4.5.5 Nguồn cấp cho toàn hệ thống
Các thiết bị trong hệ thống sử dụng nguồn 24VDC và 5VDC để hoạt động, tuy nhiên điện sử dụng là điện lưới 220VAC.
Do động cơ giảm tốc băng tải,van khí nén, đèn tín hiệu sử dụng trong hệ thống đều là 24VDC nên nhóm sử dụng 2 nguồn tổ ong, một nguồn 24VDC 5A cấp cho hệ thống hoạt động, một nguồn 5VDC 10A cấp cho Arduino, hệ thống cảm biến và module Relay.
49 Hình 4. 35 Nguồn tổ ong 24V 5A Bảng 4. 9 Thông số nguồn 24V 5A Thông số kỹ thuật Nguồn cấp 110 - 220VAC Tần số 50-60 (Hz) Nguồn ra 24V Dịng ra 5A Cơng suất 120W
50
Bảng 4. 10 Thông số nguồn 5V 10A
Thông số kỹ thuật Nguồn cấp 110 - 220VAC Tần số 50-60 (Hz) Nguồn ra 5V Dòng ra 10A Công suất 60W
4.5.6 Mạch điều khiển động cơ băng tải
Hệ thống có 2 băng tải hoạt động riêng biệt, yêu cầu động cơ phải được hiệu chỉnh tốc độ khác nhau nên nhóm sử dụng 2 mạch điều khiển động cơ cho 2 băng tải.
Chọn mạch băm xung PWM V6 24VDC 10A.
51
Bảng 4. 11 Thông số mạch điều khiển động cơ
Thông số kỹ thuật
Nguồn cấp 12 – 24VDC
Tần số 13 KHz
Chu kì làm việc PWM 10% - 100%
Cơng suất 400W
Dịng tối đa 10A
4.5.7 Module Relay
Arduino UNO thực hiện đóng ngắt các van điện từ điều khiển xy lanh, tuy nhiên điện áp của van là 24VDC còn điện áp chân Output là 5VDC nên phải lắp Relay trung gian điều khiển tín hiệu.
Relay trung gian nhận tín hiệu từ board Arduino (tín hiệu mức cao thấp tùy chỉnh) đồng thời cũng nhận tín hiệu từ cảm biến hồng ngoại (tín hiệu mức thấp) nên nhóm chọn dùng module Relay có mức kích hoạt là mức thấp.
Để đảm bảo tính an tồn cho các thiết bị, bảo vệ bộ điều khiển, dễ dàng điều khiển và phân chia nguồn kết nối cho thiết bị, thiết bị khi gặp sự cố có thể cách ly giữa bộ điều khiển và thiết bị, nhóm sử dụng relay làm thiết bị trung gian giữa bộ điều khiển và phần thiết bị hệ thống. Các relay trung gian làm nhiệm vụ nhận tín hiệu đóng/ngắt từ bộ điều khiển. Sau đó tiến hành đóng/ngắt tiếp điểm để cấp điện hoặc ngắt điện cho thiết bị chấp hành. Relay phải đáp ứng nhanh, tiếp điểm chịu được điện áp, dòng lớnChọn Module Relay 2 kênh kích mức thấp 5V.
52
Bảng 4. 12 Thông số module Relay
Thông số kỹ thuật
Nguồn cấp 5VDC
Điện thế đóng ngắt tối đa AC 30-250V Dòng tiêu thụ trên mỗi Relay 80mA
Kích thước 5*5,5*2cm
Trọng lượng 17g
4.5.8 Các thiết bị khác
− MCB tổng
Để có thể tự động cắt điện khi gặp sự cố quá tải, ngắn mạch, cũng như bảo vệ an tồn cho người và thiết bị điện. Nhóm sử dụng MCB làm thiết bị đóng cắt. Với hệ thống này, nhóm sử dụng MCB Vanlock PS45N-C16.
