Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế và chế tạo máy phun keo tự động trong công nghệ chế tạo máy

Đồ án tốt nghiệp công nghệ chế tạo máy Automatic Glue Dispenser Machine tập trung vào thiết kế, chế tạo máy phun keo tự động, ứng dụng hiệu quả trong sản xuất công nghiệp.

• Tác giả: Pham Thanh Dong
• Người hướng dẫn: M.Eng Le Hoang Lam
• Trường học: Ho Chi Minh City University of Technology and Education
• Chuyên ngành: Automation and Control Engineering Technology
• Đề tài: Automatic Glue Dispenser Machine
• Loại tài liệu: graduation thesis
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Ho Chi Minh City

Mục lục chi tiết

• MISSION OF GRADUATION THESIS
• GRADUATION THESIS IMPLEMENTATION SCHEDULE
• INSTRUCTOR’S EVALUATION FORM
• REVIEWER’S EVALUATION FORM
• GUARANTEE
• THANK YOU
• LIST OF ACRONYMS
• LIST OF FIGURES
• LIST OF TABLES
• ABSTRACT
• 1. CHAPTER 1: INTRODUCTION
• 1.1. Objective of the project
• 1.2. Mission
• 1.3. Scope of the Topic
• 1.4. Project layout
• 2. CHAPTER 2: THEORICAL BASICS
• 2.1. Introduction to PLCs
• 2.2. Overview of PLCs
• 2.3. Features of PLCs
• 2.4. Concept and operating principle of Encoder
• 2.5. Introducing SSCNET III network
• 2.6. Overview of Computer Vision and Image Processing
• 2.6.1. Introduction to Computer Vision
• 2.6.2. Introduction to Image Processing
• 2.6.3. Image processing algorithms applied in the system
• 2.6.4. OpenCV Library in Python
• 3. CHAPTER 3: SYSTEM DESIGN AND CONSTRUCTION
• 3.1. Select devices for the project
• 3.2. Construction of the model
• 4. CHAPTER 4: OPERATING PRINCIPLES, CONTROL ALGORITHM AND CONTROL PROGRAM
• 4.1. System model and operating principles
• 4.2. Design HMI interface
• 4.3. Image processing programming software
• 5. CHAPTER 5: EXPERIMENTAL RESULTS AND EVALUATION OF RESULTS
• 6. CHAPTER 6: CONCLUSION AND PROPOSED DEVELOPMENT DIRECTION
• 6.1. Direction for future development

Tóm tắt

I. Đồ án tốt nghiệp

Đồ án tốt nghiệp với chủ đề 'Thiết kế máy phun keo tự động công nghệ chế tạo máy' tập trung vào việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo một hệ thống máy phun keo tự động. Mục tiêu chính là nâng cao độ chính xác và hiệu quả trong quy trình phun keo, ứng dụng trong các ngành công nghiệp như điện tử, ô tô và đóng gói. Đồ án này kết hợp kiến thức về tự động hóa, thiết kế cơ khí và kỹ thuật chế tạo để tạo ra một giải pháp công nghệ tiên tiến.

1.1. Mục tiêu và phạm vi

Mục tiêu của đồ án tốt nghiệp là thiết kế một hệ thống máy phun keo tự động với khả năng điều khiển chính xác ba trục X, Y, Z bằng servo motor. Hệ thống này sẽ tích hợp các thuật toán xử lý hình ảnh để nhận diện hình dạng vật thể, đảm bảo độ chính xác trong quá trình phun keo. Phạm vi nghiên cứu giới hạn trong việc sử dụng PLC để điều khiển hệ thống và chỉ áp dụng cho các vật thể có chiều cao và màu sắc đơn giản.

1.2. Ý nghĩa thực tiễn

Đồ án này mang lại giá trị thực tiễn cao trong việc tối ưu hóa quy trình sản xuất, giảm thiểu lãng phí và nâng cao chất lượng sản phẩm. Việc ứng dụng công nghệ chế tạo máy và tự động hóa trong hệ thống phun keo mở ra nhiều cơ hội phát triển cho các ngành công nghiệp liên quan.

