Thiết kế, chế tạo máy tự động kiểm tra và phân loại nhãn in trên sản phẩm trong công đoạn đóng gói

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HỒ ĐẮC VĂN NHÂN THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY TỰ ĐỘNG KIỂM TRA VÀ PHÂN LOẠI NHÃN IN TRÊN SẢN PHẨM TRONG CƠNG ĐOẠN ĐĨNG GĨI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ Đà Nẵng - Năm 2017 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HỒ ĐẮC VĂN NHÂN THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY TỰ ĐỘNG KIỂM TRA VÀ PHÂN LOẠI NHÃN IN TRÊN SẢN PHẨM TRONG CƠNG ĐOẠN ĐĨNG GĨI Chun ngành: Kỹ thuật Cơ Điện tử Mã số: 60.52.01.14 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY Đà Nẵng - Năm 2017 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn ký ghi rõ họ tên HỒ ĐẮC VĂN NHÂN MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC TĨM TẮT LUẬN VĂN DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn Cấu trúc luận văn CHƯƠNG TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 TỔNG QUAN NHÀ MÁY FOSTER ELECTRIC ĐÀ NẴNG 1.2 DÂY CHUYỀN ĐÓNG GÓI SẢN PHẨM 1.2.1 Quy trình đóng gói kiểm tra 1.2.2 Ưu điểm hạn chế quy trình 1.2.3 Cải tiến quy trình đóng gói máy tự động kiểm tra nhãn in hộp sản phẩm phân loại vào khay chứa 1.2.4 Cấu tạo nhãn in phân biệt lỗi nhãn in 1.3 BĂNG TẢI TRONG LĨNH VỰC ĐÓNG GÓI NGÀNH CÔNG NGHIỆP NHẸ 1.3.1 Theo phương chuyển động 1.3.2 Theo kết cấu 10 1.3.3 Theo công dụng 11 1.3.4 Theo cấu tạo 11 1.4 CHỌN CÔNG VIỆC ĐỂ THIẾT KẾ, TRANG BỊ CÔNG NGHỆ 11 KẾT LUẬN CHƯƠNG 12 CHƯƠNG PHÂN TÍCH XỬ LÝ ẢNH BẰNG ỨNG DỤNG LABVIEW 13 2.1 GIỚI THIỆU LABVIEW 13 2.1.1 Xử lý ảnh vấn đề xử lý ảnh 13 2.1.2 Những vấn đề hệ thống xử lý ảnh 16 2.2 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN CỦA LABVIEW 17 2.2.1 VI (Vitual Instrument) - Thiết bị ảo 17 2.2.2 Front Panel Block Diagram 17 2.2.3 Icon & Connector 19 2.3 CÁC KỸ THUẬT LẬP TRÌNH TRÊN LABVIEW 19 2.3.1 Tool palette 19 2.3.2 Controls Palette (bảng điều khiển) 19 2.3.3 Function palette 21 2.4 CÁC KIỂU DỮ LIỆU 21 2.4.1 Variables (biến) 21 2.4.2 String 22 2.4.3 Array 23 2.4.4 Các cấu trúc điều khiển luồng chương trình 24 2.5 SUBVI VÀ CÁCH XÂY DỰNG SUBVI 24 2.5.1 Khái niệm SubVI 24 2.5.2 Xây dựng SubVI 24 2.6 LỰA CHỌN TRANG BỊ XỬ LÝ ẢNH VÀ THIẾT LẬP GIAO DIỆN CHƯƠNG TRÌNH XỬ LÝ ẢNH TRÊN LABVIEW 2013 26 2.6.1 Thiết lập trang bị 26 2.6.2 Khởi tạo giao diện chương trình xử lý ảnh LABVIEW 27 2.6.3 Cấu hình cho Camera xử lý ảnh 30 2.6.4 Cấu trúc chương trình Labview 31 KẾT LUẬN CHƯƠNG 32 CHƯƠNG THIẾT KẾ CƠ CẤU MÁY TỰ ĐỘNG PHÂN LOẠI VÀ KIỂM TRA NHÃN IN 33 3.1 CÁC YÊU CẦU ĐẶT RA KHI CHỌN, THIẾT KẾ TRANG BỊ CÔNG NGHỆ 33 3.1.1 Yêu cầu chung mơ hình máy phân loại kiểm tra nhãn in 33 3.1.2 Lựa chọn cấu tạo mơ hình máy tự động 33 3.2 LỰA CHỌN ROBOT GẮP HÚT 35 3.2.1 Tính tốn, thiết kế robot gắp hút 35 3.2.2 Các đặc tính Robot đơn trục 36 3.2.3 Cấu trúc Robocylinder 37 3.3 LỰA CHỌN CƠ CẤU CHO CHUYỂN ĐỘNG VẬN CHUYỂN SẢN PHẨM 39 3.3.1 Sử dụng truyền đai 39 3.3.2 Một số thông số thiết kế ban đầu 40 KẾT LUẬN CHƯƠNG 42 CHƯƠNG THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG PLC VÀ THIẾT LẬP GIAO DIỆN GIÁM SÁT HMI 43 4.1 TỔNG QUAN VỀ PLC 43 4.2 SO SÁNH PLC VỚI CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÁC 44 4.2.1 Hệ thống điều khiển PLC điển hình 44 4.2.2 Vai trò PLC 