Thiết kế mô hình hệ thống tìm và lưu trữ hàng hóa tự động (AS RS)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG TÌM VÀ LƯU TRỮ HÀNG HÓA TỰ ĐỘNG (AS/RS) GVHD: Th.S NGUYỄN VIỆT THẮNG SVTH: ĐỖ THANH BÌNH MSSV: 11146009 SVTH: HÀ THANH TỒN MSSV: 11146119 SKL003896 Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH  BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài:“THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG T M VÀ LƢU TRỮ HÀNG HO TỰ ĐỘNG (AS/RS)” Giảng viên hƣớng dẫn: Sinh viên thực hiện: MSSV: Th.S NGUYỄN VIỆT THẮNG ĐỖ THANH BÌNH 11146009 Lớp: Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Khố: 11146B HÀ THANH TOÀN 11146119 11146A 2011 - 2015 Tp.Hồ Chí Minh, ngày 7/ 2015 TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự – Hạnh phúc Bộ môn Cơ Điện tử NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hƣớng dẫn: Th.s Nguyễn Việt Thắng Sinh viên thực hiện: Đõ Thanh Bình MSSV: 11146009 Hà Thanh Tồn MSSV: 11146119 Tên đề tài: THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG VÀ LƯU À TỰ ĐỘNG (AS/RS) Nội dung đồ án: Thiết kế, chế tạo chạy mơ hình hệ thống tìm lƣu trữ hàng hóa tự động (AS/RS) Các sản phẩm dự kiến Mơ hình hệ thống tìm lƣu trữ hàng hóa tự động Ngày giao đồ án: 01/2015 Ngày nộp đồ án: 7/2015 TRƢỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)  Đƣợc phép bảo vệ ………………………………………… (GVHD ký, ghi rõ họ tên) i LỜI CAM KẾT - Tên đề tài: THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG T M VÀ LƢU TR HÀNG HO TỰ ĐỘNG (AS/RS) - GVHD: Th.s Nguyễn Việt Thắng - Họ tên sinh viên: Đỗ Thanh Bình - MSSV: 11146009 Lớp: 111461B - Số điện thoại liên lạc: 0914002511 - Email: binh.auto3333@gmail.com - Họ tên sinh viên: Hà Thanh Toàn - MSSV: 11146119 Lớp: 111461A - Số điện thoại liên lạc: 0939880870 - Email: thanhtoan.e@gmail.com - Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN): - Lời cam kết: “ ôi xin cam đoan khoá luận tốt nghiệp (ĐA ) cơng trình tơi nghiên cứu thực Tôi không chép từ viết cơng bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc Nếu có vi phạm nào, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm” Tp Hồ Chí Minh, ngày 31 tháng năm 2015 Ký tên ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đồ án điện tử, nhóm em nhận đƣợc giúp đỡ tận tình thầy hƣớng dẫn thành viên nhóm đồ án Tự đáy lịng, nhóm em xin bày tỏ lòng biết ơn với: Thầy Nguyễn Việt Thắng giáo viên hƣớng dẫn trực tiếp cho nhóm,c ng nhƣ - thầy c giáo hác ộ m n Cơ Điện Tử, hoa Cơ Kh Chể Tạo Máy, trƣờng Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM tạo điều kiện cho nhóm em học đƣợc kiến thức cần thiết để bắt đầu thực đồ án, hết lịng giúp đỡ tận tình dẫn nhóm em ƣớc hoàn thành đồ án điện tử Tập thể lớp điện tử 111461 hỗ trợ nhóm hồn thành đồ án - Anh Nguyễn Hoàng Huy, kỹ sƣ c ng ty Intel Corporation, góp ý giúp nhóm lựa chọn đề tài tìm hiểu hệ thống quản lý kho tự động, c ng nhƣ cung cấp tài liệu có liên quan đồ án - Cuối cùng, gửi lời biết ơn sâu sắc đến ba mẹ lu n động viên, tạo điều kiện cho chúng hoàn thành đồ án - - Th ng qua đó, nhóm có điều iện để áp ụng iến thức lý thuyết đƣợc học vào ỹ ài tốn thực tiễn Từ đó, r n luyện năng, nâng cao iến thức lý thuyết lẫn thực hành Tp.HCM, ngày 