Đề tài thiết kế hệ thống dẫn Động cho kho hàng tự Động

Sự phát triển của kho hàng tự động là những bước tiến quan trọng trên con đường tiến tới hệ thống sản xuất “Just in time” đáp ứng kịp thời nhu cầu biến động nhanh của thị trường quốc tế

1

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TRƯỜNG CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC I

Đề tài: Thiết kế hệ thống dẫn động cho kho hàng tự động

Giảng viên: TS Lê Đức Độ

Mã lớp: 739803

Sinh viên thực hiện: Hà Kiên – 20215965

Mã lớp: ME-NUT 01 K66

Hà Nội, năm 2024

2

Mục lục

Chương 1: Phân tích nguyên lý và thông số kỹ thuật

3

Lời nói đầu

Thay vì phải tốn thêm tiền cho nhân công, diện tích chứa nhiều công ty trên thế giới đã trang bị cho công xưởng, kho chưa bằng hệ thống kho hang tự động Nhờ ứng dụng công nghệ cao trong cất giữ hang hóa đã giúp việc quản lí hàng hóa được dễ dàng hiệu quả giúp nâng cao năng suất và giảm chi phí vận hành

Nhờ có phát minh mã vạch của Norman Joseph Woodland và Bernard Silver

đã giúp đỡ những người trực tiếp với các mặt hàng có mã vạch, đồng thời tang năng suất và hiệu quả lao động Cũng nhờ vào phát minh đó mà ngày nay nó lại càng đem đến nhiều lợi ích cho các ngành công nghiệp Các mặt hàng ngày nay phân lớn đều phải có mã vạch để có thể được đem ra thị trường dù là trong nước hay nước ngoài Đồng thời cũng phải tuân thủ các quy định về mã số mã vạch về mặt chính xác và đúng đắn theo tiêu chuẩn quốc tế quy định

chưa cao được áp dụng”

Hình 1.1

5

Từ sau 1980 đến nay, thời kỳ phát triển mạnh của tự động hóa: “Hệ thống kho hàng

tự động làm việc tự động nhận dòng chuyển đến với kích cỡ đồng nhất không cao, phân loại lại, lưu trữ tạm thời, sau đó theo các lệnh tương ứng cho ra các điểm lưu trữ để được chuyển đến vị trí yêu cầu Tất cả các công đoạn được thực hiện với mức độ tự động hóa cao, loại bỏ việc cần nhân lực điều khiển các công đoạn này ”

Từ nhận thức ban đầu hệ thống kho hàng tự động chỉ là kết hơp cơ giới hóa và điều khiển tự động ở một số công đoạn của quy trình nhập/ lưu/ xuất kho, ngày nay hệ thống kho hàng tự động là sản phẩm của cơ điện tử ở mức độ tự động hóa cao, phân phối hệ thống sản xuất thông minh

Sự phát triển của kho hàng tự động là những bước tiến quan trọng trên con đường tiến tới hệ thống sản xuất “Just in time” đáp ứng kịp thời nhu cầu biến động nhanh của thị trường quốc tế (“Just in time” là hệ thống sản xuất trong đó các luồng nguyên vật liệu, hàng hoá và sản phẩm truyền vận trong quá trình sản xuất và phân phối được lập kế hoạch chi tiết từng bước sao cho quy trình tiếp theo có thể thực hiện ngay khi quy trình hiện thời chấm dứt) Để đáp ứng nhu cấu rộng rãi của nhiều dạng hệ thống tự động hóa lưu kho và xuất kho, trên thế giới đã có các công

ty nghiên cứu chế tạo các hệ thống tự động hóa lưu kho và xuất kho cho các kho hàng, kho chứa bưu phẩm như Daifuku(Nhật), Dematic Corp, FKI Logistex, Diomand Phoenix Westfalia Technologies, Bastian-BMH (Mỹ), Union Rack, Manufacturing Co Najing Zhongyang Racking (Trung Quốc) Trong báo cáo

tổng quan của Roodbergen, K.J và Vis I.F.A, hiện nay có khoảng hơn 500 bài báo cáo khoa học chuyên sâu về hệ thống tự động hóa lưu/ xuất kho được công bố

6

Hệ thống kho hàng tự động được ứng dụng và qua nhiều năm ứng dụng thì đã trở thành một bộ phận quan trọng trong tổ chức sản xuất với quy mô lớn nhỏ khác nhau ở nhiều lĩnh vực khác nhau:

- Ở các nhà máy công nghiệp cần thay đổi kho hàng cho theo kịp đồng bộ với sự đổi mới có nhiều tiến bộ kỹ thuật hiện đại, nhất là lĩnh vực lưu kho và xuất hàng tự động

- Ở các khu vực bốc xếp hàng hóa như các kho cảng, sân bay

- Ở các siêu thị lớn, bưu điện chuyển phát nhanh, ngân hàng, thư viện lớn, các bãi đỗ xe ô tô v.v

