Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong các dây chuyền sản xuất công nghiệp hiện đại, khâu kiểm tra chất lượng sản phẩm bằng phương pháp thủ công bộc lộ nhiều điểm hạn chế. Những sai lệch cơ khí nhỏ hoặc lỗi kích thước gia công rất khó để mắt thường nhận diện chính xác; đồng thời, việc kiểm tra thủ công tiêu tốn nhiều thời gian, làm gia tăng chi phí nhân công và tính ổn định không cao. Đối với các chi tiết cơ khí chính xác như gối đỡ vitme, các thông số kích thước hình học đóng vai trò quyết định đến độ chính xác lắp ráp, độ bền cơ học và hiệu suất vận hành của toàn bộ hệ thống cơ điện. Nhằm giải quyết vấn đề này, việc kết hợp công nghệ thị giác máy tính (machine vision) với robot công nghiệp mang lại giải pháp tự động hóa toàn diện từ đo lường, phân loại đến sắp xếp sản phẩm.

Mục tiêu nghiên cứu của đồ án bao gồm 5 nội dung cụ thể:

  1. Xây dựng hệ thống đo kích thước gối đỡ bằng VisionPro: Thiết lập kết nối và cấu hình camera Cognex; ứng dụng thư viện Cognex VisionPro để lập trình đo các kích thước thực tế của gối đỡ vitme (chiều dài, chiều rộng, đường kính lỗ); hiệu chỉnh hệ thống bằng bàn cờ (calibration tool) nhằm chuyển đổi đơn vị đo từ pixel sang milimét (mm).
  2. Phân loại sản phẩm dựa trên kích thước: Lập trình thuật toán xử lý ảnh phân loại gối đỡ vitme thành ba nhóm chuẩn gồm BK10, BK12 và BK15; tích hợp khả năng kiểm tra đồng thời nhiều thông số hình học trên cùng một khung hình.
  3. Điều khiển robot SCARA thực hiện thao tác gắp và phân loại: Xác định tọa độ vị trí của gối đỡ trên bàn đo từ kết quả thị giác, thực hiện phép chuyển đổi tọa độ từ hệ quy chiếu camera sang hệ quy chiếu robot; điều khiển cánh tay robot gắp và thả sản phẩm vào đúng vị trí hộp quy định.
  4. Thiết kế giao diện điều khiển hệ thống: Xây dựng giao diện người dùng trên máy tính bằng ngôn ngữ lập trình C# kết hợp với giao diện HMI (SoftGOT2000), hỗ trợ hiển thị kết quả đo, trạng thái hoạt động, tọa độ sản phẩm và tọa độ các trục robot.
  5. Thử nghiệm và đánh giá hệ thống: Vận hành thử nghiệm mô hình trong điều kiện thực nghiệm; đánh giá độ chính xác phép đo, tỷ lệ phân loại đúng, tốc độ xử lý và tính ổn định đồng bộ giữa hệ thống thị giác và cơ cấu chấp hành robot.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Các loại gối đỡ trục vitme tiêu chuẩn (BK10, BK12, BK15) ở dạng chi tiết rời đặt trên mặt phẳng bàn đo.
  • Phạm vi không gian: Mô hình thực nghiệm tích hợp được lắp đặt và kiểm nghiệm tại xưởng/phòng thực hành bộ môn Tự động điều khiển, Khoa Điện – Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh.
  • Phạm vi thời gian: Đề tài được triển khai thực hiện từ ngày 01/01/2025 đến ngày 10/06/2025.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên các nền tảng lý thuyết và công nghệ chuyên ngành tự động hóa:

  • Cấu trúc động học robot SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm): Robot 4 bậc tự do có độ cứng vững lớn theo phương thẳng đứng (trục Z) và độ linh hoạt cao theo mặt phẳng ngang (X, Y cùng trục quay θ), phù hợp cho các tác vụ gắp - thả tốc độ cao.
  • Hệ thống điều khiển khả trình PLC Mitsubishi dòng Q: Cấu trúc mô-đun hiệu suất cao phục vụ xử lý logic, điều khiển chuyển động vị trí đa trục qua module chuyên dụng.
  • Hệ thống truyền động Servo AC và cảm biến phản hồi vị trí Encoder: Động cơ servo AC điều khiển vòng kín thông qua bộ điều khiển driver, tiếp nhận tín hiệu xung phản hồi từ bộ mã hóa quang học (encoder) để kiểm soát chính xác vị trí góc quay và vận tốc.
  • Công nghệ thị giác máy công nghiệp Cognex: Sử dụng camera công nghiệp kết hợp gói thư viện phần mềm Cognex VisionPro và môi trường phát triển QuickBuild, khai thác các công cụ xử lý ảnh chuyên dụng như Caliper Tool (đo khoảng cách, kích thước biên), Blob Tool (phân tích mảng nhị phân), PatMax (nhận diện mẫu và vị trí hình học), cùng công cụ hiệu chuẩn hệ quy chiếu (Calibration Tool).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và thiết kế kỹ thuật bao gồm:

  • Phương pháp phân tích và mô hình hóa hình học: Sử dụng phương pháp Denavit-Hartenberg (DH) để gán hệ trục tọa độ cho cánh tay robot SCARA, thiết lập các phương trình giải bài toán động học thuận (Forward Kinematics) và động học nghịch (Inverse Kinematics).
  • Phương pháp mô phỏng kiểm chứng: Lập trình kiểm nghiệm không gian làm việc và thuật toán động học của robot trên phần mềm Matlab; thiết kế hình học và bố trí không gian 3D của hệ thống trên phần mềm SolidWorks.
  • Phương pháp xử lý ảnh 2D: Thu nhận ảnh số, áp dụng giải thuật lọc và hiệu chỉnh quang sai ống kính bằng bàn cờ chuẩn, trích xuất đặc trưng hình học để phân loại sản phẩm.
  • Phương pháp tích hợp hệ thống: Kết nối truyền thông đa tầng giữa phần mềm xử lý ảnh trên máy tính (C#) với PLC thông qua bộ thư viện trung gian MX Component; lập trình trình tự điều khiển logic trên GX Works2; lập trình cấu hình thông số driver servo bằng phần mềm MR Configurator2.
  • Nguồn dữ liệu nghiên cứu: Dữ liệu kích thước tiêu chuẩn của các dòng gối đỡ vitme BK10, BK12, BK15 từ bảng thông số kỹ thuật cơ khí; dữ liệu hình ảnh trực tiếp từ camera công nghiệp thu nhận dưới các điều kiện chiếu sáng khác nhau; dữ liệu xung vị trí và góc quay từ bộ điều khiển chuyển động.

Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật

Hệ thống kỹ thuật được chia thành ba phân hệ chính: cơ cấu cơ khí, hệ thống điện - điều khiển và kiến trúc phần mềm tích hợp.

Bố trí cơ khí và thiết bị phần cứng

Mô hình thực nghiệm được bố trí trên một khung làm việc phẳng. Robot SCARA và bàn đo kích thước được đặt song song với nhau theo phương dài của mặt bàn. Camera công nghiệp được định vị vuông góc phía trên bàn đo thông qua hệ thống giá đỡ bằng nhôm định hình nhằm hạn chế rung lắc cơ học trong quá trình chụp ảnh. Bên cạnh bàn đo là các vị trí khay/hộp chứa sản phẩm đã phân loại.

Tên thiết bị / Mô-đun Mã hiệu / Thông số kỹ thuật Vai trò trong hệ thống
Robot SCARA EPSON G6-551S Cơ cấu chấp hành gắp, di chuyển và xếp gối đỡ vào hộp
Camera công nghiệp Cognex CAM-CIC-10MR-10-G Thu nhận ảnh độ phân giải cao của gối đỡ trên bàn đo
Ống kính quang học Computar M3514-MP (Tiêu cự 35mm) Định hình trường nhìn và tiêu cự cho camera công nghiệp
Khóa bản quyền phần mềm Cognex VPRO-MAX-USB Cấp phép bản quyền sử dụng trọn bộ công cụ VisionPro
Cơ cấu chấp hành cuối Nam châm điện ZYE-1P25/20 Hút và giữ phôi gối đỡ vitme bằng kim loại
PLC CPU Mitsubishi Q04UDEHCPU Bộ xử lý trung tâm điều khiển logic toàn bộ mô hình
Đế gắn mô-đun (Base) Mitsubishi Q312DB Khung gắn kết nối nguồn, CPU và các card chức năng
Bộ nguồn hệ thống Mitsubishi Q61P Cung cấp nguồn DC ổn định cho các khối xử lý PLC
Module điều khiển vị trí Mitsubishi QD75MH4 Điều khiển phát xung/truyền thông vị trí cho 4 trục servo
Module ngõ ra số Mitsubishi QY80 Điều khiển đóng cắt rơ-le, van cấp nguồn nam châm hút
Bộ điều khiển Servo (Driver) Mitsubishi MR-J3W-44B / MR-J4W2-44B Điều khiển công suất và vòng lặp kín cho các động cơ servo

Hệ thống điện và truyền động

Hệ thống cấp nguồn bao gồm dàn aptomat (CB) cách ly và bảo vệ ngắn mạch, bộ nguồn công nghiệp hạ áp xuống 24VDC cấp cho cảm biến, module I/O và nam châm điện ZYE-1P25/20. Dàn driver servo gồm bộ MR-J3W-44B phụ trách trục 1 và trục 2 của cánh tay robot; bộ MR-J4W2-44B điều khiển trục nâng hạ Z (trục 3) và trục xoay góc θ (trục 4). Các tín hiệu điều khiển vị trí được đồng bộ từ module QD75MH4 kết nối với CPU Q04UDEHCPU.

Kiến trúc phần mềm và truyền thông tích hợp

Hệ thống vận hành theo luồng xử lý khép kín:

  1. Camera CAM-CIC-10MR-10-G chụp ảnh phôi gối đỡ vitme trên bàn đo khi nhận tín hiệu kích hoạt.
  2. Chương trình C# nhúng thư viện Cognex VisionPro QuickBuild tiếp nhận dữ liệu ảnh, thực thi công cụ căn chỉnh bàn cờ để đổi tọa độ pixel thành mm, sử dụng Caliper Tool và PatMax để trích xuất tâm vị trí $(X, Y)$, góc lệch $\theta$ và các kích thước hình học (dài, rộng, đường kính lỗ).
  3. Thuật toán logic trong C# so sánh kích thước đo được với bảng tiêu chuẩn để xác định loại gối đỡ (BK10, BK12 hoặc BK15).
  4. Tọa độ mục tiêu và phân loại sản phẩm được phần mềm C# ghi trực tiếp vào các thanh ghi dữ liệu của CPU Q04UDEHCPU thông qua giao thức truyền thông của thư viện MX Component.
  5. Chương trình Ladder trong PLC (biên dịch từ GX Works2) tính toán chuỗi lệnh điều khiển vị trí đưa qua QD75MH4; các driver servo điều khiển động cơ đưa đầu hút robot SCARA đến tọa độ phôi, kích hoạt nam châm điện ZYE-1P25/20 thông qua module ngõ ra QY80, gắp và chuyển phôi đặt vào hộp tương ứng.
  6. Màn hình giao diện C# và giao diện mô phỏng SoftGOT2000 hiển thị đồng thời thông số kích thước, hình ảnh xử lý, tọa độ robot và trạng thái vận hành của hệ thống.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Nội dung chương trình bày lý do chọn đề tài xuất phát từ nhu cầu thực tiễn trong việc tự động hóa kiểm tra sản phẩm cơ khí chính xác nhằm thay thế lao động thủ công. Tác giả công bố mục tiêu chế tạo mô hình tích hợp giữa thị giác máy Cognex VisionPro, robot SCARA và PLC Mitsubishi. Chương cũng xác định giới hạn kỹ thuật của đồ án: chỉ kiểm tra hình học 2D trên bề mặt đối với ba mã sản phẩm gối đỡ tiêu chuẩn BK10, BK12, BK15; hiệu chỉnh hệ thống bằng phương pháp bàn cờ cơ bản; thực hiện trên phôi rời không xếp chồng; truyền thông qua phần mềm trung gian C# thay vì các chuẩn mạng trường phức tạp; thử nghiệm dừng lại ở môi trường mô hình thực nghiệm.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương này tổng hợp các kiến thức chuyên ngành phục vụ thiết kế:

  • Robot SCARA: Nêu lịch sử phát triển từ cuối thập niên 1970 bởi Tiến sĩ Yoshiaki Hagiwara tại Nhật Bản; cấu trúc cơ khí đặc thù gồm 4 trục chuyển động; ưu thế vượt trội về tốc độ lắp ráp và độ ổn định phương đứng; các ứng dụng tiêu biểu trong chế tạo linh kiện điện tử, cơ khí, ô tô.
  • PLC và dòng sản phẩm Mitsubishi Q Series: Trình bày cấu tạo gồm CPU, bộ nhớ, module vào/ra, nguyên lý chu kỳ quét (Scan Cycle). Phân tích cấu trúc các dòng CPU từ Q00J, Q03UDEH đến các dòng điều khiển vị trí chuyên sâu (Motion Control). Lập bảng tổng hợp thông số dung lượng bộ nhớ từ 8k bước đến 252k bước lệnh và khả năng quản lý lên tới 4096 điểm I/O.
  • Động cơ AC Servo và Encoder: Phân tích nguyên lý nam châm vĩnh cửu của rotor, cấu trúc stator ba pha, các chế độ điều khiển vị trí, tốc độ và mô-men. So sánh chi tiết sự khác biệt giữa động cơ DC Servo và AC Servo. Phân loại encoder thành encoder tuyệt đối (Absolute Encoder) và encoder tương đối (Incremental Encoder), phân tích cấu tạo gồm LED phát, đĩa mã hóa nhiều rãnh, cảm biến quang thu nhận xung vuông pha A, B và khe Z để xác định chiều quay cùng vị trí gốc.
  • Hệ thống thị giác Cognex và phần mềm VisionPro: Giới thiệu các dòng sản phẩm camera In-Sight, DataMan, Checker, 3D Series; cấu tạo camera thông minh và công cụ đồ họa QuickBuild cho phép kéo-thả luồng xử lý ảnh. Nêu chi tiết chức năng các công cụ PatMax, Caliper Tool, Blob Tool, OCRMax trong bài toán đo đạc kích thước và xác định vị trí vật thể.

Chương 3: Thiết kế và thi công hệ thống

Tập trung vào quy trình hiện thực hóa phần cứng mô hình:

  • Thiết kế cơ khí: Xây dựng bản vẽ mô hình 3D tổng quát, mặt trên, mặt bên trên phần mềm SolidWorks; lựa chọn cánh tay robot SCARA model EPSON G6-551S; tính toán góc nhìn và khoảng cách lắp đặt camera CAM-CIC-10MR-10-G đi kèm ống kính Computar tiêu cự 35mm.
  • Thiết kế phần cơ cấu hút: Lắp ráp cơ cấu chấp hành cuối sử dụng nam châm điện ZYE-1P25/20 gắn tại trục cuối của robot SCARA.
  • Thi công hệ thống tủ điện: Gia công bố trí linh kiện trên tấm nền alu; phân bổ vị trí trạm PLC Q (đế Q312DB, nguồn Q61P, CPU Q04UDEHCPU, module QD75MH4, module ngõ ra QY80); lắp đặt khối driver MR-J3W-44B và MR-J4W2-44B; đấu nối hệ thống dây tín hiệu xung, dây động lực servo, dàn rơ-le trung gian và aptomat bảo vệ mạch.

Chương 4: Giải thuật và chương trình điều khiển

Chương này giải quyết các bài toán toán học và thuật toán điều khiển:

  • Động học Robot SCARA: Đặt hệ trục tọa độ cho các khâu của robot EPSON G6-551S theo quy tắc bàn tay phải; thiết lập bảng thông số động học Denavit-Hartenberg (DH); xây dựng hệ phương trình động học thuận xác định vị trí và hướng của khâu tác động cuối từ các biến khớp; giải hệ phương trình lượng giác tìm nghiệm bài toán động học nghịch để xác định góc quay các khớp khi biết tọa độ vị trí gắp vật $(X, Y, Z, \theta)$.
  • Phân tích không gian làm việc: Xác định miền với tới của cơ cấu cơ khí và giới hạn hành trình góc quay của từng khớp robot.
  • Thiết kế lưu đồ thuật toán điều khiển: Xây dựng sơ đồ giải thuật cho chế độ tự động (Auto); mô tả quy trình nhận dữ liệu tọa độ từ chương trình xử lý ảnh, tạo xung điều khiển chuyển động đa trục qua module QD75MH4, kích hoạt nam châm gắp phôi và thả phôi vào vị trí tương ứng theo phân loại.

Chương 5: Vận hành hệ thống và kết quả thực nghiệm

Trình bày kết quả triển khai thực tế trên mô hình:

  • Chế độ vận hành: Xây dựng hai chế độ hoạt động chính gồm chế độ thủ công (Manual) phục vụ kiểm tra di chuyển từng trục, kiểm tra chạy điểm (Jog test), chế độ chạy tuyệt đối/tương đối (Go Absolute - Increment) và chế độ tự động (Auto) thực hiện toàn bộ chu trình đo - gắp - phân loại.
  • Giao diện điều khiển: Hoàn thiện các trang giao diện giám sát trên C# và SoftGOT2000 gồm màn hình giới thiệu, màn hình kiểm tra động học (Kinematic), màn hình kết nối Camera – PLC, màn hình hiệu chỉnh và thực thi chương trình (Edit - Run Program).
  • Kiểm chứng động học: Đưa các thông số tính toán động học thuận và nghịch lên môi trường mô phỏng Matlab, so sánh đối chiếu với chuyển động thực tế của robot EPSON G6-551S để hiệu chỉnh sai số cơ khí.
  • Kết quả xử lý ảnh: Trích xuất các kích thước thực tế cho các mẫu gối đỡ vitme tiêu chuẩn BK12 và BK15; thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng của cường độ chiếu sáng (khi có đèn hỗ trợ và khi thiếu sáng) và ảnh hưởng của độ nét quang học đến độ chính xác nhận diện biên dạng gối đỡ.

Chương 6: Kết luận và hướng phát triển

Đánh giá tổng kết các mục tiêu kỹ thuật đã hoàn thành của mô hình, thẳng thắn chỉ ra các nhược điểm còn tồn tại về mặt thuật toán và điều kiện môi trường làm việc, đồng thời đề xuất các hướng nâng cấp hệ thống trong tương lai.

Kết quả và đóng góp kỹ thuật

Kết quả kỹ thuật đạt được

  • Chế tạo và lắp ráp hoàn chỉnh mô hình thực nghiệm tích hợp giữa robot SCARA EPSON G6-551S, camera công nghiệp Cognex CAM-CIC-10MR-10-G và trạm PLC Mitsubishi Q04UDEHCPU.
  • Thiết lập thành công thuật toán xử lý ảnh trên nền tảng Cognex VisionPro QuickBuild, đo lường chính xác các thông số kích thước hình học 2D (chiều dài, chiều rộng, bán kính lỗ) của các mẫu gối đỡ vitme kim loại.
  • Phân loại chính xác các mẫu gối đỡ tiêu chuẩn BK10, BK12, BK15 dựa trên dữ liệu kích thước trích xuất từ thị giác máy.
  • Hoàn thành bài toán động học thuận và nghịch cho cánh tay robot SCARA, kiểm chứng tính đúng đắn trên phần mềm mô phỏng Matlab và điều khiển vị trí chuyển động thực tế qua module QD75MH4 kết hợp driver MR-J3W-44B / MR-J4W2-44B.
  • Thiết lập hệ thống giao tiếp dữ liệu đa chiều giữa máy tính xử lý ảnh (C#) và PLC Mitsubishi thông qua giao thức của phần mềm trung gian MX Component.
  • Khảo sát thực nghiệm về điều kiện môi trường quang học: Chứng minh sự thay đổi của độ rọi ánh sáng và độ nét quang sai ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả trích xuất biên của công cụ Caliper Tool, từ đó xác lập điều kiện chiếu sáng có đèn ổn định để đạt kết quả phân loại chuẩn xác.

