Chương 1: Tổng quan Ở chương này đưa ra các vấn đề, lý do chọn đề tài, đưa ra mục tiêu nghiên cứu cũng như giới hạn đề tài. Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương này trình bày nội dung cơ sở lý thuyết về PLC, PLC Misubishi dòng Q, động cơ servo, encoder, driver servo, tính toán động học, mô hình nhận diện vật YOLO, truyền thông giữa PLC và PC qua MC-protocol Chương 3: Thiết kế và thi công mô hình Ở chương này sẽ trình bày các bước thi công phần cứng, lựa chọn thiết bị, sơ đồ đấu dây dựa trên thực tế và bản vẽ thiết kế. Chương 4: Giải thuật và chương trình điều khiển Chương này trình bày mô tả hệ thống, giải thuật điều khiển và trình bày lưu đồ giải thuật. Chương 5: Vận hành hệ thống và đánh giá kết quả thực nghiệm Chương này trình bày cách vận hành hệ thống và đánh giá kết quả của mô hình.
Chương 6: Kết quả và nhận xét Chương này sẽ nói về kết quả đại được và sau đó nhận xét về mục tiêu đã đặt ban đầu. Chương 7: Kết luận và hướng phát triển đề tài Kết luận sau khi hoàn thành mô hình. Nêu ra những ưu, nhược điểm và hướng phát triển của đồ án để đưa ra hướng phát triển tiếp theo cho đề tài. Giới hạn đề tài Cấp rác lên băng tải bằng phương pháp thủ công.
Mô hình xử lý ảnh chỉ nhận diện được lon và chai trong môi trường nhiều rác thải sinh hoạt khác. Do thuật toán chương trình vẫn chưa được tối ưu dẫn đến thời gian xử lý (inference time) cho mỗi ảnh sẽ tăng lên nên dễ bị bắt trượt khung hình sẽ dễ bỏ sót vật. 4 Phần cơ khí vẫn còn hiện tượng rung lắc khi robot hoạt động ở tốc độ cao dẫn đến sai số khi gắp vật. Camera không ổn định trong điều kiện ánh sáng khác nhau.
5 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Tổng quan vể robot SCARA 2. Khái niệm robot SCARA Robot SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm hoặc Selective Compliance Articulated Robot Arm) là một loại robot công nghiệp được thiết kế cho các nhiệm vụ lắp ráp nhanh chóng và chính xác. Cấu trúc cơ học của SCARA gồm bốn trục, với ba trục cho chuyển động ngang (XY) và một trục cho chuyển động dọc (Z), cho phép linh hoạt trong mặt phẳng ngang và ổn định theo chiều dọc[4].
Robot SCARA đầu tiên phát triển bởi Giáo sư Hiroshi Mikano 2. Ưu và nhược điểm robot Scara Ưu điểm: - Tốc độ và độ chính xác cao: SCARA có khả năng di chuyển linh hoạt trong mặt phẳng ngang (XY), đảm bảo độ chính xác và hiệu suất cao. - Thiết kế đơn giản và gọn nhẹ: Dễ dàng lắp đặt, bảo trì và tiết kiệm không gian trong nhà máy. - Chi phí vận hành thấp: Hiệu quả năng lượng, ít tốn kém trong bảo trì và vận hành.
Nhược điểm: 6 - Giới hạn phạm vi làm việc và khả năng tải trọng: Không thể tiếp cận các điểm ngoài vùng hoạt động và không phù hợp cho các nhiệm vụ nâng vật nặng. - Khả năng tải trọng thấp: Không phù hợp cho các nhiệm vụ đòi hỏi nâng vật nặng. - Không thích hợp cho các ứng dụng yêu cầu nhiều bậc tự do: Hạn chế trong các nhiệm vụ phức tạp. - Chi phí đầu tư ban đầu cao 2.