1.2 Tìm hiểu chung hệ thống lưu trữ hàng hóa

1.2.1 Các cách thức vận chuyển thông dụng

Hình 1.2

7

Các ngành công nghiệp trên thế giới đang phát triển nhanh chóng do đó sức ép về mặt kho lưu trữ, tiền nhân công và nhu cầu khách hàng tăng khiên cho việc vận chuyển và lưu trữ hàng hóa trong kho cần được cái tiến so với phương pháp sử dụng sức người truyền thống vừa kém hiệu quả, không tận dụng hết sức chứa kho hàng và gặp nhiều vấn đề trong việc bảo quản và tu sửa kho Từ đó các kho hàng hiện đại dần trở nên phổ biến rộng dãi đáp ứng các nhu cầu về kho hàng trong sản xuất giúp khắc phục những hạn chế của các kho hàng truyền thống

Hiện nay, trên thế giới có nhiều hệ thống kho hàng hóa, các hệ thống này rất đa dạng và phong phú về cách thức lẫn thiết bị Nhưng phổ biến nhất vẫn là sử dụng sức người để bốc dỡ hàng hóa, các dạng thiết bị, phương tiện bốc dỡ cần người điều khiển để xếp hàng hóa

- Sử dụng nhiều diện tích để chứa hàng hóa

- Không phân loại các hàng hóa khác nhau ( các mặt hàng thương sủ dụng chung mọi diện tích kho)

Hình 1.3

8

- Không bảo quản hàng hóa tốt ( các mặt hàng xếp đống lên nhau ), dễ bị hư hại trong quá trình vận chuyển và lưu giữ

- Khó kiểm soát số lượng hàng hóa ra vào kho

Với sự phát triển khoa học tạo ra các hệ thống kho hàng tự động giúp cho các doanh nghiệp có thể quản lí tốt hàng hóa đồng thời phân loại,vận chuyển và lưu trữ hàng hóa ra vào kho nhờ các hệ thống tự động sử dụng robot hỗ trợ Tuy điều đó đồng nghĩa với việc chi phí đầu tư cho các trang thiết bị cho hệ thống kho tự động sẽ khá lớn bù lại thì hàng hóa được vận chuyển nhanh gọn, bảo quản tốt hàng hóa, dễ quản lý kiểm soát số lượng mẫu mã và chất lượng hàng trong kho, tiết kiệm nhân công,…

Một số loại thiết bị bốc dỡ hàng cơ bản ngày nay:

Hình 1.4

- Phần mềm gồm: phần mềm quản lý các robot vận chuyển (Crane Control

Software) và phần mềm quản lí hàng hóa (Warehouse Management Software)

- Phần cứng gồm: các hệ thống giá kệ cố định (Static Racking), các robot vận chuyển hàng , hệ thống các băng tải vận chuyển hàng (Conveyor) và hệ thống các cửa tự động xuất nhập hàng (Automated Doors)

Các kho hàng tự động được đánh giá là tối ưu hóa cho các loại kho hàng đông lạnh do những ưu điểm và mức đầu tư hợp lý mà giải pháp mang lại như:

- Mật độ lưu trữ cao: nhờ việc tận dụng được tối ưu diện tích kho từ chiều cao đến chiều rộng, các robot nhỏ nên diện tích sử dụng sẽ tối ưu hơn so với các phương pháp khác, giúp tiết kiệm chi phí đầu tư xây dựng cho diện tích sử dụng

và hệ thống ướp lạnh

- Tốc độ xuất nhập cao: trung bình 1 tấn hàng/phút/robot

- Không cần hệ thống chiếu sáng, tiết kiệm chi phí đầu tư, chi phí bảo chì, chio phí vận hành

- Thất thoát nhiệt thấp: do tối ưu diện tích sử dụng nên sẽ giảm thất thoát nhiệt xuống đất, qua các cửa ra vào hoặc đèn chiếu sáng, giảm thời gian xả đá của hệ thống lạnh

- Không sử dụng lao động trong kho: tiết kiệm chi phí nhân công, quản ly, bảo hiểm và thiết bị hỗ trợ

10

- Quản lý hiệu quả nhờ các phần mềm quản lý kho kết hợp công nghệ mã vạch (Barcode) hay thẻ từ (Transponder) giúp giảm chi phí quản lý nhân công đồng thời dễ đạt tiêu chuẩn ISO để tạo lợi thế cạnh tranh

