Kệ chứa hàng có kích thƣớc 2490x3270x240mm (cao, rộng, sâu) bao gồm 6 hàng và 8 cột tổng cộng là có 48 ngăn chứa hàng. Các thanh khung đƣợc làm bằng nhôm hộp 30x30mm.Kích thƣớc mỗi ngăn chứa hàng là 380x375x240mm. Để đảm bảo chắc chắn phần chân đế đƣợc bắt chặt xuống đất bằng bulong đai ốc. Tại mỗ ô chứa hàng đều có 01 sensor cảm biến để xác định hàng hóa bên trong ô có hay không.
3.3.2. Cụm đường dịch chuyển ngang
Cụm đƣờng dịch chuyển ngang có kích thƣớc 650x4000mm( rộng, dài), Robot dịch chuyển trên cụm đƣờng trên 02 thanh trƣợt. Để tránh rung lắc chúng ta cũng bắt chặt xuống đất bằng bulong đai ốc
Hình 3.3 : Cụm đường dịch chuyển ngang 3.3.3 Robot lấy hàng
Robot là hệ thống tay máy chuyển động tịnh tiến theo 3 trục XYZ đƣợc đặt trên 01 hệ thống trụ đứng. Phƣơng X là chuyển động trên cụm dịch chuyển ngang của Robot, để truyền chuyển động cho phƣơng X ta sử dụng một Mô tơ DC 24V. Phƣơng Y là chuyển động ra vào tay Robot để lấy hoặc cất giữ hàng trên kệ, để thực hiện thao tác ra vào thuận tiện nên lựa chọn bộ truyền Vitme đai ốc bi và truyền động cũng bằng Mô tơ DC 24V. Phƣơng Z là chuyển động lên xuống của robot trên hệ thống trụ đứng, Robot đƣợc gắn chặt vào bộ đai truyền động và nó có thể di chuyển lên xuống dọc theo trụ đứng nhờ có các ổ bi trƣợt trong 02 rảnh inox có phƣơng song song với phƣơng Z.
Hình 3.4: Hệ thống trụ đứng
Các thông số động lực học của Robot: + Vận tốc : Phƣơng X: 1-2m/ phút
Phƣơng Y: 0,8m/ phút Phƣơng Z: 1,6m / phút
+ Hành trình của mỗi trục: Phƣơng X: 700mm Phƣơng Y: 250 mm Phƣơng Z : 360 mm + Tải trọng tối đa ≤ 1 kg.
+ Thời gian cất hàng hóa: 25 giây. + Thời gian lấy hàng hóa: 25 giây.
3.4. Thiết kế phần mềm quản lý hệ thống cất trữ soạn hàng thông minh
3.4.1. Biểu đồ nghiệp vụ
Hình 3.5: Biểu đồ phân rã chức năng hệ thống
- Mô tả chi tiết chức năng
Chức năng 1.1 – tạo phiếu nhập kho: thủ kho tạo phiếu nhập kho khi có hàng nhập vào kho.
Chức năng 1.2 – nhập hàng: thủ kho tạo thông tin hàng khi có mặt hàng mới, kiểm tra lƣợng hàng thực nhập và hàng trong kho.
Chức năng 2.1 – tạo phiếu xuất kho: thủ kho tạo phiếu xuất kho khi có hàng xuất kho.
Chức năng 2.2 – xuất hàng: thủ kho kiểm tra lƣợng hàng trong kho, báo cáo khi hết hàng, yêu cầu luân chuyển kho khi lƣợng hàng không đủ để xuất kho.
Chức năng 3.1 – tạo kho: thêm kho mới.
Chức năng 3.2 – sửa kho: sửa thông tin kho đã có khi xảy ra sai sót thông tin kho.
Chức năng 3.3 – xóa kho: xóa kho khỏi hệ thống khi kho vật lý không còn đƣợc sử dụng.
Chức năng 4.1 – chuyển hàng: hàng đƣợc chuyển từ các kho khác nhau theo yêu cầu của thủ kho.
Chức năng 5.1 – báo cáo nhập kho: thống kê hàng hóa nhập kho theo định kỳ.