Hình 4. 39 MCB PS45N-C16
− Nút nhấn Start, Emergency, công tắc xoay
Để bật và tắt hệ thống sử dụng hai nút nhấn Start và Stop, khi hệ thống gặp sự cố khẩn cấp, nhóm sử dụng thiết bị LA38/203-209B làm nút bật và tắt hệ thống,
53 Hình 4. 40 Nút nhấn Bảng 4. 13 Thông số nút nhấn Thông số kỹ thuật Điện áp định mức 440V Dòng điện 10A
Chất liệu Nhựa, kim loại Nắp kính đường 22mm 22mm
Nhiệt độ làm việc -5 độ - 50 độ C
Số lượng NC 1
Số lượng NO 1
54
Bảng 4. 14 Thông số nút dừng khẩn cấp
Thông số kỹ thuật
Điện áp định mức 660V
Dòng điện 10A
Chất liệu Nhựa, kim loại Nắp kính đường 22mm 22mm Kích thước 37x30x72 mm 37 x 30 x 72 mm
Số lượng NC 1
Số lượng NO 1
55
Bảng 4. 15 Thông số công tắc xoay
Thông số kỹ thuật
Điện áp định mức 660V
Dòng điện 10A
Chất liệu Nhựa, kim loại Nắp kính đường 22mm 22mm Kích thước 37x30x72 mm 37 x 30 x 72 mm
Số lượng NC 1
Số lượng NO 1
− Đèn báo Start, Stop
Để báo hiệu cho người dùng trạng thái của hệ thống, nhom sử dụng đèn Start, Stop nguồn 24V AD16-22DS
56
4.5.9 Sơ đồ nối dây toàn hệ thống
Hình 4. 44 Sơ đồ nối dây hệ thống điều khiển
57
4.6 Lưu đồ giải thuật
Hình 4. 46 Lưu đồ giải thuật
(Giao diện điều khiển và code hệ thống xem thêm tại phụ lục 2)
Quy trình quét vầ kiểm tra mã vạch của Labview:
− Mỗi sản phẩm trước khi đưa vào hệ thống sẽ được dán 1 mã vạch chứa thông tin của sản phẩm đó. Thơng tin này bao gồm mã sản phẩm và khối lượng kèm theo.
− Labview sau khi quét được mã vạch gồm 13 chữ số của mã vạch sản phẩm sẽ tiến hành tách mã thành 2 thơng tin.
• Mã sản phẩm dùng để phân loại bao gồm 5 chữ số, bắt đầu từ chữ số thứ 2 tính từ phải sang của dãy 13 chữ số của mã vạch. 5 chữ số này sẽ được Labview đối chiếu với 5 chữ số mà ta sẽ nhập vào trên giao diện Labview.
58
• Khối lượng sản phẩm (được làm trịn đến kg) được tích hợp vào chữ số đầu tiên của mã sản phẩm. Labview sẽ tách chữ số này và cộng dồn vào sau mỗi lần sản phẩm cùng mã vạch được phân loại.
Quy trình hoạt động của tồn hệ thống:
− Sau khi đóng cơng tắc xoay, băng tải 1 và 2 chạy, đèn báo chuyển từ đỏ sang xanh, hệ thống sẵn sàng cho việc phân loại.
− Khi nhấn nút Start, xy lanh 1 đẩy sản phẩm đầu tiên vào băng tải 1, cảm biến quang 1 nhận diện sản phẩm và Camera tiến hành quét mã vạch và kiểm tra:
• Nếu sản phẩm đúng loại mã 1, sản phẩm di chuyển đến cuối băng tải 1, cảm biến quang 2 nhận, xy lanh 2 tiến hành đẩy sản phẩm vào băng tải 2, sản phẩm di chuyến đến khi cảm biến quang 3 nhận và xy lanh 3 đẩy sản phẩm vào máng trược 2, counter đếm số lượng sản phẩm 1 và cộng dồn khối lượng của sản phẩm, đồng thời xy lanh 1 đẩy sản phẩm mới vào lại băng tải 1.
