Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong xu thế tự động hóa sản xuất hiện đại, cánh tay robot công nghiệp và hệ thống thị giác máy tính (computer vision) đóng vai trò then chốt trong việc tối ưu hóa năng suất, nâng cao độ chính xác và giảm thiểu rủi ro cho người lao động tại các môi trường làm việc khắc nghiệt. Đề tài tập trung giải quyết bài toán tự động hóa quy trình phân loại và bốc dỡ sản phẩm (Pick and Place) trên dây chuyền sản xuất thông qua việc kết hợp hệ thống điều khiển lập trình PLC, robot công nghiệp 6 bậc tự do và công nghệ xử lý ảnh nhận diện mã phản hồi nhanh (QR Code).

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài được xác định cụ thể gồm:

  1. Nghiên cứu tổng quan và làm chủ quy trình vận hành hệ thống phần cứng gồm robot công nghiệp Mitsubishi, bộ điều khiển chuyên dụng, hệ thống điều khiển PLC và các thiết bị phụ trợ (băng tải, cảm biến phát hiện, camera công nghiệp, cơ cấu chấp hành khí nén).
  2. Thiết lập cấu hình thông số kỹ thuật, cấu hình truyền thông Multiple CPU và lập trình điều khiển cho hệ thống PLC Mitsubishi Q-Series.
  3. Nghiên cứu giải thuật xử lý ảnh, ứng dụng thư viện mã nguồn mở ZXing.Net để phát hiện, định vị và giải mã thông tin QR Code dán trên sản phẩm từ dữ liệu hình ảnh thu nhận bởi camera.
  4. Xây dựng chương trình điều khiển quỹ đạo chuyển động cho cánh tay robot thông qua Teaching Pendant và truyền thông trực tiếp từ PLC (Sequencer Direct).
  5. Thiết kế giao diện điều khiển, giám sát hệ thống trên máy tính (PC) thông qua phần mềm Visual Studio và thư viện giao tiếp MX Component.
  6. Xây dựng hệ thống lưu trữ dữ liệu sản xuất trên Microsoft SQL Server và thiết kế trang báo cáo kết quả vận hành trên nền tảng Web.

Đối tượng nghiên cứu của đồ án là cánh tay robot công nghiệp 6 bậc tự do Mitsubishi MELFA RV-2FR-Q, bộ điều khiển CR800-02-VQ, hệ thống PLC Mitsubishi Q03UDVCPU kết hợp CPU điều khiển chuyển động Q172DSRCPU, camera công nghiệp Cognex IS5110-01, cơ cấu gắp hút chân không khí nén, hệ thống băng tải trang bị encoder đo quãng đường và các giải thuật nhận diện mã QR Code. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào mô hình thực nghiệm phân loại sản phẩm theo mã định danh tại phòng thí nghiệm tự động hóa.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và công nghệ ứng dụng

  • Công nghệ mã ma trận hai chiều (QR Code): Được phát triển vào năm 1994 bởi công ty Denso Wave (thuộc tập đoàn Toyota) và chuẩn hóa theo tiêu chuẩn quốc tế ISO/IEC18004 vào tháng 6 năm 2000. Mã QR có khả năng lưu trữ tối đa lên đến 7.000 ký tự (bao gồm chữ số, chữ cái, mã nhị phân và ký tự Kanji), vượt trội so với mã vạch 1D truyền thống (giới hạn khoảng 20 ký tự). Cấu trúc mã QR bao gồm 40 phiên bản (từ Version 1: $21 \times 21$ mô-đun đến Version 40: $177 \times 177$ mô-đun), được phân chia thành hai khu vực chính:
    • Mẫu chức năng (Function Patterns): Gồm 3 mẫu định vị vị trí (Position Detection Patterns) đặt tại 3 góc với tỷ lệ độ rộng vạch đen-trắng là 1:1:3:1:1 cho phép quét đa hướng 360 độ; các đường định thời (Timing Patterns) giúp xác định tọa độ lưới; và các mẫu căn chỉnh (Alignment Patterns) giúp bù trừ sai lệch do bề mặt cong hoặc góc nghiêng của camera.
    • Vùng mã hóa (Encoding Region): Chứa thông tin định dạng (Format Information - 15 bit), thông tin phiên bản (Version Information), dữ liệu nhị phân và các khối mã sửa lỗi Reed-Solomon với 4 cấp độ phục hồi dữ liệu: L (7%), M (15%), Q (25%), và H (30%).
  • Lý thuyết điều khiển chuyển động robot: Nguyên lý nội suy quỹ đạo trong không gian khớp (Joint Interpolation - lệnh Mov), nội suy tuyến tính đường thẳng (Linear Interpolation - lệnh Mvs) và nội suy cung tròn (Circular Interpolation - lệnh Mvr, Mvr2, Mvr3, Mvc) điều khiển các khớp quay AC Servo thông qua hệ thống phản hồi vị trí Encoder tuyệt đối (Absolute Encoder).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và thiết kế hệ thống