Đóng góp của đề tài

Nhóm tác giả đã tự thiết kế, thi công phần cứng điện - điều khiển và tích hợp đồng bộ các thiết bị công nghiệp từ nhiều hãng sản xuất khác nhau (robot EPSON, hệ thống điều khiển Mitsubishi, thị giác máy Cognex). Đồ án cung cấp quy trình công nghệ mẫu cho bài toán kiểm tra kích thước không tiếp xúc kết hợp điều khiển gắp thả tự động, giải quyết trọn vẹn từ khâu xử lý ảnh công nghiệp, hiệu chuẩn hệ quy chiếu tọa độ đến tính toán động học và điều khiển chuyển động vị trí trong chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế kỹ thuật

  • Về đối tượng đo: Hệ thống chỉ làm việc với các chi tiết gối đỡ vitme phẳng rời rạc đặt cố định trên mặt bàn đo; chưa xử lý được các tình huống vật thể bị nghiêng lớn ngoài mặt phẳng, bị biến dạng phức tạp hoặc các chi tiết bị xếp chồng lên nhau.
  • Về thuật toán thị giác: Đồ án mới ứng dụng các thuật toán xử lý ảnh 2D cổ điển của VisionPro và phương pháp hiệu chỉnh bàn cờ cơ bản; chưa tích hợp công nghệ thị giác 3D để quét chiều sâu hay ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI), học máy để phát hiện khuyết tật bề mặt kim loại.
  • Về cơ cấu chấp hành: Đầu tác động cuối mới trang bị nam châm điện đơn thuần, chưa tích hợp cảm biến lực (load cell / force sensor) để kiểm soát lực tiếp xúc và độ bám dính an toàn của phôi.
  • Về hạ tầng truyền thông: Dữ liệu giữa khối thị giác máy và bộ điều khiển PLC vẫn phải truyền gián tiếp qua ứng dụng máy tính C# và phần mềm MX Component, chưa triển khai các chuẩn truyền thông mạng trường công nghiệp thời gian thực tốc độ cao như CC-Link IE Field, EtherCAT hay giao thức công nghiệp chuẩn hóa OPC UA.
  • Về môi trường kiểm nghiệm: Mô hình mới dừng lại ở việc thử nghiệm tĩnh trong không gian phòng thực hành, chưa được đánh giá độ bền vận hành liên tục dưới tác động của rung động, bụi bẩn và nhiễu điện từ trong dây chuyền công nghiệp công suất cao.

Hướng phát triển

  • Tích hợp thêm camera quét 3D hoặc cảm biến độ sâu nhằm kiểm tra biên dạng không gian ba chiều và phát hiện các khuyết tật cong vênh, rỗ nứt bề mặt chi tiết gối đỡ.
  • Bổ sung cảm biến đo lực kẹp/hút tại đầu tác động cuối của robot SCARA nhằm đảm bảo an toàn thao tác cho nhiều dạng vật liệu khác nhau.
  • Nâng cấp phương thức truyền thông công nghiệp sang chuẩn OPC UA hoặc các mạng truyền thông thời gian thực để tăng tốc độ đồng bộ và giảm độ trễ tín hiệu giữa camera, máy tính và PLC.
  • Mở rộng thuật toán cho phép nhận diện và phân loại động trực tiếp sản phẩm đang chuyển động trên băng chuyền (Tracking Vision).