Chức năng 5.2 – báo cáo xuất kho: thống kê hàng hóa xuất kho theo định kỳ.
Chức năng 5.3 – báo cáo tồn kho: thống kê hàng hóa tồn kho theo định kỳ.
3.4.2. Danh sách hồ sơ dữ liệu
a. Hồ sơ hàng hóa b. Danh mục hàng c. Nhóm hàng d. Phiếu nhập kho e. Sổ nhập hàng f. Phiếu xuất kho g. Sổ xuất hàng h. Sổ hàng trong kho i. Hồ sơ kho
j. Sổ kho
k. Phiếu chuyển kho l. Sổ chuyển kho m.Lịch sử chuyển hàng 3.4.3. Ma trận thực thể dữ liệu Các thực thể dữ liệu a) hồ sơ hàng hóa b) nhóm hàng c) phiếu nhập kho d) sổ nhập hàng e) phiếu xuất kho f) sổ xuất hàng
g) sổ hàng trong kho h) hồ sơ kho i) sổ kho k) phiếu chuyển kho l) sổ chuyển kho m) lịch sử chuyển hàng Các chức năng nghiệp vụ a b c d e f g h i k l m 1. Nhập kho C C/ R C U U 2. Xuất kho R R C U U 3. Cập nhật kho C U 4. Chuyển kho C U C 5. Báo cáo R R R R R R R R Trong đó -R: Read -U: Update- -C: Create 3.4.4. Thiết kế các bảng dữ liệu Bảng hàng hóa
STT Tên trƣờng Kiểu dữ liệu Ghi chú
1 Mã hàng Varchar Khóa chính
2 Tên hàng Varchar
4 Đơn giá Bigint
5 Mã nhóm hàng Varchar Khóa ngoài
Bảng nhóm hàng
STT Tên trƣờng Kiểu dữ liệu Ghi chú
1 Mã nhóm hàng Varchar Khóa chính
2 Tên nhóm hàng Varchar
3 Ghi chú Varchar
Bảng kho
STT Tên trƣờng Kiểu dữ liệu Ghi chú
1 Mã kho Varchar Khóa chính
2 Tên kho Varchar
3 Địa điểm Varchar
Bảng thủ kho
STT Tên trƣờng Kiểu dữ liệu Ghi chú
1 Mã thủ kho Varchar Khóa chính
2 Tên thủ kho Varchar
Bảng phiếu nhập kho
STT Tên trƣờng Kiểu dữ liệu Ghi chú
1 Mã phiếu nhập Varchar Khóa chính
2 Mã hàng Varchar Khóa ngoài
3 Mã thủ kho Varchar Khóa ngoài
4 Mã kho Varchar Khóa ngoài
5 Ngày nhập Date
Bảng phiếu xuất kho
STT Tên trƣờng Kiểu dữ liệu Ghi chú
1 Mã phiếu xuất Varchar Khóa chính
2 Mã hàng Varchar Khóa ngoài
3 Mã thủ kho Varchar Khóa ngoài
4 Mã kho Varchar Khóa ngoài
5 Ngày xuất Date
6 Số lƣợng xuất Int
Mô hình quan hệ
Biểu diễn các thực thể
- HÀNG HÓA (Mã hàng, tên hàng, đơn vị tính, số lƣợng, đơn giá). - NHÓM HÀNG (Mã nhóm hàng, tên nhóm hàng).
- KHO (Mã kho, tên kho, địa điểm).
- THỦ KHO (Mã thủ kho, tên thủ kho).
3.4.5 Lưu đồ thuật toán cất trả hàng
3.4.6. Xây dựng giao diện điều khiển cơ cấu chấp hành
Mã nguồn mở điều khiển CNC
Những năm 2000 trở lại đây điều khiển CNC trên máy tính ra đời đã khiến việc áp dụng điều khiển CNC cho máy móc thuận tiện hơn. Hiện tại các bộ điều khiển và phần mềm viết dƣới dạng mã nguồn mở hoặc nhà phát triển cho bên thứ 3 can thiệp sâu vào đƣợc phát triển mạnh mẽ. Điển hình phần mềm mã nguồn mở điều khiển CNC nhƣ Linux CNC, Mach3, Mach4; phần mềm và phần cứng mã nguồn mở GRBL.