  • Phương pháp thiết kế và tích hợp phần cứng: Lắp ráp, đấu nối hoàn chỉnh trạm thực nghiệm cơ điện tử gồm cánh tay máy 6 bậc tự do, bộ điều khiển truyền động, giá đỡ camera, băng tải dẫn động động cơ DC kèm hộp giảm tốc và hệ thống van/bộ tạo áp suất âm khí nén.
  • Phương pháp xử lý ảnh số: Ứng dụng giải thuật phân ngưỡng nhị phân thích nghi cục bộ (Local Adaptive Thresholding). Ảnh xám được chia thành các khối kích thước $8 \times 8$ pixel không chồng lấn; giá trị ngưỡng được tính toán dựa trên giá trị trung bình của vùng lân cận $5 \times 5$ khối xung quanh. Sử dụng thư viện ZXing.Net để phát hiện mẫu tìm kiếm, ánh xạ ma trận bit và giải mã dữ liệu Reed-Solomon.
  • Phương pháp lập trình điều khiển phân tầng: Lập trình điều khiển tuần tự trên phần mềm GX Works 2 cho PLC Q03UDVCPU; lập trình cấu hình Motion cho CPU Robot Q172DSRCPU trên RT ToolBox3; lập trình giao tiếp dữ liệu trung gian qua MX Component để truyền thông giữa phần mềm giám sát C# và bộ nhớ PLC.
  • Nguồn dữ liệu thực nghiệm: Dữ liệu hình ảnh thời gian thực từ Camera Cognex IS5110-01 (độ phân giải $640 \times 480$ pixel, 60 fps), tín hiệu xung vị trí từ Encoder tương đối HN3806-AB-600N (600 xung/vòng) gắn trên trục băng tải, tín hiệu quang điện từ cảm biến hồng ngoại E3F-DS30C4 và các trạng thái I/O của hệ thống.

Thiết kế và triển khai hệ thống

Kiến trúc phần cứng

Hệ thống phần cứng thực nghiệm được tổ chức thành các khối chức năng liên kết chặt chẽ:

Khối chức năng Thiết bị / Mã hiệu Thông số kỹ thuật chính Vai trò trong hệ thống
Cánh tay máy Mitsubishi RV-2FR-Q 6 bậc tự do, tầm với cực đại 504.2 mm, tải trọng định mức 2 kg (tối đa 3 kg), chuẩn bảo vệ IP67 Thực hiện chuyển động gắp, nâng, chuyển hướng và thả sản phẩm theo tọa độ
Bộ điều khiển Robot CR800-02-VQ Nguồn cấp 1 pha 200–230 VAC (0.5 kVA), bộ nhớ 26.000 điểm / 52.000 bước lệnh, ngôn ngữ MELFA-BASIC V/VI Điều khiển vòng kín 6 động cơ AC Servo, giao tiếp truyền thông quang SSCNET III
Thiết bị lập trình cầm tay Teaching Pendant R33TB Màn hình LCD $24 \times 8$ ký tự, 36 phím chức năng, phím Deadman 3 trạng thái, cáp nối RS-422 dài 7 m Dạy điểm (Teaching), nạp/sửa đổi chương trình vị trí và vận hành thử nghiệm robot
Khối CPU PLC Mitsubishi Q03UDVCPU Bộ nhớ chương trình 120 kB (30k bước), xử lý tối đa 4096 I/O, cổng giao tiếp Ethernet/USB Điều khiển logic toàn hệ thống, xử lý tín hiệu băng tải, cảm biến và giao tiếp PC
Khối Robot CPU Mitsubishi Q172DSRCPU Chuyên dụng cho dòng RV-FR-Q, gắn chung thanh Base Q38DB theo chuẩn Multi-CPU Điều khiển chuyển động đồng bộ, nhận lệnh điều khiển trực tiếp từ CPU PLC
Khối đếm xung tốc độ cao Mitsubishi QD62 2 kênh đếm tốc độ cao, hỗ trợ tần số đếm 10/100/200 kpps Đọc tín hiệu xung Pha A/B/Z từ Encoder băng tải để định vị vị trí dừng gắp
Khối I/O số Module QX40 & QY40P QX40: 16 ngõ vào Sink 24 VDC; QY40P: 16 ngõ ra Sink 12–24 VDC (100 mA/điểm) Nhận nút nhấn, cảm biến, tín hiệu an toàn; xuất tín hiệu điều khiển van khí, đèn báo
Camera công nghiệp Cognex In-Sight IS5110-01 Cảm biến 1/3" CCD, độ phân giải $640 \times 480$, 60 fps, ngàm C-Mount, bộ nhớ xử lý ảnh 256 MB Chụp ảnh sản phẩm trên băng tải và truyền dữ liệu ảnh về máy tính xử lý
Cảm biến phát hiện E3F-DS30C4 Cảm biến quang hồng ngoại NPN NO, khoảng cách phát hiện 0–30 cm, nguồn 6–36 VDC Phát hiện phôi/sản phẩm di chuyển đến vị trí chụp ảnh trên băng tải
Bộ mã hóa xung vòng HN3806-AB-600N Encoder tương đối 600 xung/vòng, tín hiệu ngõ ra cực thu hở NPN, tốc độ cơ học tối đa 6300 rpm Đo lường độ dịch chuyển và vận tốc thực tế của băng tải
Cơ cấu chấp hành khí nén SMC & TPC Bộ tạo chân không SMC ZQ1101U, van điện từ 5/2 TPC DV1140, giác hút / tay kẹp SMC MHZ2-16D Tạo lực hút chân không giữ chặt sản phẩm trong suốt hành trình gắp-thả

Phạm vi giới hạn góc quay và vận tốc cực đại của 6 trục khớp trên Robot RV-2FR-Q được thiết lập như sau:

  • Khớp J1 (Waist): $-240^\circ \sim +240^\circ$, vận tốc $300^\circ/\text{s}$.
  • Khớp J2 (Shoulder): $-120^\circ \sim +120^\circ$, vận tốc $150^\circ/\text{s}$ (chiều dài cánh tay $230\text{ mm}$).
  • Khớp J3 (Elbow): $0^\circ \sim +160^\circ$, vận tốc $300^\circ/\text{s}$ (chiều dài cẳng tay $270\text{ mm}$).
  • Khớp J4 (Wrist Twist): $-200^\circ \sim +200^\circ$, vận tốc $450^\circ/\text{s}$, mô-men tải cho phép $0.42\text{ Nm}$.
  • Khớp J5 (Wrist Pitch): $-120^\circ \sim +120^\circ$, vận tốc $450^\circ/\text{s}$, mô-men tải cho phép $0.37\text{ Nm}$.
  • Khớp J6 (Wrist Roll): $-360^\circ \sim +360^\circ$, vận tốc $720^\circ/\text{s}$.

Kiến trúc phần mềm và giải thuật vận hành

Hệ thống phần mềm được triển khai theo mô hình tích hợp đa nền tảng:

  • Tầng điều khiển cấp thấp (PLC & Motion): Sử dụng phần mềm GX Works 2 để lập trình logic điều khiển toàn bộ chu trình máy bằng ngôn ngữ Ladder Diagram (LD). Cấu hình truyền thông Multiple CPU trên thanh Base Q38DB cho phép Q03UDVCPU trao đổi dữ liệu trực tiếp với Q172DSRCPU thông qua vùng nhớ chia sẻ và chức năng Sequencer Direct.
  • Tầng xử lý thị giác máy và giao diện điều khiển (PC Application): Xây dựng trên nền tảng Microsoft Visual Studio (C#). Ứng dụng thu nhận tín hiệu hình ảnh từ Camera Cognex, áp dụng tiền xử lý phân ngưỡng nhị phân khối và sử dụng thư viện ZXing.Net để giải mã nội dung QR Code dán trên bề mặt phôi mica. Ứng dụng liên kết với PLC thông qua phần mềm trung gian Mitsubishi MX Component.
  • Tầng quản lý dữ liệu và báo cáo (Database & Web Server): Toàn bộ kết quả phân loại sản phẩm (thời gian, mã định danh, trạng thái xử lý, phân loại sản phẩm loại A, B, C hoặc sản phẩm lỗi) được ghi tự động vào hệ quản trị cơ sở dữ liệu Microsoft SQL Server và hiển thị trực quan trên giao diện Web theo dõi thời gian thực.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Giới thiệu khái quát

Chương 1 trình bày tổng quan về vai trò của cánh tay robot trong sản xuất công nghiệp, cấu trúc cơ bản của hệ thống robot gồm 3 phần chính (tay máy cơ khí, hệ thống điều khiển và hệ thống quản lý vận hành). Tác giả phân tích chi tiết các đặc tính cải tiến của dòng robot Mitsubishi MELFA-FR Series so với thế hệ F Series tiền nhiệm, bao gồm thiết kế thân máy mỏng gọn, việc mở rộng góc quay trục J4 và trục đứng giúp tối ưu hóa không gian tiếp cận xung quanh, cùng cấp bảo vệ đạt tiêu chuẩn IP67. Chương này cũng phân tích tầm quan trọng của công nghệ xử lý ảnh số trong kiểm tra, giám sát chất lượng tự động và xác định rõ 6 mục tiêu, nội dung triển khai của đề tài.

Chương 2. Quá trình xử lý ảnh cho QR Code

Chương 2 tập trung nghiên cứu toàn diện về công nghệ mã phản hồi nhanh QR Code và giải thuật nhận dạng hình ảnh:

  • Khái quát lịch sử phát triển của các hệ thống mã định danh: từ mã vạch tuyến tính UPC (1970 - 13 số), Code 39 (1974 - 30 ký tự), Code 128, mã nhiều tầng (Code 16K, Code 49, Kanban Code của Toyota) đến sự ra đời của mã ma trận 2D QR Code vào năm 1994 bởi Denso Wave.
  • Phân tích 6 đặc tính kỹ thuật cốt lõi của QR Code: khả năng quét tốc độ cao $360^\circ$ nhờ 3 cụm Finder Patterns; khả năng chống méo/biến dạng hình học (Resistant to Distorted Symbols) nhờ các mẫu Alignment Patterns; khả năng tự phục hồi dữ liệu khi bị rách/nhòe/mờ thông qua thuật toán sửa lỗi Reed-Solomon với 4 cấp độ (7%, 15%, 25%, 30%); chức năng chia nhỏ và liên kết dữ liệu (Linking Functionality) cho phép phân tách 1 mã thành tối đa 16 mã con; kỹ thuật mặt nạ (Masking Process) sử dụng phép toán logic EX-OR để cân bằng tỷ lệ phân bố điểm đen/trắng; và khả năng đọc trực tiếp trên vật liệu (Direct Marking).
  • Cấu trúc chi tiết của mã QR theo chuẩn ISO/IEC18004 từ Version 1 ($21 \times 21$) đến Version 40 ($177 \times 177$), quy định kích thước mô-đun chuẩn $4 \times 4$ pixel ở độ phân giải in 300 dpi.
  • Trình bày giải thuật xử lý ảnh của thư viện ZXing.Net: quy trình chuyển đổi không gian màu RGB sang ảnh xám 1 kênh, phân ngưỡng nhị phân thích nghi cục bộ dựa trên phân vùng $8 \times 8$ pixel và cửa sổ $5 \times 5$ khối, khớp mẫu nhận diện tỷ lệ 1:1:3:1:1 để xác định vị trí/góc xoay và khôi phục từ mã dữ liệu bằng thuật toán Reed-Solomon.