31 tháng năm 2015 Sinh viên thực Đỗ Thanh Bình Hà Thanh Tồn iii TĨM TẮT ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG NHẬN VÀ LƢU TỰ ĐỘNG (AS/RS) Ngày nay, với phát triển công nghệ kỹ thuật, khoa học Xã hội thay lao động thủ cơng thiết bị tự động Vì vậy, cơng nghiệp hóa đại hóa đƣợc đặt lên hàng đầu Do đó, việc ứng dụng hệ thống kho hàng tự động vào dây chuyền sản xuất giúp lƣu trữ hàng hóa dễ dàng mà cịn quản lý số lƣợng hàng tồn kho AS / RS ứng dụng đại trình đại hóa ngành cơng nghiệp Trong giới hạn khóa luận tốt nghiệp, để hoàn thành khoảng thời gian ngắn, chúng tơi tìm hiểu tổng quan AS / RS, từ đó, tính tốn thiết kế mơ hình hệ thống ho hàng cấu vận chuyển, đƣợc điều khiển vi điều khiển giám sát giao diện Winform Cơ cấu vận chuyển sử dụng động ƣớc để di chuyển với ba bậc tự do: Ox, Oy, Oz đƣờng ray dẫn đƣợc thiết lập kho ây đai đƣợc điều khiển máy tính Mỗi loại hàng hóa kho đƣợc ký hiệu mã riêng biệt Khi ngƣời dùng muốn sử dụng nó, cần nhập mã số máy tính, cấu vận chuyển tự động di chuyển vào kho mang sản phẩm cho ngƣời sử dụng Sinh viên thực Đỗ Thanh Bình Hà Thanh Toàn iv ABSTRACT Nowadays, with the development of technical technology, science Society gradually replacing manual labor by automated equipment So, industrialization and modernization are put on top Therefore, application auto warehouse system into the production line not only helps easily cargo storage but also manage inventory quantities AS / RS (Automated Storage and Retrieval System) is a modern applications in process the industrial sector modernization In limit of graduation thesis, to finish in a short time, we only learn about overview of AS / RS, thereby calculating and designing system model warehouse row and carriage structure , are controlled by the microcontroller and monitoring on interface winform Carriage structure uses step motors to move with three degrees of freedom: Ox, Oy, Oz, moving on rails guide is set up in warehouse by straps and is controlled by the computer Each type of goods in warehouse will be denoted in a separate code When users want to use it,just enter the code on the computer, carriage structure will automatically move into the warehouse and bring that product to the user v MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN LỜI CAM KẾT LỜI C M ƠN TÓM TẮT ĐỒ ÁN MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC SƠ ĐỒ, H NH V DANH MỤC T VIẾT TẮT CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 AS/RS gì? 1.2 Lợi ích hệ thống kho hàng tự động AS/RS 1.3 Phạm vi sử dụng 1.4 Cấu tạo AS/RS ản bao gồm: 1.4.1 Kho lƣu trữ 1.4.2 Khây chứa hàng 1.4.3 Máy bốc xếp hàn 1.4.4 Máy t nh điều 1.4.5 Trạm vận chuyển 1.5 Phân loại AS/RS [1] 1.5.1 AS/RS tải đồng n 1.5.2 AS/RS tải nhẹ 1.5.3 AS/RS tải hàng d 1.5.4 AS/RS có ngƣời vi 1.6 Tình hình nghiên cứu ứng dụng hệ thống 1.6.1 Trên giới 1.6.2 Trong nƣớc CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ MƠ HÌNH AS/RS 2.1 Tính tốn thiết kế kho chứa hàng khây chứa hà 2.1.1 Tính tốn kho chứa hà 2.1.2 Thiết kế kho chứa hàn 2.1.3 Mơ hình kho chứa hàn 2.1.4 Khây chứa hàng 2.2 Tính tốn, thiết kế bàn nâng lấy hàng 2.2.1 Cấu tạo hoạt động 2.2.2 Tính tốn thơng s 2.3 Cơ cấu nâng/hạ 2.3.1 