 Các sản phẩm từ khâu đóng gói (được một hệ thống sắp xếp thành các linh kiện hàng lớn đối với các sản phẩm có kích thước nhỏ, nếu sản phẩm

có kích thước lớn thì nhập kho trực tiếp) được băng chuyền mang đến vị trí chờ để nhập kho Tại vị trí nhập kho hệ thống cơ khí sẽ mang lần lượt các kiện hàng hoặc sản phẩm này sắp xếp vào các vị trí thích hợp trong kho và lưu dữ liệu của hàng vừa nhập kho vào máy tính Đối với việc xuất kho hoàn toàn tương tự nhưng ngược lại Hệ thống cơ khí cơ bản của một nhà kho tự động là một robot hoạt động theo ba trục và di chuyển theo đường ray để mang hàng sắp xếp vào kho, và hệ thống băng chuyển để phân phối sản

phẩm xuất nhập Số lượng robot sử dụng trong một nhà kho ít hay nhiều hoàn toàn phụ thuộc vào đặc tính của nhà kho đó Nếu một nhà kho tự động cần khả năng lưu trữ cao nhưng tốc độ thấp thì số lượng robot không nhiều và hệ thống băng chuyền không quá phức tạp Nhưng nếu một nhà kho cần khả năng lưu trữ cao với tốc độc cao thì số lượng robot rất lớn di

chuyển trên các ray độc lập, theo đường cong hoặc chuyển ray dẫn đến hệ thống băng chuyền để phân phối cho các robot này rất phức tạp Mô hình nhà kho có khả năng lưu trữ cao nhưng tốc độ thấp thích hợp cho các nhà máy mà sản phẩm của họ được sản xuất với năng suất cao, số lượng lớn như: thực phẩm, điện tử…

Đối với các nhà máy chỉ sản xuất một sản phẩm thì hệ thống băng chuyền chỉ đơn thuần phân phối sản phẩm cho các robot một cách tối ưu

11 Hình 1.5

Nhưng với những nhàmáy sản xuất nhiều loại sản phẩm cùng lúc thì

hệ thống băng chuyền còn thực hiện phân loại sản phẩm vào khu vực thích hợp

Cấu trúc cơ bản của một nhà kho tự động bao gồm nhiều hành lang, dọc theo mỗi hành lang có một hay nhiều máy xếp, dỡ tự động Hai bên hành lang là các khoang chứa hàng Đầu mỗi hàng lang là trạm xếp dỡ Các trạm xếp dỡ liên hệ với nhau theo hệ thống băng chuyền Nhìn chung kho tự động được cấu thành từ 3 phần:

- Hệ thống vận chuyển

- Hệ thống xuất nhập

- Hệ thống lưu giữ

1.2.3 Hệ thống vận chuyển

12

Hệ thống băng tải được sử dụng như một giải pháp tối ưu cho kho tự động của các siêu thị, các công ty dược… băng tải ở những môi trường này có nhiệm vụ vận chuyển hàng hóa từ kho đến nơi giao hàng cho khách

VD: băng tải dùng trong các công ty dược

1.2.4 Cấu tạo băng tải dược phẩm

Băng tải dược phẩm gồm có hai phần chính là phần khung và dây băng tải

Khung băng tải dược phẩm: Được thiết kế từ chất liệu nhôm định hình hoặc inox 304 có độ bền cao, có khả năng chịu lực tốt

Dây băng tải: Tùy vào từng khâu sản xuất của nhà máy mà dây băng tải có thể được thiết kế bằng dây băng tải pvc, pu hoặc dạng lưới,…

Ngoài ra còn có các bộ phận đi kèm khác như rulo băng tải, bánh xe, động cơ giảm tốc,

Hình 1.6

- Hệ thống băng tải dược phẩm thường được làm từ nhôm định hình hoặc inox

304 không gỉ đảm bảo yêu cầu vệ sinh cần thiết

-Thế kế băng tải đơn giản, dễ sử dụng và vận hành

-Băng tải giúp cho quá trình sản xuất được diễn ra một cách liên tục, tiết kiệm thời gian, sức lao động

14

nhau nhưng không phải là các loại vật liệu đặc biệt như chịu nhiệt độ cao, chịu dầu, chịu axit, chịu ăn mòn, chịu nước, chống cháy chịu cường độ cao…

Vd:băng tải dùng trong khai thác khoáng sản

Hệ thống băng tải trong ngành khai thác đá là một sự lựa chọn tối ưu nhất cho doanh nghiệp giúp nâng cao năng suất, thay thế sức người trong quá trình vận chuyển, giảm nhân công, mang lại hiệu quả kinh tế cao

Các đặc điểm cần lưu ý khi lựa chọn băng tải vận chuyển trong ngành khai thác đá: Trong ngành khai thác đá, hệ thống băng tải vận chuyển có nhiều loại: vận chuyển

đá hộc, đá tảng lớn sau khi khai thác thô hay vận chuyển đá bột, đá dăm, đá 1 -2,

đá 2 – 4, đá 4 – 6, …Nên cần rất chú ý khi lựa chọn băng tải phù hợp để mang lại hiệu quả cao nhất

Loại băng tải được sử dụng chủ yếu thường là: Băng tải cao cấp với loại lớp bố bên trong là sợi vải tổng hợp polyester, có đặc điểm là bền và độ chịu kéo rất tốt, tỷ lệ dãn dài thấp