Hình 3.8: Phần mềm mã nguồn mở CNC Mach3
Các phần mềm này đều thân thiện với ngƣời sử dụng và có thể can thiệp sâu vào phần mềm. Phần cứng điều khiển CNC cho những phần mềm này cũng rất phổ biến, từ giao tiếp cổng LPT, cổng USB, cổng PCI đến Ethernet. Trong đề tài chọn phần mềm Mach3 vì phần mềm đƣợc phát triển và kế thừa từ những năm 2000. Trải qua gần 15 năm, hiện tại phiên bản Mach3 là phiên bản ổn định nhất của hãng và phần cứng cho phần mềm cũng khá phổ biến. Phần mềm đã đƣợc sử dụng cho nhiều máy CNC: máy phay,máy tiện, máy đục gỗ, máy cắt Plasma, cắt Laser, ….. Phần mềm đƣợc sử dụng ở nhiều nƣớc trên thế giới: Mỹ, Nga, Pháp, Ba Lan, Đức, Trung Quốc, Việt Nam …..
Đề tài sử dụng card điều khiển 6 trục chuyển động của hãng CS-LAB. Qua giao tiếp Ethernet phần mềm sẽ điều khiển Card servo. Phần chuyển động, từ card sẽ đƣợc chuyển đến drive các trục để điều khiển. Phần vào/ra sẽ đƣợc chuyển đến các module vào ra: điều khiển cảm biến (sensor), van , rơ le
MOTOR Encoder SERVO DRIVER MOTOR Encoder SERVO DRIVER MOTOR Encoder SERVO DRIVER
CARD SERVO Module In/Out
Máy tính
Cổng Ethernet
Hình 3.9: Sơ đồ kết nối bộ điều khiển CNC
Phần mềm thiết kế giao diện MachScreen
Để thiết kế giao diện cho phần mềm Mach3 có thể sử dụng phần mềm Klaus’ MachScreen, Screen4, Mach3Screen Designer and ScreenTweak hoặc phần mềm thiết kế Flash. Trong đề tài sử dụng phần mềm Klaus’ MachScreen bởi tính dễ sử dụng và đƣợc tác giả liên tục phát triển. Phần mềm này miễn phí, phiên bản sử dụng cho đề tài là phiên bản 1.62 (nguồn http://www.kd- dietz.com/)
Những tính năng chính phần mềm:
-Hỗ trợ tất cả các đối tƣợng điều khiển (control) cho phần mềm Mach3 bao gồm:
DRO (Digital read out): Dùng để hiển thị giá trị số nhƣ tọa độ máy, tọa độ chƣơng trình, thời gian, ….
Scrollbar (thanh trƣợt):dùng để thay đổi % giá trị vận tốc. Image (hình ảnh): hình ảnh nền cho màn hình.
Button(nút điều khiển): chạy Start, Stop, Rewind.
LED (trạng thái): trạng thái các trục tọa độ, In/Out (vào/ra), …. Label (nhãn): thông báo, tên file.
MDI (Manual data input): chế độ nhập dữ liệu thủ công. Gcode: file Gcode đƣợc tải.
Toolpath: màn hình đồ họa file GCode -Tạo mới, chỉnh sửa giao diện.
-Nhập (Import), Xuất (Export) dữ liệu. -Tạo phím tắt cho ứng dụng.
Hình 3.10 : Giao diện phần mềm Machscreen
Xây dựng giao diện
Giao diện cần có các chức năng chính sau: -Chức năng đọc file, sửa file, lọc file. -Chức năng thiết lập thông số máy. -Các chế độ chạy:
Chạy chế độ tự động (Auto Mode). Chạy độ nhấp (Jog Mode).
Chạy chế độ nhập liệu tay (MDI Mode). Chạy về gốc (Home Mode).
Chạy theo tọa độ (Position Mode). -Theo dõi trạng thái, thông báo, lỗi. -Chức năng chuẩn đoán lỗi.