Chương 3. Mô hình thực nghiệm

Chương 3 trình bày chi tiết quá trình thiết kế, đấu nối, cấu hình phần cứng và lập trình hệ thống thực nghiệm:

  • Thông số chi tiết của Robot RV-2FR-Q, bộ điều khiển CR800-02-VQ và sơ đồ đấu nối chân tín hiệu I/O ngoài qua đầu nối CNUSR11 (tín hiệu Dừng khẩn cấp Emergency Stop tại chân 7-23 và 14-30; công tắc cửa Door Switch tại chân 6-22 và 13-29; công tắc chọn chế độ Mode Selector Switch tại chân 5-21 và 12-28).
  • Cấu hình trạm PLC Mitsubishi Q-Series trên thanh Base Q38DB: liên kết giữa CPU Universal Q03UDVCPU và Motion CPU Q172DSRCPU, thiết lập các thông số truyền thông trên phần mềm RT ToolBox3 và GX Works 2, quy trình đóng/ngắt nguồn an toàn giữa PLC và CR800 (tránh mã lỗi truyền thông H8751).
  • Tích hợp các thiết bị ngoại vi: Module bộ đếm tốc độ cao QD62 kết nối Encoder HN3806-AB-600N, cảm biến hồng ngoại E3F-DS30C4, Camera Cognex IS5110-01 và hệ thống van/đầu hút chân không SMC.
  • Hướng dẫn vận hành và dạy điểm bằng Teaching Pendant R33TB; thiết lập biên dạng quỹ đạo chuyển động gắp thả gồm chuỗi các điểm: Vị trí chờ (P3) $\rightarrow$ Vị trí tiếp cận trên vật 20 mm (nội suy khớp Mov) $\rightarrow$ Vị trí gắp vật (P1 - nội suy tuyến tính Mvs) $\rightarrow$ Nâng lên 20 mm (Mvs) $\rightarrow$ Vị trí tiếp cận trên điểm thả 20 mm (Mov) $\rightarrow$ Vị trí thả vật (P2 - Mvs) $\rightarrow$ Nâng lên 20 mm (Mvs) $\rightarrow$ Trở về vị trí chờ (P3).
  • Xây dựng lưu đồ giải thuật điều khiển băng tải, lưu đồ điều khiển robot, giao diện điều khiển giám sát C# qua MX Component và trang Web báo cáo kết quả tích hợp cơ sở dữ liệu Microsoft SQL Server.

Kết quả và đóng góp

Kết quả thực nghiệm

  • Hoàn thiện mô hình thực nghiệm tích hợp hoàn chỉnh giữa cánh tay Robot Mitsubishi 6 trục, hệ điều khiển PLC Q-Series cấu hình Multi-CPU, hệ thống băng tải đo chiều dài bằng encoder và hệ thống thị giác máy tính.
  • Hệ thống nhận dạng chính xác và tức thời các mã QR Code dán trên bề mặt phôi mica di chuyển trên băng tải. Khi cảm biến E3F-DS30C4 phát hiện phôi, băng tải tạm dừng để Camera Cognex IS5110-01 chụp ảnh, thư viện ZXing.Net giải mã thành công thông tin định danh và gửi tín hiệu phân loại về PLC.
  • Thực hiện phân loại thành công các nhóm sản phẩm trong thực tế:
    • Phân loại chính xác các phôi sản phẩm hợp chuẩn thuộc nhóm Sản phẩm A, Sản phẩm B và Sản phẩm C, vận chuyển và thả vào đúng các vị trí ô chứa quy định tương ứng.
    • Tự động phát hiện và gắp các phôi thuộc nhóm "Sản phẩm lỗi" đưa ra khu vực xử lý riêng biệt.
  • Phần mềm giám sát PC hiển thị trực quan trạng thái vận hành, hình ảnh thực tế sau khi nhận diện mã và ghi nhận đồng bộ toàn bộ lịch sử phân loại vào cơ sở dữ liệu SQL Server; trang Web báo cáo truy xuất và thống kê dữ liệu trực tuyến ổn định.