Khi khai thác sử dụng loại EP từ 100 đến Ep 300 tùy từng vị trí tải, cỡ vật liệu tải, điều kiện tải và lượng thời gian chạy mỗi ngày Về độ kháng mòn nên dùng loại từ

Hình 1.7

16

Các robot, xe tự hành là những thiết bị tất yếu của một hệ thống kho tự

động.Chúng di chuyển trong diện tích của nhà kho theo 3 trục, làm nhiệm vụ đưa hàng từcổng nhập đến những ô trống và lấy hàng từ những ô chứa hàng ra cổng xuất.Robot lấy cất hàng tải trọng thấp được thiết kế chuyên cho các hộp, thùng, hoặc là những hàng hóa có tải trọng thấp Robot này có tốc lấy hàng rất cao Robot lấy cất hàng tải trọng trung bình có tốc độ lấy cất khá nhanh, hiệu quả và chính xác đối với lưu trữ dùng pallet Robot lấy cất hàng tải trọng cao được thiết kế riêng theo yêu cầu lưu trữ cũng như môi trường làm việc đặc trưng của khách hàng

Hình 1.8

17

1.2.5 Hệ thống xuất nhập

Hệ thống xuất nhập của kho tự động có thể áp dụng nhiều phương thức khácnhau có thể kể đến như dung nhân công, thẻ từ, tích kê, mã vạch, máy tính,camera Trong phạm vi đồ án này, chúng em xin giới thiệu sơ qua

về phương pháp xuất nhập bằng mã vạch Mã vạch (Barcode) là hình gồm nhiều sọc đứng,rộng và hẹp được in để đại diện cho các mã số dưới dạng máy có thể đọc được Các mã sọc phù hợp với tiêu chuẩn Universal Product Code(UPC) được in trên hầu hết các sản phẩm hàng hóa bày bán trong các siêu thị hiện nay Khi hình mã sọc được kéo lướt qua một dụng cụ quét quang học ở quầy kiểm tra thu tiền, máy tính sẽ đối chiếu số hiệu sản phẩm với cơ sở dữ liệu các danh sách giá và in ra giá tiền đúng với mã đó

Hình 1.9

18

Các nghiên cứu cho thấy con người thường gây ra ít nhất một lỗi trong khoảng

200 lần nhập số liệu vào máy Khi sử dụng mã vạch và máy đọc mã vạch, khả năng sai sót chỉ còn 1 phần 6 triệu Độ chính xác của việc dùng mã vạch còn cao hơn nữa khi số liệu của mã vạch được tạo ra và kiểm soát tự động bởi chương trình không có sự can thiệp của con người Mã vạch là một phát minh của thế kỷ 20 và

nó càng ngày trở nên quan trọng trong cuộc sống bởi tính hiệu quả mà nó mang lại,và nó là 1 phần quan trọng trong việc quản lý xuất nhập trong kho tự động Nguyên tắc đọc mã vạch máy quét: máy quét sẽ phảt ra 1 chùm laser công suất thấp, chùm sáng gặp mã vạch sẽ phản xạ lại một giàn cảm biến quang

Vi điều khiển sẽ phân tích vùng phản xạ của ánh sáng và tính toán khoảng cách của các vạch sáng và tối rồi giải mã ra một loại ký tự tương ứng với tập hợp vạch nào đó và theo tiêu chuẩn mã vạch nào đó.Sau khi giải mã

Hình 1.10

Hình 1.11

19

thành các ký tự sẽ đưa lên host hoặc lưu vào bộ nhớ đệm của thiết bị đọc

và đợi lệnh truyền.Khi có lệnh truyền tương ứng với chuẩn truyền thống nào đó RS232,IR, wireless,… sẽ gửi dữ liệu vừa giải mã được yêu cầu tới nơi nhận Công nghệ mã vạch ứng dụng trong nhà kho tự động: Mỗi đơn vị hàng khi nhập vào kho

sẽ được dán nhãn mã vạch,tương ứng với 1 ô trong kho.Mã vạch đó sẽ lưu và được máy tính xử lí,truyền qua PLC để đưa hàng đến đúng vị trí của nó Quá trình xuất hoàn toàn ngược lại

*) Ưu điểm hệ thống quản lý kho hàng bằng mã vạch:

- Phiếu nhập, xuất mã sinh tự động

- Giá bán, giá nhập sinh tự động theo quy định và có thể sửa đổi

- Ghi nhận nhân viên xuất hàng và khách hàng

- Theo dõi tồn kho, kiểm kê hàng hóa, dự báo hàng hết hạn

- Quản lý hàng hóa bảo hành, bảo trì

1.2.6 Hệ thống lưu trữ

Hiện nay có nhiều loại hình kho lưu trữ tùy theo mục đích sử dụng của doanh

nghiệp do đó các hệ thống lưu trữ rất đa dạng nhờ đó giúp cách doanh nghiệp gia tăng sản xuất và tăng tính cạnh tranh trên thị trường