Ứng dụng của robot SCARA Robot SCARA [4] được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp nhờ vào tốc độ, độ chính xác và tính linh hoạt của nó. Dưới đây là một số ứng dụng cụ thể: - Lắp ráp linh kiện điện tử: SCARA thường được sử dụng để lắp ráp các linh kiện nhỏ như vi mạch, bo mạch in (PCB) và các thiết bị điện tử tiêu dùng. - Gắp và đặt: gắp đặt sản phẩm từ vị trí cố định hoặc di động sang vị trí khác nhờ robot hoặc cơ cấu chuyền động cơ khí. Được sử dụng trong tất cả các giai đoạn của quá trình sản xuất, từ cấp nhiên vật liệu đầu vào đến đóng gói sản phẩm ở đầu ra.
- In 3D và khắc laser: dùng để in các mô hình 3D với kích thước nhỏ như đồ trang trí, phụ kiện và có khả năng khắc laser cho bất kỳ robot nhỏ nào. - Hàn: được phổ biến trong ngành công nghiệp điện tử, robot SCARA cung cấp chất lượng hàn động nhất, hoàn toàn có khả năng thay thế hàn tay. Khái quát về PLC 2. Tổng quan về PLC PLC là thiết bị cho phép lập trình thực hiện các thuật toán điều khiển logic.
PLC có khả năng thay đổi thuật toán điều khiển tùy biến thông qua một ngôn ngữ lập trình. Do vậy, nó cho phép thực hiện linh hoạt tất cả các bài toán điều khiển. Có nhiều ngôn ngữ để lập trình cho PLC như LAD, FBD, STL và nhóm đang sử dụng ngôn ngữ LAD và ST cho đề tài lần này. 7 Nguyên lý hoạt động của PLC: - PLC nhận thông tin từ các cảm biến và các thiết bị đầu vào được kết nối, xử lý dữ liệu và kích hoạt đầu ra dựa trên các tham số đã được lập trình trước đó.
- Các hoạt động bên trong PLC được điều khiển bởi CPU, nó sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ và thực hiện từng lệnh trong chương trình được lập trình trước đó. - Tùy thuộc vào đầu vào và đầu ra, bộ điều khiển PLC, có thể theo dõi và ghi lại dữ liệu thời gian chạy như năng suất máy và nhiệt độ vận hành, tự khởi động và dừng quy trình, tạo báo thức nếu máy gặp trục trặc và hơn thế nữa… - Bộ điều khiển lập trình PLC là một giải pháp điều khiển linh hoạt và mạnh mẽ, có thể thích ứng với hầu hết ứng dụng nào.2 Nguyên lí hoạt động của PLC 2. Ưu điểm và nhược điểm của PLC Bảng 2-1 Ưu và nhược điểm của PLC Ưu điểm Nhược điểm - Dễ dàng thay đổi chương trình theo ý - Giá thành phần cứng cao: Vì đây là muốn, thích hợp để lập trình cho nhiều một thiết bị công nghệ cao, tự động hóa ứng dụng khác nhau. cao nên giá trị sẽ cao hơn nhiều so với - Mạch điện gọn nhẹ, dễ dàng trong các lại thiết bị rơ le ON/OFF thông việc bảo quản, sửa chữa và thay thế thường.
- Độ tin cậy cao, chuẩn hóa được thiết - Một số hãng phải mua thêm phần bị. mềm để lập trình: Các loại PLC sẽ 8 - Thực hiện được các thuật toán phức được hãng thiết kế riêng chính vì thế tạp và độ chính xác cao. chúng sẽ có sự khác biệt trong khâu lập - Cấu trúc PLC dạng module, cho phép trình hệ thống. dễ dàng thay thế, mở rộng đầu vào/ra, - Một số hãng sẽ kèm theo phần mềm, mở rộng chức năng khác tuy nhiên cũng sẽ có một số hãng bán - Khả năng chống nhiễu tốt, hoàn toàn kèm để chúng ta sử dụng.
làm việc tin cậy trong môi trường công - Đòi hỏi người sử dụng phải có trình nghiệp. độ chuyên môn cao: hầu hết những - Giao tiếp được với các thiết bị thông người sử dụng được PLC phải được minh khác như: máy tính, nối mạng đào tạo rất bài bản. Họ phải được trang truyền thông với các thiết bị khác. bị các kiến thức liên quan đến từng loại - Sử dụng tốt trong các loại môi trường PLC của từng hãng khác nhau.