Tính tốn lựa chọn độ 2.3.2 Bộ truyền vít me 2.3.3 Bộ truyền đai 2.3.4 M hình cấu nâng 2.4 Cơ cấu di chuyển dọc 2.4.1 Yêu cầu 2.4.2 Thiết kế đế đỡ cho 2.4.3 Lựa chọn ray trƣợt 2.4.4 Tính tốn lựa chọn độ 2.4.5 Tính tốn truyền đ 2.4.6 M hình cấu di chu 2.5 Mơ hình AS/RS hồn chỉnh CHƢƠNG 3:THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 3.1 Bài tốn hoạt động m hình hệ thống vii 3.2 Input, output m 3.2.1 Input m 3.2.2 Output m 3.3 Toạ độ 3.4 Các thiết 3.4.1 Máy t nh (PC) 3.4.2 Board arduino mega 2560 3.4.3 Mo ule TB6560 mo ule UL 3.4.4 Động 3.5 Sơ đồ hối 3.6 Sơ đồ ết nối hệ th 3.6.1 Sơ đồ 3.6.3 Sơ đồ 3.6.4 Sơ đồ 3.6.5 Sơ đồ 3.6.6 Sơ đồ 3.7 Bảng địa 3.8 Giao iện g 3.8.1 Giới thiệu 3.8.2 Các thành phần giao 3.8.3 Cách sử 3.8.4 Các iến tác động chƣơng 3.8.5 Thuộc t nh hiển thị hoạt độn hiển…… 3.9 Lƣu đồ giải thuật điều 3.9.1 Giải thuật chọn chế độ 3.9.2 Giải thuật nhập xuất hàng 63 3.9.12 Giải thuật ph t h ng hết hạng ho start G n thời hạn sử dụng v o H[] e=e+1 Datetime=H[e] S e=e+1 Đ H ng hết hạn omutm Đ e < 17 S End ình 44 i i thuật phát hàng hết hạn kho 64 Nguyên lý phát th ng áo hàng hết hạn ho: Sau hi hởi động hệ thống tiến hành gán thời hạn sử ụng mặt hàng có ho vào mảng H Tiếp theo tiến hành iểm tra thời hạn sử ụng loại hàng (tƣơng ứng giá trị phần tử mảng H ) với thời gian ( atetime) h ng trùng tăng lên phần tử mảng H để tiếp tục iểm tra Nếu atetime trùng với giá trị phần tử H e phần tử ch nh hàng hết hạn sử ụng Lúc tiến hành th ng áo màu t m hàng đó, tiếp tục iểm tra hết hàng kho 3.9.13 Giải thuật uất tất h ng hết hạng ho uton uất h ng hết hạn G n thời hạn sử dụng v o H[] e=e+1 Datetime=H[e] S e=e+1 uất h ng Đ e < 17 S End ình i i thuật xuất tất c hàng hết hạng kho 65 Nguyên lý xuất tất hàng hết hạn ho: Sau hi phát thấy ho xuất loại hàng hết thời hạn lúc hi nhấn utton xuất hàng hết hạn hệ thống tiến hành gán thời hạn sử ụng mặt hàng có ho vào mảng H Sau tiến hành iểm tra thời hạn sử ụng loại hàng (tƣơng ứng giá trị phần tử mảng H ) với thời gian ( atetime) h ng trùng tăng lên phần tử mảng H để tiếp tục iểm tra Nếu atetime trùng với giá trị phần tử H e phần tử ch nh hàng hết hạn sử ụng tiến hành xuất loại hàng hỏi ho hàng Và lặp lại hi hết hàng ho ết thúc 66 CHƢƠNG : THỰC NGHIỆM Chƣơng giới thiệu giới thiệu 4.1 ảng Kế hoạch ảng hoạch đ nh thời STT C ng việc thực Tham T nh toán thiết ế h Gia c ng lắp ráp phần T nh toán thiết ế hệ t Kết nối hệ thống điện hiển Kiểm tra chỉnh sửa hoàn 4.2 Thực nghiệm mơ hình 4.2.1 Hình ảnh gia cơng v rắp r p mơ hình Hình 4.1 Cơ cấu i chuyển ọc vào ho 67 Hình 4.2 Cơ cấu nâng hạ hàng ho hàng Hình 4.3 Bàn nâng hàng 68 Hình 4.4 M hình h hồn thiện 69 4.2.2 Hình ảnh qu trình mơ ph ng thử nghiệm mơ hình Hình 4.5 Hoạt động m hình Hình 4.6 Đồ thị giám sát chuyển động m hình Với: - Đƣờng toạ ộ trục x - Đƣờng toạ ộ trục y 70 Hình 4.7 Giao iện hoạt động m hình Các - Các hàng có màu đỏ hàng chứa hàng, hiển t hàng trống có màu xanh Trong lúc m hình i chuyển đồ thị m lại toạ độ mà i chuyển tới theo thời gian - Đồ thị ghi lại toạ độ mà hệ thống i chuyển tới vị tr hàng có toạ x 147, toạ độ y 126 71 CHƢƠNG : TỔNG KẾT 5.1 Những ết đa đạt đƣợc Tìm hiểu đƣợc nguyên lý hoạt động cấu trúc ản lý kho hàng tự động Thiết ế đƣợc m hình tìm lƣu trữ tự động(AS/RS): T nh toán thiết ế ộ truyền đai cho cấu i chuyển ọc vào ho, hoạt động àn nâng + T nh toán ộ truyền v t me- đai ốccho cấu nâng hạ hàng m hình + Xây ựng đƣợc thuật tốn i chuyển cho m hình + Xây ựng đƣợc giao iện giám sát hệ thống + Giám sát đƣợc thời gian nhập hàng xuất hàng + Nhận iết đƣợc + M đƣợc toạ độ + Xây ựng hoàn thành m Có thêm iến thức lập trình vi điều hiển studio Nâng cao ỹ thiết ế Xây ựng đƣợc sơ đồ Chạy m đƣợc m hình thực nghiệm + 5.2 Những hạn chế đề t i Do thời gian hồn thành đề tài có hạn, nên hó tránh hỏi thiếu xót trình t nh tốn thiết ế, c ng nhƣ làm thực nghiệm m hình Hiện nhóm nhận thấy đề tài số hạn chế sau: Thiết ế h cịn mức độ m hình để sớm đƣa vào thực tiễn cần phải thiện nhiều Tốc độ động chậm Xuất sai số hi động i chuyển tới vị tr hàng, mặt ù sai số h ng lớn Giải thuật áp ụng đƣợc với hệ ho hàng đơn giản, quy m vừa nhỏ Độ cứng vững m hình chƣa cao Chƣa áp ụng đƣợc mã vạch để nhận iện hàng 72 - Chống nhiễu m hình chƣa đƣợc tốt 5.3 Hƣớng ph t triển tƣơng lai Thiết ế cải tiến cấu truyền động a trục x,y,z để phù hợp với loại ho hàng hác Xây ựng giải thuật điều hiển tối ƣu có áp ụng cho ho hàng lớn Đẩy nhanh tốc độ i chuyển động Cải thiện độ cứng vững p ụng nhận iện hàng ằng c ng nghệ mã vạch thay cho việc nhập mã hàng nhƣ Trong tƣơng lai với hoảng thời gian nghiên cứu ài sâu hơn, nhóm tiếp tục cãi thiện phát triển m hình để sớm đƣa m hình vào hoạt động thực tiễn 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Luận V n ốt Nghiệp AS/RS, Đinh Việt Khánh, ĐH Bách Khoa Tp.HCM [2] Nguyễn Trọng Hiệp, GIÁO TRÌNH CHI TIẾT MÁY, NXB Giáo dục - 2009 PGS.TS.Nguyễn Trƣờng Thịnh, KỸ THUẬT ROBOT, NXB Đại học quốc gia TP.HCM [3] Kiểu Xuân Thực-V Thị Thu Hƣơng-V Trung Kiên,VI ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH VÀ ỨNG DỤNG , NXB Giáo dục [4] Tiếng Anh [5] HSTS-3000 Level 2, Maintenance Training Instructor Manual Nguồn Kh c [6] Nghiệm thu Dự án kho hàng tự động, link: http://www.pcworld.com.vn/articles/tin-tuc/tin-trong-nuoc/2009/08/1209144/nghiemthu-du-an-kho-hang-tu-dong/ [7] Arduino Mega 2560 , link : // www.arduino.cc/en/Main/arduinoBoardMega2560 [8] Datasheet TB6560 , link : //www.toshiba.com/taec/components2/Datasheet_Sync/201103/DST_TB6560TDE_EN_27885.pdf link: www.designworldonline.com/low-loss-stepping-motors-invite-newapplications/ [9] [10] 28BYJ-48 Stepper Motor with ULN2003 driver and Arduino Uno, link: http://42bots.com/tutorials/28byj-48-stepper-motor-with-uln2003-driver-and-arduinouno/ [11] Visual studio, link: //msdn.microsoft.com 74 75 ... THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG VÀ LƯU À TỰ ĐỘNG (AS/ RS) Nội dung đồ án: Thiết kế, chế tạo chạy mơ hình hệ thống tìm lƣu trữ hàng hóa tự động (AS/ RS) Các sản phẩm dự kiến Mơ hình hệ thống tìm lƣu trữ. .. MƠ HÌNH HỆ THỐNG NHẬN VÀ LƢU TỰ ĐỘNG (AS/ RS) Ngày nay, với phát triển công nghệ kỹ thuật, khoa học Xã hội thay lao động thủ công thiết bị tự động Vì vậy, cơng nghiệp hóa đại hóa đƣợc đặt lên hàng. .. hiển m hình hệ thống tìm lƣu trữ tự động( AS /RS), giao iện giám sát, lƣu đồ, giải thuật điều hiển, sơ đồ ết nối hệ thống chƣơng trình điều hiển 3.1 i to n hoạt động mơ hình hệ thống Để hệ t hống