II. Thiết kế máy phun keo

Phần này tập trung vào quá trình thiết kế máy phun keo, bao gồm việc lựa chọn các thiết bị cần thiết như servo motor, PLC, và các cảm biến. Máy phun keo tự động được thiết kế với cơ cấu cơ khí chính xác, đảm bảo khả năng điều khiển linh hoạt và hiệu quả trong quá trình phun keo.

2.1. Lựa chọn thiết bị

Các thiết bị chính được lựa chọn bao gồm servo motor Mitsubishi, PLC Q03UDECPU, và cảm biến tiệm cận Azbil. Việc lựa chọn này dựa trên yêu cầu về độ chính xác và khả năng tích hợp với hệ thống điều khiển. Servo motor được sử dụng để điều khiển chính xác ba trục, trong khi PLC đóng vai trò trung tâm trong việc xử lý các thuật toán điều khiển.

2.2. Thiết kế cơ khí

Cơ cấu cơ khí của máy phun keo được thiết kế với các trục X, Y, Z sử dụng vít me bi THK KR30H và KR20. Các trục này được điều khiển bởi servo motor, đảm bảo độ chính xác và tốc độ trong quá trình di chuyển. Hệ thống cơ khí được tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo độ bền và khả năng hoạt động ổn định.

III. Công nghệ chế tạo máy

Công nghệ chế tạo máy đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển máy phun keo tự động. Phần này tập trung vào việc ứng dụng các công nghệ tiên tiến như tự động hóa, kỹ thuật điều khiển và hệ thống tự động hóa để tạo ra một hệ thống hoàn chỉnh và hiệu quả.

3.1. Tự động hóa và điều khiển

Hệ thống tự động hóa được xây dựng dựa trên nền tảng PLC và servo motor, kết hợp với các thuật toán điều khiển chính xác. Hệ thống tự động hóa này cho phép điều khiển linh hoạt các trục X, Y, Z, đảm bảo độ chính xác trong quá trình phun keo. Các thuật toán xử lý hình ảnh được tích hợp để nhận diện hình dạng vật thể, nâng cao hiệu quả của hệ thống.

3.2. Ứng dụng công nghệ

Công nghệ chế tạo máy được ứng dụng trong việc thiết kế và chế tạo các bộ phận cơ khí, điện tử và phần mềm điều khiển. Việc tích hợp các công nghệ này giúp tạo ra một hệ thống máy phun keo hoàn chỉnh, đáp ứng các yêu cầu khắt khe của ngành công nghiệp.

IV. Kết quả và đánh giá

Phần này trình bày các kết quả thử nghiệm và đánh giá hiệu quả của máy phun keo tự động. Hệ thống đã được thử nghiệm với các vật thể có hình dạng khác nhau, cho thấy độ chính xác và hiệu quả cao trong quá trình phun keo.

4.1. Kết quả thử nghiệm

Các thử nghiệm được thực hiện với ba chế độ điều khiển khác nhau, cho thấy hệ thống hoạt động ổn định và đạt độ chính xác cao. Máy phun keo có khả năng phun keo đều và chính xác trên các vật thể có hình dạng phức tạp, đáp ứng các yêu cầu của ngành công nghiệp.