44 4.2.3 Cấu tạo PLC 44 4.2.4 Ưu nhược điểm hệ thống 45 4.3 PLC HÃNG DELTA 46 4.3.1 Đặc điểm PLC hãng Delta 46 4.3.2 Cấu trúc phần cứng PLC hãng Delta 47 4.3.3 Nguyên lý làm việc PLC hãng Delta 47 4.3.4 Giới thiệu Series DVP-SV có cổng kết nối Ethernet 48 4.4 THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN PLC 49 4.4.1 Sơ đồ khối chương trình PLC 49 4.4.2 Ngõ IN/OUT PLC 50 4.5 THIẾT KẾ GIÁM SÁT GIAO DIỆN HMI 50 4.6 KẾT QUẢ 55 KẾT LUẬN CHƯƠNG 57 KẾT LUẬN CHUNG 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao) PHỤ LỤC TÓM TẮT LUẬN VĂN THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY TỰ ĐỘNG KIỂM TRA & PHÂN LOẠI NHÃN IN TRÊN SẢN PHẨM TRONG CÔNG ĐOẠN ĐÓNG GÓI Học viên: Hồ Đắc Văn Nhân Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ điện tử Mã số: 60.52.01.14 Khóa: K33 PFIEV Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt: Trong nhà máy đại ngày nay, công nghệ xử lý ảnh ứng dụng công nghệ thay dần cho kiểm tra mắt người lao động ngày phát triển nhằm loại bỏ rủi ro trình sản xuất nâng cao suất hiệu cơng việc Tính ưu việt công nghệ xử lý ảnh cho phép kiểm tra nhiều lĩnh vực khác công nghiệp thực phẩm, công nghiệp dệt may, công nghiệp điện tử Trong nhà máy chủ yếu sử dụng lao động thủ công để kiểm tra công đoạn dán nhãn mã vạch cơng đoạn đóng gói Cơng đoạn đòi hỏi tập trung công nhân để kiểm tra sai sót việc in ấn nhãn, mà lỗi hay gặp :nhãn in mờ, khơng rõ nét, nhãn không in, sai code sản phẩm Đề tài khai thác ứng dụng máy tự động kiểm tra phân loại tem nhãn xử lý ảnh với phần mềm Labview Cơ cấu gắp hút robot đơn trục điều khiển giám sát HMI qua PLC Delta DVP-SV TỪ KHÓA: Phần mềm Labview, Robot đơn trục, nhãn in ABSTRACT Nowadays, in current industrial factory, Image processing technology and its application replaced for testing by eyes or labors more and more developed That gets rid of risks in manufacture and pushes high effective working and capacility Superiority of it permits to test many fields diferently such as food industry, textile industry, electronic industry… The factory employed labors to test label and barcode in packing process This requires to focus to check errors on label Therefore, labors maybe not control and mistake errors The topic describes application of automatic testing and distributing label machine by image processing technology with Labview software Clamping mechanism by Robocylinder with control by PLC Delta DVP-SV and superviser by HMI screen KEY WORDS: Labview software, Robocylinder single, label DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu hình 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 1.11 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 3.1 3.2 3.3 3.4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 Tên hình Các sản phẩm tai nghe sản xuất Foster Trụ sở: KCN Hòa Cầm – TP Đà Nẵng nhãn in sản phẩm Băng tải ngang Băng tải nghiêng Băng tải đứng Băng tải xoắn Băng tải cố định Băng tải di động Băng tải hành lý Băng tải lăn Sơ đồ quét ảnh Front Panel chương trình Labview Block Diagram chương trình LabVIEW Giao diện controls palette Giao diện Array Max- Min Icon mặc định Icon sau tạo Cách thức tạo Connector VI Camera xử lý ảnh chế zoom 20x-50x Mơ hình máy tự động kiểm tra phân loại nhãn in Cụm cấu robot gắp hút Cấu tạo robot cylinder Sơ đồ đấu