CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU Hình 1. 2: Lượng tiêu thụ thuốc bình quân đầu người tại Việt Nam Việc lựa chọn sử dụng chai thủy tinh và nắp cao su trong dự án này dựa trên các lý do sau: • Thủy tinh là vật liệu trơ, không phản ứng với hầu hết các hóa chất, do đó bảo vệ dược phẩm khỏi sự thay đổi thành phần hóa học và giữ nguyên hiệu quả của thuốc. • Chai thủy tinh có độ bền cao, không bị ăn mòn và không thấm nước, giúp bảo quản thuốc lâu dài mà không bị hỏng hóc hay nhiễm bẩn. • Thủy tinh có thể chịu được nhiệt độ cao, cho phép dễ dàng tiệt trùng bằng phương pháp nhiệt, giữ môi trường bên trong chai vô trùng và an toàn cho người sử dụng.
• Nắp cao su giúp tạo một lớp kín chắc chắn, ngăn chặn không khí và vi khuẩn xâm nhập vào bên trong chai, bảo vệ thuốc khỏi oxy hóa và nhiễm khuẩn. Đồng thời, nắp cao su dễ dàng chọc kim tiêm qua để rút thuốc mà không cần mở nắp, giữ môi trường bên trong luôn vô trùng. Ngành công nghiệp dược phẩm ở Việt Nam đã cho thấy sự tăng trưởng đáng kể trong thập kỷ qua và dự kiến sẽ tiếp tục mở rộng trong những năm tới. Từ năm 2018 đến 2021, thị trường đã tăng từ 5,4 tỷ USD lên ước tính 6,5 tỷ USD (KPMG).
Vào năm 2021, chi tiêu cho dược phẩm đã tăng lên hơn 6,6 tỷ USD, và tổng chi tiêu cho y tế đã tăng từ 16,1 tỷ USD vào năm 2017 lên hơn 20 tỷ USD vào năm 2021 (VietnamCredit). 2 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU Trong tương lai, ngành dược phẩm đổi mới tại Việt Nam dự kiến sẽ tăng trưởng với tỷ lệ hàng năm từ 15% đến 20%, có thể thêm hơn 26,8 tỷ USD vào sản lượng vào năm 2045. Sự tăng trưởng này được dự đoán sẽ tạo ra 50.000 công việc mới có kỹ năng cao, tăng năng suất lao động từ 9% đến 13% (KPMG). 3: Dây chuyền sản xuất chai thủy tinh với nắp cao su tại Việt Nam Với những tiến bộ liên tục trong tự động hóa, thị trường toàn cầu cho cánh tay robot dự kiến sẽ bùng nổ trong những năm tới, như được minh họa trong Hình 1.
Các cải tiến về tốc độ và tải trọng được mong đợi. Ở các nước đang phát triển như Việt Nam, nhu cầu về cánh tay robot sẽ tăng nhanh chóng. 4: Thị trường sử dụng cánh tay Robot trên thế giới Hình 1.5 cho thấy sự tăng trưởng của thị trường robot tại Việt Nam [2]. Các công ty lớn như ABB Ltd., Robot 3T Group, Sony Corporation, Midea Group Co.
3 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU Ltd., Honda Motor Co. Ltd, Siemens AG, DENSO Corporation, Rockwell Automation Inc., KION Group AG và Seiko Epson Corporation đang thúc đẩy sự phát triển này. Với tiến bộ kinh tế và công nghệ của đất nước, có thể sẽ sớm xuất hiện một nhà sản xuất nội địa. 5: Sự tăng trưởng của thị trường Robot tại Việt Nam Các loại servo từ Đông Á, đặc biệt là từ Nhật Bản và Hàn Quốc, rất phổ biến ở Việt Nam.
Mặc dù thiếu các khảo sát thị trường chi tiết, các servo của Mitsubishi dường như rất phổ biến như được minh họa trong Hình 1. Ngược lại, các servo của Đức khó tìm hơn. Trên toàn cầu, Siemens PLC là thương hiệu hàng đầu, chiếm 44,5% thị phần theo Hình 1.7, trong khi Mitsubishi PLC chỉ chiếm 13,1%. Hơn nữa, PLC của Siemens được ưa chuộng do độ bền vượt trội so với các thương hiệu khác.
Dự án này nhằm mục đích thu hẹp khoảng cách giữa Siemens PLC và các servo của Mitsubishi để phù hợp hơn với thị trường Việt Nam. Trong dự án này, một Siemens PLC được sử dụng để điều khiển các servo của Mitsubishi. 6: Thị trường PLC trên thế giới 4 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Sau đây là một số mục tiêu cụ thể mà nhóm đặt ra cho dự án: • Độ chính xác khi chiết rót: Mục tiêu là ít hơn 5% xảy ra lỗi trong quá trình chiết rót, đúng lượng nước • Tỷ lệ đóng nắp: Cố gắng đóng được 90% nắp vào chai một cách chính xác và chắc chắn. • Sắp xếp chai vào hộp: Thành công 95% trong việc xếp các chai đạt chuẩn vào một hộp bao gồm 9 chai, nếu xảy ra bất kì vấn đề gì trong quá trình sắp xếp, cánh tay Robot sẽ gắp chai lại vào vị trí đúng của nó theo thứ tự từ trái qua phải, từ trên xuống dưới.
• Xử lý trường hợp cánh tay Robot gắp hụt: Vẫn có ít trường hợp cánh tay Robot gắp hụt chai có nắp trên băng tải. Khi đó, bàn cân loadcell được áp dụng vào khâu sắp xếp chai vào hộp để nhận biết được khối lượng từ đó phân biệt được thứ tự từng chai và luôn đảm bảo hộp chứa đủ chai có nắp. • Cung cấp chai liên tục: Hệ thống có thể chạy liên tục để cung cấp chai xuyên suốt quá trình sản xuất. Nếu dây chuyền chứa đủ số lượng chai trên đó hoặc khi chạy đến chai cuối cùng, hệ thống sẽ tự động tạm dừng.
• Hiệu suất: Cải thiện hệ thống để xử lý trên 3 chai mỗi phút. • Khôi phục sau khi mất điện: Đảm bảo tính chính xác của các vị trí Robot di chuyển khi có bất kì sự cố về cúp điện. • Màn hình giám sát: Có cửa sổ Winform để giám sát hình ảnh từ camera thu được từ chai trên băng tải, kèm theo đó là hiển thị trạng thái của các chai trong hộp, sản phẩm lỗi. • Lặp lại chu kì :Khi hộp chứa đủ số chai có nắp cho phép, hệ thống sẽ tự động tạm dừng và sau đó sẽ lặp lại một chu kì gắp chai mới nếu hộp được thay và nút Change Box được nhấn • Camera công nghiệp: Nhận biết và phân loại được trên 90% sản phẩm lỗi (sản phẩm không nắp) dựa vào lập trình xử lý ảnh phân loại màu và cánh tay Robot gắp chúng vào hộp đựng sản phẩm lỗi.3 Hạn chế • Việc điều khiển robot chỉ dựa trên động học, không tính toán động lực học hoặc bộ điều khiển từng khớp riêng lẻ.
Tất cả các bộ điều khiển đều được đặt ở chế độ mặc định theo Driver. • Thay vì sử dụng các thiết kế cơ khí tiên tiến như bánh răng xoắn, bánh răng côn, hoặc bánh răng trục vít, chỉ có dây đai được sử dụng để truyền động. Thiết kế 5 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU này không cung cấp bảo vệ bụi, dẫn đến độ bền thấp hơn. Tốc độ tối đa của các khớp cũng thấp hơn so với khả năng của động cơ servo.
• Chưa đạt được độ chính xác và ổn định hoàn toàn tuyệt đối.4 Bố cục báo cáo CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU Lý do lựa chọn đề tài, mục tiêu nghiên cứu và các hạn chế đã được nêu ở trên. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Các kiến thức cơ bản về PLC, AC servo, hệ thống chiết rót và đóng nắp, cánh tay robot Magician và lập trình xử lý ảnh với camera đã được trình bày. CHƯƠNG 3: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG Cấu trúc phần cứng bao gồm thiết kế SolidWorks, mô phỏng MATLAB, sơ đồ nối dây và cấu hình thiết bị được mô tả chi tiết. CHƯƠNG 4: CẤU TRÚC PHẦN MỀM Sự phân tích chi tiết và giải thích của mỗi chương trình được hiển thị thông qua sơ đồ giải thuật.
Thông số cho từng driver cũng được nêu rõ. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ Kết quả chạy thực tế cùng với đánh giá hiệu suất, tỉ lệ thành công đã được kiểm tra một cách kỹ lưỡng. CHƯƠNG 6: KẾT LUÂN Một số kết luận và hướng phát triển được nêu đầy đủ. 6 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Dây chuyền sản xuất trong công nghiệp 2.1 Giới thiệu chung về dây chuyền sản xuất Dây chuyền sản xuất, còn được gọi là dây chuyền lắp ráp, là một loạt các bước trong nhà máy nơi nguyên liệu thô được biến đổi thành sản phẩm cuối cùng hoặc các bộ phận được lắp ráp để tạo ra sản phẩm hoàn chỉnh.
Đây là một quy trình có cấu trúc tốt và hiệu quả, trong đó sản phẩm di chuyển từ điểm này đến điểm khác, với mỗi điểm thực hiện một nhiệm vụ cụ thể. Quy trình này được minh họa trong hình 2. 1: Một dây chuyền lắp ráp điện tử Dây chuyền sản xuất được cấu trúc để tăng cường hiệu quả, giảm thời gian sản xuất và duy trì chất lượng đồng đều. Nó thúc đẩy việc sử dụng hiệu quả các nguồn lực như nhân công, thiết bị và vật liệu.
Dây chuyền thường tuân theo một thứ tự các công đoạn nhất định, với mỗi trạm tập trung vào một nhiệm vụ cụ thể. Nhiều ngành công nghiệp sử dụng dây chuyền lắp ráp để sản xuất các sản phẩm khác nhau như ô tô, điện tử, thiết bị gia dụng, thực phẩm, đồ uống và dược phẩm. Quy trình sản xuất có thể bao gồm con người, máy móc, robot hoặc sự kết hợp của chúng, tùy thuộc vào độ phức tạp của sản phẩm và nhu cầu sản xuất. 7 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.2 Lịch sử của dây chuyền sản xuất Dây chuyền lắp ráp đã phát triển từ những ý tưởng sản xuất và tổ chức trước đây, đặc biệt là trong lĩnh vực chế biến thịt.
Nó bắt đầu vào cuối thế kỷ 18 và đầu thế kỷ 19 khi các nhà máy đầu tiên ở Anh và Mỹ bắt đầu chia nhỏ các nhiệm vụ và xây dựng sản phẩm trên một dây chuyền. Việc cơ giới hóa và sử dụng máy móc thực sự đã cách mạng hóa quy trình sản xuất. Khái niệm dây chuyền lắp ráp, nơi sản phẩm di chuyển qua một chuỗi các trạm làm việc, mỗi trạm thực hiện một nhiệm vụ cụ thể, đã xuất hiện như một phát triển đáng kể vào đầu thế kỷ 20. Tuy nhiên, hệ thống dây chuyền lắp ráp đã phát triển và đạt đỉnh cao trong cuộc Cách mạng Công nghiệp vào cuối thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20, khi Henry Ford áp dụng nó vào công nghệ sản xuất ô tô (Hình 2-2).
Ford đã tiên phong trong việc sử dụng hệ thống dây chuyền lắp ráp đầu tiên trong quy trình sản xuất ô tô của mình, tăng năng suất, giảm chi phí và rút ngắn thời gian sản xuất. 2: Dây chuyền sản xuất đầu tiên Kể từ đó, hệ thống dây chuyền lắp ráp đã mở rộng và trở thành yếu tố then chốt trong ngành công nghiệp sản xuất. Các công nghệ và quy trình liên quan cũng đã được phát triển và cải tiến theo thời gian, bao gồm tự động hóa, robot và ứng dụng công nghệ thông tin.