4.2. Đánh giá hiệu quả

Hệ thống máy phun keo tự động được đánh giá cao về khả năng ứng dụng thực tế. Việc tích hợp các công nghệ tiên tiến như tự động hóa và xử lý hình ảnh giúp nâng cao hiệu quả và chất lượng của quy trình phun keo, mở ra nhiều cơ hội phát triển trong tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION GRADUATION THESIS MAJOR: AUTOMATION AND CONTROL ENGINEERING TECHNOLOGY AUTOMATIC GLUE DISPENSER MACHINE INSTRUCTOR: PHAM HONG BAO THU STUDENT: PHAM THANH DONG Ho Chi Minh city, June 2024 MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY OF INTERNATIONAL EDUCATION ----------------- ----------------- GRADUATION THESIS AUTOMATIC GLUE DISPENSER MACHINE Instructor : M.Eng Le Hoang Lam Student's : Pham Thanh Dong 20151270 Pham Hong Bao Thu 20151296 Ho Chi Minh City, June 2024 MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY OF INTERNATIONAL EDUCATION ----------------- ----------------- GRADUATION THESIS AUTOMATIC GLUE DISPENSER MACHINE Instructor : M.Eng Le Hoang Lam Student's : Pham Thanh Dong 20151270 Pham Hong Bao Thu 20151296 MAJOR : AUTOMATION AND CONTROL ENGINEERING TECHNOLOGY Ho Chi Minh City, June 2024 HCMC University of Technology and Education SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Faculty of International Education INDEPENDENCE - FREEDOM – HAPPINESS Department of Automatic Control ----o0o---- Ho Chi Minh City, June 30th , 2024 MISSION OF GRADUATION THESIS Instructor : M.Eng Le Hoang Lam Student's full name 1: Pham Thanh Dong Student ID : 20151270 Student's full name 2 : Pham Hong Bao Thu Student ID : 20151296 Major : Automation and Control Engineering Technology Mode of study : Full-time Course : 2020 – 2024 I. THESIS TITLE : AUTOMATIC GLUE DISPENSER MACHINE II. TASKS AND CONTENT OF IMPLEMENTATION 1. Initial figures  Learn about the principles and how to control Servo motors.

 Learn about the MR-J3-B servo motor and driver set.  Learn about PLC iQ. Implementation content  Build logic control algorithms  Develop control program on PLC.  Calculate and design hardware and electrical parts (electrical control cabinets).

 Connect system devices and control and monitor.  Adjust the system to achieve the required results.  Test run the model.  Draw out the shortcomings and then proceed to correct and perfect the system.

 Provide future development directions. PROJECT DELIVERY DATE : 02/2024. PROJECT COMPLETION DATE : 30/06/2024. PRESENTATION LANGUAGE : The report : English  Vietnamese  Thesis defense presentation : English  Vietnamese  INSTRUCTORS DEPARTMENT OF AUTOMATIC CONTROL ii HCMC University of Technology and Education SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Faculty of International Education INDEPENDENCE - FREEDOM – HAPPINESS Department of Automatic Control ----o0o---- Ho Chi Minh City, June 30th , 2024 GRADUATION THESIS IMPLEMENTATION SCHEDULE Student's full name 1: Pham Thanh Dong Student ID : 20151270 Student's full name 2 : Pham Hong Bao Thu Student ID : 20151296 Major : Automation and Control Engineering Technology THESIS TITLE : AUTOMATIC GLUE DISPENSER MACHINE Confirmation Week/day Content by instructor 26/2/2024 Approve the topic and outline.

Learn briefly about the system, select devices, 4/3/2024 sensors, motors, drivers. 11/3/2024 Mechanical part design. 18/3/2024 Complete construction of mechanical parts. 25/3/2024 Electrical part design.

Arrange equipment and wire electrical cabinets to 1/4/2024 complete the electrical part. 8/4/2024 Proceed to set engine driver parameters, run test jog. 15/4/2024 Installing cameras and researching image processing Design and construction of the glue injection 22/4/2024 mechanism for the model iii 29/4/2024 Write a control program. 20/5/2024 Check the algorithm, fix errors.

Test run the program and the entire system, check 27/5/2024 and correct errors during the control process. 3/6/2024 Complete the model, write reports. INSTRUCTORS (Sign and write full name) iv HCMC University of Technology and Education SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Faculty of International Education INDEPENDENCE - FREEDOM – HAPPINESS Department of Automatic Control ----o0o---- Ho Chi Minh City, June 30th ,2024 INSTRUCTOR’S EVALUATION FORM Student's full name 1: Pham Thanh Dong Student ID : 20151270 Student's full name 2 : Pham Hong Bao Thu Student ID : 20151296 Major : Automation and Control Engineering Technology Mode of study : Full-time Instructor : M.Eng Le Hoang Lam THESIS TITLE : AUTOMATIC GLUE DISPENSER MACHINE. Evaluation of students' spirit and working attitude :.