Đóng góp kỹ thuật của đồ án

  • Làm chủ phương pháp cấu hình và lập trình hệ thống điều khiển đa vi xử lý (Multiple CPU) kết hợp giữa PLC dòng Q (Q03UDV) và CPU Motion điều khiển robot (Q172DSR) của Mitsubishi, ứng dụng hiệu quả chức năng Sequencer Direct.
  • Triển khai thành công giải pháp kết hợp xử lý ảnh mã nguồn mở (ZXing.Net) trên PC với hệ thống điều khiển công nghiệp thông qua giao thức MX Component, mang lại giải pháp phân loại sản phẩm tự động có độ linh hoạt cao.
  • Xây dựng quy trình khép kín từ khâu tiếp nhận phôi, định vị bằng encoder, nhận dạng quang học, gắp thả chính xác bằng cơ cấu khí nén chân không đến quản lý dữ liệu sản xuất trên nền tảng Web/SQL.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên nội dung mục 3.2 (Hướng phát triển của đồ án trong tương lai) và phạm vi thực nghiệm của tài liệu:

  • Tối ưu hóa tốc độ xử lý ảnh và băng tải: Nâng cao tốc độ nhận dạng mã QR trực tiếp khi băng tải đang chuyển động liên tục (Tracking on the fly) thay vì phải dừng băng tải để chụp ảnh tĩnh.
  • Mở rộng xử lý đa đối tượng và không gian 3D: Nghiên cứu tích hợp hệ thống camera 3D hoặc thuật toán nhận diện vị trí/góc xoay không gian của phôi để robot có thể gắp các vật thể bị đặt lệch hướng hoặc xếp chồng ngẫu nhiên.
  • Nâng cấp nền tảng IoT và điện toán đám mây: Phát triển hệ thống báo cáo Web thành nền tảng giám sát IoT công nghiệp hoàn chỉnh, hỗ trợ theo dõi hiệu suất thiết bị tổng thể (OEE) và cảnh báo lỗi bảo trì dự đoán từ xa.

Giá trị tham khảo

Tài liệu đồ án mang lại giá trị tham khảo kỹ thuật cao cho:

  • Sinh viên và giảng viên ngành Kỹ thuật Điều khiển & Tự động hóa, Cơ điện tử, Robot: Làm tài liệu tham khảo chi tiết về phương pháp đấu nối chân tín hiệu an toàn (CNUSR11), cấu hình truyền thông SSCNET III, cấu hình Multi-CPU Mitsubishi trên phần mềm GX Works 2 và RT ToolBox3.
  • Kỹ sư tích hợp hệ thống và thị giác máy tính: Cung cấp quy trình mẫu về việc kết nối phần mềm C# Visual Studio với PLC Mitsubishi qua MX Component, giải thuật phân ngưỡng nhị phân thích nghi và tích hợp thư viện ZXing.Net vào dây chuyền sản xuất tự động.
  • Người thực hiện các đề tài Pick-and-Place: Tham khảo phương pháp lập trình biên dạng chuyển động kết hợp nội suy khớp (Mov) và nội suy tuyến tính (Mvs) trên Teaching Pendant R33TB nhằm đảm bảo an toàn cơ khí và tối ưu thời gian chu kỳ.

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ thống sử dụng cơ chế truyền thông nào giữa CPU PLC và CPU Robot Mitsubishi?

Hệ thống sử dụng cơ chế Multiple CPU được gắn chung trên thanh Base Q38DB. CPU PLC Universal Q03UDVCPU đóng vai trò điều khiển chính, giao tiếp trực tiếp với CPU Robot Q172DSRCPU thông qua chức năng Sequencer Direct và bộ nhớ chia sẻ. Q172DSRCPU kết nối truyền thông quang tốc độ cao SSCNET III với Bộ điều khiển robot CR800-02-VQ để điều khiển 6 trục động cơ AC Servo.

2. Thuật toán phân ngưỡng nhị phân trong thư viện ZXing được triển khai như thế nào để nhận dạng mã QR?

ZXing áp dụng phương pháp phân ngưỡng thích nghi cục bộ: hình ảnh xám thu nhận từ camera được chia thành các khối nhỏ không chồng lấn có kích thước $8 \times 8$ pixel để tính giá trị trung bình từng khối. Sau đó, thuật toán tạo một cửa sổ gồm tập hợp $5 \times 5$ khối xung quanh mỗi khối và lấy giá trị trung bình của tập hợp này làm ngưỡng nhị phân hóa cục bộ, giúp hệ thống nhận dạng ổn định trong các điều kiện chiếu sáng không đồng đều.