nối thiết bị đến Robocylinder Mơ hình hệ thống điều khiển PLC Cấu trúc phần cứng PLC hãng Delta Nguyên lý làm việc PLC hãng Delta Cách mở rộng Modul PLC hãng Delta Giao diện xử lý ảnh Labview Mơ hình máy thực tế Sản phẩm băng chuyền kiểm tra Cụm robot gắp hút sản phẩm Trang 9 10 10 10 10 11 11 14 18 18 20 23 25 26 27 34 36 38 39 43 47 47 48 55 56 56 57 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Nước ta q trình cơng nghiệp hóa –hiện đại hóa đất nước, việc đẩy mạnh vai trò lao động sang tạo cải tiến công việc để nâng cấp cơng nghệ hợp lý hóa sản xuất nâng cao chất lượng , tăng suất lao động việc cần thiết Hiện chi phí nhân công ngày tăng cao, từ năm 2010 đến năm 2016 mức lương tối thiểu tăng 200% doanh nghiệp FDI Thêm vào ngày nhiều cơng ty xuất từ quốc gia Ấn Độ, Trung Quốc, Braxin cạnh tranh công nghệ giá thành Do yêu cầu không ngừng cải tiến thiết bị máy móc phân xưởng sản xuất nhằm nâng cao hiệu sản xuất giảm chi phí lao động vấn đề trọng Bên cạnh đó, yêu cầu khách hàng ngày khắc khe, tiêu chuẩn đo lường ,kiểm tra truy vết sản phẩm đòi hỏi chỉnh chu kỹ lưỡng trước giao sản phẩm đến khách hàng Trong nhà máy nay, chủ yếu sử dụng lao động thủ công để kiểm tra công đoạn dán nhãn mã vạch cơng đoạn đóng gói Cơng đoạn đòi hỏi tập trung cao cơng nhân để kiểm tra sai sót việc in ấn nhãn, mà lỗi hay gặp :nhãn in mờ, không rõ nét,nhãn không in, sai code sản phẩm…Do dẫn đến sản phẩm đóng gói không đạt yêu cầu gửi đến khách hàng, vấn đề xảy ảnh hưởng nghiêm trọng đến công tác quản lý chất lượng nhà máy uy tín cơng ty chưa kể khoảng đền bù lớn sai sót Đứng trước thực tế đó, nhiều giải pháp đưa ra, việc sử dụng robot scara trang bị hệ thống vision dùng để phân loại kiểm tra sản phẩm khả thi robot scara ADTECH, TOSHIBA THL400, YAMAHA YK400XG, EPSON LS3-401, Robot thường có chi phí đầu tư tương đối cao khoảng từ 20,000-30,000 USD, việc áp dụng nhân rộng nhà máy khó triển khai Việc làm chủ cơng nghệ, nghiên cứu thiết kế, sản xuất, chế tạo hệ thống mà không phụ thuộc vào công nghệ hãng sản xuất lớn giới để chủ động công nghệ giảm chi phí đầu tư yêu cầu cấp thiết khoa học công nghệ Việt Nam nói chung cơng ty nói riêng Robot Scara Vision ADTECH YAMAHA Xuất phát nhu cầu thực tế nêu trên, người nghiên cứu chon đề tài “Thiết kế chế tạo máy tự động kiểm tra phân loại nhãn in sản phẩm cơng đoạn đóng gói” để nghiên cứu thực luận văn Mục tiêu nghiên cứu  Thiết kế cụm máy có chức kiểm tra nhãn in sót lỗi: sai model, sai code khách hàng, in thiếu nét không rõ nét,hoặc chưa dán nhãn  Phân loại nhãn in đạt yêu cầu (OK) chuyển tiếp sang công đoạn kế tiếp, loại nhãn in khơng đạt (NG) vào khu vực riêng Mơ hình mơ máy dự kiến thiết kế ... GĨI SẢN PHẨM 1.2.1 Quy trình đóng gói kiểm tra Quy trình đóng gói phân đoạn cuối cơng đoạn hồn thành sản phẩm Trong công đoạn bao gồm : công đoạn in tem , kiểm tra tem nhãn, đóng gói quét tem in. .. đóng gói máy tự động kiểm tra nhãn in hộp sản phẩm phân loại vào khay chứa 1.2.4 Cấu tạo nhãn in phân biệt lỗi nhãn in 1.3 BĂNG TẢI TRONG LĨNH VỰC ĐÓNG GÓI NGÀNH CÔNG NGHIỆP NHẸ ... HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HỒ ĐẮC VĂN NHÂN THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY TỰ ĐỘNG KIỂM TRA VÀ PHÂN LOẠI NHÃN IN TRÊN SẢN PHẨM TRONG CƠNG ĐOẠN ĐĨNG GĨI Chun ngành: Kỹ thuật Cơ Điện tử Mã số: