên dây chuyền sản xuất Chúng có thể bao gồm máy tính, phần mềm điều khiển, cảm biến và các thiết bị đo lường để sản xuất chính xác và hiệu quả

5 Hệ thống vận chuyển và lưu trữ: Bao gồm các hệ thống vận chuyển như xe nâng, cần cẩu, hệ thống pallet và các giải pháp lưu trữ để di chuyển và lưu trữ các vật phẩm trong quá trình sản xuất

6 Hệ thống năng lượng: Đảm bảo cung cấp năng lượng cho các thiết bị và máy móc trên dây chuyền sản xuất Hệ thống này bao gồm điện, khí nén, hệ thống làm mát và các nguồn năng lượng khác

7 Công cụ và dụng cụ: Bao gồm các công cụ và thiết bị như kẹp, khoan, công cụ cắt, đinh vít, bu lông và các thiết bị khác được sử dụng trong quá trình sản xuất

2.1.4 Các giai đoạn của dây chuyền sản xuất

Cánh tay Robot Magician

2.2.1 Lịch sử của Robot công nghiệp

Robot công nghiệp đã thay đổi mạnh mẽ ngành sản xuất và tự động hóa Chúng đã nâng cao hiệu suất, độ chính xác và năng suất trong nhiều lĩnh vực Những máy móc tiên tiến này được chế tạo để thực hiện các nhiệm vụ lặp đi lặp lại với độ chính xác và độ tin cậy cao, làm cho chúng trở nên rất quan trọng trong các môi trường công nghiệp ngày nay

Robot công nghiệp đã tái định hình sản xuất, mang lại sự cải thiện về năng suất, độ chính xác và an toàn Khi công nghệ ngày càng tiến bộ, robot sẽ đóng vai trò lớn hơn trong việc cải thiện các quy trình sản xuất và định hình tương lai của tự động hóa công nghiệp

Bảng 2.2 cung cấp cái nhìn tổng quan về sự hình thành và phát triển của robot công nghiệp từ những năm 1950 đến nay

Bảng 2 2: Lịch sử hình thành của Robot công nghiệp

Năm Sự kiện quan trọng Hình ảnh

1954 George Devol đã phát minh ra robot công nghiệp đầu tiên

Unimate là robot công nghiệp đầu tiên được bán thương mại

1970 Robot SCARA (Cánh tay robot lắp ráp tuân thủ chọn lọc) đã được phát triển

1980 Robot cộng tác (cobot) có thể làm việc với con người đã xuất hiện

Robot đa năng được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp đã trở nên phổ biến

Robot có thể tự di chuyển và điều hướng trong môi trường công nghiệp đã được phát triển

Hiện tại Robot cộng tác sử dụng trí tuệ nhân tạo và học máy đang trở nên phổ biến hơn

2.2.2 Tổng quan về cánh tay Robot 3 bậc Magician

Cánh tay robot Dobot Magician là một bộ điều khiển robot phức tạp phù hợp cho nhiều ứng dụng khác nhau như trong giáo dục, nghiên cứu và tự động hóa công nghiệp Tính linh hoạt và độ chính xác của nó khiến nó trở nên lý tưởng cho nhiều công việc và nhiệm vụ

Như minh họa trong hình 2.5, Dobot Magician có thiết kế nhỏ gọn và đẹp mắt, cho phép dễ dàng tích hợp vào các không gian làm việc khác nhau Nó có nhiều khớp nối bắt chước chuyển động của cánh tay con người, cho phép nó thực hiện các hành động phức tạp một cách chính xác và nhanh chóng

Một trong những điểm nổi bật chính của Dobot Magician là trình độ cài đặt cao Nó có thể được điều khiển bằng nhiều trình cài đặt ngôn ngữ và các phần mềm nền tảng khác nhau, giúp người dùng ở các cấp độ chuyên môn khác có thể tiếp cận Tính linh hoạt này cho phép người dùng tùy chỉnh và tự động hóa các công cụ nhiệm vụ có thể theo yêu cầu

Dobot Magician đi kèm với nhiều công cụ và phụ kiện khác nhau như kẹp, cocktail hút và máy khắc laser, giúp mở rộng khả năng của nó Tính thích ứng dụng này cho phép robot cánh tay thực hiện các nhiệm vụ đa dạng, bao gồm 3D, hoạt động chọn và đặt), viết, vẽ và các nhiệm vụ gắn nhanh, như được minh họa trong hình 2.6

Hình 2 6: Cấu trúc của Dobot Magician

Với giao diện thân thiện với người dùng và đầy đủ tài liệu hướng dẫn, lý tưởng của Dobot Magician cho mục tiêu giáo dục Nó cho phép sinh viên và các nhà nghiên cứu khám phá các nguyên lý của robot và tự động hóa Đồng thời, nó cũng là một công cụ thực tiễn cho các ứng dụng công nghiệp, nâng cao hiệu suất và hiệu quả trong

16 các quá trình sản xuất khác nhau, như được minh họa trong hình 2.7

Hình 2 7: Ứng dụng của Dobot Magician trong việc sắp xếp các sản phẩm

Tóm lại, robot cánh tay Dobot Magician với tính linh hoạt, độ chính xác và khả năng lập trình cao là một công cụ quý giá dành cho những người đam mê robot, các nhà giáo dục và các chuyên gia trong lĩnh vực tự động hóa Tuy đơn giản nhưng hoạt động mạnh mẽ và rất hiệu quả

2.2.2.1 Các thông số kỹ thuật của Dobot Magician

Dựa trên hướng dẫn sử dụng và thông số kỹ thuật của Dobot Magician, Bảng 2.3 trình bày các thông số chính của nó

Bảng 2 3: Thông số của Dobot Magician

Kích thước 290mm x 200mm x 490mm

Chiều dài cánh tay Robot 330mm Độ chính xác ±0.2mm

Tốc độ tối đa 200 mm/s Độ phân giải bước 0.0125 mm/step

Phạm vi quay của Khớp 1 (Đế xoay) 360° (Infinite)

Phạm vi quay của Khớp 2 (Khớp giữa) 0° to 180°

Phạm vi quay của Khớp 3 (Khớp cuối) 0° to 180°

Giao tiếp USB, Bluetooth, WiFi (optional)

Phần mềm hỗ trợ DobotStudio, Blockly, Python, C++, C#

2.2.2.2 Sự ứng dụng và phát triển của Dobot Magician

- Giáo dục: Dobot Magician là robot được sử dụng trong trường học nhằm giúp học sinh tìm hiểu về robot và cách viết chương trình cho chúng Đó là một cách thú vị và thực tế để tìm hiểu về robot

- Nghiên cứu và Phát triển: Các nhà khoa học và nhà nghiên cứu sử dụng Dobot Magician khi họ đang nghiên cứu những ý tưởng mới cho robot Nó rất linh hoạt và có thể được lập trình để làm nhiều việc khác nhau, điều này khiến nó trở thành một công cụ tuyệt vời để thử nghiệm các khái niệm mới

- Sản xuất và lắp ráp: Dobot Magician có thể làm đi làm lại cùng một công việc mà không thấy mệt mỏi Điều này khiến nó thực sự hữu ích trong các nhà máy, nơi nó có thể thực hiện các công việc như nhặt đồ hoặc in 3D Nó giúp công việc được nhanh chóng và chính xác hơn

- Tự động hóa và tích hợp IoT: Nó có thể là một phần của các hệ thống lớn hơn nhờ giao diện có thể lập trình và khả năng tương thích

- Dự án cá nhân và người có sở thích nghiên cứu: mọi người sử dụng nó cho các dự án nhỏ và nhiệm vụ DIY vì nó linh hoạt và dễ sử dụng

- Dobot Magician luôn được cải tiến Các bản cập nhật cho phần mềm và phần cứng của nó làm cho nó chính xác hơn và cung cấp nhiều chức năng hơn Đó là một nền tảng robot linh hoạt được sử dụng trong nhiều lĩnh vực

Siemens SIMATIC S7-series là dòng Bộ điều khiển logic khả trình (PLC) được phát triển bởi Siemens Đây là dòng PLC được sử dụng rộng rãi trong ngành Tự động hóa công nghiệp và Điều khiển quá trình SIMATIC S7-series bao gồm nhiều mẫu khác nhau được trình bày trong Bảng 2.4, mỗi mẫu được thiết kế và phát triển để đáp ứng nhu cầu ứng dụng đa dạng của ngành

Bảng 2 4: Lịch sử hình thành của các dòng SIMATIC S7

Loại Năm phát hành Sự cải tiến Ảnh

Kích thước nhỏ gọn, tích hợp đầu vào/đầu ra analog

Xử lý tốc độ cao, có các mô đun mở rộng, giao tiếp

S7-400 1999 Tăng hiệu suất, dung lượng bộ nhớ lớn

Tích hợp truyền thông Ethernet, mở rộng các cách thức giao tiếp

S7-1500 2013 Điều khiển động cơ được nâng cao Có màn hình hiển thị, bảo mật

AC Servo Motor Mitsubishi MR-J3

2.4.1 Structure of an AC Servo Motor Động cơ servo AC, hay động cơ servo dòng điện xoay chiều, là một loại động cơ điện được thiết kế đặc biệt để điều khiển vị trí, tốc độ và gia tốc một cách chính xác Nó thường được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu điều khiển chuyển động có độ chính xác cao, chẳng hạn như robot, tự động hóa công nghiệp, máy CNC và các hệ thống điều khiển chuyển động khác

Hình 2 10: Cấu trúc của một động cơ AC Servo

Dựa vào hình 2.12, một động cơ AC Servo có những thành phần chính sau:

1 Rotor: Là phần quay của động cơ, được kết nối với trục Lực được tạo ra bởi từ trường từ và tạo ra chuyển động quay

2 Stator: Là phần cố định của động cơ, chứa các cuộn dây dạng xoắn được sắp xếp quanh rotor Dòng điện xoay chiều chạy qua tạo nên từ trường quanh rotor

3 Encoders: Động cơ AC servo thường bao gồm các bộ mã hóa phản hồi

Bộ mã hóa đo và cung cấp thông tin về vị trí cũng như tốc độ của rôto cho bộ điều khiển Thông tin này điều chỉnh dòng điện chạy vào động cơ và đảm bảo độ chính xác và khả năng phản hồi

4 Driver: Bộ điều khiển là bộ điều khiển trung tâm của Động cơ AC servo Nó nhận tín hiệu điều khiển từ hệ thống và điều chỉnh dòng điện vào động cơ để đáp ứng các yêu cầu về vị trí, tốc độ và lực

5 Hệ thống điều khiển: Động cơ AC servo thường được điều khiển bởi các hệ thống điều khiển như PLC hoặc bộ điều khiển chuyên dụng Hệ thống điều khiển gửi tín hiệu đến bộ điều khiển của động cơ để điều chỉnh hoạt động của nó

2.4.2 Ưu điểm của việc sử dụng động cơ AC Servo Động cơ servo AC có một số ưu điểm, bao gồm hiệu suất động cao, tăng tốc và giảm tốc nhanh, định vị chính xác và vận hành trơn tru Chúng có thể cung cấp mô-men xoắn cao ở tốc độ thấp, khiến chúng phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi công suất và độ chính xác Động cơ servo AC thường được ghép nối với bộ truyền động servo hoặc bộ điều khiển chuyển động để đạt được khả năng điều khiển chuyển động chính xác trong các ứng dụng công nghiệp và tự động hóa khác nhau

Nếu chúng ta so sánh động cơ AC và DC servo, có thể khẳng định rằng động

22 cơ AC tốt hơn về các thông số biến thể, điều đó được thể hiện trong bảng 2.5

Bảng 2 5: So sánh giữa động cơ AC Servo và DC Servo

Loại động cơ Đặc tính AC Servo Motor DC Servo Motor

Nguyên lý hoạt động Dùng nguồn xoay chiều Dùng nguồn một chiều

Sự linh hoạt Phù hợp cho đa dạng các ứng dụng với phạm vi rộng

Phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu tốc độ cao

Sự chính xác Điều khiển chính xác cao Điều khiển chính xác cao

Sự phản hồi Nhanh hơn Chậm hơn Độ tin cậy Cao Cao

Cấu trúc và kích cỡ Phức tạp và kích cỡ lớn Đơn giản và kích cỡ nhỏ

Chi phí Đắt hơn Rẻ hơn Ứng dụng Được sử dụng rộng rãi trong tự động hóa công nghiệp, robot, máy CNC

Thích hợp cho tự động hóa công nghiệp, máy móc vừa và nhỏ

2.4.3 Tổng quan về AC Servo Motor Mitsubishi MR-J3 Động cơ servo AC Mitsubishi MR-J3 là động cơ chất lượng cao được sản xuất bởi Mitsubishi Electric Nó rất thích hợp cho nhiều mục đích sử dụng công nghiệp vì các tính năng tiên tiến của nó

Hình 2 11: Động cơ AC Servo Mitsubishi MR-J3 và bộ điều khiển Động cơ sử dụng một bộ điều khiển đặc biệt, gọi là bộ khuếch đại MR-J3, để điều khiển nó Bộ điều khiển này cung cấp cho động cơ nguồn điện và các tín hiệu điều khiển cần thiết để chuyển động và định vị chính xác Nó thay đổi tín hiệu lệnh thành tín hiệu điện áp và dòng điện phù hợp, giúp động cơ di chuyển với tốc độ và lực cần thiết

Bộ điều khiển có các tính năng giúp động cơ hoạt động tốt hơn Nó thường có hệ thống phản hồi tích hợp, giống như bộ mã hóa (encoder), cung cấp phản hồi vị trí chính xác cho hệ thống điều khiển Điều này cho phép kiểm soát chính xác vị trí, tốc độ và lực của động cơ

Bảng 2 6: Thông số kỹ thuật cơ bản của bộ điều khiển MR-J3

Thông số Cụ thể Điện áp ngõ vào AC 200-240V (single-phase or three-phase) Điện áp ngõ ra AC 200-240V (three-phase)

Phương pháp điều khiển PWM

Cơ chế phản hồi Bộ mã hóa tuyệt đối (Absolute Encoder) Giao thức truyền thông Ethernet, RS-485, Analog I/O

Chức năng bảo vệ Quá tải, quá áp, quá dòng, quá nhiệt, ngắn mạch,…

Chế độ điều khiển Điều khiển vị trí, Điều khiển vị trí, Điều khiển

Tùy chọn lắp đặt Điều khiển vị trí, Điều khiển tốc độ, Gắn trên thanh ray hoặc bảng điều khiển

2.4.4 Bộ mã hóa tuyệt đối của động cơ Servo

Hình 2 12: Cấu trúc của bộ mã hóa tuyệt đối

Bộ mã hóa tuyệt đối là cảm biến vị trí được sử dụng trong các hệ thống và ứng dụng khác nhau để cung cấp thông tin vị trí chính xác và tuyệt đối Không giống như các bộ mã hóa gia tăng theo dõi các thay đổi tương đối về vị trí, Bộ mã hóa tuyệt đối cung cấp mã kỹ thuật số duy nhất cho từng vị trí trong một vòng quay đầy đủ

Dựa trên hình 2.15, nó bao gồm một đĩa hoặc một dải có nhiều rãnh và một đầu đọc Các rãnh thường được tạo hoa văn bằng các khe hoặc dấu quang học tương ứng

Với những vị trí cụ thể, Đầu đọc chứa các cảm biến hoặc máy dò giúp phát hiện các mẫu trên đường ray và chuyển chúng thành tín hiệu điện Đầu ra của Bộ mã hóa tuyệt đối là mã nhị phân hoặc giá trị số đại diện cho vị trí tuyệt đối của bộ mã hóa Giá trị này không đổi ngay cả khi tắt nguồn Sau đó nó được khôi phục, đảm bảo rằng vị trí chính xác luôn được biết

Bộ mã hóa tuyệt đối thường được sử dụng trong các ứng dụng mà việc định vị chính xác và phản hồi chính xác là rất quan trọng, chẳng hạn như robot, máy CNC,

25 hệ thống servo và tự động hóa công nghiệp Chúng cung cấp độ phân giải cao, khả năng lặp lại tuyệt vời và khả năng chống gián đoạn nguồn điện, khiến chúng phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao và đòi hỏi khắt khe.

Camera công nghiệp và ứng dụng xử lý ảnh trong công nghiệp

2.5.1 Giới thiệu về camera công nghiệp

Camera công nghiệp là thiết bị quan trọng trong hệ thống thị giác máy (machine vision), được sử dụng để thu thập dữ liệu hình ảnh và video trong môi trường công nghiệp Chúng được thiết kế để chịu được các điều kiện khắc nghiệt như nhiệt độ cao, bụi bẩn, độ rung và độ ẩm, với mục tiêu đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy cao trong quá trình sản xuất

• Đặc điểm của camera công nghiệp:

- Độ bền cao: Do được thiết kế gia cố, thiết bị như vậy giải quyết các vấn đề trong điều kiện không tiêu chuẩn hoặc thậm chí khắc nghiệt Các thiết bị có mức độ bảo vệ cao hoạt động trong phạm vi nhiệt độ từ -40 đến + 70 ° C và thậm chí cao hơn Đôi khi camera công nghiệp chính xác được sử dụng để kiểm tra kiểm soát nhiệt độ Chúng cũng có khả năng chống lại các cú sốc và rung động cơ học Đó là lý do tại sao camera công nghiệp có vòng đời lâu dài Những webcam và máy ảnh như vậy có thể hoạt động lâu hơn hàng chục chiếc thông thường cộng lại

- Sự chính xác: Máy ảnh công nghiệp thường thực hiện các hoạt động kiểm tra chất lượng Những nhiệm vụ như vậy đòi hỏi độ chính xác cao của kết quả Do đó, thiết bị này có độ phân giải cao và xử lý hình ảnh chất lượng cao

- Nguyên tắc hoạt động: Nhiệm vụ của camera công nghiệp khác biệt đáng kể so với những công việc hàng ngày Do đó, thiết kế của chúng cũng khác nhau Các thiết bị như vậy sử dụng các biện pháp gia tăng để lắp ống kính, nhiều bộ lọc bổ sung, tích hợp với các giao diện công nghiệp, cũng như phần mềm đặc biệt Các kiểu máy này không bao gồm các bộ phận thông thường như đèn flash, kính ngắm hoặc nút chụp Chúng được tích hợp vào mạng bằng các giao diện công nghiệp

2.5.2 Ứng dụng của máy ảnh công nghiệp và xử lý ảnh trong sản xuất

Việc ứng dụng camera vào sản xuất công nghiệp được dung để xử lý hình ảnh, giao tiếp như:

• Nhận diện, kiểm tra sản phẩm trong quá trình sản xuất:

- Việc kiểm tra sản phẩm thường được thực hiện thủ công bởi công nhân bằng mắt thường Việc này thường tốn nhiều thời gian, độ chính xác lại không cao

- Camera công nghiệp giúp con người phát hiện lỗi nhanh hơn, chính xác hơn Nhờ đó, sẽ không để lọt các sản phảm lỗi đến tay khách hàng

• Đo lường, kiểm tra kích thước sản phẩm không cần kích thước:

- Việc sản xuất với quy mô lớn, sản phẩm nhiều, kích thước nhỏ khiến cho công việc đo lường trở nên khó khăn và tốn kém thời gian, công sức

- Máy ảnh công nghiệp là giải pháp tối ưu giúp doanh nghiệp bạn giảm chi phí nhân công, giảm tối đa các sai sót so với phương thức đo lường truyền thống Camera có thể đo được khoảng cách, góc, diện tích, độ khớp, … của sản phẩm với độ chính xác cao, tốc độ đo lường nhanh

• Kiểm tra kí tự quang học:

- Ngoài ra, camera còn hỗ trợ kiểm tra các kí tự quang học trên bao bì sản phẩm như ngày tháng, mã sản phẩm, … Dựa trên các mẫu phông chữ có sẵn hoặc lấy mẫu trực tiếp, việc xác minh chất lượng in, các mã quang học trở nên dễ dàng, đơn giản

- Thời gian xử lý hình ảnh nhanh, đáp ứng nhu cầu sản xuất với năng suất lớn, có thể đạt đến 90.000 sản phẩm/giờ

• Kiểm tra mã vạch sản phẩm:

- Chức năng kiểm tra các mã vạch, đánh giá chất lượng in trên bề mặt bao bì của sản phẩm Kết hợp với camera đọc tốc độ, thời gian xử lý hình ảnh, đọc mã vạch nhanh, dưới 10ms Camera có thể quét được mã vạch ở nhiều góc độ, sản phẩm bị xoay, vị trí không cố định hoặc trong môi trường ánh sáng thay đổi liên tục

Hình 2 13: Máy ảnh công nghiệp trong sản xuất 2.5.3 Các loại máy ảnh công nghiệp kiểm tra lỗi sản phẩm phổ biến:

Area Scan Camera (camera vùng): Có khả năng quét được 1 vùng ảnh trong 1 lần lấy ảnh với nhiều độ phân giải khác nhau Tốc độ thu hình cao cùng chất lượng hình ảnh rõ ràng, sắc nét cung cấp cho hệ thống xử lý ảnh công nghiệp Area scan camera thích hợp cho xử lý ảnh công nghiệp trong các nhà máy sản xuất như kiểm tra sản phẩm tự động, điều hướng robot, …

Line Scan Camera (camera dòng): Line Scan Camera đáp ứng mọi yêu cầu của người dùng nhờ tốc độ quét hình ảnh, chất lượng hình ảnh sắc nét Người dùng được lựa chọn cấu hình với các độ phân giải và len khác nhau, có giao diện kết nối với máy tính dễ dàng

Network Camera (Camera IP): Network Camera thường được gọi là Camera

IP, có thể được mô tả như một Camera và máy tính kết hợp trong một hệ thống Được trang bị cảm biến hình ảnh chất lượng cao, cùng khả năng ghi và truyền tải dữ liệu hình ảnh trực tiếp qua mạng, giúp phát hiện lỗi sản phẩm, giám sát dây chuyền sản xuất được dễ dàng Ngoài ra network camera có thể nói là loại camera công nghiệp thân thuộc nhất với mọi người vì thường dùng lắp ở nhà riêng, cơ quan, trường học, đườnng phố để ghi lại các video đảm bảo an ninh

2.5.4 Camera Imi Tech USB 3.0 của Samsung:

Camera công nghiệp IMI TECH dùng USB 3.0 của Samsung được thiết kế để đáp ứng nhu cầu của nhiều ứng dụng khác nhau trong môi trường công nghiệp, với các đặc điểm nổi bật như chất lượng hình ảnh cao nhờ cảm biến ảnh chất lượng, độ bền cao cho phép hoạt động trong các điều kiện khắc nghiệt, tốc độ chụp nhanh phù hợp với các ứng dụng cần xử lý liên tục, và khả năng kết nối đa dạng qua USB 3.0 giúp dễ dàng tích hợp vào các hệ thống hiện có

Các ứng dụng của dòng camera này rất đa dạng, bao gồm kiểm tra chất lượng sản phẩm để phát hiện khuyết tật, đo lường kích thước và hình dạng, nhận diện và

29 phân loại sản phẩm theo màu sắc, hình dạng hoặc kích thước, hỗ trợ hướng dẫn robot trong các nhiệm vụ lắp ráp và pick-and-place để tăng độ chính xác và giảm thiểu sai sót, giám sát quá trình sản xuất để đảm bảo tính liên tục và phát hiện kịp thời các vấn đề, và đọc và kiểm tra ký tự in trên sản phẩm bằng công nghệ OCR

Thiết kế và mô phỏng phần mềm

SolidWorks (có logo như hình 2.16 minh họa) là phần mềm thiết kế 3D hàng đầu trong lĩnh vực công nghiệp và kỹ thuật Nó cung cấp một môi trường thiết kế đồ họa mạnh mẽ, linh hoạt cho các mô hình 3D chính xác và chi tiết

Với SolidWorks, người dùng có thể tạo các bản vẽ kỹ thuật như hình 2.17, mô hình 3D và các tổ hợp phức tạp Phần mềm cung cấp các công cụ mạnh mẽ cho hoạt động thiết kế, bao gồm mô hình 3D, mô phỏng chuyển động, phân tích cơ học và tạo bản vẽ kỹ thuật chi tiết

SolidWorks hỗ trợ nhiều lĩnh vực và ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm thiết kế cơ khí, sản xuất, ô tô, hàng không vũ trụ, điện tử, v.v Nó cho phép người dùng tạo mô hình 3D chất lượng cao, tương tác với các bộ phận và tổ hợp cũng như thực hiện phân tích và mô phỏng để đảm bảo tính khả thi và hiệu suất của các sản phẩm

SolidWorks là một công cụ toàn diện để thiết kế, mô hình hóa, mô phỏng và tài liệu 3D, trao quyền cho các kỹ sư và nhà thiết kế để biến ý tưởng của họ thành hiện thực và hợp lý hóa việc phát triển sản phẩm

MATLAB (MATrix LABoratory) là môi trường tính toán và lập trình phổ biến

31 được sử dụng rộng rãi trong khoa học, kỹ thuật và toán học Được phát triển bởi MathWorks, MATLAB (logo trong hình 2.18) cung cấp ngôn ngữ lập trình mạnh mẽ và các công cụ toàn diện để tính toán số, phân tích dữ liệu và phát triển ứng dụng

Với MATLAB, cách thức nghiên cứu và phát triển trở nên dễ tiếp cận hơn nhờ giao diện đơn giản, như trong hình 2.19, nhờ sự hỗ trợ của nó trong:

- Xử lý tín hiệu và hình ảnh

- Phân tích và trực quan hóa dữ liệu

- Mô phỏng và mô hình hóa

Hình 2 20: Giao diện lập trình Matlab

Simscape là một công cụ mô phỏng và mô phỏng vật lý đa miền trong MATLAB/Simulink Nó được sử dụng để mô hình hóa và mô phỏng các hệ thống vật lý trải rộng trên nhiều lĩnh vực kỹ thuật khác nhau như hệ thống cơ khí, điện, nhiệt và thủy lực Simscape cho phép các kỹ sư và nhà khoa học mô tả hành vi của các thành phần và hệ thống vật lý bằng các nguyên tắc vật lý cơ bản

Simscape cung cấp môi trường sơ đồ khối trong Simulink nơi người dùng có thể lắp ráp các mô hình của mình bằng cách sử dụng các thành phần và phần tử dựng sẵn đại diện cho các thành phần vật lý như điện trở, tụ điện, lò xo, van, động cơ, v.v Trong dự án này, nhómi sử dụng công cụ Simscape để xác minh lại động học của cánh tay Robot Magician

Visual Studio 2022 là một trong những IDE (Integrated Development Environment - Môi trường phát triển tích hợp) phổ biến nhất và mạnh mẽ nhất trên thế giới, được phát triển bởi Microsoft Nó cung cấp một bộ công cụ toàn diện để phát

32 triển phần mềm cho nhiều nền tảng và ngôn ngữ lập trình khác nhau

Hình 2 21: Phần mềm Visual Studio 2022

Visual Studio còn là môi trường phát triển mạnh mẽ cho việc thiết lập xử lý ảnh bằng C# Dưới đây là một số ứng dụng của Visual Studio trong trình xử lý ảnh cài đặt bằng C#:

• Windows Forms hoặc WPF Application: Bạn có thể tạo các ứng dụng Windows Forms hoặc WPF để xây dựng giao diện người dùng cho ảnh xử lý ứng dụng Visual Studio cung cấp các thành phần UI mạnh mẽ để thiết kế giao diện người dùng một cách dễ dàng

• Thư viện xử lý ảnh: Bạn có thể sử dụng các ảnh xử lý thư viện như OpenCV hoặc EmguCV và tích hợp chúng vào dự án C# của mình Visual Studio cung cấp các công cụ để quản lý thư viện và tích hợp chúng vào nguồn mã hóa

• Công cụ cài đặt C#: Visual Studio cung cấp một bộ công cụ cài đặt mạnh mẽ cho ngôn ngữ C#, bao gồm IntelliSense, Debugger và các công cụ kiểm tra mã nguồn Điều này giúp cho việc phát triển ứng dụng xử lý ảnh trở nên dễ dàng và hiệu quả hơn

• Tích hợp công nghệ AI và Machine Learning: Visual Studio cũng hỗ trợ tích hợp công nghệ AI và Machine Learning vào ứng dụng của bạn thông qua các thư viện như ML.NET Bạn có thể sử dụng Machine Learning để phát hiện đối tượng trong ảnh, nhận dạng khuôn mặt hoặc thực hiện các tác vụ xử lý ảnh khác

Hình 2 22: Giao diện lập trình xử lý ảnh

Tóm lại, Visual Studio là một công cụ lý tưởng giúp phát triển các ứng dụng xử lý ảnh bằng ngôn ngữ lập trình C#, với các tính năng mạnh mẽ và linh hoạt giúp bạn xây dựng các ứng dụng xử lý ảnh phức tạp.

Các dự án chiết rót và đóng nắp chai trước đây

2.6.1 Dự án của sinh viên

2.6.1.1 "THIẾT KẾ MÔ HÌNH GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG CHIẾT RÓT VÀ ĐÓNG NẮP SỬ DỤNG PLC S7-1200" của NGÔ NHỰT HÀO 15142024 và TRƯƠNG QUANG HIỆP 15142036 [3] Đề tài của sinh viên K15 là về một hệ thống tự động đổ nước và đậy nắp chai sử dụng PLC Hệ thống có thể đổ nước vào các chai có kích thước khác nhau và nhận biết chai trống trong quá trình làm việc PLC là yếu tố chính của toàn bộ quy trình, cung cấp hoạt động xuyên suốt, chi phí thấp và tốc độ đổ cao Tuy nhiên, vẫn chưa rõ liệu hệ thống có thể xử lý chai liên tục ở đầu vào hệ thống hay là hoạt động với nhiều chai cùng lúc hay không Tính hiệu suất và thực tế trong công nghiệp chưa được xem xét ở đây

Hình 2 23: Mô hình dự án của Hào và Hiệp

Hình 2 24: Kết luận dự án của Hào và Hiệp

2.6.1.2 "MÔ HÌNH CHIẾT RÓT ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG PHỤC VỤ CHO DẠY HỌC" của VÕ THANH PHÚC 11911018 và NGUYÊN ĐÌNH NHÃ TRIẾT 11911025 [4] Đề tài của sinh viên K11 cũng liên quan đến một hệ thống tương tự Tuy nhiên,

35 hiệu suất không được tính toán và có một ý kiến nhận xét là "Chai được thực hiện một cách riêng lẻ, tốc độ và độ chính xác thấp." Họ đã sử dụng một PLC S7-200 trong dự án của mình

Hình 2 25: Mô hình dự án của Phúc và Triết

Hình 2 26: Kết luận của dự án Phúc và Triết

2.6.2 Hệ thống chiết rót và đóng nắp chai trong công nghiệp

Một dây chuyền sản xuất công nghiệp tiêu chuẩn có trạm rửa và có thể xử lý nhiều chai lọ ở lối vào Hiệu suất dao động từ 1000 đến 36000 chai mỗi giờ, tùy thuộc vào kích thước chai và loại chất lỏng Toàn bộ quá trình phải sạch sẽ, đặc biệt là đựng thuốc hoặc đồ uống

Hình 2 27: Dây chuyền sản xuất của Tofflon 120VPM 2.6.2.2 Hệ thống chiết rót và đóng nắp Marya

Hình 2 28: Dây chuyền sản xuất Marya

Dây chuyền sản xuất Marya được bao phủ cẩn thận bằng kim loại và chai được di chuyển liên tục mà không dừng lại, dẫn đến hiệu suất cao hơn nhiều Năng suất sản xuất cũng từ 1000 đến 36000 chai mỗi phút Độ chính xác của việc đổ là ít hơn 1% theo đặc tính của thuốc, và tỷ lệ đậy nắp đạt chuẩn cao hơn 99,9% Nhiệt độ cũng được giữ ổn định trên toàn bộ dây chuyền

MÔ HÌNH TOÀN VÀ CẤU TRÚC PHẦN CỨNG

Tính toán động học và vận tốc cho robot Magician

3.1.1 Xem xét bảng D-H và tính toán động học thuận Động học thuận là một phương pháp được sử dụng trong chế tạo robot để tính toán vị trí và hướng của cơ cấu chấp hành cuối hay tay gắp (công cụ của robot) dựa trên các giá trị đã biết của góc khớp và độ dài các link liên kết

Dựa trên mô hình thực tế của Dobot Magician được phác họa ở hình 3.1, đã lập sơ đồ tóm tắt các thông số tính toán như hình dưới đây

Hình 3 1: Mô hình cánh tay robot Magician

Trong đó: x, y và z là các trục của hệ tọa độ d1: là khoảng cách từ x0 tới x1 ai: là chiều dài của các link

Từ bảng D-H, ta có năm ma trận chuyển đổi như sau:

Sau khi tính toán năm ma trận trên, ta tính được ma trận chuyển đổi của cơ cấu chấp hành cuối như sau:

Sau cùng, ta có đã tính được động học thuận của robot Magician

3.1.2 Động học nghịch Đông học nghịch: Đây là quá trình ngược lại với động học thuận Đưa ra một vị trí và hướng mong muốn cho cơ cấu chấp hành cuối, chúng tôi tính toán các tham số cần thiết để đạt được vị trí đó Điều này rất quan trọng khi chúng ta muốn robot đến một vị trí cụ thể

Hình 3 2: Mô hình cánh tay robot Magician theo dạng góc Áp dụng phương pháp hình học để vẽ các góc nối ở trên (hình 3.2) Ta bắt đầu tính toán từng khớp

Khi    2 + + = 3 4 0, link cuối cùng CD song song với mặt đất Kết luận này được chứng minh dưới đây:

Gán 3 điểm A, B, C cho 3 khớp tương ứng với    2, ,3 4 của robot Magician

Từ gốc tọa độ O (điểm bắt đầu) vẽ một đường thẳng g song song với mặt đất Lặp lại quá trình này tại điểm A để có được: Đường thẳng Ax song song với Og Đường thẳng Ab song song với BC Đường thẳng Aa song song với CD

Dựa vào tính chất của hai đường thẳng song song, ta có các góc bằng nhau sau: bAa eCD bAB CBE

Mặt khác theo hình 3.2, ta có bAB bAa aAx xAB = + + (3.8)

Từ phương trình (3.7) và (3.8), ta suy ra:

Từ đó, ta suy ra CD Og hay nói cách khác là CD là một đường thẳng nằm ngang

Do đó, từ phương trình (3.6) ta rút gọn được như sau:

(3.12) Ở phần 3.1.1, ta đã tính được ma trận chuyển đổi của điểm chấp hành cuối robot:

(3.13) Ở bước này tìm được vị trí của cơ cấu điểm chấp hành cuối Ta tính ma trận nghịch đảo của ma trận ở phương trình (3.1):

Theo tính chất của ma trận, ta có được phương trình như sau:

Từ phương trình (3.13) và (3.15), ta suy ra:

Chia 2 vế của phương trình (3.16) cho P x 2 + P y 2 , ta được:

Phương trình (3.17) tương đương với:

Nên phương trình (3.18) trở thành:

 −  + (3.20) Áp dụng công thức lượng giác sin của một hiệu vào phương trình (3.20) ta được:

Từ phương trình (3.21), ta suy ra:

Ta tính được hai góc  1 như sau:

Ta chọn  1 trong trường hợp đầu:

Từ phần tử (1,4), (3,4) của phương trình (3.12) và (3.13), ta được:

Biến đổi hệ phương trình (3.25), ta có hệ phương trình tương đương:

Hệ phương trình (3.26) trở thành:

Bình phương và cộng vế theo vế của hệ (3.28), ta được:

( a c 4 23 + a c 3 2 ) ( 2 + a s 4 23 + a s 3 2 ) 2 = K 1 2 + K 2 2 (3.29) Khai triển và rút gọn phương trình (3.29) ta được kết quả như sau:

Từ đây, ta suy ra:

Có được c 3 , ta dễ dàng suy ra được  3 :

Từ hệ phương trình (3.28), tiếp tuc biến đổi ta được:

Từ hệ phương trình (3.33) ta suy ra c 2 từ phương trình ở trên sau đó thế vào phương trình dưới như sau:

Biến đổi hệ (3.34) ta được:

Từ hệ phương trình (3.35), ta dễ dàng suy ra được s 2 và c 2 sau cùng:

Kết luận của kết quả tính động học nghịch:

3.1.3 Tính toán vận tốc của robot

Hình 3 3: Cánh tay robot 2 bậc

Trong đề tài này, việc điều khiển vận tốc dọc theo trục z là cần thiết trong một số giai đoạn Do đó, chỉ cần tính z, việc tính toán chỉ được thực hiện trên  2 và  3

Các ma trận chuyển đổi:

Từ ma trận chuyển đổi T, ta tính được ma trận nghịch đảo của ma trận R:

Từ (3.43) và (3.44) ta tính được các thông số như sau:

Từ phương trình (3.43) ta tính được 4 1 R:

Từ phương trình (3.48) và (3.49) ta tính được 1 v 4 :

Từ phương trình (3.50) ta suy ra:

Tiếp theo, ta tính ma trận nghịch đảo Jacobian:

(3.52) Ở đồ án này, cơ cấu chấp hành cuối của của robot chỉ di chuyển dọc theo trục z ở chế độ điều khiển vận tốc Do đó, trục z là 1 v 4 y , phép tính bên dưới chỉ tính đến

Vì vậy, phương trình (3.52) được viết lại như sau:

Thiết kế SolidWorks

3.2.1 Tổng quan về mô hình 3D của toàn bộ hệ thống Để thiết kế toàn bộ hệ thống, chúng ta cần một công cụ đáng tin cậy có thể kết nối tất cả các bộ phận Đó là lý do tại sao chúng tôi sử dụng SolidWorks 2022 Nó giúp chúng tôi hoàn thiện và tích hợp từng giai đoạn một cách suôn sẻ

Chúng tôi đã xem xét các mẫu cũ và khắc phục các vấn đề của chúng để phù hợp với nhu cầu của chúng tôi Điều này làm cho dây chuyền lắp ráp và robot của chúng tôi trở nên tốt hơn Chúng tôi cũng làm cho việc điều khiển trở nên linh hoạt

48 hơn, kết hợp mọi thứ vào một thiết kế Điều này đã tạo ra một hệ thống phần cứng hoạt động không ngừng nghỉ

Sau khi hoàn thành được bản vẽ của hệ thống, chúng ta sẽ có những hình ảnh rõ ràng thể hiện tổng quan về hệ thống được sử dụng trong dự án

Hình 3 4: Góc nhìn từ mặt trên của hệ thống

Hình 3 5: Góc nhìn từ mặt bên của hệ thống

Hình 3 6: Góc nhìn từ mặt trước của hệ thống

3.2.2 Thiết kế solidworks cho những thành phần chính được sử dụng trong hệ thống

3.2.2.1 Thiết kế động cơ AC Servo Mitsubishi MR-J3

Bảng 3.1 minh họa các bản vẽ chi tiết và các kết nối thực tế của động cơ AC servo sử dụng trong hệ thống

Bảng 3 2: Bản phác thảo 3D và mô hình thực tế của động cơ AC Servo

Vị trí động cơ Đặc tính

Khớp 3 của robot Mâm đĩa xoay

Bản thảo 3D của động cơ

Kết nối động cơ thực tế

Mã động cơ HF-MP23 HF-KP13 HF-KP13 HF-KP238

Kết nối hộp số thực tế

3.2.2.2 Khung thiết bị và các thành phần trong hệ thống

Trong nhiều dự án, ngành công nghiệp, người ta thường sử dụng vật liệu nhôm làm khung đỡ cho các bộ phận quan trọng hoặc đế hệ thống

Nhóm của chúng tôi đã sử dụng nhôm ép đùn làm cấu trúc chính cho hệ thống của mình Nhôm ép đùn rất chắc chắn và dễ lắp ráp (Hình 3.7)

Hình 3 7: Sản phẩm đế nhôm nhiều loại

Bảng 3.2 trình bày các đặc tính của sản phẩm đế nhôm được sử dụng trong dự án này

Bảng 3 3: Thông số của sản phẩm để nhôm 20mm x 20mm

Thể tích 159.3mm 3 Độ thẳng Độ phẳng 0.004

Trung tâm lỗ M5 (d=5) Độ dày mép ngoài 2mm

Màu sắc Trắng bạc Độ chống ô-xi-hóa Có

Hình 3.7 bên dưới mô tả hình dạng mặt cắt 2D của nhôm ép đùn 20mm x 20mm

Hình 3 8: Hình dạng 2D của thanh nhôm ép đùn

Ngoài việc sử dụng các vật liệu ép đùn này để làm khung, sự kết nối của chúng còn được thể hiện bằng các thành phần trong bảng 3.3

Bảng 3 4: Các thành phần kết nối giữa các thanh nhôm định hình

Tên Hình ảnh Mô tả

Giá đỡ góc bằng nhôm Để kết nối 2 cấu hình nhôm vuông góc với nhau

Bu lông lục giác M5 Để kết nối khung góc nhôm với sản phẩm đế nhôm

Vòng đệm M5 Đai ốc đàn hồi bi lăn

Hình 3.8 là hình ảnh tổng hợp tích hợp các sản phẩm đế nhôm vào khung và kết cấu đỡ của toàn bộ hệ thống

Hình 3 9: Sản phẩm đế nhôm của hệ thống

3.2.3 Thiết kế hệ thống chiết rót và đóng nắp

Phần này nói về thiết kế của từng bộ phận của hệ thống chiết rót và đóng nắp chai Chúng ta sẽ xem xét thiết kế của Cánh tay robot Magician trong phần 3.2.4

Hình 3.9 trình bày tổng quan về vị trí của động cơ trong hệ thống Mỗi thành phần đại diện cho một giai đoạn trong dây chuyền của hệ thống

Hình 3 10: Vị trí của các động cơ và từng bộ phận trong hệ thống

Trong hình 3.9, mũi tên số 1 biểu thị đĩa quay (xem hình 3.10) Đĩa này di chuyển chai nước từ băng tải đầu vào (mũi tên số 3) qua quá trình chiết rót và đóng nắp

Sau khi đóng chai, chai đi đến băng tải đầu ra (mũi tên số 2) Robot Magicain (mũi tên số 4) sau đó nhặt các chai và cất vào khu vực cất giữ

Lưu ý: Hai băng tải sử dụng động cơ DC Động cơ cho mâm đĩa xoay và robot đã được thảo luận trước đó

Hình 3 12: Băng tải đầu vào( bên trái) và băng tải đầu ra( bên phải)

Tiếp theo là quy trình cung cấp nắp và đóng nắp chai Các chai di chuyển từ băng tải đầu vào đến trạm đóng nắp thông qua mâm đĩa xoay sau khi được đổ đầy nước Một nắp được đặt trên mỗi chai và được cố định bằng hệ thống con lăn gần sản phẩm in 3D

Hình 3 14: Hệ thống cấp nắp( bên trái) và hệ thống con lăn (bên phải)

Sau khi nắp đã đặt vào miệng chai, chúng cần được cố định chặt chẽ Điều này được thực hiện bởi một hệ thống cơ khí sử dụng xi lanh khí nén Sau đó, các chai di chuyển đến băng tải đầu ra Hệ thống cơ khí kết hợp với xy lanh khí nén này được thể hiện trong hình dưới đây:

Hình 3 15: Hệ thống đóng nắp

3.2.4 Thiết kế cánh tay robot Magician

Thiết kế của robot này rất quan trọng nên nó có phần riêng Chúng tôi cũng có một phần dành cho thiết kế 3D của Cánh tay robot Magician

Chân đế của robot được thiết kế ổn định và vững chắc Nó cần gánh trọng lượng của robot và chống trượt Nó cũng kết nối robot với các thiết bị khác

Hình 3 16: Vị trí của robot Magician trong hệ thống

Robot được đặt ở một vị trí cụ thể (xem hình 3.15) để dễ dàng vận hành Đế có thể xoay linh hoạt

Hình 3 17: Khớp 1 của robot Magician

Thiết kế (hình 3.16) sử dụng các thanh nhôm định hình để tạo nền móng vững chắc Điều này giúp robot không bị lệch hướng và giúp nó hoạt động hiệu quả

3.2.4.2 Khớp hai và ba của robot

Robot Magician có cách sắp xếp khớp độc đáo Các động cơ cho khớp 2 và khớp 3 được đặt đối xứng tạo thành cơ cấu bình hành (hình 3.17)

Hình 3 18: Thiết kế khớp hai và ba của robot Magician

Thiết kế này rất linh hoạt Nó sử dụng các cấu hình nhôm có thể dễ dàng lắp ráp và tháo rời

Cánh tay robot di chuyển bằng động cơ AC servo và dây đai Nó được thiết kế để cắt CNC, chắc chắn và đẹp hơn in 3D

3.2.4.3 Thiết kế cơ cấu chấp hành cuối của robot

Hình 3 19: Cơ cấu chấp hành cuối của robot

Robot sử dụng dụng cụ kẹp khí nén để giữ miệng chai Nó được vận hành bằng khí nén và có thể kẹp và thả đồ vật một cách đáng tin cậy và hiệu quả Thiết kế (hình

3.18) cho phép điều khiển chính xác và điều chỉnh lực kẹp Thật dễ dàng để vận hành và tích hợp vào hệ thống

Hình 3 20: Hình dạng của tủ điện bên ngoài

Hình 3 21: Cách bố trí linh kiện bên trong tủ điện

Bản phác thảo trong SolidWork mô tả một tủ điện từ nhiều góc nhìn khác nhau, bao gồm hình chiếu từ bên sáng, hình nhìn từ bên trái và hình ảnh bên trong bên trái

Tủ được thiết kế với cấu trúc mô-đun để dễ bảo trì và có nhiều ngăn, mỗi ngăn phục vụ các chức năng khác nhau

Bên trong tủ có một số linh kiện chính:

- Bộ điều khiển logic khả trình (PLC): Đây là bộ phận điều khiển chính, chịu trách nhiệm tự động hóa các chức năng khác nhau

- Bộ ngắt mạch (CB): Chúng được đặt ở phía trên cùng của tủ và bảo vệ mạch khỏi bị hư hỏng do dòng điện quá mức do quá tải hoặc ngắn mạch

- Bộ truyền động servo: Được đặt ở giữa tủ, bộ điều khiển này điều khiển hoạt động của mô tơ servo

- Rơle trung gian: Các thiết bị này điều khiển các mạch điện

- Bộ chuyển đổi AC sang DC: Có hai bộ chuyển đổi, một cho 12V và một cho 24V, có chức năng chuyển đổi dòng điện xoay chiều (AC) thành dòng điện một chiều (DC)

- Khối đầu cuối: Những khối này bảo mật và/hoặc chấm dứt nhiều kết nối dây

- Quạt: Lắp đặt hai quạt 12V, mỗi quạt chạy ở tốc độ 1500 vòng/phút và có kích thước 12x12 cm để làm mát

Trên mặt trước của tủ có một số nút nhấn:

- Nút nhấn thường mở: Hai trong số này hoàn thành mạch và cho phép dòng điện chạy khi nhấn

- Nút nhấn thường đóng: Hai trong số này làm gián đoạn dòng điện, mở mạch khi nhấn

- Nút khẩn cấp: Tính năng an toàn này sẽ ngắt điện ngay lập tức trong trường hợp khẩn cấp

Cấu trúc chung của cánh tay robot Magician

3.3.1 Những ký hiệu về thiết kế cánh tay robot Magician

Robot Magician đặc biệt vì nó là cánh tay robot 3-DOF nhưng phần cuối của nó luôn nằm ngang Có một sơ đồ cho thấy điều này Theo tính toán Động học nghịch, đường DB màu đỏ là a3 và đường EBC màu xanh lá cây là a4 Hai đường DB và EBC này tạo thành một khối vững chắc

Hình 3 22: Mô hình hình học của cánh tay robot Magician

Từ hình 3.22, chúng ta có thể quan sát thấy hai hình bình hành: GABH và BFCI Các tính chất của các hình bình hành này như sau:

• Trong hình bình hành GABH, GA bằng BH (GA = BH)

• Trong hình bình hành BFCI, BF bằng CI (BF = CI)

GA cố định nên hướng của HB cũng cố định HBF là tam giác cố định Điều này có nghĩa là hướng của BF và CI cũng cố định CIK là tam giác cố định nên hướng của CK so với mặt đất là cố định Để CK nằm ngang thì tổng các góc AAG, HBF, ICK phải bằng 180 độ Đó là,

Hình 3 23: Mô hình của robot Magician trong solidworks

Phần ECB di chuyển nhờ phần AD do động cơ điều khiển Lý tưởng nhất là ECB phải là 180 độ Nhưng nếu thiết kế như thế này thì phần AB sẽ chạm vào đai ròng rọc Vì vậy, chúng ta tạo ra ECB bằng 150 độ Điều này gây ra một vấn đề khác, nhưng không sao vì vị trí hoạt động của cánh tay robot Sự cố này xảy ra khi phần cuối di chuyển gần điểm A Hình ADEB biến mất và AD và EB thẳng hàng Điều này có thể làm cho phần EBC rơi xuống

3.3.2 Đánh giá góc quay của động cơ

Trong Động học nghịch đảo, góc của động cơ 2 hoặc bộ truyền động 2 là θ2 Nhưng θ3 không phải là góc của ac3 Giá trị của θ3 bị ảnh hưởng bởi cả ac2 và ac3

Từ hình vẽ, ta có: -θ3 = bBC = EBC - EBb = 150° - Ebb

Vì vậy, EBb = DAB Điều đó có nghĩa là:

-θ3 = 150° - DAB = 150° - (ac3 - θ2) = 150° - ac3 + θ2 So, ac3 = θ2 + θ3 + 150°

Mô phỏng Matlab

3.4.1 Mô phỏng động học nghịch

Khối “DH góc sang góc của bộ truyền động” được sử dụng để chuyển đổi góc động học thành góc của bộ truyền động Khối “góc của bộ truyền động sang góc của Simulink” được sử dụng để chuyển đổi các góc của bộ truyền động thành góc thực của Simulink Điều này là cần thiết vì quá trình tạo file Simscape-multibody tạo ra các góc khác với quy ước của chúng ta trong tính toán, cả về vị trí và hướng

Code tính động học nghịch: function y fcn(px,py,pz) a2B; d1.1; a3

1; a41; a50.44; a6; theta1=atan2(py,px)+asin(a6/sqrt(p x^2+py^2));

K1=px*cos(theta1)+py*sin(theta1)-a2- a5; K2=pz-d1; theta3=-acos((K1^2+K2^2-a4^2-a3^2)/(2*a3*a4)); theta2_y=(K2*(a4*cos(theta3)+a3)- a4*sin(theta3)*K1)/((a4*sin(theta3))^2+ (a4*cos(theta3)+a3)^2); theta2_x=(K1+a4*sin(theta3)*theta2_y)/(a4*cos(theta3)+a3); theta2=atan2(theta2_y,theta2_x); y = theta1;

Code tính động học thuận: function [px,py,pz] = fcn(theta1, theta2, theta3) a2B; d1.1; a31; a41; a50.44; a6; px=cos(theta1)*(a2+a4*cos(theta2+theta3)+a3*cos(theta2)+a5)+ a6*sin(theta1); py=sin(theta1)*(a2+a4*cos(theta2+theta3)+a3*cos(theta2)+a5)- a6*cos(theta1); pza4*sin(theta2+theta3)+a3*sin(theta2);

Hình 3 24: Sơ đồ khối tính động học nghịch

Hình 3 25: Di chuyển cơ cấu chấp hành cuối dọc theo trục z (vị trí)

Hình 3 26: Kết quả từ Simscape-multibody link

Hình 3.25 cho thấy kết quả sau khi di chuyển bộ điều khiển cuối cùng dọc theo trục z Ngoài ra, hình 3.26 là cánh tay robot trong Simscape multibody link sau khi chuyển đổi từ Solidwork Các cơ quan không cần thiết được loại bỏ để giảm bớt gánh nặng xử lý thông tin

3.5 Danh sách các thiết bị

3.5.1 Các bộ phận cơ khí của hệ thống chiết rót và đóng nắp

Hình 3 27: Hệ thống chiết rót và đóng nắp

Hình 3.27 minh họa phần cứng cho dây chuyền lắp ráp – Hệ thống chiết rót và đóng nắp Nó có các bộ phận như băng tải đầu vào, băng tải đầu ra, đĩa quay, hệ thống chiết rót và hệ thống đóng nắp Chúng tôi không liệt kê các bộ phận nhỏ như đinh, ốc vít, đai ốc, vòng đệm hoặc giá đỡ góc vì chúng có rất nhiều và chúng không quan trọng lắm Chúng tôi chỉ liệt kê các thiết bị chính để dễ dàng hơn trong việc liệt kê các bộ phận cơ khí

Băng tải đầu vào là nơi các chai được vận chuyển ban đầu trước khi tiến hành các bước tiếp theo Hình 3.28 thể hiện cấu trúc thực tế của băng tải đầu vào

Hình 3 28: Mô hình thực tế của băng tải đầu vào

Thêm vào đó, bảng 3.4 là danh sách các thiết bị phần cứng của băng tải

Bảng 3 5: Danh sách các bộ phận của băng tải đầu vào

Thiết bị Số lượng Chất liệu Hình ảnh Đế thanh nhôm

66 Động cơ DC 1 Kim loại

Hình 3 29: Mô hình thực tế băng tải đầu ra

Băng tải đầu ra là nơi các chai đã đổ đầy và đóng nắp được đẩy ra ngoài để Robot lưu trữ vào hộp đựng đồ Hình 3.29 là ảnh thực tế của băng tải đầu ra Bảng 3.5 liệt kê một số loại thiết bị được sử dụng trong băng tải đầu ra