20

*) VD: Hệ thống quản lý kho lạnh –DMS_COLD STRORAGE:

* Hệ thống danh mục dùng chung khai báo ban đầu:

Danh mục kho hàng,loại vật tư hàng hóa,mã chi tiết vật tư hàng hóa, danh mục khách hàng, danh mục người sử dụng…

* Báo cáo nhanh, chi tiết:

* Thông tin chi tiết về tình hình xuất-nhập-tồn hàng hóa:

- Quản lý danh sách hàng hóa, loại hàng hóa, quy cách hàng,quy cách đóng gói

* Quản lý xuất kho và xuất kho theo điều kiện:

* Thiết lập sơ đồ kho theo đúng thực tế

* Hỗ trợ chọn nhập,xuất trên sơ đồ

* Hỗ trợ theo dõi hàng hóa trực quan trên sơ đồ kho

* Hỗ trợ theo dõi dồn hàng,dời hàng trực tiếp trên sơ đồ kho:

-Hiển thị màu báo hiệu các vị trí còn trống hàng trên bản đồ vị trí

21

-Theo dõi và đánh giá tình hình tồn kho trong ngày

*)Ưu điểm

-Quản lý hàng hóa toàn diện

* Tối ưu hóa việc lưu kho

* Tự động hóa quá trình nhập / xuất hàng

* Tận dụng tối đa không gian lưu trữ hàng trong kho

*) An toàn phòng chống cháy nổ cho nhà kho

*) Sử dụng thiết bị đo nhiệt độ, độ ẩm và điểm sương sử dụng công nghệ Psoc

1.2.7 Hệ thống cảm biến trong dây chuyền

Trong quá trình vận chuyển hàng hóa tự động đã sử dụng các loại cảm biến đo lường khoảng cách để điều khiển quá trình vận hành của dây chuyền vận chuyển hàng hóa

Cảm biến khoảng cách hay còn được gọi với tên cảm biến li độ, là thiết bị điện tử giúp xác định khoảng cách từ vị trí của điểm xét đến vật thể Ngoài ra, loại cảm

22

biến này còn được sử dụng để xác định mức hóa chất trong các loại bình chứa và các ứng dụng khác trong lĩnh vực công nghiệp, sản xuất

Thông thường cảm biến khoảng cách có thể chia thành các dòng như sau:

- Cảm biến tiệm cận đo khoảng cách

- Loại cảm biến laser đo khoảng cách

- Cảm biến dùng hệ thống sóng siêu âm

- Cảm biến từ đo khoảng cách

Hình 1.12

23

Hình 1.13: Hoạt động của cảm biến laser

+) Nguyên lý hoạt động của cảm biến tiệm cận

Cảm biến tiệm cận biến đổi các tín hiệu chuyển động hoặc lặp lại thành tín hiệu điện, đo khoảng cách bằng cách tạo một từ trường phía trước cảm biến Loại cảm biến này cho hiệu quả đo chính xác cao, tuy nhiên chỉ phát hiện vật với khoảng cách rất ngắn, tính bằng đơn vị milimet

+) Nguyên lý hoạt động của cảm biến Laser

Cảm biến Laser là một trong những thiết bị phổ biến nhất khi dùng để đo khoảng cách Sử dụng quá trình thu phát tia laser với nguyên lý phát xạ cảm ứng, thiết bị

có thể hoạt động chính xác cao với phạm vi đo rộng Do vậy mà chúng được ứng dụng trong nhiều điều kiện môi trường khác nhau

24

+) Nguyên lý hoạt động của cảm biến siêu âm

Cảm biến siêu âm đo khoảng cách dựa trên nguyên lý phát ra chùm sóng siêu âm đến vật phản xạ về cảm biến Đây cũng là thiết bị hoạt động cho kết quả có độ chính xác rất cao Với rất nhiều ứng dụng, cảm biến siêu âm được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp

+) Nguyên lý hoạt động của cảm biến Encoder

Cảm biến Encoder hoạt động trên nguyên lý đĩa quay quanh trục, trên đĩa có các rãnh để tín hiệu quang chiếu qua đĩa, giúp xử lý các chuyển động và chuyển thành các tín hiệu điện Tuy không được sử dụng phổ biến như các loại cảm biến đo khoảng cách khác vì giá thành và ứng dụng không được rộng rãi, nhưng cảm biến Encoder lại thích hợp cho 1 số ứng dụng đặc thù trong ngành công nghiệp nặng

Tín hiệu ngõ ra của cảm biến khoảng cách

Các loại cảm biến đo khoảng cách thường có tín hiệu ngõ ra dạng analog dùng loại dòng điện 4-20ma, 0-20ma hay tín hiệu điện áp 0-5V, 0-10V (tín hiệu liên tục có

đồ thị biểu diễn là một đường liên tục như đường hình sin, cos hoặc đường cong lên xuống bất kỳ), NPN hoặc PNP (dạng tín hiệu kích âm,nghĩa là không có tác động thì ngõ ra ở mức 1 bằng nguồn, còn có tác động thì ngõ ra ở mức 0 V, rơle…

Trong đó tín hiệu ngõ ra dạng analog 4-20mA là phổ biến nhất do tín hiệu ít nhiễu hơn, truyền đi được xa hơn khi sử dụng bộ chuyển đổi tín hiệu, khuếch đại tín

25

hiệu.Tùy theo nhu cầu điều khiển giám sát mà người dùng có thể lựa chọn loại ngõ

ra cho phù hợp

+)Đặt điểm sai số của cảm biến khoảng cách

Các thiết bị cảm biến khác nhau sẽ có mức sai số khác nhau và tương ứng với mục đích sử dụng Trị số này còn tùy thuộc vào thang đo, nguyên lý sử dụng tương ứng Thông thường sai số của thiết bị được ghi cụ thể trên bảng thông số của sản phẩm

Ví dụ với cảm biến laser, mức sai số tính theo đơn vị centimet Cảm biến tiệm cận với khả năng đo cự li ngắn, sai số sẽ tính theo đơn vị milimet

+) Phạm vi đo của cảm biến khoảng cách?

Tương tự với yếu tố sai số, các cảm biến khoảng cách khác nhau cũng sẽ có giới hạn đo khác nhau Cảm biến laser là thiết bị có thể xác định khoảng cách lớn nhất, cho khả năng đo lên đến 3000m

Do đó, khi chọn sản phẩm phù hợp, bạn cần tìm hiểu và hiểu về khả năng xác định khoảng cách Từ đó, biết cách chọn sản phẩm hiệu quả và phù hợp nhu cầu dùng

+) Đo khoảng cách:

Ứng dụng đầu tiên chính là sử dụng để đo khoảng cách trong các hệ thống công nghiệp sản xuất, kho bãi, hàng hải Ví dụ trong quá trình lắp ghép tàu, cảm biến đo

26

khoảng cách từ mép bến cho tàu đến và đảm bảo rằng các mục tiêu được thông báo

về khoảng cách hiện tại giữa tàu và các bến tàu đổ bộ ở tất cả các lần đo

Hình 1.14: Cảm biến khoảng cách trong các ứng dụng đo

+) Thông tin vị trí các hệ thống di chuyển:

Trong các hệ thống di chuyển kho bãi như cần cẩu giàn, cảm biến khoảng cách rất quan trọng để có thông tin về vị trí hiện tại của cần cẩu, tránh trường hợp xảy ra va chạm Cảm biến được lựa chọn là loại cảm biến vật cản laser, sử dụng với sự hỗ trợ của gương phản xạ

+) Phát hiện vị trí các bộ phận, chi tiết máy:

Sử dụng cảm biến khoảng cách tiệm cận giúp phát hiện các vật thể bằng kim loại, chi tiết máy với khoảng cách đo từ vài mm cho tới vài chục mm Cảm biến còn được sử dụng để xác định xem các bộ phận trong dây chuyền di chuyển bằng cần cẩu có vào đúng vị trí hay không?

+) Định vị container:

Trong ngành hàng hải, khi bốc xếp container trên tàu, cầu, cảng và các phương tiện vận chuyển cần phải biết vị trí chính xác của các container liên quan đến cần cẩu Cảm biến khoảng cách sẽ hỗ trợ hiệu quả trong việc xác định vị trí và giám sát các container

+) Cảm biến khoảng cách có dễ sử dụng không?

Các thiết bị cảm biến khoảng cách được biết tới như một thiết bị đo chuyên dụng trong các lĩnh vực công nghiệp, thay thế cho các thao tác đo truyền thống Do vậy

28

mà cách sử dụng cũng đơn giản và phù hợp với các ứng dụng đó Người dùng chỉ cần lưu ý những thông tin trong hướng dẫn sử dụng, biết cách kết nối là có thể dùng cảm biến khoảng cách nhanh chóng và dễ dàng

+) Lưu ý cách chọn cảm biến khoảng cách

Với nhiều dòng cảm biến khoảng cách khác nhau trên thị trường, người dùng cần cân nhắc và chú ý một số điều sau đây để chọn được dòng sản phẩm ưng ý và phù hợp với nhu cầu sử dụng

+) Cách kết nối cảm biến với bộ điều khiển một cách an toàn

Để kết nối cảm biến đo khoảng cách với bộ điều khiển, người dùng cần chú ý tới ngõ ra của thiết bị có dạng nào Tùy thuộc vào ngõ ra dạng PNP hay NPN mà có cách đấu khác nhau

Nếu cảm biến có ngõ ra dạng PNP thì ta cần chú ý đến điện áp nguồn của cả cảm biến và đầu vào của bộ điều khiển PLC Khi cả 2 cùng sử dụng 1 loại nguồn (AC hoặc DC) thì có thể đấu trực tiếp.Trong trường hợp khác nguồn thì phải dùng bộ chuyển đổi (rơ le trung gian) Cấp nguồn cho cảm biến bình thường, cuộn dây rơ le

có một đầu nối mass, một đầu nối với ngõ ra cảm biến Tiếp điểm hở của rơ le thì đấu vào bộ điều khiển

29

Nếu cảm biến đo khoảng cách có ngõ ra dạng NPN thì cũng phải dùng rơ le trung gian tương tự như trên, nhưng khác chỗ cuộn dây rơ le có một đầu nối lên V+ và một đầu nối ngõ ra cảm biến

+) Giá của cảm biến khoảng cách có đắt không?

Các loại cảm biến khác nhau về chủng loại, nguyên lý hoạt động và nguồn gốc, do vậy mà giá thành của chúng cũng tương đối đa dạng Hầu hết các cảm biến khoảng cách có giá dao động từ hàng trăm cho tới vài triệu đồng Với những dòng cảm biến có xuất xứ từ các nước Châu Âu sẽ có giá bán cao hơn Do vậy, tùy vào nhu cầu sử dụng mà bạn nên tham khảo giá và thương hiệu cũng như những lưu ý đã nêu để chọn được một thiết bị phù hợp

1.3 Định hướng đề tài

Qua tìm hiểu hệ thống lưu trữ kho như trên, đề tài “Thiết kế hệ dẫn động cho kho hàng tự động” qua sự thống nhất và hợp tác nhóm bọn em đã lựa chọn thiết kế hệ thống dẫn chuyền tự động:

1.3.1 Hệ thống cơ

Trong hệ thống kho hàng tự động để vận chuyển các robot tự hành thông thường người ta sử dụng động cơ xoay chiều không đồng bộ, động cơ đồng bộ và động cơ điện một chiều Trong hệ thống của chúng em sử dụng động cơ điện một chiều nam châm vĩnh cửu công suất nhỏ

30

1.3.2 Động cơ điện một chiều

Cấu tạo của động cơ một chiều gồm 2 phần chính là phần tĩnh và phần quay:

Hình 1.15 Cấu tạo động cơ 1 chiều

1 Sato 2 Rôto 3.Vỏ máy

31 Hình 1.17 Cấu tạo roto

Bao gồm có các bô phân chính sau:

Phần quay ( Rôto ):

32

Cấu tạo của Rôto

Bao gồm có các bô phân chính sau:

- Lõi thép - Dây quấn

- Dây quấn - Trục rôto

- Cổ góp

1.3.3.Các cách chuyển nhập hàng

Các cách chuyển nhập vào kho gồm:

Sử dụng phần mềm chuyển nhập kho : giúp quản lý qua trình vận hành của máy đồng thời phân loại kiểm tra tình trạng và số lượng hàng trong kho dễ dàng thuận tiện

- Sử dụng bảng điều khiển tại máy : hộ trợ công nhân chuyển nhập hàng tại

chỗ kiểm tra tình trạng kho và vận hành máy dễ dàng

Hình 1.18

33

1.3.4 Kết luận

Từ những nghiên cứu trên có thể thấy tầm quan trọng và sự hiệu quả mà kho hàng

tự động mang lại cho các ngành công nghiệp hiện đại ngày nay Qua đó ta có thể nhận xét :

-"Nhà kho tự động" là một thuật ngữ mô tả các hệ thống kho chứa và quản lý hàng hóa hoạt động tự động mà không cần sự can thiệp của con người Các hệ thống nhà kho tự động thường sử dụng công nghệ tự động hóa và trí tuệ nhân tạo để tự động thực hiện các công việc như lưu trữ, xử lý và di chuyển hàng hóa

Tính năng và lợi ích của nhà kho tự động bao gồm:

1 Tối ưu hóa không gian lưu trữ: Hệ thống tự động có thể sắp xếp hàng hóa một cách tối ưu, giúp tận dụng không gian lưu trữ một cách hiệu quả

Hình 1.19

Các hệ thống nhà kho tự động thường được áp dụng trong các ngành công nghiệp như logistics, sản xuất và bán lẻ để tối ưu hóa quy trình vận hành và giảm thiểu chi phí

1.4 Một số loại nhà kho tự động thông dụng:

+) Hệ thống kho tự động sử dụng

Hệ thống kệ AS/RS là gì?