Evaluation of the results of the Graduation Thesis :. Advantages of Graduation Thesis :. Disadvantages of the Graduation Thesis (if any) : .) Conclude : □ Permitted to defend the thesis. □ Not permitted to defend the thesis.

Ho Chi Minh City, June , 2024 INSTRUCTORS (Sign and write full name) vi HCMC University of Technology and Education SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Faculty of International Education INDEPENDENCE - FREEDOM – HAPPINESS Department of Automatic Control ----o0o---- Ho Chi Minh City, June 30th ,2024 REVIEWER’S EVALUATION FORM Student's full name 1: Pham Thanh Dong Student ID : 20151270 Student's full name 2 : Pham Hong Bao Thu Student ID : 20151296 Major : Automation and Control Engineering Technology Mode of study : Full-time Course : 2020 – 2024 Name of the Evaluator : M.Eng Nguyen Tan Doi THESIS TITLE : AUTOMATIC GLUE DISPENSER MACHINE. General comments on the content of the thesis topic :. vii Suggestion:  Permission to defend  Revision for defense  Not approved for defense Scores : ………………. Ho Chi Minh City, June , 2024 EVALUATORS (Sign and write full name) viii HCMC University of Technology and Education SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Faculty of International Education INDEPENDENCE - FREEDOM – HAPPINESS Department of Automatic Control ----o0o---- Ho Chi Minh City, June 30th ,2024 GUARANTEE We hereby declare that the research results presented in this graduation project are the results obtained during our own research process with the guidance of M.Eng Le Hoang Lam, do not copy any research results of other authors.

The research content references and uses some information and documents from sources listed in the list of references. If I am wrong, I will accept all disciplinary measures according to regulations. Ho Chi Minh City, June 30th , 2024 Group of students implementation Pham Thanh Dong Pham Hong Bao Thu ix THANK YOU To complete their graduation project, the student group first wanted to express their gratitude to the teachers of the Faculty of Electrical and Electronics Engineering, Ho Chi Minh City University of Technology and Education. Thanks to the dedicated teaching of our teachers, we have gained a solid foundation of professional knowledge to apply to our current projects as well as future work.

We would like to send our sincere thanks to our instructor, M.Eng Le Hoang Lam, who dedicatedly guided, imparted knowledge and experience, as well as supported the group throughout the process of completing their graduation thesis. Besides, we would also like to thank our families for always encouraging and supporting us, creating the best physical and mental conditions so that we can complete our studies at school. In addition, the group also wants to thank our brothers and friends who have been by our side, giving advice and help, so that we can complete this project. Due to limitations in time, knowledge and experience, our graduation thesis cannot avoid shortcomings.

We look forward to receiving feedback and direction from the teachers to make the project more complete. Once again, we would like to sincerely thank everyone around us, family, relatives, friends and teachers for always supporting us on our path of studying, working and finding new directions in the future. Ho Chi Minh City, June 30th, 2024 Group of students implementation Pham Thanh Dong Pham Hong Bao Thu x TABLE OF CONTENTS MISSION OF GRADUATION THESIS. i GRADUATION THESIS IMPLEMENTATION SCHEDULE.

iii INSTRUCTOR’S EVALUATION FORM. v REVIEWER’S EVALUATION FORM. ix THANK YOU. x LIST OF ACRONYMS.

xiv LIST OF FIGURES. xv LIST OF TABLES. xx CHAPTER 1 : INTRODUCTION. Objective of the project.

Scope of the Topic. 3 CHAPTER 2 : THEORICAL BASICS. Introduction to PLCs. Overview of PLCs.

Features of PLCs. Concept and operating principle of Encoder. Introducing SSCNET III network. Overview of Computer Vision and Image Processing.

Introduction to Computer Vision. Introduction to Image Processing. Image processing algorithms applied in the system. OpenCV Library in Python.

22 CHAPTER 3 : SYSTEM DESIGN AND CONSTRUCTION. Select devices for the project. Construction of the model. 54 CHAPTER 4 : OPERATING PRINCIPLES, CONTROL ALGORITHM AND CONTROL PROGRAM.