3. Cổng CNUSR11 trên bộ điều khiển CR800-02-VQ đảm nhiệm những chức năng kết nối an toàn nào?

Đầu nối CNUSR11 đảm nhiệm việc kết nối các tín hiệu I/O an toàn ngoài, bao gồm:

  • Tín hiệu Dừng khẩn cấp (Emergency Stop Input) tại các chân (7, 23) và (14, 30).
  • Tín hiệu Công tắc cửa an toàn (Door Switch Input) tại các chân (6, 22) và (13, 29).
  • Tín hiệu Công tắc chuyển đổi chế độ vận hành (Mode Selector Switch Input) tại các chân (5, 21) và (12, 28).
  • Các tiếp điểm ngõ ra báo lỗi Robot Error Output và ngõ ra trạng thái dừng khẩn cấp.

4. Thứ tự cấp nguồn và ngắt nguồn chuẩn giữa bộ điều khiển CR800 và CPU Robot để tránh phát sinh lỗi là gì?

  • Trình tự khởi động: Bật nguồn ELCB cấp cho Bộ điều khiển CR800-02-VQ trước, sau đó mới bật nguồn phía CPU Robot Unit (PLC).
  • Trình tự dừng: Dừng vận hành Robot $\rightarrow$ Ngắt tín hiệu Servo ON (bật Servo OFF) $\rightarrow$ Ngắt nguồn điều khiển CPU Robot $\rightarrow$ Ngắt nguồn ELCB của bộ điều khiển CR800.
  • Lưu ý: Nếu ngắt nguồn CR800 trước khi tắt CPU Robot, hệ thống sẽ báo lỗi truyền thông H8751 (CR800 Communication Error) và cần thực hiện thao tác Reset lỗi trong vòng 60 giây sau khi bật lại nguồn.

5. Chuỗi chuyển động gắp thả phôi của Robot RV-2FR-Q được thiết lập với các câu lệnh nội suy nào?

Robot thực hiện chuỗi chuyển động phối hợp:

  1. Di chuyển từ vị trí chờ (P3) đến điểm tiếp cận nằm phía trên vật gắp 20 mm bằng lệnh nội suy khớp Mov.
  2. Hạ thẳng đứng xuống điểm gắp vật (P1) bằng lệnh nội suy tuyến tính Mvs và kích hoạt hút chân không.
  3. Nâng thẳng đứng lên 20 mm bằng lệnh Mvs.
  4. Chuyển dịch đến điểm tiếp cận phía trên ô chứa sản phẩm 20 mm bằng lệnh Mov.
  5. Hạ thẳng đứng xuống điểm thả (P2) bằng lệnh Mvs và ngắt áp suất âm.
  6. Nâng thẳng đứng lên 20 mm bằng lệnh Mvs và quay trở về vị trí chờ (P3) bằng lệnh Mov.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Cánh Tay Robot Trong Công Nghiệp: Ứng Dụng và Công Nghệ" (tên đề tài thực hiện: "Điều khiển Robot Mitsubishi và xử lý ảnh QR Code để hút và thả vật") đã xây dựng thành công trạm thực nghiệm phân loại sản phẩm tự động tích hợp giữa Robot 6 bậc tự do Mitsubishi RV-2FR-Q, hệ thống điều khiển Multi-CPU PLC Q-Series và công nghệ xử lý ảnh QR Code bằng thư viện ZXing.Net. Đề tài đã giải quyết trọn vẹn các yêu cầu kỹ thuật từ thiết kế phần cứng, đấu nối an toàn, cấu hình truyền thông công nghiệp, xử lý ảnh thị giác máy đến thiết kế giao diện giám sát C# và quản lý dữ liệu trên Web/SQL Server. Kết quả thực nghiệm phân loại chính xác các dòng sản phẩm và sản phẩm lỗi là minh chứng rõ ràng cho tính khả thi và độ tin cậy của giải pháp kỹ thuật được đề xuất.