• Nếu sản phẩm đúng loại mã 2, sản phẩm di chuyển đến cuối băng tải 1, cảm biến quang 2 nhận, xy lanh 2 tiến hành đẩy sản phẩm vào băng tải 2, sản phẩm di chuyến đến khi cảm biến quang 4 nhận và xy lanh 4 đẩy sản phẩm vào máng trược 3, counter đếm số lượng sản phẩm 2 và cộng dồn khối lượng của sản phẩm, đồng thời xy lanh 1 đẩy sản phẩm mới vào lại băng tải 1.
• Nếu sản phẩm đúng loại mã 3, sản phẩm di chuyển đến cuối băng tải 1, cảm biến quang 2 nhận, xy lanh 2 tiến hành đẩy sản phẩm vào băng tải 2, sản phẩm di chuyến đến cuối băng tải 2 và vào máng trược 4, counter đếm số lượng sản phẩm 3 và cộng dồn khối lượng của sản phẩm, đồng thời xy lanh 1 đẩy sản phẩm mới vào lại băng tải 1.
• Nếu sản phẩm sai mã hoặc không nhận diện được mã vạch, sản phẩm di chuyển đến cuối băng tải 1 và rơi vào máng trược 1, đồng thời xy lanh 1 đẩy sản phẩm mới vào lại băng tải 1.
− Mỗi khi có sản phẩm đúng mã được phân loại, Counter của sản phẩm đó sẽ đếm lên.
− Sản phẩm mới sẽ được phân loại liên tục và tuần tự khi sản phẩm trước đó được phân loại xong.
59
CHƯƠNG 5 THI CÔNG
5.1 Thi cơng cơ khí
5.1.1 Thi cơng máng trượt sản phẩm
Hình 5. 1 Cắt mica theo kích thước đã có
60
5.1.2 Thi cơng băng tải
Hình 5. 3 Băng tải đã lắp hoàn thiện
5.2 Lắp đặt hệ thống
− Bộ phận đầu tiên của hệ thống là khung máy và tủ điện điều khiển sẽ được lắp hồn thiện trước. Khung máy có kích thước 70x70x55cm, phần trên được lắp một tấm nhựa Mica có cùng kích thước với bàn dày 5mm.
Hình 5. 4 Lắp khung máy và tủ điện
− Khung máy được lắp bằng nhơm định hình 20x20 và 40x20. Các thanh nhôm được lắp vào nhau bằng các ke góc và ốc lục giác 6mm.
61
− Bước tiếp theo là lắp hệ thống van điện từ khí nén điều khiển xy lanhvào mặt sau của tủ điện. Các van sẽ được lắp dây điện điều khiển và kiểm tra, lắp các đầu ống đống để lắp ống khí và gắn vào mặt sau của tủ điện điều khiển.
Hình 5. 6 Lắp cái đầu ống đồng và đầu xả khí cho van
− Ta tiến hành lắp 4 van điện từ điều khiển 4 xy lanh vào tủ,
62
− Sau khi thi công băng tải, ta tiến hành lắp 2 băng tải vào hệ thống. mỗi băng tải sử dụng 4 ốc 5mm để lắp vào máy.
Hình 5. 8 Lắp băng tải vào hệ thống
63
− Tiếp đến ta sẽ lắp khung Camera. Khung được lắp bằng nhơm định hình 20x20, khung có chiều cao 20cm từ băng tải.
Hình 5. 10 Ráp gá Camera
− Tiếp đến là lắp gá đặt sản phẩm chờ. Gá được làm từ tấm Mica 10mm và 2 thanh nhôm 20x20 để chịu lực. Trên tấm Mica còn kèm theo 2 thanh dẫn hướng giúp sản phẩm sau khi đẩy vào băng tải được điều chỉnh đúng hướng để quét mã vạch được dễ dàng.