Bảng 3 6: Danh sách các thiết bị được sử dụng cho bang tải đầu ra

Thiết bị Số lượng Chất liệu Hình ảnh Đế thanh nhôm 17 (kích thước khác nhau) Nhôm Động cơ DC 1 Kim loại

Ngoài các thiết bị kể trên còn có các bộ phận khác như hệ thống truyền động xích để di chuyển băng tải dẫn động bằng động cơ DC, tấm Mica để cố định các cảm biến phát hiện chai,…

Mâm đĩa xoay là một phần thiết yếu của hệ thống Bên cạnh việc tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển chai, nó còn mang lại sự thuận tiện cho việc lắp đặt và lắp ráp các bộ phận khác

Hình 3 30: Mô hình thực tế của mâm đĩa xoay

Bảng 3.6 là danh sách các thiết bị được dùng trong mâm đĩa xoay

Bảng 3 7: Danh sách các thiết bị phần cứng trong đế mầm xoay

Thiết bị Số lượng Chất liệu Hình ảnh Đế thanh nhôm 3 (kích thước khác nhau) Nhôm Động cơ AC servo MR-J3 kết hợp với hộp số

69 Đĩa trên 1 Mica Đĩa dưới 1 Mica

3.5.1.4 Vị trí chiết rót và đóng nắp

Hệ thống này được chia thành ba phần Hình 3.31 minh họa cách bố trí thiết bị bơm nước vào chai

Hình 3 31: Mô hình chiết rót của hệ thống

Hình 3.32 sau đây cho thấy vị trí của nhà cung cấp nắp Thanh trượt cho nắp nằm ở bên trái và con lăn cố định để lắp nắp vào cổ chai ở bên phải, như được trình bày trong thiết kế SolidWorks

Lưu ý: Các thành phần cơ khí có thể hơi khác so với bản vẽ thiết kế, chẳng hạn như thêm hoặc điều chỉnh các thanh nhôm ép đùn hoặc sử dụng các thanh nhôm có sẵn với nhiều kích cỡ khác nhau Việc sửa đổi này cho phép nhóm của chúng tôi tối ưu hóa chi phí trong khi vẫn đảm bảo cấu trúc vẫn chắc chắn

Hình 3 32: Mô hình của hệ thống cấp nắp

Cơ cấu đóng nắp chai được cấu tạo bằng cách gắn một xi lanh khí nén vào thanh nhôm, như trong hình 3.33, đồng thời có thêm một miếng đệm màu đỏ bên dưới để đảm bảo đóng nắp an toàn

Hình 3 33: Mô hình của hệ thống đóng nắp

Dưới đây là bảng 3.7, trình bày danh sách các thiết bị được đề cập trong hình 3.32 và hình 3.33:

Bảng 3 8: Danh sách phần cứng của hệ thống chiết rót và đóng nắp

Thiết bị Số lượng Chất liệu Hình ảnh Đế thanh nhôm 41 (kích thước khác nhau) Nhôm

Cảm biến lưu lượng 1 Nhựa

Xy lanh khí nén 1 Kim loại

Khớp nối trục 1 Kim loại Ống( nước/khí) Kích thước khác nhau Nhựa

3.5.4 Các bộ phận cơ khí của cánh tay robot Magician

Trước đây, nhóm đã thử nghiệm in 3D các bộ phận cho khớp nối thứ hai và thứ ba của Cánh tay robot ảo thuật, như trong hình 3.34

Tuy nhiên, phương pháp này tỏ ra chưa tối ưu trong quá trình xây dựng vì nó gây khó khăn trong việc lắp động cơ lên mô hình

Hình 3 34: Khớp 2 và 3 được xây dựng bằng phương pháp in 3D

Vì vậy cần phải thiết kế lại phần đó Hình ảnh bên dưới minh họa vị trí và cấu hình tổng thể của hệ thống Robot Magician 3-DOF, như trong hình 3.35

Hình 3 35: Thiết kế cuối cùng của cánh tay robot Magician

Bảng 3.8 là danh sách các phần cứng được sử dụng để dựng lên cánh tay robot Magician

Bảng 3 9: Danh sách các phần cứng của robot Magician

Thiết bị Số lượng Chất liệu Hình ảnh Đế thanh nhôm 21 (kích thước khác nhau) Nhôm Động cơ AC servo MR-J3 cùng với hộp số

Dây đai 3 Cao su Đế của khớp 1 1 In 3D Đế của khớp 2 và 3 1 In 3D

Xy lanh gắp và đế của nó 1 Kim loại và in 3D

3.5.5.1 Danh sách các thiết bị điện

• Mã 6ES7214-1AG40-0XB0 (Hình 3.36)

• Mô tả: 14 DI 24 V DC; 10 DO 24 V DC; 2 AI 0-10 V DC

• Nguồn điện: DC 20.4-28.8V DC, Bộ nhớ chương trình/dữ liệu 100 KB

• Tần số đầu ra tối đa: 4 đầu ra 100 kHz, 6 đầu ra 20 kHz

• Dòng điện đầu ra tối đa: 0,5A

• Sự tiêu thụ dòng điện: 500mA

Hình 3 36: PLC 1214C DC/DC/DC

• Mã: 6ES7 222-1BD30-0XB0 (Hình 3.37)

• Mô tả: Ngõ ra số SB 1222, 4 DQ, 24V DC 200kHz

• Dòng điện ngõ ra tối đa: 0.2A

• Mã: 6ES7223-1PH32-0XB0 (Hình 3.38)

• Điện áp cung cấp: 24V DC

• Dòng điện ngõ ra tối đa: 2A

• Sự tiêu thụ dòng điện: 145mA

Cấu hình của 2 loại bộ điều khiển được thể hiện trong bảng 3.9 Hình 3.39 thể hiện trình điều khiển công suất thấp không có quạt

Bảng 3 10: Bộ điều khiển MR-J3

Mức tiêu thụ dòng điện định mức 0.9A 1.5A

Dòng điện định mức ở đầu ra 1.1A 1.5A Điện áp cung cấp 3 pha hoặc 1 pha 200-

3 pha hoặc 1 pha 200- 230VAC, 50/60Hz Điện áp ngõ ra định mức 3 pha 170VAC 3 pha 170VAC

Hình 3 39: Bộ điều khiển MR-J3

• Mã cảm biến: E3F-DS30C4 NPN

• Mức tiêu thụ dòng điện: 15mA Động cơ DC cho băng tải

• Mã động cơ: ZS RE81(Hình 3.41)

• Dòng điện không tải: 120mA

• Tốc độ không tải: 60 rpm

• Tỉ lệ dòng chảy: 3L/min

• Chiều dài tối đa của ống: 1m

Cảm biến lưu lượng nước:

• Tần số xung mỗi L/min: 98Hz

Hình 3 43: Cảm biến lưu lượng YF-S201

Chọn nguồn 24VDC (hình 3.44) và 12 VDC (hình 3.45) với dòng điện đầu ra tối đa là 2A

Thiết bị đóng cắt MCB NXB-63 20A

• Dòng cắt ngắn mạch: 6kA

• Áp suất hoạt động: 0.15-0.8Mpa

• Tần số tối đa: 5Hz

• Điện áp đầu vào: 24VDC

• Dòng điện tiêu thụ: 120mA

• Mã: MFL-B2DN-18NPA-R1 (Hình 3.48)

• Điện áp đầu vào: 12VDC

Xy lanh khí nén: Xy lanh kẹp MHZ2-20D (Hình 3.49)

Xy lanh đóng nắp (hình 3.50)

Hình 3 50: Xy lanh đóng nắp

• Tỉ lệ ngõ ra (mV/V): 1.0 0.15

Hình 3 52: Bàn cân trong hệ thống

Mạch chuyển đổi tín hiệu Loadcell JY-S60 ( Hình 3.53)

• Điện áp nguồn cấp: 24 VDC

• Chân GNDD: chống nhiễu có thể lắp hoặc không

• Izero: điều khiển dòng ra về gần 4mA

• Vzero: điều chỉnh áp ra về 0V

• Vspan: điều chỉnh độ khuyếch đại áp

• Ispan: điều chỉnh độ khuyếch đại dòng Chú ý sao cho tải trọng tối đa tương ứng với mức 20mA

Hình 3 54: Module JY-S60 trong thực tế

Vì những ưu điểm đã nêu ở chương 2, nhóm đã quyết định lựa chọn Camera Imi Tech USB 3.0 của Samsung với mã sản phẩm là IMC-3616UC

• Kích Thước Cảm Biến: 1/2.5 inch

• Tốc Độ Khung Hình: Lên đến 30 fps (khung hình/giây) ở độ phân giải tối đa

• Tốc Độ Truyền Dữ Liệu: Lên đến 5 Gbps Ống Kính

• Loại Ống Kính: Thay đổi được

• Độ Dài Tiêu Cự: Có thể tùy chỉnh theo yêu cầu

• Tỉ Lệ Tín Hiệu/Nhiễu (SNR): > 50 dB

Tính Năng Xử Lý Hình Ảnh

• Cân Bằng Trắng: Tự động/Thủ công Điều Khiển

• Giao Diện Người Dùng: Phần mềm đi kèm

• Hỗ Trợ Hệ Điều Hành: Windows, Linux

• Nguồn Cấp: 5V DC qua USB 3.0

• Kích Thước: 65mm x 65mm x 50mm

• Vật Liệu: Hợp kim nhôm

• Nhiệt Độ Hoạt Động: -10°C đến 50°C

• Độ Ẩm Hoạt Động: 20% đến 80% không ngưng tụ

• Tự Động Lấy Nét: Giúp đảm bảo hình ảnh luôn rõ nét trong quá trình hoạt động

• Chống Rung: Giảm thiểu hiện tượng rung lắc, đảm bảo chất lượng hình ảnh ổn định

• Chống Nước và Bụi: Đạt tiêu chuẩn IP65, phù hợp cho các môi trường công nghiệp khắc nghiệt

• Hỗ Trợ Hình Ảnh HDR: Cải thiện chất lượng hình ảnh trong các điều kiện ánh sáng phức tạp

Hình 3 56: Camera IMC-3616UC được đặt trong hệ thống

Đánh giá dòng điện cực đại

Dòng điện tiêu thụ trên 1 đơn vị

Cảm biến hồng ngoại 4 0.015 0.06 Động cơ DC cho băng tải 2 0.12 0.24

Dòng điện tiêu thụ trên 1 đơn vị

Dòng điện tiêu thụ trên 1 đơn vị

Từ Bảng 3.10, Bảng 3.11 và Bảng 3.12, chúng ta so sánh mức dòng điện tiêu thụ của thiết bị và dòng điện tối đa của nguồn và MCB

Dòng điện tối đa của nguồn 24VDC là 2A > 15.A

Dòng điện tối đa của nguồn 12 VDC 2A > 0.06A

Dòng điện tối đa của thiết bị đóng cắt MCB là 20A > 5.98A

Từ kết quả so sánh trên, hệ thống này an toàn không bị quá tải.

