Thiết kế, chế tạo máy tự động xếp phôi, đo và phân loại sản phẩm cơ khí
- 115 trang
- file .pdf
B GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ N I
-------------------------------
NGUYỄN LINH SƠN
THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY TỰ Đ NG XẾP PHỌI, ĐO
VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM CƠ KHÍ
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ
HƠ N i ậ 2017
B GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ N I
-------------------------------
NGUYỄN LINH SƠN
THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY TỰ Đ NG XẾP PHỌI, ĐO
VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM CƠ KHÍ
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ
NGƯỜI HƯ NG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN CHÍ HƯNG
HƠ N i ậ 2017
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
LỜI NịI Đ U
Lýădoăchọnăđ ătƠi.......................................................................................................... Trang 5
Mụcăđíchănghiênăc u .................................................................................................. Trang 6
Ph măviănghiênăc u..................................................................................................... Trang 7
Ph ngăphápănghiênăc u .......................................................................................... Trang 7
Ýănghĩaăkhoaăhọcăcủaăđ ătƠi..................................................................................... Trang 7
Dựăki năk tăqu ăđ tăđ ợcăvƠăkh ănĕngă ngădụng ........................................... Trang 8
C uătrúcăđ ăán ............................................................................................................... Trang 8
CHƯƠNG 1: T NG QUAN
1.1 Tổng quan v phân lo i s n ph m ......................................................... Trang 9
1.2 H th ng phân lo iătheoăkíchăth c................................................... Trang 11
1.3 H th ng phân lo i theo hình d ng .................................................... Trang 13
1.4 K t lu năch ngăm t ............................................................................... Trang 16
CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
2.1 S n ph m phân lo i .................................................................................. Trang 17
2.1.1 S n ph m phân lo i .................................................................................. Trang 17
2.1.2 H ng chọnăphépăđo................................................................................ Trang 21
2.2 Lựa chọnăs ăđ máy phân lo i ............................................................. Trang 25
2.2.1 Nguyên lý ho tăđ ng củaăc ăc u v n chuy n và d năh ng ... Trang 27
2.2.2 Nguyên lý ho tăđ ng củaăc ăc uăđ nh v và h i v trí................. Trang 29
2.2.3 Nguyên lý ho tăđ ng củaăc ăc uăđoăl ng ..................................... Trang 31
Trang 1
2.2.4 Nguyên lý ho tăđ ng củaăc ăc u phân lo i s n ph m ................ Trang 33
2.3 Lựa chọn ph ngăánăthi t k ................................................................ Trang 34
2.3.1 C u t o của h th ngăđoăvƠăphơnălo i s n ph m........................... Trang 39
2.4 K t lu năch ngăhai ................................................................................. Trang 43
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY PHÂN LOẠI SẢN PHẨM
3.1 Yêu c u thi t k , ch t o ........................................................................ Trang 44
3.2 Thi t k và ch t oăc ăc u khung máy ............................................. Trang 45
3.2.1 B n v thi t k ............................................................................................ Trang 46
3.2.2 Hình nhăc ăc u khung máy sau khi gia công và l p ghép ...... Trang 46
3.3 Tính toán và lựa chọnăc ăc u d năđ ng ........................................... Trang 48
3.3.1 Thi t k và lựa chọnăđ ngăc ăvƠăđĩaăxích/ xích t i ...................... Trang 48
3.3.2 Thi t k , ch t oăconălĕnăbĕngăt i nhựa POM, cao su lõi thép . Trang 53
3.3.3 Lựa chọn các thành ph n củaăc ăc u d năđ ng............................. Trang 56
3.4 Thi t k các ph n tử khí nén................................................................. Trang 57
3.4.1 Thi t k cácăc ăc u ch p hành ph n tử khí nén ........................... Trang 57
3.4.2 C ăs ătínhătoánăvêăl ̣cătacăđô ̣ngăcủa các ph n tử khí nén.......... Trang 59
3.4.3 C ăs lý thuy t lựa chọnăvanăkhíănénăđi u khi năđi n ............... Trang 63
3.4.4 Lựa chọn các thành ph n của ph n tử khí nén .............................. Trang 67
3.5 Thi t k và lựa chọnăc ăc uăđoăl ngăvƠăđi u khi n .................. Trang 68
3.5.1 C ăs lý thuy t cho vi c lựa chọn c m bi năđo ............................ Trang 68
3.5.2 Lựaăchọn cácămôăđun,ăc măbi n ......................................................... Trang 76
3.6 Gia công, l părápămáy,ăcĕnăvƠăhi u ch nh máy ............................. Trang 81
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ TH NG ĐI U KHI N
4.1 Nguyên lý ho tăđ ngăvƠăđi u khi n của mô hình ......................... Trang 87
Trang 2
4.2 Thi t k giao di năđi u khi n HMI .................................................... Trang 89
4.2.1 M t s khái ni măc ăb n v HMI....................................................... Trang 90
4.2.2 Ph n m m giao di năng i máy.......................................................... Trang 90
4.2.3 Quy trình xây dựng h th ng HMI..................................................... Trang 91
4.2.4 Thi t k giao di n...................................................................................... Trang 92
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯ C, HƯ NG PHÁT TRI N C A Đ TÀI
5.1 K t qu đ tăđ ợc ....................................................................................... Trang 96
5.2 H ng phát tri n củaăđ tài ................................................................... Trang 98
KẾT LUẬN .......................................................................................................................... Trang 99
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... Trang 100
PHỤ LỤC 01: B N V THI T K ........................................................................ Trang 101
PHỤ LỤC 02: CH NGăTRỊNHăĐI U KHI N, GIAO DI N HMI .....Trang 104
Trang 3
LỜI CẢM ƠN
Trong th i gian làm lu năvĕn t t nghi p, học viên đưănh năđ ợc r t nhi u sự giúpăđỡ,
cũngănh ăsự đóngăgópăýăki n t th y cô, b n bè.
V i sự kính trọng và lòng bi tă năsơuăs c, học viên xin bày t lòng bi tă năchơnăthƠnhă
t i TS. Nguyễn Chí Hưng,ă ng i th yă đưă t nă tìnhă h ng d n trong su t quá trình v a
qua.
Ti p theo, học viên xin gửi l i c mă năt i các th yăcôătr ng Đại Học Bách Khoa Hà
Nội,ăKhoaăc ăkhí,ăBộ môn cơ sở thiết kế máy và robot đưătrangăb những ki n th căc ă
b năcũngănh ăchuyênăngƠnhăđ học viên có th hoàn thành t t lu năvĕnăcủa mình.
Sau cùng học viên xin c mă năgiaăđình,ăb năbèăđưăgiúpăđỡ,ăđ ng viên trong su t th i gian
v a qua.
Tác giả
Trang 4
LỜI NịI Đ U
LỦ do ch n đ tài
X ng khí t iă côngă tyă TNHHă MTVă đi n tử Sao Mai có m t hàng
truy n th ng là h p s t có dung tích 7 lít (bao g m các cụm chi ti t cụm thân
h p s t và n p h p s t) đ ợc sử dụngă đ b o qu n các v t dụng c n v n
chuy năđiăxaă- l uăkho mà không b tácăđ ng củaămôiătr ng v i kh nĕngă
ch ng bụi, ch ngă n c và vaă đ pă đ ợc làm t thép t m,ă sauă đóă đ ợc s nă
tĩnhăđi năcóăđ b n và th i gian sử dụng lâu dài. S năl ợngăhƠngănĕmăcủa
s n ph m này có th lênăđ nă25.000ăđ n 30.000 h p/ tháng.
Do kh iăl ợng s n ph m c n hoàn thành là nhi u (kho ng 1500 h p/
ngày) nên t ng khâu, t ngăcôngăđo n c năđ ợc tính toán t m , t iă uăhóaă
trongăcácăb c c v th i gian và ch tăl ợngăđ đápă ngăđ ợc ti năđ và yêu
c u kỹ thu t. Ngoài vi căphaăphôiăcũngănh ăgiaăcôngătheoăcôngăđo n trên
cácă máyă cóă đ chính xác cao thì quá trình ki mă traă cũngă r t nghiêm ng t,
theo yêu c u củaăđ năv thì toàn b cácăkíchăth c của s n ph mămƠăđ c bi t
là cụm thân h păđ u ph i ki mătraă100%ă(sauăcôngăđo năhƠnălĕn,ăhƠnăđi m
và hàn kín) k t hợp v iăcôngăđo n thử kín thân h p.ăĐ đápă ngăđ ợc nhu
c u s n xu tănh ăv yăthìăx ngăđưăm t nhi u nhân công b c này, cụ th
nh ăsau:
- Th i gian làm vi c củaăx ng: 02 ca (08 ti ng/ca)/ ngày
- 02 nhân công t iăcôngăđo năđoăkíchăth c thân h p
- 02 nhân công t i côngăđo n thử kín
- 02 nhân công phụ trợ đ di chuy n các pallet s n ph m
Trang 5
Vi c gi m thi u nhân công côngăđo năđoăkíchăth c thân h p có ý
nghĩaăr t l n vì công vi c mang tính l p l i và có th nh m l n thông s đoă
khi tr ng thái cu i ca làm vi c ho c khiăng iălaoăđ ng không t p trung.
H qu của vi c này là những bán thành ph m thân h p s tăkhôngăđ t
yêu c u v kíchăth c (lo i có th sửa chữa ho c lo i ph ph m hoàn toàn)
đ ợcăđiăti păđ năcácăcôngăđo năsauăđ ti n hành gia công gây lãng phí nhân
công, v tăt ,ăth iăgian.ăNgoƠiăraăkhôngăcóăc ăc dữ li uăđ ợc thu th p đ t
đóătìmăraă nhanhăvƠă chínhăxácă cácă b c nguyên công gây sai s ,ăcũngănh ă
đúcărútăkinhănghi măchoăcácăđ năhƠngăsau. Doăkhôngăcóăph ngăánăđ thu
th păc ăs dữ li u và phân tích mà chủ y u dựa vào trí nh và nh năđ nh chủ
quan củaă côngă nhơnă đ ợc giao nhi m vụ ki m tra và phân lo i s n ph m.
D năđ n hi u qu trongăcôngătácă đoăl ng, phân tích và phát hi n nguyên
nhân gây sai h ng trên dây chuy n s n su t v n mang tính thủ công.
Trênăc ăs đó,ămụcăđíchăcủaăđ tài là nghiên c u và ch t o h th ng
phân lo i s n ph mătheoăkíchăth c yêu c u v i mụcăđíchălƠătĕngăđ chính
xác củaăb căđoăvƠăki mătraăkíchăth c s n ph m,ăc ăgi i hóa m t ph năđ
t đóănhơnăr ngăraăcácăb c nguyên công khác trong dây chuy n, thu th p
dữ li uăphơnătíchăđ tìm ra và hoàn thi n quá trình ch t o s n ph m.
M c đích nghiên cứu
V i mụcă tiêuă rõă rƠngăđ ợcă đ t ra t đ u nh mă đ tăđ ợc c hai mục
tiêu đó là:
- Tự đ ngă hóaă quáă trìnhă đoă ki m, gi m thi u sai s trong quá trình
ki mătraă kíchăth c thân h păđ t yêu c u kỹ thu tăđ ợcă đ t ra, t iă uăhóaă
trong sử dụng nhân công s n xu t khi yêu c u ph i ki m tra 100% s n ph m
Trang 6
theo hai c p ki m tra t iă phơnă x ng và phòng ki mă đ nh ch tă l ợng s n
ph m.
- Thu t p thông tin và phân tích nh măđ aăraăcácăphánăđoánănh năđ nh
v các sai s trong quá trình s n xu t cũngănh ătíchălũyăvƠăt oăc ăs dữ li u
phục vụ quá trình tự đ ng hóa s n xu t.
Ph m vi nghiên cứu
Ph măviăchủăy uăcủaăđ ătƠiăt pătrungăgi iăquy tăcácăv năđ ăsau:
- TínhătoánăvƠălựaăchọnăcácăc ăc u.
- Thi tăk ăk tăc uăvƠăxơyădựngămôăhình.
- Xơyădựngăl uăñ ăgi iăthu t,ăthi tăk ,ăl pătrìnhăvƠăk tăn iătrênăArduino
- L părápămôăhình,ăk tăn iăvƠăv năhƠnh.
Ph ng pháp nghiên cứu
Đ ătƠiănghiênăc uăđ ợcăthựcăhi nătheoăph ngăphápălýăthuy tăk tăhợpăv iă
thựcănghi m.ăCụăth ănh ăsau:
- Nghiênăc uăcácătƠiăli uănh mătổngăhợpăvƠăchọnăph ngăánătínhătoán,ăthi tă
k ămáyăphơnălo iăs năph m.
- Ch ă t oă môă hình,ă thựcă hi nă cácă thíă nghi mă đ ă đi uă ch nhă b n
thi tăk ămáy.
ụ nghĩa khoa h c c a đ tƠi
- Giúpăphơnălo iăs n ph mătheoăh ngătựăđ ngăhóaăthayăvìălƠmăm tăcáchă
thủăcông.
- T iă uă hóaă nhơnă lựcă trongă s nă xu tă doă vi că gi mă thi uă th iă giană trongă
khơuăki mătra,ăphơnălo i; tránh lãnh phí nhân lựcăvƠăv tăt ăchoănhữngăs nă
ph măsaiăh ng.
Trang 7
- Đápă ngăđ ợcăcácăđ năhƠngăcóăs ăl ợngăl năv iăvi căv nădụngăngu nălựcă
s năcóăb ngăvi căth ngăkê,ăphơnătíchăcácăs ăli uăthuăth păđ ợcătrongăquáă
trìnhă s nă xu tă t ă đóă phơnă tíchă đ ợcă cácă nguyênă nhơnă gơyă saiă h ngă s nă
ph m.
D ki n k t qu đ t đ c vƠ kh năng ứng d ng
- Thi tăk ămáyăphơnălo i.
- Ch ăt oămôăhình.
- Môăhìnhăcóăth ă ngădụngătrongăthựcăti năs năxu t.
- Môăhìnhăcóăth ăk tăn iăv iămáyătínhăđ ăth ngăkêăvƠăđi uăkhi n
C u trúc lu n văn g m 5 ch ng:
Ch ngă1:ăTổngăquanăv ătìnhăhìnhănghiênăc uăvƠăch ăt oăcácăh ăth ngăphơnălo iă
s năph mă- n iădungăch ngă1ăgi iăthi uăm tăs ăh ăth ngăphơnălo iăs năph mă
trongăthựcăt .ă
Ch ngă2:ăLựaăchọnăph ngăánăthi tăk ă- n iădungăch ngă2ăt pătrungăvƠoăvi că
phân tích s năph măc năphơnălo i,ăđ aăraăđ ợcăs ăđ ,ănguyênălýăho tăđ ngăcủaă
h ăth ngăphơnălo i,ătrênăc ăs ăđóăđ aăraăđ ợcăph ngăánăthi tăk .ă
Ch ngă3: Thi t k , ch t oămáyăđoăvƠăphơnălo i s n ph m - n iădungăch ngă3ă
đ ăc păđ năquáătrìnhăthi tăk măvƠăch ăt oămáy.
Ch ngă4:ăThi tăk ăh ăth ngăđi uăkhi năậ ch ngănƠyăcóănhi măvụălƠăxơyădựngă
l uă đ ă thu tă toán,ă l pă trìnhă h ă th ngă đi uă khi nă b ngă Arduinoă choă máyă phơnă
lo i.
Ch ngă5:ăK tăqu ăđ tăđ ợcăvƠăh ngăphátătri năcủaăđ ătƠiălƠăch ngăm ăv iă
vi căphơnătíchăvƠăđánhăgiáăk tăqu ăđưăđ tăđ ợcăcủaăs năph măđ ăt ăđóăđ aăraă
h ngăphátătri năcủaălu năvĕn.
Trang 8
CHƯƠNG 1
T NG QUAN
1.1 T ng quan v phân lo i s n ph m
Phân lo i s n ph m là m tă côngă đo nă đ ợc sử dụng r t nhi u trong
thực t s n xu t. Khi dùng s căng i công vi c nƠyăđòiăh i sự t p trung cao,
là công vi c có tính l p l iănênăkhóăđ m b oăđ chínhăxác.ăNgoƠiăraăcũngăcóă
những yêu c u phân lo i v iăcácăkíchăth c r t nh mà m tăth ng v i dụng
cụ đoă phổ thông khó nh n bi tă đ ợc.ă Đi u này nhă h ngă đ nă nĕngă su t,
ch t l ợng s n ph m nên các h th ng phân lo i s n ph măraăđ iăvƠăđ ợc c i
bi n không ng ngăđ đápă ng nhu c u c p bách này.
V i ngành công nghi pă đưă phátă tri n qua các cu c cách m ng công
nghi p l n th nh t, l n th hai, l n th ba và nay là cu c cách m ng công
nghi p l n th t trên n n t ng c i ti n của cu c cách m ng s v i các công
ngh m iă nh ă ină 3D,ă robot,ă côngă ngh nano, v t li u m i,ầă C th gi i
đangătrongăgiaiăđo năđ u của cu c cách m ng này và là chi năl ợc b n l
choăcácăn căđangăphátătri n ti năđ năđ theo k p v iăxuăh ng của th gi i.
H th ng phân lo i s n ph m hi n có m t trong h u h t các nhà máy
có l păđ t các dây chuy n s n xu t có th k đ năcácăph ngăth c phân lo i
sau:
- Phân lo iătheoăkíchăth c
- Phân lo i theo hình d ng
- Phân lo i theo màu s c
Trang 9
Các h th ng phân lo i s n ph măđ ợc làm ra theo yêu c u kỹ thu t
của quá trình s n xu t nh măđápă ngăc ăb n các nhu c u sau:
- Đoăl ng và phân lo i s n ph m theo yêu c u công ngh
- V n chuy n các s n ph m (bán thành ph m) theo dây chuy n s n xu t
- Thu th p thông s t o l păc ăs dữ li u
Dù là h th ng phân lo i s n ph măđ ợc s n xu t t iăcácăn c tiên ti n hay
trongă n că đ u gi ng nhau v m t nguyên lý do sự học h i v m t công
ngh ,ăýăt ng tri n khai, và còn tùy thu căvƠoănĕngălực của t ng vùng, t ng
qu c gia.
M t h th ng phân lo iăth ng có các ph n sau:
- C ă c u d nă vƠă đ nhă h ng:ă khungă máy,ă bĕngă t i,ă đ ngă c ,ă c ă c u d n
h ng
- C măbi n:ăc măbi năti măc n,ăh ngăngo i,ăsiêuăơm,ălaser,ăquangầ
- B ph n xử lý tín hi u thu nh năđ ợc t c ăc u nh n di n kích th c: b
đi u khi n PLC củaăSiemens,ăMitsubishi,ăOmrons,ầăhayăcácăb viăđi u
khi nănhúngăKITăđ ợc l p theo d ngămodunănh ăArduino,ăAVRầăchoă
phép ghi nh n các tín hi u c p v vƠă đ aă raă cácă tínă hi u xử lý ho c là
m ch xử lý chuyên dụng.
- C ăc u ch p hành: các khí cụ đi năđóngăng tăcácăr ăle,ăcontactor, timer
hayăcácă môdunăđóngăm cácăc ăc u khí nén, van c p, kích ho tăcácăc ă
c u khác theo tu n tự.
Trang 10
1.2 H th ng phân lo i theo kích th c
Ph n này đ ợc tham kh o t bƠiăbáoăắMôăhìnhăbĕngăt i phân lo i s n
ph m theo chi uăcaoăđi u khi n b ng PLC ng dụngătrongăđƠoăt oẰ của th c
sĩăTr n Công Chi đ ợcăđĕngătrênăt p chí khoa học và công ngh r ng ra s
02ănĕmă2014 .
Đ i v iăđaăs các m t hàng t công nghi p, nông nghi păđ u có th
ti n hành ch t o và l păđ t các máy, h th ng phân lo iătheoăkíchăth c.
đơyătaăxétăđ n m t h th ng đ đ aăvƠoăphơnătích là: Môăhìnhăbĕngăt i phân
lo i s n ph m theo chi uăcaoăđi u khi n b ng PLC.
Hình 1.1 bi u di năs ă đ h th ng của mô hình phân lo i s n ph m
theoăkíchăth c. H th ng bao g m: Các h th ng d năđ ngăc ăkhí,ăc m bi n
đoăkíchăth c, b ph n xử lý tín hi u. Mô hình 3D của h th ngăđ ợc bi u
di nănh ăhìnhă1.2.
Hình 1.1 Băng tải phân loại sản phẩm theo chiều cao
Trang 11
C u t o c a h th ng này g m các ph n chính sau:
- C ăc u d n vƠăđ nhăh ng: khung máy, 03 bĕngăt iăđ ợc d năđ ngăđ c
l p b ng 03 đ ngăc ătrongăđóăbĕngăt i chính có th thayăđổiăđ ợc t căđ ,
liên k t truy n t căđ giữaăđ ngăc ăv iăcácăconălĕnăd năđ ngăbĕngăt i sử
dụng b truy năđai.
- C ăc u nh n di năkíchăth c c năđo:ăc m bi n quang CB1 và CB2 phát
hi n v tăđ ợc l p haiăđ cao khác nhau.
- C ăc u xử lý tín hi u thu nh năđ ợc t c ăc u nh n di năkíchăth c: b
đi u khi n PLC S7-200.
- C ăc u ch p hành: hai xylanh khí nén có nhi m vụ phân lo i.
Hình 1.2 Mô hình 3D của hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao
1-Sản phẩm; 2-Băng tải; 3-Xilanh 2; 4-Xilanh 3; 5-Băng tải 2;
6-Băng tải 3; 7-Cảm biến 2; 8-Cảm biến 1
Trang 12
Nguyên lý ho t đ ng c a h th ng nh sau:
Khi kh iăđ ng h th ngăcácă bĕngăt i ho tăđ ng, s n ph m c n phân
lo iăđ ợcăđ aăvƠoăbĕngăt iă1ăcóăđ cao khác nhau. N u s n ph măcóăđ cao
th păh năchi u cao của c m bi n 1 và c m bi n 2 thì cho s n ph măđiăqua.ă
Khi s n ph măcóăđ caoăcaoăh năv trí c m bi n 1 thì xi lanh 1 ho tăđ ngăđ y
s n ph mă vƠoă bĕngă t iă 2.ă Tr ng hợp s n ph mă cóă đ cao th pă h nă v trí
c m bi nă1ăvƠăcaoăh năc m bi n 2 thì xylanh ho tăđ ngăđ y s n ph m vào
bĕngăt i 3.
Ph m vi ứng d ng c a h th ng:
Đ i v i các h th ng phân lo i theo kích th c nói chung và chi u cao
nói riêng thì ng dụng trong ngành công nghi p là r ng rãi, phù hợp v i các
chi ti t có d ng kh i, trụ,.. đơyăcóăth k đ n các dây chuy n s n xu tăc ă
khí, trong ngành công nghi p s n xu tăbia,ăn c gi i khát.
1.3 H th ng phân lo i theo hình d ng
V i m t s lo i s n ph m có chi uăcaoăt ngăđ ngănh ngăkhácăv
hình dáng thì h th ng phân lo i theo chi uă caoă khôngă phátă huyă đ ợc tác
dụng, vi c sử dụngăph ngăphápăquanăsátăvƠănh n d ng qua camera là gi i
pháp phù hợpă h nă b i vì qua camera nh n d ngă cóă đ phân gi i cao cho
phép phân lo i những chi ti t có hình d ng ph c t p, nh và khó quan sát.
Hình 1. 3 bi u di năs ăđ h th ng phân lo i s n ph m theo hình d ng,
mô hình này bao g m: c ăc u d năvƠăđ nhăh ng, nh n di n s n ph m c n
đo, b ph n xử lý tín hi u v i ch cănĕngăphân lo i s n ph m theo hình d ng
phân lo i s n ph m theo hình d ng khác nhau sử dụng b đi u khi n PLC và
c m bi n th giác (System vision).
Trang 13
Hình 1.3 Hệ thống phân loại sản phẩm theo hình dạng
bằng cảm biến thị giác
C u t o c a h th ng này g m các ph n chính sau:
- C ăc u d năvƠăđ nhăh ng: Bĕngăt i v n chuy n s n ph măđ ợc d năđ ng
b ng v iăconălĕnăk t n i v iăđ ngăc ăb ngădơyăđai. Cánh tay robot g p
s n ph măđ tălênăbĕngăt i.
- C ăc u nh n di n s n ph m c năđo: h th ng vision, nh n d ng s n ph m
qua camera (ECA-VIS10) có k t n i v iămáyătínhăđi u khi n.
- C ăc u xử lý tín hi u thu nh năđ ợc t c ăc u nh n di n s n ph m c n
đo: b đi u khi n PLC S7-200.
- C ăc u ch p hành: 02 tay g t s n ph m b ngăc ăc u khí nén.
Trang 14
Nguyên lý ho t đ ng c a h th ng nh sau:
Nh nănútăStart,ăđ ngăc ăkh iăđ ng d năđ ngăbĕngăt i. Cánh tay g p
s n ph m g p s n ph mă đ tă lênă bĕng t i d nă đ n h th ng vision và nh n
d ng v t qua camera và có tín hi u ph n h i. B đi u khi n PLC s đi u
khi năcácăc ăc u tay g tăđ đ aăcácăs n ph măvƠoăgiáăt ngă ng.
Tính năng c a h th ng:
- T căđ nh n d ng t iăđaă1s.
- Có th nh n d ng các hình d ng khác nhau.
- Phát hi n l i trên v t.
- Đoăkíchăth c, tích di n tích v t.
- Phân tích màu s c của v t.
Ph m vi ứng d ng c a h th ng:
Vi c nh n d ng và xử lý hình nh b ng h th ng vision,ăcameraăđưăm
ra m tăph ngăphápăti p c n r t m i cho các h th ng phân lo i, v i những
tínhănĕngănh ăđưăli t kê trên thì cùng v i m t thi t b ghi nh n tín hi u
đơyătaăcóăth thu nh năđ ợc nhi u k t qu sau quá trình xử lý thông tin.
Bài toán đơyăđ ợcăđ t ra là thi t k h th ngăbĕngăt i,ăđ aăphôiăcóă
màu s că t ngă ph n v i màu s c của v t c n phân lo i, cùng v i sự phát
tri n r t nhanh c v t căđ và ch tăl ợng của các b vi xử lý thì ng dụng
của h th ng phân lo i theo hình d ng tr nên phổ bi năh n,ăcóăm t trong
nghành công nghi p ki m tra và phân lo i s n ph mănh ănôngăs n, thi t b
đi n tử, c ăkhíầ
Trang 15
1.4 K t lu n ch ng m t
N iă dungă ch ngă 1ă đưă đi tìm hi u m t vài h th ng phân lo i s n
ph m nói chung, phân lo i theo chi u cao và phân lo i theo hình d ng nói
riêngăđ t đóăcóăc ăs xây dựng k t c u của h th ng phân lo i t iă uănh t
ng dụng cho vi c nghiên c uăđ tài.
Trang 16
CHƯƠNG 2
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
2.1 S n ph m phân lo i
2.1.1 S n ph m phân lo i
S n ph măđ phân lo i là m t bán thành ph mătrongăcácăkhơuăđ s n
xu t ra h p s t 7 lít v iăcácătínhănĕngăch ng th măn c,ăcóăđ b năvaăđ p,ăc ă
c u khóa hãm ch ng b b t, bung (Hình 2.1).ăĐơyălƠăm t k t c u có b m t
ngoài/ trong có hình h p chữ nh t, thân h păđ ợc g p vuông góc, liên k t
đáyăv i thân h p, dọc thân h p,ăcácăgócăđáyăh p b ngăph ngăphápăhƠnălĕn,ă
hàn TIG. Mi ng trên h păđ ợc g p t o n p, liên k t v i các cụm chi ti t b n
l , khóa h p b ng các m iăhƠnăđi m.
Hình 2.2, 2. 3 và 2.4 là b n v chi ti t và yêu c u kỹ thu tăđ ợcăđ t ra
đ lƠmăđ bƠiăchoăphơnătíchăvƠăđ aăraăh ng thực hi năphépăđo. S n ph m
phân lo iăcóăcácăkíchăth cănh ăsau:
Chi u r ng: 143,2(mm)
Chi u cao: 178,2(mm)
Chi u dài: 281,7(mm)
Kíchăth c c n ki mătraă(kíchăth căđ t)
Chi u r ng: 141,6(mm)ăđ n 143,2(mm)
Chi u cao: 176,6(mm)ăđ n 178,2(mm)
Chi u dài: 279,5(mm)ăđ n 281,7(mm)
Trang 17
Qua hình d ng là hình kh i chữ nh t, h m t m t có màu s c xám
sángăkhôngăđ ng đ u do han g (ch aăquaăcôngăđo n t y rửaăvƠăngơmăđ nh
hình b m t)ăđ ng th iăđ h n ch tácăđ ngăđ n b m t s n ph măthìăph ngă
ánăđoăkhôngăti p xúc là kh thi.ăB c ti p theo là chọnăph ngăti năđoăthìăcóă
hai lựa chọn: m tălƠăđoăb ng vi c xử lý hình nh, hai là b ng các c m bi n
đoăkho ng cách. Nh ngăv t c năđoăvƠăphơnălo i có màu s c không th t sự
t ngă ph n v iă môiă tr ng,ă môiă tr ng -đ s ch trong quá trình s n xu t
cũngăkhôngăphùăhợp v i vi c sử dụng camera và xử lý tín hi u hình nh. V i
ph ngăti n đoăb ng các c m bi năđoăkho ng cách b ng cách không ti p xúc
thì có thu n lợi là không ti p xúc trực ti p v i v tănênă tránhăđ ợc các tác
đ ng v m tăc ăhọc hay những ch t không mong mu năbámăvƠo,ăđ chính
xác có tính tin c yăcaoăh n ph ngăphápăxử lý hình nhătrongătr ng hợp
này.
Trang 18
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ N I
-------------------------------
NGUYỄN LINH SƠN
THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY TỰ Đ NG XẾP PHỌI, ĐO
VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM CƠ KHÍ
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ
HƠ N i ậ 2017
B GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ N I
-------------------------------
NGUYỄN LINH SƠN
THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY TỰ Đ NG XẾP PHỌI, ĐO
VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM CƠ KHÍ
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ
NGƯỜI HƯ NG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN CHÍ HƯNG
HƠ N i ậ 2017
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
LỜI NịI Đ U
Lýădoăchọnăđ ătƠi.......................................................................................................... Trang 5
Mụcăđíchănghiênăc u .................................................................................................. Trang 6
Ph măviănghiênăc u..................................................................................................... Trang 7
Ph ngăphápănghiênăc u .......................................................................................... Trang 7
Ýănghĩaăkhoaăhọcăcủaăđ ătƠi..................................................................................... Trang 7
Dựăki năk tăqu ăđ tăđ ợcăvƠăkh ănĕngă ngădụng ........................................... Trang 8
C uătrúcăđ ăán ............................................................................................................... Trang 8
CHƯƠNG 1: T NG QUAN
1.1 Tổng quan v phân lo i s n ph m ......................................................... Trang 9
1.2 H th ng phân lo iătheoăkíchăth c................................................... Trang 11
1.3 H th ng phân lo i theo hình d ng .................................................... Trang 13
1.4 K t lu năch ngăm t ............................................................................... Trang 16
CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
2.1 S n ph m phân lo i .................................................................................. Trang 17
2.1.1 S n ph m phân lo i .................................................................................. Trang 17
2.1.2 H ng chọnăphépăđo................................................................................ Trang 21
2.2 Lựa chọnăs ăđ máy phân lo i ............................................................. Trang 25
2.2.1 Nguyên lý ho tăđ ng củaăc ăc u v n chuy n và d năh ng ... Trang 27
2.2.2 Nguyên lý ho tăđ ng củaăc ăc uăđ nh v và h i v trí................. Trang 29
2.2.3 Nguyên lý ho tăđ ng củaăc ăc uăđoăl ng ..................................... Trang 31
Trang 1
2.2.4 Nguyên lý ho tăđ ng củaăc ăc u phân lo i s n ph m ................ Trang 33
2.3 Lựa chọn ph ngăánăthi t k ................................................................ Trang 34
2.3.1 C u t o của h th ngăđoăvƠăphơnălo i s n ph m........................... Trang 39
2.4 K t lu năch ngăhai ................................................................................. Trang 43
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY PHÂN LOẠI SẢN PHẨM
3.1 Yêu c u thi t k , ch t o ........................................................................ Trang 44
3.2 Thi t k và ch t oăc ăc u khung máy ............................................. Trang 45
3.2.1 B n v thi t k ............................................................................................ Trang 46
3.2.2 Hình nhăc ăc u khung máy sau khi gia công và l p ghép ...... Trang 46
3.3 Tính toán và lựa chọnăc ăc u d năđ ng ........................................... Trang 48
3.3.1 Thi t k và lựa chọnăđ ngăc ăvƠăđĩaăxích/ xích t i ...................... Trang 48
3.3.2 Thi t k , ch t oăconălĕnăbĕngăt i nhựa POM, cao su lõi thép . Trang 53
3.3.3 Lựa chọn các thành ph n củaăc ăc u d năđ ng............................. Trang 56
3.4 Thi t k các ph n tử khí nén................................................................. Trang 57
3.4.1 Thi t k cácăc ăc u ch p hành ph n tử khí nén ........................... Trang 57
3.4.2 C ăs ătínhătoánăvêăl ̣cătacăđô ̣ngăcủa các ph n tử khí nén.......... Trang 59
3.4.3 C ăs lý thuy t lựa chọnăvanăkhíănénăđi u khi năđi n ............... Trang 63
3.4.4 Lựa chọn các thành ph n của ph n tử khí nén .............................. Trang 67
3.5 Thi t k và lựa chọnăc ăc uăđoăl ngăvƠăđi u khi n .................. Trang 68
3.5.1 C ăs lý thuy t cho vi c lựa chọn c m bi năđo ............................ Trang 68
3.5.2 Lựaăchọn cácămôăđun,ăc măbi n ......................................................... Trang 76
3.6 Gia công, l părápămáy,ăcĕnăvƠăhi u ch nh máy ............................. Trang 81
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ TH NG ĐI U KHI N
4.1 Nguyên lý ho tăđ ngăvƠăđi u khi n của mô hình ......................... Trang 87
Trang 2
4.2 Thi t k giao di năđi u khi n HMI .................................................... Trang 89
4.2.1 M t s khái ni măc ăb n v HMI....................................................... Trang 90
4.2.2 Ph n m m giao di năng i máy.......................................................... Trang 90
4.2.3 Quy trình xây dựng h th ng HMI..................................................... Trang 91
4.2.4 Thi t k giao di n...................................................................................... Trang 92
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯ C, HƯ NG PHÁT TRI N C A Đ TÀI
5.1 K t qu đ tăđ ợc ....................................................................................... Trang 96
5.2 H ng phát tri n củaăđ tài ................................................................... Trang 98
KẾT LUẬN .......................................................................................................................... Trang 99
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... Trang 100
PHỤ LỤC 01: B N V THI T K ........................................................................ Trang 101
PHỤ LỤC 02: CH NGăTRỊNHăĐI U KHI N, GIAO DI N HMI .....Trang 104
Trang 3
LỜI CẢM ƠN
Trong th i gian làm lu năvĕn t t nghi p, học viên đưănh năđ ợc r t nhi u sự giúpăđỡ,
cũngănh ăsự đóngăgópăýăki n t th y cô, b n bè.
V i sự kính trọng và lòng bi tă năsơuăs c, học viên xin bày t lòng bi tă năchơnăthƠnhă
t i TS. Nguyễn Chí Hưng,ă ng i th yă đưă t nă tìnhă h ng d n trong su t quá trình v a
qua.
Ti p theo, học viên xin gửi l i c mă năt i các th yăcôătr ng Đại Học Bách Khoa Hà
Nội,ăKhoaăc ăkhí,ăBộ môn cơ sở thiết kế máy và robot đưătrangăb những ki n th căc ă
b năcũngănh ăchuyênăngƠnhăđ học viên có th hoàn thành t t lu năvĕnăcủa mình.
Sau cùng học viên xin c mă năgiaăđình,ăb năbèăđưăgiúpăđỡ,ăđ ng viên trong su t th i gian
v a qua.
Tác giả
Trang 4
LỜI NịI Đ U
LỦ do ch n đ tài
X ng khí t iă côngă tyă TNHHă MTVă đi n tử Sao Mai có m t hàng
truy n th ng là h p s t có dung tích 7 lít (bao g m các cụm chi ti t cụm thân
h p s t và n p h p s t) đ ợc sử dụngă đ b o qu n các v t dụng c n v n
chuy năđiăxaă- l uăkho mà không b tácăđ ng củaămôiătr ng v i kh nĕngă
ch ng bụi, ch ngă n c và vaă đ pă đ ợc làm t thép t m,ă sauă đóă đ ợc s nă
tĩnhăđi năcóăđ b n và th i gian sử dụng lâu dài. S năl ợngăhƠngănĕmăcủa
s n ph m này có th lênăđ nă25.000ăđ n 30.000 h p/ tháng.
Do kh iăl ợng s n ph m c n hoàn thành là nhi u (kho ng 1500 h p/
ngày) nên t ng khâu, t ngăcôngăđo n c năđ ợc tính toán t m , t iă uăhóaă
trongăcácăb c c v th i gian và ch tăl ợngăđ đápă ngăđ ợc ti năđ và yêu
c u kỹ thu t. Ngoài vi căphaăphôiăcũngănh ăgiaăcôngătheoăcôngăđo n trên
cácă máyă cóă đ chính xác cao thì quá trình ki mă traă cũngă r t nghiêm ng t,
theo yêu c u củaăđ năv thì toàn b cácăkíchăth c của s n ph mămƠăđ c bi t
là cụm thân h păđ u ph i ki mătraă100%ă(sauăcôngăđo năhƠnălĕn,ăhƠnăđi m
và hàn kín) k t hợp v iăcôngăđo n thử kín thân h p.ăĐ đápă ngăđ ợc nhu
c u s n xu tănh ăv yăthìăx ngăđưăm t nhi u nhân công b c này, cụ th
nh ăsau:
- Th i gian làm vi c củaăx ng: 02 ca (08 ti ng/ca)/ ngày
- 02 nhân công t iăcôngăđo năđoăkíchăth c thân h p
- 02 nhân công t i côngăđo n thử kín
- 02 nhân công phụ trợ đ di chuy n các pallet s n ph m
Trang 5
Vi c gi m thi u nhân công côngăđo năđoăkíchăth c thân h p có ý
nghĩaăr t l n vì công vi c mang tính l p l i và có th nh m l n thông s đoă
khi tr ng thái cu i ca làm vi c ho c khiăng iălaoăđ ng không t p trung.
H qu của vi c này là những bán thành ph m thân h p s tăkhôngăđ t
yêu c u v kíchăth c (lo i có th sửa chữa ho c lo i ph ph m hoàn toàn)
đ ợcăđiăti păđ năcácăcôngăđo năsauăđ ti n hành gia công gây lãng phí nhân
công, v tăt ,ăth iăgian.ăNgoƠiăraăkhôngăcóăc ăc dữ li uăđ ợc thu th p đ t
đóătìmăraă nhanhăvƠă chínhăxácă cácă b c nguyên công gây sai s ,ăcũngănh ă
đúcărútăkinhănghi măchoăcácăđ năhƠngăsau. Doăkhôngăcóăph ngăánăđ thu
th păc ăs dữ li u và phân tích mà chủ y u dựa vào trí nh và nh năđ nh chủ
quan củaă côngă nhơnă đ ợc giao nhi m vụ ki m tra và phân lo i s n ph m.
D năđ n hi u qu trongăcôngătácă đoăl ng, phân tích và phát hi n nguyên
nhân gây sai h ng trên dây chuy n s n su t v n mang tính thủ công.
Trênăc ăs đó,ămụcăđíchăcủaăđ tài là nghiên c u và ch t o h th ng
phân lo i s n ph mătheoăkíchăth c yêu c u v i mụcăđíchălƠătĕngăđ chính
xác củaăb căđoăvƠăki mătraăkíchăth c s n ph m,ăc ăgi i hóa m t ph năđ
t đóănhơnăr ngăraăcácăb c nguyên công khác trong dây chuy n, thu th p
dữ li uăphơnătíchăđ tìm ra và hoàn thi n quá trình ch t o s n ph m.
M c đích nghiên cứu
V i mụcă tiêuă rõă rƠngăđ ợcă đ t ra t đ u nh mă đ tăđ ợc c hai mục
tiêu đó là:
- Tự đ ngă hóaă quáă trìnhă đoă ki m, gi m thi u sai s trong quá trình
ki mătraă kíchăth c thân h păđ t yêu c u kỹ thu tăđ ợcă đ t ra, t iă uăhóaă
trong sử dụng nhân công s n xu t khi yêu c u ph i ki m tra 100% s n ph m
Trang 6
theo hai c p ki m tra t iă phơnă x ng và phòng ki mă đ nh ch tă l ợng s n
ph m.
- Thu t p thông tin và phân tích nh măđ aăraăcácăphánăđoánănh năđ nh
v các sai s trong quá trình s n xu t cũngănh ătíchălũyăvƠăt oăc ăs dữ li u
phục vụ quá trình tự đ ng hóa s n xu t.
Ph m vi nghiên cứu
Ph măviăchủăy uăcủaăđ ătƠiăt pătrungăgi iăquy tăcácăv năđ ăsau:
- TínhătoánăvƠălựaăchọnăcácăc ăc u.
- Thi tăk ăk tăc uăvƠăxơyădựngămôăhình.
- Xơyădựngăl uăñ ăgi iăthu t,ăthi tăk ,ăl pătrìnhăvƠăk tăn iătrênăArduino
- L părápămôăhình,ăk tăn iăvƠăv năhƠnh.
Ph ng pháp nghiên cứu
Đ ătƠiănghiênăc uăđ ợcăthựcăhi nătheoăph ngăphápălýăthuy tăk tăhợpăv iă
thựcănghi m.ăCụăth ănh ăsau:
- Nghiênăc uăcácătƠiăli uănh mătổngăhợpăvƠăchọnăph ngăánătínhătoán,ăthi tă
k ămáyăphơnălo iăs năph m.
- Ch ă t oă môă hình,ă thựcă hi nă cácă thíă nghi mă đ ă đi uă ch nhă b n
thi tăk ămáy.
ụ nghĩa khoa h c c a đ tƠi
- Giúpăphơnălo iăs n ph mătheoăh ngătựăđ ngăhóaăthayăvìălƠmăm tăcáchă
thủăcông.
- T iă uă hóaă nhơnă lựcă trongă s nă xu tă doă vi că gi mă thi uă th iă giană trongă
khơuăki mătra,ăphơnălo i; tránh lãnh phí nhân lựcăvƠăv tăt ăchoănhữngăs nă
ph măsaiăh ng.
Trang 7
- Đápă ngăđ ợcăcácăđ năhƠngăcóăs ăl ợngăl năv iăvi căv nădụngăngu nălựcă
s năcóăb ngăvi căth ngăkê,ăphơnătíchăcácăs ăli uăthuăth păđ ợcătrongăquáă
trìnhă s nă xu tă t ă đóă phơnă tíchă đ ợcă cácă nguyênă nhơnă gơyă saiă h ngă s nă
ph m.
D ki n k t qu đ t đ c vƠ kh năng ứng d ng
- Thi tăk ămáyăphơnălo i.
- Ch ăt oămôăhình.
- Môăhìnhăcóăth ă ngădụngătrongăthựcăti năs năxu t.
- Môăhìnhăcóăth ăk tăn iăv iămáyătínhăđ ăth ngăkêăvƠăđi uăkhi n
C u trúc lu n văn g m 5 ch ng:
Ch ngă1:ăTổngăquanăv ătìnhăhìnhănghiênăc uăvƠăch ăt oăcácăh ăth ngăphơnălo iă
s năph mă- n iădungăch ngă1ăgi iăthi uăm tăs ăh ăth ngăphơnălo iăs năph mă
trongăthựcăt .ă
Ch ngă2:ăLựaăchọnăph ngăánăthi tăk ă- n iădungăch ngă2ăt pătrungăvƠoăvi că
phân tích s năph măc năphơnălo i,ăđ aăraăđ ợcăs ăđ ,ănguyênălýăho tăđ ngăcủaă
h ăth ngăphơnălo i,ătrênăc ăs ăđóăđ aăraăđ ợcăph ngăánăthi tăk .ă
Ch ngă3: Thi t k , ch t oămáyăđoăvƠăphơnălo i s n ph m - n iădungăch ngă3ă
đ ăc păđ năquáătrìnhăthi tăk măvƠăch ăt oămáy.
Ch ngă4:ăThi tăk ăh ăth ngăđi uăkhi năậ ch ngănƠyăcóănhi măvụălƠăxơyădựngă
l uă đ ă thu tă toán,ă l pă trìnhă h ă th ngă đi uă khi nă b ngă Arduinoă choă máyă phơnă
lo i.
Ch ngă5:ăK tăqu ăđ tăđ ợcăvƠăh ngăphátătri năcủaăđ ătƠiălƠăch ngăm ăv iă
vi căphơnătíchăvƠăđánhăgiáăk tăqu ăđưăđ tăđ ợcăcủaăs năph măđ ăt ăđóăđ aăraă
h ngăphátătri năcủaălu năvĕn.
Trang 8
CHƯƠNG 1
T NG QUAN
1.1 T ng quan v phân lo i s n ph m
Phân lo i s n ph m là m tă côngă đo nă đ ợc sử dụng r t nhi u trong
thực t s n xu t. Khi dùng s căng i công vi c nƠyăđòiăh i sự t p trung cao,
là công vi c có tính l p l iănênăkhóăđ m b oăđ chínhăxác.ăNgoƠiăraăcũngăcóă
những yêu c u phân lo i v iăcácăkíchăth c r t nh mà m tăth ng v i dụng
cụ đoă phổ thông khó nh n bi tă đ ợc.ă Đi u này nhă h ngă đ nă nĕngă su t,
ch t l ợng s n ph m nên các h th ng phân lo i s n ph măraăđ iăvƠăđ ợc c i
bi n không ng ngăđ đápă ng nhu c u c p bách này.
V i ngành công nghi pă đưă phátă tri n qua các cu c cách m ng công
nghi p l n th nh t, l n th hai, l n th ba và nay là cu c cách m ng công
nghi p l n th t trên n n t ng c i ti n của cu c cách m ng s v i các công
ngh m iă nh ă ină 3D,ă robot,ă côngă ngh nano, v t li u m i,ầă C th gi i
đangătrongăgiaiăđo năđ u của cu c cách m ng này và là chi năl ợc b n l
choăcácăn căđangăphátătri n ti năđ năđ theo k p v iăxuăh ng của th gi i.
H th ng phân lo i s n ph m hi n có m t trong h u h t các nhà máy
có l păđ t các dây chuy n s n xu t có th k đ năcácăph ngăth c phân lo i
sau:
- Phân lo iătheoăkíchăth c
- Phân lo i theo hình d ng
- Phân lo i theo màu s c
Trang 9
Các h th ng phân lo i s n ph măđ ợc làm ra theo yêu c u kỹ thu t
của quá trình s n xu t nh măđápă ngăc ăb n các nhu c u sau:
- Đoăl ng và phân lo i s n ph m theo yêu c u công ngh
- V n chuy n các s n ph m (bán thành ph m) theo dây chuy n s n xu t
- Thu th p thông s t o l păc ăs dữ li u
Dù là h th ng phân lo i s n ph măđ ợc s n xu t t iăcácăn c tiên ti n hay
trongă n că đ u gi ng nhau v m t nguyên lý do sự học h i v m t công
ngh ,ăýăt ng tri n khai, và còn tùy thu căvƠoănĕngălực của t ng vùng, t ng
qu c gia.
M t h th ng phân lo iăth ng có các ph n sau:
- C ă c u d nă vƠă đ nhă h ng:ă khungă máy,ă bĕngă t i,ă đ ngă c ,ă c ă c u d n
h ng
- C măbi n:ăc măbi năti măc n,ăh ngăngo i,ăsiêuăơm,ălaser,ăquangầ
- B ph n xử lý tín hi u thu nh năđ ợc t c ăc u nh n di n kích th c: b
đi u khi n PLC củaăSiemens,ăMitsubishi,ăOmrons,ầăhayăcácăb viăđi u
khi nănhúngăKITăđ ợc l p theo d ngămodunănh ăArduino,ăAVRầăchoă
phép ghi nh n các tín hi u c p v vƠă đ aă raă cácă tínă hi u xử lý ho c là
m ch xử lý chuyên dụng.
- C ăc u ch p hành: các khí cụ đi năđóngăng tăcácăr ăle,ăcontactor, timer
hayăcácă môdunăđóngăm cácăc ăc u khí nén, van c p, kích ho tăcácăc ă
c u khác theo tu n tự.
Trang 10
1.2 H th ng phân lo i theo kích th c
Ph n này đ ợc tham kh o t bƠiăbáoăắMôăhìnhăbĕngăt i phân lo i s n
ph m theo chi uăcaoăđi u khi n b ng PLC ng dụngătrongăđƠoăt oẰ của th c
sĩăTr n Công Chi đ ợcăđĕngătrênăt p chí khoa học và công ngh r ng ra s
02ănĕmă2014 .
Đ i v iăđaăs các m t hàng t công nghi p, nông nghi păđ u có th
ti n hành ch t o và l păđ t các máy, h th ng phân lo iătheoăkíchăth c.
đơyătaăxétăđ n m t h th ng đ đ aăvƠoăphơnătích là: Môăhìnhăbĕngăt i phân
lo i s n ph m theo chi uăcaoăđi u khi n b ng PLC.
Hình 1.1 bi u di năs ă đ h th ng của mô hình phân lo i s n ph m
theoăkíchăth c. H th ng bao g m: Các h th ng d năđ ngăc ăkhí,ăc m bi n
đoăkíchăth c, b ph n xử lý tín hi u. Mô hình 3D của h th ngăđ ợc bi u
di nănh ăhìnhă1.2.
Hình 1.1 Băng tải phân loại sản phẩm theo chiều cao
Trang 11
C u t o c a h th ng này g m các ph n chính sau:
- C ăc u d n vƠăđ nhăh ng: khung máy, 03 bĕngăt iăđ ợc d năđ ngăđ c
l p b ng 03 đ ngăc ătrongăđóăbĕngăt i chính có th thayăđổiăđ ợc t căđ ,
liên k t truy n t căđ giữaăđ ngăc ăv iăcácăconălĕnăd năđ ngăbĕngăt i sử
dụng b truy năđai.
- C ăc u nh n di năkíchăth c c năđo:ăc m bi n quang CB1 và CB2 phát
hi n v tăđ ợc l p haiăđ cao khác nhau.
- C ăc u xử lý tín hi u thu nh năđ ợc t c ăc u nh n di năkíchăth c: b
đi u khi n PLC S7-200.
- C ăc u ch p hành: hai xylanh khí nén có nhi m vụ phân lo i.
Hình 1.2 Mô hình 3D của hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao
1-Sản phẩm; 2-Băng tải; 3-Xilanh 2; 4-Xilanh 3; 5-Băng tải 2;
6-Băng tải 3; 7-Cảm biến 2; 8-Cảm biến 1
Trang 12
Nguyên lý ho t đ ng c a h th ng nh sau:
Khi kh iăđ ng h th ngăcácă bĕngăt i ho tăđ ng, s n ph m c n phân
lo iăđ ợcăđ aăvƠoăbĕngăt iă1ăcóăđ cao khác nhau. N u s n ph măcóăđ cao
th păh năchi u cao của c m bi n 1 và c m bi n 2 thì cho s n ph măđiăqua.ă
Khi s n ph măcóăđ caoăcaoăh năv trí c m bi n 1 thì xi lanh 1 ho tăđ ngăđ y
s n ph mă vƠoă bĕngă t iă 2.ă Tr ng hợp s n ph mă cóă đ cao th pă h nă v trí
c m bi nă1ăvƠăcaoăh năc m bi n 2 thì xylanh ho tăđ ngăđ y s n ph m vào
bĕngăt i 3.
Ph m vi ứng d ng c a h th ng:
Đ i v i các h th ng phân lo i theo kích th c nói chung và chi u cao
nói riêng thì ng dụng trong ngành công nghi p là r ng rãi, phù hợp v i các
chi ti t có d ng kh i, trụ,.. đơyăcóăth k đ n các dây chuy n s n xu tăc ă
khí, trong ngành công nghi p s n xu tăbia,ăn c gi i khát.
1.3 H th ng phân lo i theo hình d ng
V i m t s lo i s n ph m có chi uăcaoăt ngăđ ngănh ngăkhácăv
hình dáng thì h th ng phân lo i theo chi uă caoă khôngă phátă huyă đ ợc tác
dụng, vi c sử dụngăph ngăphápăquanăsátăvƠănh n d ng qua camera là gi i
pháp phù hợpă h nă b i vì qua camera nh n d ngă cóă đ phân gi i cao cho
phép phân lo i những chi ti t có hình d ng ph c t p, nh và khó quan sát.
Hình 1. 3 bi u di năs ăđ h th ng phân lo i s n ph m theo hình d ng,
mô hình này bao g m: c ăc u d năvƠăđ nhăh ng, nh n di n s n ph m c n
đo, b ph n xử lý tín hi u v i ch cănĕngăphân lo i s n ph m theo hình d ng
phân lo i s n ph m theo hình d ng khác nhau sử dụng b đi u khi n PLC và
c m bi n th giác (System vision).
Trang 13
Hình 1.3 Hệ thống phân loại sản phẩm theo hình dạng
bằng cảm biến thị giác
C u t o c a h th ng này g m các ph n chính sau:
- C ăc u d năvƠăđ nhăh ng: Bĕngăt i v n chuy n s n ph măđ ợc d năđ ng
b ng v iăconălĕnăk t n i v iăđ ngăc ăb ngădơyăđai. Cánh tay robot g p
s n ph măđ tălênăbĕngăt i.
- C ăc u nh n di n s n ph m c năđo: h th ng vision, nh n d ng s n ph m
qua camera (ECA-VIS10) có k t n i v iămáyătínhăđi u khi n.
- C ăc u xử lý tín hi u thu nh năđ ợc t c ăc u nh n di n s n ph m c n
đo: b đi u khi n PLC S7-200.
- C ăc u ch p hành: 02 tay g t s n ph m b ngăc ăc u khí nén.
Trang 14
Nguyên lý ho t đ ng c a h th ng nh sau:
Nh nănútăStart,ăđ ngăc ăkh iăđ ng d năđ ngăbĕngăt i. Cánh tay g p
s n ph m g p s n ph mă đ tă lênă bĕng t i d nă đ n h th ng vision và nh n
d ng v t qua camera và có tín hi u ph n h i. B đi u khi n PLC s đi u
khi năcácăc ăc u tay g tăđ đ aăcácăs n ph măvƠoăgiáăt ngă ng.
Tính năng c a h th ng:
- T căđ nh n d ng t iăđaă1s.
- Có th nh n d ng các hình d ng khác nhau.
- Phát hi n l i trên v t.
- Đoăkíchăth c, tích di n tích v t.
- Phân tích màu s c của v t.
Ph m vi ứng d ng c a h th ng:
Vi c nh n d ng và xử lý hình nh b ng h th ng vision,ăcameraăđưăm
ra m tăph ngăphápăti p c n r t m i cho các h th ng phân lo i, v i những
tínhănĕngănh ăđưăli t kê trên thì cùng v i m t thi t b ghi nh n tín hi u
đơyătaăcóăth thu nh năđ ợc nhi u k t qu sau quá trình xử lý thông tin.
Bài toán đơyăđ ợcăđ t ra là thi t k h th ngăbĕngăt i,ăđ aăphôiăcóă
màu s că t ngă ph n v i màu s c của v t c n phân lo i, cùng v i sự phát
tri n r t nhanh c v t căđ và ch tăl ợng của các b vi xử lý thì ng dụng
của h th ng phân lo i theo hình d ng tr nên phổ bi năh n,ăcóăm t trong
nghành công nghi p ki m tra và phân lo i s n ph mănh ănôngăs n, thi t b
đi n tử, c ăkhíầ
Trang 15
1.4 K t lu n ch ng m t
N iă dungă ch ngă 1ă đưă đi tìm hi u m t vài h th ng phân lo i s n
ph m nói chung, phân lo i theo chi u cao và phân lo i theo hình d ng nói
riêngăđ t đóăcóăc ăs xây dựng k t c u của h th ng phân lo i t iă uănh t
ng dụng cho vi c nghiên c uăđ tài.
Trang 16
CHƯƠNG 2
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
2.1 S n ph m phân lo i
2.1.1 S n ph m phân lo i
S n ph măđ phân lo i là m t bán thành ph mătrongăcácăkhơuăđ s n
xu t ra h p s t 7 lít v iăcácătínhănĕngăch ng th măn c,ăcóăđ b năvaăđ p,ăc ă
c u khóa hãm ch ng b b t, bung (Hình 2.1).ăĐơyălƠăm t k t c u có b m t
ngoài/ trong có hình h p chữ nh t, thân h păđ ợc g p vuông góc, liên k t
đáyăv i thân h p, dọc thân h p,ăcácăgócăđáyăh p b ngăph ngăphápăhƠnălĕn,ă
hàn TIG. Mi ng trên h păđ ợc g p t o n p, liên k t v i các cụm chi ti t b n
l , khóa h p b ng các m iăhƠnăđi m.
Hình 2.2, 2. 3 và 2.4 là b n v chi ti t và yêu c u kỹ thu tăđ ợcăđ t ra
đ lƠmăđ bƠiăchoăphơnătíchăvƠăđ aăraăh ng thực hi năphépăđo. S n ph m
phân lo iăcóăcácăkíchăth cănh ăsau:
Chi u r ng: 143,2(mm)
Chi u cao: 178,2(mm)
Chi u dài: 281,7(mm)
Kíchăth c c n ki mătraă(kíchăth căđ t)
Chi u r ng: 141,6(mm)ăđ n 143,2(mm)
Chi u cao: 176,6(mm)ăđ n 178,2(mm)
Chi u dài: 279,5(mm)ăđ n 281,7(mm)
Trang 17
Qua hình d ng là hình kh i chữ nh t, h m t m t có màu s c xám
sángăkhôngăđ ng đ u do han g (ch aăquaăcôngăđo n t y rửaăvƠăngơmăđ nh
hình b m t)ăđ ng th iăđ h n ch tácăđ ngăđ n b m t s n ph măthìăph ngă
ánăđoăkhôngăti p xúc là kh thi.ăB c ti p theo là chọnăph ngăti năđoăthìăcóă
hai lựa chọn: m tălƠăđoăb ng vi c xử lý hình nh, hai là b ng các c m bi n
đoăkho ng cách. Nh ngăv t c năđoăvƠăphơnălo i có màu s c không th t sự
t ngă ph n v iă môiă tr ng,ă môiă tr ng -đ s ch trong quá trình s n xu t
cũngăkhôngăphùăhợp v i vi c sử dụng camera và xử lý tín hi u hình nh. V i
ph ngăti n đoăb ng các c m bi năđoăkho ng cách b ng cách không ti p xúc
thì có thu n lợi là không ti p xúc trực ti p v i v tănênă tránhăđ ợc các tác
đ ng v m tăc ăhọc hay những ch t không mong mu năbámăvƠo,ăđ chính
xác có tính tin c yăcaoăh n ph ngăphápăxử lý hình nhătrongătr ng hợp
này.
Trang 18