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo kỹ thuật hữu ích dành cho sinh viên và kỹ sư thuộc các chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Kỹ thuật Cơ điện tử và Kỹ thuật Robot:

  • Tham khảo về phương pháp luận và các bước tính toán động học cánh tay robot SCARA (thiết lập bảng thông số DH, giải bài toán động học vị trí và mô phỏng trên Matlab).
  • Hướng dẫn thực hành tích hợp hệ thống phần cứng PLC dòng Q cao cấp của Mitsubishi, bao gồm sơ đồ đấu nối trạm CPU Q04UDEHCPU, module phát xung điều khiển vị trí QD75MH4 và module xuất số QY80 kết hợp các bộ driver servo MR-J3W, MR-J4W2.
  • Cung cấp mô hình mẫu về việc lập trình ứng dụng C# giao tiếp đọc/ghi dữ liệu thanh ghi PLC qua thư viện MX Component.
  • Hướng dẫn ứng dụng thực tế phần mềm Cognex VisionPro QuickBuild trong công tác xử lý ảnh công nghiệp, thiết lập quy trình hiệu chuẩn chuyển đổi hệ quy chiếu từ camera sang tọa độ robot thông qua công cụ Calibration Tool.

Câu hỏi thường gặp

1. Các dòng gối đỡ vitme được hệ thống nhận diện và phân loại trong đề tài là những loại nào?
Hệ thống được thiết kế để nhận diện, đo đạc kích thước và phân loại ba dòng gối đỡ vitme tiêu chuẩn trong cơ khí chính xác gồm BK10, BK12 và BK15.

2. Robot SCARA và các dòng driver servo điều khiển các trục chuyển động trong đồ án sử dụng các model cụ thể nào?
Robot SCARA được sử dụng trong mô hình là model EPSON G6-551S có 4 bậc tự do. Hệ thống điều khiển truyền động sử dụng bộ driver servo Mitsubishi MR-J3W-44B để điều khiển trục 1 và trục 2, cùng bộ driver servo Mitsubishi MR-J4W2-44B để điều khiển trục 3 và trục 4 của robot.

3. Trạm điều khiển PLC Mitsubishi dòng Q trong mô hình gồm những khối phần cứng cụ thể nào?
Trạm PLC bao gồm: khung đế gắn mô-đun Base Q312DB, bộ nguồn cấp Q61P, khối xử lý trung tâm CPU Q04UDEHCPU, mô-đun điều khiển chuyển động vị trí 4 trục QD75MH4 và mô-đun đầu ra số QY80.

4. Thiết bị thu nhận hình ảnh và công cụ phần mềm xử lý ảnh được lựa chọn là gì?
Phần cứng thu nhận ảnh sử dụng camera công nghiệp Cognex model CAM-CIC-10MR-10-G đi kèm ống kính Computar M3514-MP tiêu cự 35mm. Phần mềm xử lý ảnh là Cognex VisionPro (chạy với khóa cứng bản quyền VPRO-MAX-USB) thông qua môi trường công cụ QuickBuild kết hợp các công cụ chuyên dụng như Caliper Tool, PatMax, Blob Tool và Calibration Tool.

5. Cơ cấu gắp phôi tại đầu khâu tác động cuối của robot SCARA hoạt động theo nguyên lý nào?
Khâu tác động cuối của robot được trang bị nam châm điện model ZYE-1P25/20. Thiết bị này hoạt động bằng nguồn điện 24VDC thông qua lệnh đóng cắt từ module ngõ ra số QY80 của PLC, sử dụng lực hút từ trường để giữ và nhả các phôi gối đỡ vitme bằng kim loại từ bàn đo sang hộp phân loại.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Trần Chí Anh và Bùi Thế Nam Vương đã hoàn thành việc thiết kế, chế tạo và tích hợp vận hành một hệ thống tự động hóa đo lường và phân loại gối đỡ vitme tiêu chuẩn (BK10, BK12, BK15). Nghiên cứu giải quyết thành công các bài toán cốt lõi bao gồm tính toán động học robot SCARA EPSON G6-551S, điều khiển vị trí chuyển động đa trục bằng PLC Mitsubishi dòng Q và module QD75MH4, xử lý ảnh đo kích thước bằng Cognex VisionPro, cùng việc liên kết truyền thông điều khiển đồng bộ qua ngôn ngữ C#. Toàn bộ kết quả thực nghiệm đạt được đã chứng minh tính khả thi kỹ thuật của mô hình trong việc nâng cao tính chính xác và thay thế thao tác kiểm tra thủ công trong sản xuất cơ khí.