Màn hình thao tác với tập tin
Màn hình này có các chức năng: đọc dữ liệu từ file, lọc dữ liệu theo điều kiện lọc nhƣ khách hàng, số hiệu, bản vẽ…., chức năng chọn file làm việc và chức năng chỉnh sửa file.
Hình 3.11: Màn hình chọn tập tin
Các vùng làm việc
Khi nhấn phím F1 sẽ xuất hiện màn hình chọn tập tin. Màn hình này chia làm 7 vùng làm việc:
Vùng 1: Chi tiết tập tin đang chọn.
Vùng 2: Lọc dữ liệu theo các tiêu chí: Customer, Drawing, Number (Lựa chọn * nếu muốn chọn toàn bộ dữ liệu. Lựa chọn lọc sẽ đƣợc lƣu lại cho những lần sau).
Vùng 3: Tất các các tập tin hiện có trong cơ sở dữ liệu với điều khiển lọc. Vùng 4: Chuyển đổi sang vùng làm việc.
Vùng 5: Các tập tin đƣợc chọn.
Vùng 6: Các thao tác: Thêm, xóa, xóa tất cả với các tập tin chọn. Vùng 7: Nhập, xuất, nén file dữ liệu.
Vùng các chức năng STT Biểu tƣợng Phím tắt Chức năng
1 F1 Nhập file APROMAV vào cơ sở dữ liệu
3 F3 Nén cơ sở dữ liệu
4 F4 Thêm tập tin mới
5 F5 Chỉnh sửa tập tin đƣợc chọn
6 F6 Ẩn tập tin đang chọn
7 F7 Xóa tập tin đƣợc chọn
8 F8 Hiện tất cả các tập tin đang ẩn 9 F9 Xóa tất cả các tập tin ẩn
10 F10 Đƣa các tập tin đƣợc chọn xuống vùng làm việc
Hình 3.12: Bảng các chức năng
Màn hình thông số máy
Hình 3.14: Màn hình thiết lập thông số các trục
Màn hình thiết lập các thông số các trục máy: X,Y1,Y2,Y3,Y4. Các thông số đƣợc thiết lập: kênh encoder, tín hiệu Alarm, chế độ Home.
Hình 3.16: Màn hình thiết lập các thông số đầu ra
Hình 3.15 và 3.16 thiết lập các cổng vào ra của máy từ bộ điều khiển và Modul mở rộng
Chế độ chạy
Chế độ chạy tự động gồm có các chức năng sau: Start: Bắt đầu chạy tự động.
Pause: Tạm dừng chế độ tự động. Reverse Run: Chạy ngƣợc quỹ đạo Rewind: Chạy lại.
Stop: Dừng chạy tự động.
Run Form Here: Chạy đến bất kỳ vị trí nào để lấy, cất hàng.
Chế độ về gốc Home Mode
Hình 3.18: Chế độ về gốc Home Mode
Chế độ về gốc hỗ trợ về gốc từng trục (Home X, HomeY1, Home Y2, Home Y3, Home Y4) hoặc về gốc toàn bộ các trục (Home All). Khi các trục đƣợc về gốc, đèn hiển thị trạng thái về gốc đã có màu xanh .
Trong lần đầu chạy phần mềm cần đƣa các trục về gốc. Nếu gặp sự cố mất điện cũng cần đƣa các trục về gốc để phần mềm thiết lập tọa độ.
3.5.Xây dựng quy trình công nghệ gia công một chi tiết đại diện trong mô hình kho hàng thông minh
Toàn bộ mô hình hệ thống kho hàng thông minh đƣợc tính toán, xây dựng từ rất nhiều yếu tố : Tính toán kết cấu, thiết kế phần mềm, gia công chế tạo. Các phần trên tác giả đã trình bày về cơ sở lý thuyết để tính toán kết cấu và phần mềm quản lý kho, ở phần cuối này sẽ trình bày Quy trình công nghệ chế tạo một chi tiết trong hệ thống kho hàng thông minh đó là Trục truyền động. Đây là chi tiết có vai trò quan trọng có chức năng truyền moment xoắn giữa động cơ và các cơ cấu khác hoạt động khác
3.5.1. Phân tích công nghệ trong kết cấu của chi tiết
Hình 3.19: Trục truyền động
Tính công nghệ trong kết cấu của trục truyền động ảnh hƣởng trực tiếp tới năng suất và độ chính xác gia công. Vì vậy, khi thiết kế chi tiết dạng trục cần phải đảm bảo các yêu cầu sau:
- Kết cấu của chi tiết phải đảm bảo độ cứng vững để trục không bị biến dạng khi làm việc cũng nhƣ khi gia công.