Hình 5. 11 Ráp gá đặt sản phẩm chờ
64
Hình 5. 12 Siết ốc sau khi lắp gá vị trí chờ sản phẩm
65
− Ta tiến hành lắp các cụm xy lanh và gá cảm biến.
Hình 5. 14 Lắp gá xy lanh số 1
Hình 5. 15 Lắp gá xy lanh số 2 và cảm biến quang
66
Hình 5. 17 Lắp gá xy lanh số 4 và cảm biến quang
− Tiếp đến là lắp hệ thống ống dẫn khí nén vào van điện từ.
Hình 5. 18 Lắp ống dẫn khí vào van
67
− Các ống dẫn khí được lắp là ống phi 6mm, dẫn khí từ van đến xy lanh và từ nguồn khí chình đến các van điện từ.
Hình 5. 20 Hệ thống ống khí vào van điện từ sau khi lắp hồn thiện
Hình 5. 21 Lắp máng trượt lên khung máy
68
Hình 5. 23 Lắp cụm xy lanh 3 và 4
− Các xy lanh và cảm biến khi lắp sẽ có sai số trong q trình lắp dẫn đến kết quả khơng đúng u cầu. Do đó sau khi lắp lên hệ thống ta tiến hành hiệu chỉnh góc quét của cảm biến, độ dài quét, tốc độ của xy lanh,…nhằm đạt được kết quả ban đầu,.
69
Hình 5. 25 Lắp cụm xy lanh 1
70
5.3 Thi công tủ điện
Hình 5. 27 Lắp dây dẫn vào Driver điều khiển băng tải
71
Hình 5. 29 Lắp dây dẫn vào các thành phần của từ điện
72
Hình 5. 31 Lắp tủ điện hồn chỉnh
73
Hình 5. 33 Dán giấy chú thích và lắp núm lắp vặn Driver băng tải
74
Hình 5. 35 Thành phần tủ điện
Hình 5. 36 Thành phần tủ điện
75
5.4 Thiết kế giao diện điều khiển
Hình 5. 38 Giao diện Labview
Hình 5. 39 Chương trình Labview quét mã và phân loại sản phẩm
76
Hình 5. 41 Chạy thử với sản phẩm loại 1
77
Hình 5. 43 Chạy thử sản phẩm 3
Hình 5. 44 Chạy thử với sản phẩm lỗi Bảng 5. 1 Kết quả chạy thử
Sản phẩm loại 1 Sản phẩm loại 2 Sản phẩm loại 3
Test lần 1 45/50 49/50 50/50
Test lần 2 47/50 49/50 48/50
Test lần 3 50/50 47/50 50/50
78
CHƯƠNG 6
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
6.1 Kết quả đề tài
Qua quá trình tìm hiểu, nghiên cứu và thực hiện đề tài “Thiết Kế Chế Tạo Mơ Hình Phân Loại Hàng Hóa Theo Mã Vạch”, nhóm nhận thấy đã hồn thành tốt đề tài, các cơ cấu chấp hành hoạt động ổn định, khơng xảy ra sự cố ngồi ý muốn, các thiết bị được lắp đúng theo bản vẽ, sơ đồ nối dây tương ứng, không xảy ra các hiện tượng cháy nổ, chập trong quá trình hoạt động, nhìn chung đáp ứng đúng mục tiêu ban đầu.
Đề tài đã đạt được những kết quả sau:
• Tính tốn thiết kế băng tải có kích thước 40cm x 10cm x 12cm.
• Hệ thống hoạt động ổn, khơng trục trặc hay gặp sự cố, đúng như thiết kế đề ra.
• Truyền thơng giữa Labview và ARDUINO, ARDUINO và PC xảy ra đồng thời, không bị nhiễu hay gián đoạn. Việc phân loại lỗi được thực hiện chính xác, khơng gặp sự cố.