Hệ thống kệ robot tự động AS/RS là viết tắt của Automated Storage and Retrieval System (ASRS), là một giải pháp hiện đại cho việc lưu trữ và truy xuất hàng hóa tự động Nó bao gồm nhiều thành phần cơ bản, bao gồm hệ thống khung giàn

(racking) và một robot tự động được điều khiển hoàn toàn bằng máy tính để thực hiện việc lấy và đặt hàng vào các vị trí lưu trữ

 Robot là chi tiết quan trọng nhất của hệ thống kệ ASRS Robot được sử dụng

để vận chuyển hàng hóa ra vào hệ thống kệ Robot có thể được điều khiển bằng hệ thống điều khiển tự động hoặc hệ thống điều khiển bằng tay

 Hệ thống kệ là nơi lưu trữ hàng hóa trong kho Hệ thống kệ có thể được thiết

kế theo nhiều kiểu dáng và kích thước khác nhau, tùy thuộc vào nhu cầu lưu trữ của doanh nghiệp

 Phần mềm quản lý robot là phần mềm điều khiển robot xuất nhập hàng Phần mềm này được sử dụng để lập trình các hoạt động của robot, như vị trí lấy hàng, vị trí đặt hàng, tốc độ di chuyển,

 Phần mềm quản lý hàng hóa là phần mềm quản lý và kiểm soát hàng tồn kho Phần mềm này được sử dụng để theo dõi tình trạng hàng tồn kho, như

số lượng hàng tồn kho, vị trí hàng tồn kho,

và chiều rộng mỗi lối đi được xây dựng ở mức tối thiểu

Hình 1.20

37

+)Tốc độ xuất nhập hàng cao

Được vận hành bởi robot, có thể di chuyển với tốc độ cao và chính xác Tốc độ xuất nhập hàng của hệ thống kệ ASRS có thể vượt qua 1 tấn/robot/phút Điều này giúp doanh nghiệp đáp ứng nhu cầu xuất nhập hàng nhanh chóng và hiệu quả

+)Tiết kiệm chi phí đầu tư

Có thể sử dụng duy nhất 1 robot để vận chuyển hàng hóa Điều này giúp doanh nghiệp tiết kiệm chi phí đầu tư ban đầu

Ngoài những đặc điểm trên, hệ thống kệ ASRS còn có một số đặc điểm khác, như:

 Tính linh hoạt cao: có thể được thiết kế và tùy chỉnh theo nhu cầu lưu trữ của doanh nghiệp

 Tính an toàn cao: được trang bị hệ thống an toàn tiên tiến để đảm bảo an toàn cho người lao động và hàng hóa

ASRS là một giải pháp tự động hóa lưu trữ tiên tiến, mang lại nhiều lợi ích cho doanh nghiệp Tuy nhiên, cũng có một số hạn chế như chi phí đầu tư ban đầu cao

và yêu cầu kỹ thuật phức tạp Doanh nghiệp cần cân nhắc kỹ lưỡng các yếu tố này trước khi quyết định triển khai hệ thống kệ ASRS

Có thể bạn quan tâm: Tự Nhập Tự Xuất – ASRS

38

Trên nguyên lý truy hồi cảm biến, cả quá trình xuất và nhập hàng được diễn ra hoàn toàn tự động Gia tốc xuất nhập hàng của ASRS là lựa chọn tuyệt vời hơn các kho khác

1 Tối đa hóa không gian: không yêu cầu nhiều lối đi, hệ thống tập trung cải thiện mật độ lớn hàng lưu kho

2 Cho phép chứa nhiều mã SKU quy mô 10.000m2: hệ thống mang lại hiệu quả lưu kho cao tầng

Hình 1.21

5 Đa dạng mô hình: Hệ thống cung cấp nhiều tùy chọn về thiết kế và kích thước, bao gồm sử dụng băng tải tự động để luân chuyển hàng hóa từ quá trình nhận hàng đến các vị trí được cài đặt sẵn Điều này giúp phù hợp với mọi không gian trong kho lưu trữ

6 Khả năng truy xuất cao: Hệ thống đảm bảo truy xuất hàng hóa nhanh chóng, chính xác và kịp thời, đáp ứng nhu cầu của khách hàng một cách hiệu quả

7 Tối ưu hóa hiệu suất: Thay vì sử dụng xe nâng truyền thống, hệ thống ASRS

sử dụng trục tự động để lấy hàng trực tiếp từ kho và sau đó chuyển chúng đến vị trí đóng gói, từ đó tối ưu hóa quy trình và nâng cao hiệu suất lưu trữ

và vận chuyển hàng hóa

40

Chương II: Nguyên lý hoạt động, các thành phần cấu tạo và thông số của máy

2.1 Một số máy của các hãng phổ biến

a) Sơ lược nhà kho thông minh của hãng intech

- Nhà kho Modul Intech: là hệ thống nhà kho tự động của hãng gồm hệ giá đỡ nhiều tầng và xe đẩy đưa đón chạy thẳng đứng Thông qua phần mềm quản lý để điều phối xe đưa đón vận chuyển các khay chứa từ vị trí lưu trữ trên giá đỡ và ngược lại

- Hệ thống tự động quét chiều cao khay nhập hàng, nhằm tối ưu vị trí lưu trữ

Hình 2.1