System model and operating principles. Design HMI interface. Image processing programming software. 79 CHAPTER 5 : EXPERIMENTAL RESULTS AND EVALUATION OF RESULTS.

84 CHAPTER 6 : CONCLUSION AND PROPOSED DEVELOPMENT DIRECTION. Direction for future development. 91 xiii LIST OF ACRONYMS PLC: Programmable Logic Controller HMI: Human – Machine Interface CPU: Central Processing Unit DC: Direct Current AC: Alternating Current NO: Normally Open NC: Normally Closed DO: Digital Output DI: Digital Input AI: Analog Input AO: Analog Output SCADA: Supervisory Control and Data Acquisition I/O: Input/Output CNC: Computer Numerical Control PID: Proportional-Integral-Derivative xiv LIST OF FIGURES Figure 2. 1 Structure of PLC programming controller.

4 Types of encoders used in industry. 5 Structure of Encoder. 6 Structure of Absolute Encoder (Left) and Incremental Encoder (Right). 7 Some Servo Motor Drivers from Mitsubishi.

8 How to transmit data of SSCNET III network. 9 Cable system of SSCNET III. 10 Distance between devices of SSCNET III network. 11 Object detection application of Computer Vision.

12 Examples of typical image processing operations. 13 Convert images from RGB to Grayscale. 14 Convert images from Grayscale to Binary. 15 Thresholding for object identification.

16 Example of contour algorithm. 17 OpenCV Library icon. 1 System block diagram. 2 Fuji Electric CP32FM/10, 10A 2P circuit protector.

3 Power supply module OMRON S82K-03024. 4 Azbil APM-D3A1 Proximity Sensor. 5 Proximity sensor FL2-4A6QS. 6 Servo motor HF-KP13 Mitsubishi.

7 Servo Motor HG-KR053. 8 Servo motor HF-KP053. 11 Mitsubishi Q03UDECPU PLC. 12 Positioning module QD75MH4 PLC Mitsubishi.

13 The way to connect Module QD75MH4. 14 Output module QY40P. 15 Servo Driver MR J3-10B. 16 CPU block drawing.

17 SP 982 glue pump .3M fiber optic cable. 20 Connection between Drivers and Module QD75MH4. 22 MR-J3ENCBL5M-A1-L cable. 23 Encoder cable design and 2 connector heads.

25 Power supply cable design with connector. 26 System communication connection diagram. 27 Structure of lead screw THK KR30H. 28 Mechanical drawing of lead screw THK KR30H.

29 Dimensions of lead screw THK KR30H used in the project. 30 Technical specifications of THK KR30H lead screw used in the project. 31 Lead screw THK KR20. 32 Mechanical drawing of lead screw THK KR20.

33 Dimensions of lead screw THK KR20 used in the project. 34 Technical specifications of THK KR20 lead screw used in the project. 35 Power circuit of the model. 36 Control circuit of the model.

37 The 3-axis X, Y, Z mechanical model taken from above. 38 The 3-axis mechanical model X, Y, Z is photographed from the front. 39 The model's electrical system. 40 Electrical system of the entire system.

41 Complete system model. 42 Complete system model. 1 Diagram describing the 3-axis linear interpolation algorithm. 2 Camera pixel coordinate system (Right) and Model mm coordinate system (Left).

3 System's main control flow diagram. 4 Flow chart for controlling 3 axes X, Y, Z to apply glue to an object. 5 Control flow diagram of Mode 1. 6 Control flow diagram of Mode 2.

7 Control flow diagram of Mode 3. 8 Create a new project using GX WORKS2. 9 Connection settings for PLC. 10 Connection type selection interface.

12 New module table. 13 Devices after being selected. 14 Set the Ethernet connection IP. 15 Built-in Ethernet Port Open Setting.

17 Interface for writing control programs in GX Works2. 18 Mitsubishi GT Designer3 HMI programming software. 19 Interface when creating a new file GT Designer3. 20 Screen type selection interface .