• Giao diện điều khiển Labview và giám sát bằng camera hiển thị rõ ràng và chính xác về số lượng, loại lỗi, cũng như trạng thái của hệ thống.
Tuy nhiên, đề tài vẫn cịn những thiếu sót và hạn chế, sản phẩm phân loại vẫn chưa là sản phẩm ngoài thực tế, chỉ là sản phẩm mẫu. Mơ hình chưa được đẹp mắt ở phần camera thu nhận hình ảnh, việc đi dây điện ở tủ điện chưa tối ưu và thiếu thẩm mĩ, giao diện giám sát và điều khiển chưa hồn tồn tối ưu, chỉ dừng lại ở mức có thể giám sát được. Khi phân loại hàng vẫn cần người vận hành tập trung giám sát để biết thời điểm đưa hàng vào vị trí phân loại, việc phân loại vẫn chưa hoàn toàn tự động.
6.2 Hướng phát triển đề tài
Hiện tại, đề tài chỉ dừng ở việc phân loại từng sản phẩm một, có thể hướng lên việc phân loại đồng thời hai hay nhiều sản phẩm hơn.
Hệ thống được xem chỉ là một khâu kiểm tra trong một hệ thống lớn, do đó việc tối ưu hoá cần được cải thiện hơn, từ tốc độ phân loại, việc nhận diện sẽ hoàn toàn được tự động.Trong tương lai nhóm sẽ tiếp tục nghiên cứu và nâng cao khả năng của máy, đáp ứng được nhu cầu thực tế của khách hàng.
79
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Lê Đình Phương (2015). Đo lường cơ khí và dung sai lắp ghép, Giáo trình HUTECH
[2] Phạm Quốc Phương (2015). Lập trình đồ họa, Giáo trình HUTECH [3] Phạm Hùng Kim Khánh (2008). Vi điều khiển, Giáo trình HUTECH [4] Hà Ngọc Nguyên (2014). Hệ thống cơ điện tử, Giáo trình HUTECH
[5] Nguyễn Quốc Hưng, Tôn Thất Nguyên Thy (2015). Vật liệu kỹ thuật cơ khí, Giáo trình HUTECH
[6] Nguyễn Thị Ngọc Anh, Võ Thị Bích Ngọc (2015). Kỹ thuật điện tử, Giáo trình HUTECH
[7] Hồng Văn Vinh (2017). Kỹ thuật điều khiển tự động, Giáo trình HUTECH [8] Hồng Thị Oanh (2015). Vẽ kỹ thuật, Giáo trình HUTECH
[9] Phạm Bá Khiển (2014). Hệ thống thủy lực khí nén, Giáo trình HUTECH [10] Trịnh Chất (2008). Cơ sở thiết kế máy, NXB Khoa học và Kỹ thuật [11] http://bangtaibaotien.com/bang-tai-pvc-xanh-tron-day-2mm--2-lop-bo [12] https://hshop.vn/products/cam-bien-vat-can-hong-ngoai-e3f-ds30c4-4 [13] http://thuykhicongnghiep.vn/cach-tinh-toan-va-gia-xi-lanh-khi-nen- post159.html [14] https://bangtaivietphat.com/tin-tuc/huong-dan-tinh-toan-va-thiet-ke-bang-tai- 89.html
80
PHỤ LỤC
− Phụ lục 1
1.1 Tính tốn các thơng số của xy lanh cơng tác
Tồn bộ hệ thống sử dụng chung mức áp suất khí là 6 bar (0.6 MPa).
Hệ thống cũng có chung một nhiệm vụ cho xy lanh nên chọn cả 4 xy lanh cùng loại.
Chọn loại xi lanh trục ty đơn MAL16-100 với đường kính trong xi lanh 16mm, đường kính piston 6mm, hành trình 100mm.
Ta có:
Diện tích có ích của xi lanh phía khơng có trục piston [13]