Sơ đồ đấu dây

Bộ điều khiển AC servo MR-J3 nhận tín hiệu theo hai cách: hệ thống thu mở và hệ thống điều khiển đường truyền vi sai Hệ thống thu hở có thể nhận được chuỗi xung 24 V, nhưng hệ thống điều khiển đường dây vi sai chỉ có thể nhận được 5 V Thông thường, đầu ra PLC kết nối với hệ thống thu hở Nhưng servo này chỉ hoạt động với đầu ra chìm nên các đầu ra nguồn của S7 1200 cần kết nối với hệ thống điều khiển đường truyền vi sai Chúng tôi sử dụng điện trở 2200 Ω để giảm dòng điện và bảo vệ đèn LED

Hình 3 57: Sơ đồ bên chân bên trong của bộ điều khiển servo

Hình 3 58: Sơ đồ nối dây của khớp 1

Hình 3 59: Sơ đồ nối dây của khớp 2

Hình 3 60: Sơ đồ nối dây của khớp 3

Hình 3 61: Sơ đồ nối dây của đế mâm xoay

Hình 3 62: Sơ đồ nối dây của các cơ cấu chấp hành và cảm biến

Chi phí cho đồ án

Bảng 3.13 là danh sách ngân sách dành cho đồ án này (VNĐ)

Bảng 3 14: Tổng chi phí dành cho đồ án

Tên Số lượng Giá trên 1 đơn vị Tổng chí phí

MR-J3 10A 2 1.400.000 2.800.000 Động cơ HF-K13 2 500.000 1.000.000 Động cơ HF-

Hộp số cho động cơ 100W (5:1) 2 700.000 1.400.000

Hộp số cho động cơ 200W (7:1) 1 900.000 900.000

Hộp số cho động cơ 200W (10:1) 1 1.300.000 1.300.000

Nhôm cắt CNC cho Robot 5.800.000

Thiết bị bo góc nhôm 63 12.200 786.600

Thiết bị đầu cuối và dây 1.050.000 Ống nước, máy bơm và van 610.000

CẤU TRÚC CHƯƠNG TRÌNH

Cài đặt thông số Mitsubishi AC servo MR-J3

Trong dự án này, các tham số được liệt kê bên dưới khác với giá trị mặc định Các tham số khác không được liệt kê vẫn ở giá trị mặc định

PA01 (Giá trị mặc định: 000h)

Thông số này dùng để chọn chế độ điều khiển cho biến tần Nếu bộ mã hóa tuyệt đối được đọc thông qua DI hoặc phần mềm giao tiếp, giá trị này phải bằng 0

• 0: Chế độ điều khiển vị trí

• 1: Chế độ điều khiển vị trí và tốc độ

• 2: Chế độ điều khiển tốc độ

• 3: Chế độ điều khiển tốc độ và momen xoắn

• 4: Chế độ điều khiển momen xoắn

• 5: Chế độ điều khiển momen xoắn và điều khiển vị trí

PA02- (Giá trị mặc định) Điện trở hấp thụ là một thiết bị bên ngoài giúp tiêu tán năng lượng dư thừa khi động cơ bị quá tải hoặc bị phanh Trong dự án này, tải không quá cao

Vì vậy, điện trở bên trong được sử dụng Tuy nhiên, nếu công suất động cơ cao hơn thì phải tuân theo hướng dẫn dưới đây:

• Điện trở hấp thụ không được sử dụng cho bộ khuếch đại servo 100W

• Điện trở hấp thụ thích hợp dùng cho bộ khuếch đại servo công suất 200 đến 7kW

• Điện trở hấp thụ được cung cấp hoặc tùy chọn phục hồi được sử dụng với bộ khuếch đại servo từ 11k đến 22kW

• Đối với bộ truyền động có công suất từ 30kW trở lên, hãy chọn phương án tái tạo bằng bộ chuyển đổi

PA03- Phát hiện vị trí tuyệt đối

• 0: Dùng trong hệ thống gia tăng

• 1: Dùng trong hệ thống phát hiện vị trí tuyệt đối Chuyển ABS bằng DI0

• 2: Dùng trong hệ thống phát hiện vị trí tuyệt đối Chuyển ABS bằng cách giao tiếp

Tham số này được sử dụng để đọc dữ liệu từ Bộ Absolute Encoder và Counter Nếu PA03 được đặt ở mức 1 hoặc 2 thì phải lắp pin ngoài phía sau

98 trình điều khiển Trong dự án này, giá trị PA03 được đặt ở mức 1 thay vì 2 do PLC Simens được sử dụng để điều khiển Misubishi Servo Giao thức liên lạc giữa hai thiết bị không tương thích Thiết bị liên lạc bên ngoài sẽ không cần thiết nếu việc đọc được thực thực hiện thông qua đầu vào và đầu ra Do đó, chi phí thấp hơn Tuy nhiên, nếu sử dụng PLX C Mitsubishi, nên truyền tín hiệu qua giao tiếp vì hệ thống ít dây hơn

PA05 – Số xung đầu vào lệnh

Tham số này xác định số xung đầu vào trên mỗi vòng quay (hình 4.1) Khi “0” (giá trị ban đầu) đươcj thiết lập trong thông số PA05, bộ truyền động điện tử ( thông số PA06,PA07) có hiệu lực Khi cài đặt khác “0” hộp số điện tử sẽ tắt Hình 4.1 mô tả cách xử lý chuỗi xung lệnh

Hình 4 1: Quá trình thực hiện xung lệnh

PA06 – Tử số bánh răng điện tử (CMX)

PA07- Mẫu số bánh răng điện tử (CDV)

Khi số xung trên mỗi vòng quay vượt quá 50000 hoặc phân số, các tham số này được ưu tiên hơn PA05

PA08- Chế độ điều chỉnh tự động (giá trị mặc định 0001h)

Trong phạm vi dự án này, chúng tôi chỉ điều khiển robot thông qua động học mà không thiết kế bộ điều khiển Do đó, mọi tham số liên quan đến điều khiển được đặt ở chế độ tự động điều chỉnh hoàn toàn 0001h

PA13 - Lực chọn dạng đầu vào xung lệnh

Loại ổ đĩa này có thể nhận được 3 dạng xung và cả hai loại logic: âm và dương Mô tả của từng biểu mẫu được liệt kê trong bảng 4.1 Chuỗi xung có dấu là dạng phổ biến nhất vì chỉ cần một đầu ra để hoạt động ở tần số cao

Bảng 4 1: Dạng đầu vào xung lệnh

Cài đặt Dạng xung Mô tả

0010h Chuỗi xung quay thuận chuỗi

99 xung quay ngược(Logic âm)

0011h Chuỗi xung có dấu (Logic âm)

Chuỗi xung quay thuận Chuỗi xung quay ngược (Logic dương)

B (Logic dương) Giá trị tham số của từng biến tần được thiết lập như bảng 4.2 Các thông số không được liệt kê vẫn giữ nguyên mặc định

Bảng 4.2 Cài đặt thông số cho từng ổ đĩa

Bảng 4 2: Cài đặt thông số cho từng động cơ Động cơ

Khớp 1 Khớp 2 Khớp 3 Đĩa xoay

PA13 0001h 0001h 0001h 0001h Để cài đặt các tham số của bộ điều khiển servo thì ta cài đặt trên phần phềm

MR Congfigurator 2 thông qua giao thức USB tới micro USB

Hình 4 2: Cài đặt thông số của bộ điều khiển trên phần mềm MR Configurator2

Điều khiển chuyển động bằng Siemens Simatic S7-1200 V6.0

Điều khiển chuyển động bằng Siemens Simatic S7-1200 V6.0 [7] Điều khiển chuyển động là một kỹ thuật tiên tiến của PLC S7-1200 Siemens Các thẻ đầu ra xung tốc độ cao được sử dụng để tạo ra một chuỗi xung cho bộ điều khiển servo hoặc bước

Bộ điều khiển nhận các xung từ PLC làm tín hiệu đầu vào Các tín hiệu này sau đó được sử dụng để điều khiển động cơ

4.2.1 Các loại tín hiệu của đầu ra xung (PTO)

Nếu yêu cầu quay của động cơ chỉ theo một hướng, chỉ cần một đầu ra Tuy nhiên, trong dự án này, mỗi động cơ đều phải quay theo hai hướng Do đó, luôn cần hai đầu ra để điều khiển mỗi động cơ Đối với PLC S7-1200 nói chung, năm loại tín hiệu đầu ra của PTO (đầu ra xung) được liệt kê trong bảng 4.3

Bảng 4 3: Các loại tín hiệu và số lượng đầu ra cần thiết

Loại tín hiệu Số lượng đầu ra của bộ tạo xung

Xung A và hướng B (đầu ra hướng bị vô hiệu hóa) 1

Xung cạnh lên A và xung cạnh xuống

PTO là cấu hình phổ biến nhất, một đầu ra tạo ra các xung để kiểm soát khoảng cách Đầu ra khác được sử dụng để điều khiển hướng Có một chút độ trễ sau khi thay đổi hướng để đảm bảo bộ điều khiển nhận lệnh chính xác (hình 4.2)

Hình 4 3: PTO – xung (A) và hướng (B)

Trong cấu hình này, một đầu ra tạo tín hiệu định hướng vị trí Đầu ra khác được sử dụng để tạo tín hiệu cho hướng âm

4.2.3 PTO đếm A và đếm ngược B

Trong cấu hình này, một đầu ra tạo ra tín hiệu định hướng vị trí Đầu ra còn lại được sử dụng để tạo tín hiệu theo hướng âm (hình 4.3)

Hình 4 4: PTO xung cạnh lên A và xung cạnh xuống B

4.2.4 PTO – Chuyển pha A/B (kể từ V4)

Cạnh dương của một đầu ra trong mỗi trường hợp được đánh giá cho loại tín hiệu này Nếu tín hiệu A sớm pha so với tín hiệu B 90 thì động cơ sẽ quay dương Nếu tín hiệu B sớm pha so với tín hiệu A 90thì động cơ sẽ quay theo chiều âm

4.2.5 PTO - A/B dịch chuyển pha - bốn lần Đây là một cấu hình tiên tiến của lệch pha A/B Cả cạnh dương và cạnh âm của cả hai đầu ra đều được xem xét Có bốn cạnh trong mỗi chu kỳ Do đó, tần số xung tại đầu ra được giảm xuống một phần tư (hình 4.4)

Hình 4 5: PTO – A/B lệch pha và (A/B lệch pha –bốn lần)

4.2.6 Gán các đầu ra của PLC cho PTO

Bảng 4 4: Tần số tối đa của các đầu ra

Module Địa chỉ Tần số tối đa

1214C CPU DC/DC/DC Từ Q0.0 to Q0.3 100 kHz

6ES7 222-1BD30-0XB0 Từ Q4.0 to Q4.3 200 kHz Đối với PLC S7-1200, có hai loại đầu ra: Đầu ra Transistor và đầu ra relay Đầu ra relay không thể được sử dụng để tạo xung Đầu ra PTO chỉ có thể được lấy từ CPU hoặc từ bo mạch tín hiệu Các thông số tần số tối đa của thiết bị được hiển thị trong bảng 4.4