- Chiều dài của các lỗ chống tâm nên đồng tâm với nhau để đảm bảo độ đồng tâm trong quá trình gia công.
- Với chi tiết trục, có thể chọn phôi bằng phƣơng pháp đúc hoặc cán để đảm bảo các điều kiện làm việc khắc nghiệt của trục.
- Kết cấu của chi tiết phải thuận lợi cho việc gia công nhiều chi tiết cùng một lúc.
- Hình dáng của chi tiết phải thuận lợi cho việc chọn chuẩn thô và chuẩn tinh thống nhất.
3.5.2. Chọn phương pháp chế tạo phôi
Có nhiều phƣơng pháp chế tạo phôi bằng gia công áp lực ( rèn, dập, cán, tạo phôi, đúc, hàn) :
+ Phƣơng pháp rèn, dập tạo phôi thƣờng dùng cho các loại chi tiết : trục răng côn, trục răng thẳng, các lọai bánh răng, hay chi tiết dạng càng,dạng bạc, trục khuỷu và các chi tiết hộp nhỏ, hình thù không phức tạp…
+ Phƣơng pháp cán, tạo phôi thép thanh, dùng chế tạo các loại chi tiết nhƣ chi tiết kẹp chặt, chi tiết dạng bạc, các trục thông thƣờng.
+ Phƣơng pháp đúc tạo phôi thƣờng đƣợc dùng cho các chi tiết dạng hộp nhƣ các gối đỡ, các chi tiết dạng càng phức tạp. Đúc có thể đƣợc đúc trong khuôn kim loại, khuôn cát, với phƣơng pháp đúc áp lực hay đúc li tâm, đúc theo mẫu chảy.
+ Phôi hàn đƣợc chế tạo từ thép tấm rồi hàn lại thành hộp, đƣợc dùng trong sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ, có tồn tại ứng suất dƣ.
Đối với các chi tiết dạng trục ta dùng vật liệu bao gồm thép cacbon nhƣ thép 30,40,45; thép hợp kim nhƣ thép crom, crom-niken, 40X, 40Γ, 50Γ,… Trong bài này ta chọn vật liệu để gia công chi tiết trục vít là thép 45. Việc chọn phôi để chế tạo trục phụ thuộc vào hình dáng, kết cấu và sản lƣợng của loại trục đó. Ví dụ đối với trục trơn thì tốt nhất dùng phôi thanh, còn với trục bậc có đƣờng kính chênh lệch nhau không lớn thì dùng phôi cán nóng. Trong sản xuất nhỏ và đơn chiếc, phôi của trục đƣợc chế tạo bằng rèn tự do hoặc rèn tự do trong khuôn đơn giản, đôi khi có thể dùng phôi cán nóng. Phôi của loại trục lớn đƣợc chế tạo bằng cách rèn tự do hoặc hàn ghép từng phần. Trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối, phôi của trục đƣợc chế tạo bằng dập nóng trên máy dập hoặc ép trên máy ép, với trục bậc có thể rèn trên máy rèn ngang và cũng có thể chế tạo bằng phƣơng pháp đúc. Đối với chi tiết trục vít, ta không nên chọn phôi là phôi đúc vì phôi đúc cho chất lƣợng bề mặt không tốt, với lại chi tiết đúc thƣờng có cơ tính không cao. Chúng ta có thể chọn phôi thanh với độ chính xác có thể chấp nhận đƣợc nhƣng nhƣợc điểm lớn nhất của loại phôi này là rất tốn vật liệu. Do đó ta thấy rằng chọn phôi dập nóng là tốt nhất bởi vì loại phôi này đảm bảo đƣợc những tiêu chuẩn nhƣ: hình dáng phôi gần với chi tiết