Bởi vì như nhiệt độ, độ ẩm cao, dòng điện dao mỗi hãng sẽ có phần mềm lập trình động, … riêng nên để đào tạo thì cần một khoảng thời gian để có thể đảm nhiệm được công việc này. Nếu chuyên môn không cao sẽ dẫn dên lập trình sai, gây hư hỏng và tổn thất trang thiết bị và xảy ra các sự cố đáng tiếc. Vai trò và ứng dụng của PLC Trong ngành công nghiệp hiện đại, bộ lập trình PLC đóng vai trò quan trọng, đặc biệt là công nghiệp sản xuất. Với nhiều ưu điểm vượt trội về giá thành lẫn hiệu suất, PLC được ứng dụng rộng rãi, phổ biến trong các tủ bảng điện tự động hóa của các hệ thống như: cấp nước, nhà máy xử lý nước thải, sản xuất chế biến, đóng gói, giám sát dây chuyền sản xuất, công nghiệp nặng.
Cụ thể PLC là dùng trong công nghệ điều khiển cánh tay Robot để gắp phôi từ băng tải bỏ qua bàn gia công của máy CNC, hay điều khiển Robot đưa đổ vật liệu vào băng tải, hoặc thực hiện các việc đóng hộp, dán tem nhãn, hệ thống báo động… Ngoài ra, Bộ lập trình PLC còn được dùng trong các ứng dụng giám sát quá trình trong nhà máy, các dây chuyền lắp ráp linh kiện điện tử trong các nhà 9 máy, dây chuyền kiểm tra chất lượng sản phẩm… bằng các công tắc hành trình hoặc các cảm biến.3 Một số ứng dụng PLC trong công nghiệp 2. PLC dòng Q của hãng Mitsubishi 2. Giới thiệu PLC dòng Q Được phát triển từ dòng sản phẩm AnSH trước đây, dòng PLC Mitsubishi Q [1] cho phép người dùng phối hợp và lựa chọn sự kết hợp tốt nhất giữa bộ xử lý, công cụ truyền thông, mô-đun điều khiển chuyên dụng và I/O trên cùng một giao tiếp.Điều này cho phép người dùng định cấu hình hệ thống theo nhu cầu của họ, khi họ cần và nơi họ cần triển khai.Có thể kết hợp CPU PLC, CPU Motion, bộ điều khiển quá trình và thậm chí cả PC vào một hệ thống duy nhất với tối đa 4 CPU khác nhau.Điều này cho phép người dùng lựa chọn hướng điều khiển và ngôn ngữ lập trình, tất cả trên một nền tảng. 10 Bảng 2-2 Các PLC dòng Q và mô tả Tên PLC Mô tả Mẫu CPU Các tính năng, phương Mã CPU ứng dụng tổng QnUCPU pháp thiết bị cho lập quát trình Các tính năng, phương Mẫu QCPU cơ bản/ hiệu Qn(H)/QnPH pháp, thiết bị cho lập năng cao/ điều khiển /QnPRHCPU trình quy trình/ dự phòng Thông tin cho cấu hình hệ thống đa CPU (cấu Mẫu QCPU cơ bản/ hiệu hình hệ thống, thông số năng cao/ điều khiển QCPU I/O, liên kế thiết bị quy trình ứng dụng tổng vào/ra và tính năng thiết quan bị thông minh Cấu hình hệ thống dự phòng, tính năng, kết nối QnPRHCPU Mã CPU dự phòng với các thiết bị bên ngoài và xử lý xử cố Tính năng liên kết thông Mã CPU ứng dụng tổng QnPRHCPU qua cổng Ethernet gắn quát trong 2.
Đặc điểm chung của PLC dòng Q PLC dòng Q là dòng PLC mạnh nhất chỉ sau dòng iQ-R của hãng Mitsubishi với kích thước nhỏ gọn, hiệu năng cao, loại bỏ các hạn chế của các bộ lập trình truyền thống[4]. Nhờ công nghệ multi-Processor: Cho phép 4 CPU cùng lúc tham gia vào các quá trình điều khiển máy xử lý, điều khiển vị trí, truyền thông.