Các đầu ra của bo mạch SM không thể được sử dụng cho PTO ngay cả khi chúng là đầu ra transistor Trong dự án này, cấu hình PTO - xung (A) và hướng (B) được gán cho tất cả bốn động cơ Ưu điểm chính của cấu hình này là chỉ cần một đầu ra tạo xung ở tần số cao Chân điều khiển hướng không cần phải hoạt động ở tần số cao

Hình 4 6: Tạo khối điều khiển chuyển động

Hình 4 7: Cài đặt cấu hình cho điều khiển chuyển động

Chương trình của dự án này sử dụng tất cả bốn khối điều khiển chuyển động của PLC Phân công tuân theo bảng 4.5 Rất nhiều di chuyển của bàn làm việc trong bảng được đánh giá trong chương 3 Hình 4.5 và hình 4.6 mô tả quá trình thiết lập các tham số cho các khối điều khiển chuyển động

Bảng 4 5: Cấu hình của các khối điều khiển chuyển động Động cơ

Khối điều khiển chuyển động

Ngõ ra cho khoảng cách

Xung trên mỗi vòng quay

Chuyển động của tải/vòng

Lệnh điều khiển chuyển động

Thông tin trong phần này được lấy từ tài liệu điều khiển chuyển động V6.0 Tuy nhiên, các bảng dưới đây đã được thay đổi để giữ lại thông tin cần thiết

Hướng dẫn Điều khiển Chuyển động "MC_Power" từ bảng 4.6 bật hoặc tắt một trục

Axis INPUT TO_Axis Axis technology object

Tất cả các công việc hiện tại bị gián đoạn theo cấu hình "StopMode" Trục dừng và tắt

1 Trục đã được kích hoạt

StartMode INPUT INT 1 Bật trục vị trí điều khiển

Emergency stop Nếu yêu cầu tắt trục đang chờ xử lý, trục sẽ phanh ở mức giảm tốc khẩn cấp được cấu hình Trục sẽ bị vô hiệu hóa sau khi đạt được tình trạng đứng yên

Hướng dẫn điều khiển chuyển động "MC_Home" từ bảng 4.7 điều chỉnh các tọa độ trục để phù hợp với vị trí thực tế của bộ truyền động Việc lập trình về vị trí tuyệt đối của trục đòi hỏi phải thực hiện quy trình "homing" Các loại homing sau có thể được thực hiện

Axis INPUT TO_Axis Axis technology object

Execute INPUT BOOL Bắt đầu lệnh với một cạnh tích cực

Vị trí tuyệt đối của trục sau khi hoàn thành chế độ Homing

Homing trực tiếp (tuyệt đối)

Vị trí mới của trục là giá trị vị trí của tham số

Lệnh Điều khiển Chuyển động "MC_MoveAbsolute" bắt đầu chuyển động định vị trục để di chuyển nó đến một vị trí tuyệt đối được hiển thị trong bảng 4.8

Parameter Declaration Datatype Description Axis INPUT TO_Axis Axis technology object

Bắt đầu lệnh với một cạnh tích cực

Vị trí mục tiêu tuyệt đối Giá trị giới hạn:

Tốc độ của trục: Tốc độ này không phải lúc nào cũng đạt được do gia tốc và giảm tốc được cấu hình và vị trí đích cần tiếp cận

Done OUTPUT BOOL TRUE Vị trí đích tuyệt đối đã đạt được

Busy OUTPUT BOOL TRUE Lệnh đã hoàn thành

Lệnh "Điều khiển chuyển động" MC_MoveRelative bắt đầu một chuyển động định vị liên quan đến vị trí bắt đầu được biểu diễn ở bảng 4.9

Axis INPUT TO_Axis Axis technology object

Execute INPUT BOOL Bắt đầu lệnh với một cạnh tích cực

Position INPUT REAL Giá trị giới hạn vị trí đích tuyệt đối: -1.0E12 ≤ Vị trí ≤ 1.0E12

Tốc độ của trục: Tốc độ này không phải lúc nào cũng đạt được do sự cấu hình của gia tốc và giảm tốc cũng như vị trí đích cần tiếp cận

Done OUTPUT BOOL TRUE Vị trí đích tuyệt đối đã đạt được

Busy OUTPUT BOOL TRUE Lệnh đã hoàn thành

Hướng dẫn Điều khiển Chuyển động "MC_MoveVelocity" di chuyển trục liên tục ở tốc độ cụ thể được hiển thị trong bảng 4.10

Axis INPUT TO_Axis Axis technology object

Execute INPUT BOOL Bắt đầu lệnh với một cạnh tích cực

Velocity INPUT REAL Đặc tả vận tốc cho chuyển động trục Giá trị giới hạn: Vận tốc khởi đầu/dừng ≤

|Vận tốc| ≤ vận tốc tối đa (Cho phép Vận tốc = 0.0)

Absolute Encoder

4.4.1 Hệ thống phát hiện vị trí tuyệt đối của Động cơ Servo AC Mitsubishi MR-J3 4.4.1.1 Quy trình khởi động

Trước khi đọc bộ mã hóa tuyệt đối, đặt các tham số PA01 thành 0000h và PA03 thành 0001h, và lắp đặt một viên pin Việc xóa vị trí tuyệt đối (AL25) xảy ra khi vị trí tuyệt đối bị xóa do một vấn đề kết nối từ cáp bộ mã hóa hoặc pin hết điện Do yêu cầu này, AL25 sẽ luôn xảy ra lần đầu tiên pin được lắp đặt hoặc PA03 được đặt thành 0001h Nếu vấn đề là do lần lắp đặt lần đầu, chúng ta cần tắt nguồn và bật lại Hãy nhớ thay pin sau hai năm

4.4.1.2 Giao diện I/O để đọc vị trí tuyệt đối

Trong dự án này, dữ liệu mã hóa tuyệt đối được đọc trực tiếp thông qua các đầu vào và đầu ra của bộ truyền động và PLC mà không có bất kỳ giao thức truyền thông chuẩn nào Tên và số của mỗi chân cho việc đọc này được liệt kê trong bảng 4.11 Chức năng của các chân này sẽ được thay đổi nếu bộ truyền động không ở chế độ đọc vị trí tuyệt đối

Signal name Code CN1 Pin No Function/Application

Khi ABSM bật, bộ khuếch đại servo đang ở chế độ truyền ABS và không thể di chuyển

ABS request ABSR 18 Bật ABSR để yêu cầu dữ liệu ABS trong chế độ truyền ABS

Chỉ ra bit thấp của dữ liệu ABS (2 bit), được gửi từ servo đến bộ điều khiển lập trình trong chế độ truyền

Chỉ ra bit cao của dữ liệu ABS (2 bit), được gửi từ servo đến bộ điều khiển lập trình trong chế độ truyền

Chỉ ra rằng dữ liệu cần gửi đang được chuẩn bị trong chế độ truyền

Chỉ ra bit cao của dữ liệu ABS (2 bit), được gửi từ servo đến bộ điều khiển lập trình trong chế độ truyền

Chỉ ra rằng dữ liệu cần gửi đang được chuẩn bị trong chế độ truyền

4.4.1.3 Quy trình truyền dữ liệu

Một biểu đồ từ tài liệu MR-J3 cho giao thức truyền thông qua giao diện I/O được mô tả trong hình 4.7 Có 32 bit cho dữ liệu và 6 bit cho checksum Hãy nhớ rằng dữ liệu từ ABS không đại diện trực tiếp cho khoảng cách từ các khe của bộ mã hóa tuyệt đối hoặc bộ đếm ABS Mỗi bit từ dữ liệu ABS đại diện cho một khoảng cách bằng một xung lệnh Do đó, dữ liệu này liên quan trực tiếp đến các giá trị PA05, PA06 và PA07 Mô tả về quy trình này được mô tả dưới đây:

1 Khi nguồn được bật, PLC đồng thời bật ABSM và SON (ABSM có thể được bật trước một chút so với SON)

2 Khi ABSM được bật, bộ điều khiển ở chế độ truyền ABS Bộ servo phát hiện và tính toán vị trí tuyệt đối Khi quá trình này hoàn thành, ABST (dữ liệu truyền sẵn sàng) được bật để thông báo cho PLC biết rằng bộ servo đã sẵn sàng

3 Sau khi xác nhận rằng ABST đã được bật, PLC bật ABSR (yêu cầu

4 Phản hồi lại ABSR, bộ điều khiển truyền 2 bit từ dữ liệu ABS, và ABST được tắt

5 Sau khi xác nhận rằng ABST đã được tắt, PLC đọc 2 bit của dữ liệu ABS và sau đó tắt ABSR

6 Bộ điều khiển lại bật ABST để đáp ứng yêu cầu tiếp theo Các bước 3 và 6 được lặp lại cho đến khi dữ liệu 32 bit và checksum 6 bit đã được truyền

7 Sau khi nhận được lần thứ 19 của quá trình truyền ABS, ABSM phải được tắt Nếu quy trình này được xử lý không chính xác, các cảnh báo liên quan đến mỗi lỗi cụ thể sẽ xảy ra Dữ liệu ABS chỉ có thể được đọc một lần khi nguồn điện được bật Bộ mã hóa tuyệt đối không thể được đọc lại nếu mạch cơ sở đang bật

Hình 4 8: Giao thức truyền thông qua giao diện I/O

4.3.2 Chương trình đọc Absolute Encoder

Bảng 4.12 mô tả ý nghĩa của các biến trong sơ đồ luồng Các ý chính cho việc đọc absolute encoder và định vị ban đầu được minh họa trong hình 4.9 và hình 4.10

Bảng 4 12: Ý nghĩa của các biến

Tên Mô tả i encoder Biến này chỉ ra thứ tự của 32 bit đầu tiên của dữ liệu ABS j checksum Biến này chỉ ra thứ tự của 6 bit cuối cùng của dữ liệu ABS

Biến này lưu trữ tổng của 32 bit đầu tiên của dữ liệu ABS Quá trình tính tổng từ 32 bit đầu tiên được minh họa trong

Checksum B Biến này lưu trữ tổng của 6 bit cuối cùng từ dữ liệu ABS để so sánh với 32 bit đầu tiên

Hình 4 9: Ví dụ về checksum

Bắt đầu chương trình thiết lập vị trí home cho robot

Vị trí home được thiết lập ABSM On Nút Home được nhấn

Thực hiện chương trình đọc absolete encoder

Quá trình đọc hoàn thành

Di chuyển động cơ về home

Báo cáo hoàn thành set home

Hình 4 10: Sơ đồ đặt home cho cánh tay robot

Bắt đầu đọc absolute encoder

Xung cạnh xuống ABST i encoder