Chương 1. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI. Lý do chọn đề tài. Mục tiêu của đề tài.
Đối tượng và phạm vi. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG. Python và nền tảng Python. Ngôn ngữ Python.
Nền tảng Pycharm. Tổng quan về thuật toán xử lý ảnh. Xử lý hình thái ảnh. Xử lý ảnh Gaussian.
Xử lý ảnh phát hiện đường viền. Tổng quan về thư viện OpenCV. Tổng quan về giao diện người dùng và thư viện Tkinter. Tổng quan về giao thức truyền thông snap7.
Tổng quan về điều khiển chuyển động đa trục. Giới thiệu về hệ chuyển động đa trục. Ưu và nhược điểm của hệ chuyển động đa trục. Tổng quan về động cơ servo và động cơ step.
Giới thiệu về động cơ servo và động cơ step. Phương pháp điều khiển vòng hở. Phương pháp điều khiển vòng kín. Tổng quan về valve khí nén.
XÂY DỰNG HỆ THỐNG. Phân tích hệ thống phun keo tự động. Cấu hình phần cứng. Tổng quan các thành phần hệ thống.
Các thiết bị có trong mô hình. Cấu hình phần mềm. THỬ NGHIỆM KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ. Kết quả thực hiện phần cứng.
Kết quả thực hiện phần mềm. Chương trình điều khiển PLC. Chương trình xử lý ảnh Pycharm. Thiết kế giao diện.
Kết quả chạy thử toàn hệ thống. Điều khiển mô hình hệ thống. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI. Hướng phát triển trong tương lai.85 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1: Ảnh hưởng của Erosion khi sử dụng kernel 3x3.2: Ảnh hưởng của Dilation khi sử dụng kernel 3x3.3: Hiệu ứng làm mờ Gaussian.4: Phát hiện đường viền của các vật thể.5: Các widgets thông dụng trong thư viện Tkinter.7: Hệ thống điều khiển đa trục.8: Phương pháp điều khiển điểm đến điểm.9: Phương pháp điều khiển vòng hở.10: Phương pháp điều khiển vòng hở.1: Sơ đồ khối các phần trong hệ thống phun keo tự động.2: Bộ điều khiển động cơ bước DM542.3: Kết nối phần cứng của DM542.7: Cấu tạo trục vít me T8.8: Sơ đồ kết nối bộ phận phun keo.9: Tổng quan kết nối hệ thống.10: Sơ đồ đấu nối tủ điện điều khiển.11: Sơ đồ mạch điều khiển.14: Thuật toán xử lý ảnh.15: Ảnh sản phẩm sau khi lọc màu.16: Thu nhỏ đường biên.17: Áp dụng ngưỡng nhị phân.18: Đường gần đúng được áp dụng cho đường viền.19: Đã dán xong viền lên ảnh gốc.20: Phương thức truyền thông snap7.21: Sơ đồ quy trình điều khiển hệ thống phun keo.23: Cấu hình phương thức ố đĩa.24: Địa chỉ tạo xung.25: Cấu hình bảo mật cho phép full access đến PLC.26: Bật chức năng cho phép PUT/GET dữ liệu PLC từ ứng dụng bên thứ ba.1: Hình ảnh mô hình 1.2: Hình ảnh mô hình 2.3: Hình ảnh mô hình 3.4: Hình ảnh tủ điện điều khiển.5: Khu vực làm việc.6: Cấu trúc và các khối chức năng của chương trình PLC.7: Chương trình tính toán khoảng cách của đỉnh biên đầu tiên.8: Chương trình tính toán đồng bộ vận tốc trục y (Vy) theo vận tốc trục x (Vx).9: Chương trình tính toán đồng bộ vận tốc trục y (Vy) theo vận tốc trục x (Vx) (tt).10: Chương trình đọc/ghi tín hiệu cài đặt vận tốc, tín hiệu home và số lượng đỉnh biên.11: Chương trình điều khiển đóng/mở van khí nén của một đối tượng.12:: Khối ghi dữ liệu tín hiệu điều khiển, tín hiệu trạng thái của các trục chuyển động.13: Chương trình thu và xử lý lọc dữ liệu hình ảnh từ Camera.14: Chương trình ghi dữ liệu lên PLC.15: Chương trình ghi tín hiệu điều khiển bắt đầu khởi chạy cho PLC.16: Chương trình ghi tín hiệu điều khiển dừng cho PLC.17: Chương trình ghi tín hiệu điều khiển về Home cho PLC.18: Chương trình ghi tín hiệu đã nhập vận tốc cho PLC.19: Chương trình ghi tín hiệu về home khi khởi động hệ thống cho PLC.20: Hàm đọc tín hiệu điều khiển từ PLC đến PC.21: Cấu hình PLC để trao đổi dữ liệu snap7.22: Hàm ghi và đọc dữ liệu kiểu Bool.23: Hàm đọc và ghi dữ liệu kiểu Bool, Bit, Real và Word.24: Chương trình xử lý ảnh trên Pycharm.25: Giao diện người dùng.26: Giao diện người dùng khi chạy một đối tượng.27: Kết quả phun keo một đối tượng.28: Giao diện người dùng khi chạy hai đối tượng.29: Kết quả phun keo hai đối tượng.79 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: So sánh động cơ bước và động cơ servo.1: Thực hiện mô hình hệ thống phun keo tự động.2: Danh sách các thiết bị của hệ thống phun keo tự động.3: Cấu hình bộ lập trình điều khiển logic CPU 1214C DC/DC/DC.4 Chân điều khiển DM542.5 Thông số định mức của động cơ bước 57.6: Thông số trục vít me T8.7: Cấu hình chuyển động trong TIA Portal V17.1: Bảng thông số kỹ thuật của mô hình.2: Bảng thông số khi khảo sát 1 đối tượng.3: Bảng thông số khi khảo sát 2 đối tượng.
Bảng so sánh giữa yêu cầu và thực hện.84 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Từ viết đầy đủ PLC Programmable Logic Controller CNC Computer Numerical Control GUI Graphical User Interface IDE Integrated Development Environment RPM Revolutions Per Minute PTO Pulse Train Output LAD LADDER TÓM TẮT ĐỒ ÁN Đồ án tập trung vào xây dựng hoàn thiện hệ thống điều khiển phun keo tự động, bao gồm gồm cấp trường và cấp điều khiển. Bên cạnh đó, ứng dụng các kiến thức lý thuyết về thiết kế, điều khiển và lập trình vào việc thiết kế phần cứng và cấp điều khiển cho hệ thống. Cuối cùng và trọng tâm của đề tài là cần có một giải pháp tốt hơn thông qua hiện trạng thực tế của việc phun keo thủ công ở các nhà máy nhựa hay nhà máy gỗ, đề tài đặt ra bài toán cần phải xây dựng một hệ thống có khả năng tự động hóa việc phun keo, đáp ứng được các yêu cầu về hiệu suất và độ chính xác, có khả năng nâng cấp, mở rộng trong tương lai. Đồ án sẽ gồm các chương: - Giới thiệu đề tài: Nêu lý do chọn đề tài, trình bày mục tiêu, đối tượng và phạm vi các nhiệm vụ cần thực hiện trong đồ án.
- Tổng quan hệ thống: Mô tả các giải pháp, thiết bị hiện có trong thực tế, các lý thuyết có liên quan đến vấn đề điều khiển, các vấn đề còn tồn đọng của giải pháp, thiết bị. - Xây dựng hệ thống: Mô tả các bước thực hiện hệ thống, giới thiệu thiết bị, phần mềm và công cụ sử dụng trong hệ thống, trình bày các công việc đã hoàn thành trong quá trình thực hiện đồ án. - Thử nghiệm, kết quả và đánh giá: Trình bày các kết quả chạy thử nghiệm khi được vận hành hệ thống. Đánh giá hoạt động của hệ thống thông qua các khía cạnh chức năng, tầm điều khiển và chất lượng đáp ứng.
19 - Kết luận: Trình bày các kết quả đạt được, các hạn chế, thiếu sót và hướng phát triển trong tương lai. 20 ABSTRACT The project focuses on the complete construction of an automatic glue spraying control system, including both field level and control level. In addition, it applies theoretical knowledge about design, control, and programming to the design of hardware and control level for the system. The final and focal point of the topic is the need for a better solution through the current reality of manual glue spraying in plastic or wood factories.
The topic poses the problem of having to build a system capable of automating the glue spraying process, meeting performance and accuracy requirements, and being capable of upgrades and expansion in the future. The project will include the following chapters: - Introduction: Presenting the reasons for choosing the topic, outlining the objectives, subjects, and scope of tasks to be performed in the project. - System Overview: Describing existing solutions, devices in reality, theories related to control issues, and the remaining problems of the solutions, devices. - System Construction: Describing the steps to implement the system, introducing the devices, software, and tools used in the system, and presenting the work completed during the project.
21 - Testing, Results, and Evaluation: Presenting the test results when the system is operated. Evaluating the system’s performance through functional aspects, control range, and response quality. - Conclusion: Discussing the achieved results, limitations, shortcomings, and future development directions. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.
Lý do chọn đề tài Trong bối cảnh nhu cầu xử lý keo cho các sản phẩm thời trang như giày dép, túi xách, cũng như trong ngành in ấn và đóng gói đang ngày càng tăng, việc áp dụng công nghệ tự động hóa là cần thiết. Hiện tại, các giải pháp thủ công không thể đáp ứng được quy mô công nghiệp tại Việt Nam, với các quy trình thử nghiệm và quy mô nhỏ. Qua nghiên cứu, nhóm đã nhận thấy rằng quy trình dán keo hiện tại chưa được tối ưu hóa. Máy phun keo CNC hiện tại, dù là 2 trục hay 3 trục, vẫn phụ thuộc nhiều vào sự điều khiển của con người và cần thiết lập tham số một cách thủ công, làm giảm năng suất do mất thời gian thay đổi giữa các loại sản phẩm khác nhau.
Để giải quyết vấn đề này và đáp ứng nhu cầu kỹ thuật cũng như mở rộng quy mô ứng dụng, nhóm đề xuất giải pháp “Hệ thống phun keo tự động”. Giải pháp này hứa hẹn sẽ cải thiện đáng kể hiệu suất làm việc, giảm sự phụ thuộc vào lao động thủ công và tăng cường khả năng tùy chỉnh nhanh chóng cho các loại sản phẩm khác nhau, từ đó nâng cao năng suất và hiệu quả công nghiệp. Đây có thể là bước tiến quan trọng trong việc cải tiến quy trình sản xuất và xử lý keo, đặc biệt trong lĩnh vực thời trang và sản xuất hàng loạt. Mục tiêu của đề tài Trong khuôn khổ đồ án này, nhóm chúng em mong muốn đưa ra một giải pháp đột phá, nhằm chuyển đổi quy trình phun keo từ phương 23 pháp thủ công, kém hiệu quả sang một hệ thống tự động, cải thiện hiệu suất đáng kể.
Để minh họa cho giải pháp này, nhóm sẽ thiết kế và xây dựng một mô hình mẫu, áp dụng công nghệ xử lý hình ảnh tiên tiến để nhận diện biên sản phẩm và xác định đường phun keo. Điều này sẽ cho phép chúng em thực hiện điều khiển chuyển động hai trục với độ chính xác cao và hiệu suất tối ưu. Ngoài ra, nhóm cũng chú trọng đến việc thiết kế các thành phần của máy sao cho dễ dàng thay thế và bảo dưỡng, đồng thời phát triển thuật toán điều khiển linh hoạt, tương thích với thiết bị của nhiều nhà sản xuất khác nhau. Mục tiêu cuối cùng là tạo ra một hệ thống phun keo tự động không chỉ nâng cao năng suất mà còn đảm bảo tính linh hoạt và bền vững trong quá trình sản xuất.
Đối tượng và phạm vi Đồ án tốt nghiệp nghiên cứu về tự động hóa trong công nghiệp, các thuật toán cũng như ứng dụng của hệ thống phun keo tự động. - Hệ thống chỉ là sản phẩm 2D. - Xây dựng một mô hình cơ học cho điều khiển chuyển động 2 trục. - Khả năng phát hiện biên cũng như ranh giới của các đối tượng cụ thể.
- Khả năng điều khiển để tuân theo đường dán keo đã xác định.