Đồ án: Thiết kế thi công hệ thống lưu kho tự động bằng LabVIEW & Qcode

Đồ án tốt nghiệp chi tiết về thiết kế hệ thống lưu kho tự động. Tích hợp phần mềm LabVIEW và công nghệ nhận dạng Qcode để quản lý hàng hóa hiệu quả.

• Tác giả: Vũ An Bình
• Người hướng dẫn: THS. Phạm Quốc Phương
• Trường học: Trường Đại Học Công Nghệ Tp. Hồ Chí Minh - Viện Kỹ Thuật Hutech
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điều Khiển Và Tự Động Hóa
• Đề tài: Thiết Kế - Thi Công Hệ Thống Lưu Kho Tự Động Ứng Dụng Labview Nhận Dạng Qcode
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Hệ thống Lưu Kho Tự Động LabVIEW Nhận Dạng QCode

Trong bối cảnh công nghiệp hóa và hiện đại hóa sản xuất, hệ thống lưu kho tự động đã trở thành giải pháp tối ưu cho các doanh nghiệp. LabVIEW nhận dạng QCode là một công nghệ tiên tiến kết hợp giữa phần mềm LabVIEW và công nghệ mã QCode để quản lý hàng hóa hiệu quả. Đề tài này được thực hiện nhằm thiết kế một mô hình lưu kho tự động hóa đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các kho hàng hiện đại. Hệ thống này không chỉ giúp kiểm soát hàng hóa tốt hơn mà còn tăng tốc độ nhập xuất, giảm thiểu sai sót trong quy trình quản lý kho. Việc ứng dụng QCode trong hệ thống tự động hóa cho phép xác định nhanh chóng vị trí và thông tin chi tiết của từng sản phẩm.

1.1. Khái niệm Hệ thống Lưu Kho Tự Động

Hệ thống lưu kho tự động là giải pháp tích hợp các thiết bị và phần mềm để quản lý hàng hóa mà ít hoặc không cần can thiệp thủ công. Hệ thống này sử dụng các cảm biến, động cơ bước, và PLC (Programmable Logic Controller) để điều khiển quy trình nhập xuất hàng. LabVIEW là công cụ phần mềm mạnh mẽ giúp lập trình và giám sát hệ thống này một cách hiệu quả và trực quan.

1.2. Ứng dụng QCode trong Quản lý Kho

QCode (mã vạch 2D) cung cấp khả năng lưu trữ thông tin nhiều hơn so với mã vạch truyền thống. Khi kết hợp với LabVIEW nhận dạng, camera xử lý ảnh có thể quét và giải mã QCode tự động. Điều này giúp tự động hóa quản lý hàng hóa, tăng độ chính xác và tốc độ xử lý trong kho hàng.

II. Cấu Trúc và Thiết Bị của Hệ Thống LabVIEW Nhận Dạng QCode

Hệ thống lưu kho tự động LabVIEW được xây dựng từ các thành phần cơ học và điện tử được tích hợp chặt chẽ. Các thiết bị chính bao gồm một băng tải để vận chuyển hàng hóa, ba trục vitme cho chuyển động tuyến tính, bốn động cơ bước (step motor) với bốn driver tương ứng để cung cấp xung và dòng điện. Ngoài ra, hệ thống sử dụng hai cảm biến quang và ba cảm biến tiệm cận để phát hiện vị trí hàng hóa. Camera xử lý ảnh được lắp đặt để quét và nhận dạng QCode trên các sản phẩm. Tất cả các thiết bị này được điều khiển bởi PLC thông qua phần mềm GX Work3 và giao diện LabVIEW để đạt được tự động hóa hoàn toàn.

2.1. Các Thành Phần Cơ Khí Chính

Hệ thống lưu kho tự động bao gồm băng tải vận chuyển hàng ngang, ba trục vitme thực hiện chuyển động dọc và ngang để định vị hàng hóa trong không gian 3 chiều. Động cơ bước được sử dụng vì tính chính xác cao và khả năng điều khiển vị trí chính xác. Các driver motor cấp xung và dòng điện theo lệnh từ PLC.

2.2. Hệ Thống Cảm Biến và Camera Nhận Dạng

Cảm biến quang phát hiện sự hiện diện của hàng hóa, trong khi cảm biến tiệm cận xác định khoảng cách chính xác. Camera với LabVIEW nhận dạng quét QCode trên bề mặt sản phẩm, gửi dữ liệu về PLC để xử lý. Sự kết hợp này tạo nên một hệ thống tự động hóa hoàn toàn không cần can thiệp thủ công.

III. Quy Trình Hoạt Động của Hệ Thống Tự Động Hóa LabVIEW

Quy trình lưu kho tự động bắt đầu khi hàng hóa được đặt lên băng tải. Cảm biến quang phát hiện sự hiện diện của sản phẩm và gửi tín hiệu tới PLC. Camera xử lý ảnh được kích hoạt để quét QCode trên sản phẩm. LabVIEW nhận dạng xử lý hình ảnh từ camera, giải mã QCode và trích xuất thông tin hàng hóa. Dữ liệu này được gửi tới PLC, sau đó động cơ bước nhận lệnh điều khiển trục vitme để đưa hàng tới vị trí lưu trữ chính xác. Cảm biến tiệm cận xác minh vị trí cuối cùng. Toàn bộ quy trình được giám sát và ghi lại bởi LabVIEW để quản lý dữ liệu kho hàng.

3.1. Giai Đoạn Phát Hiện và Quét QCode

Khi sản phẩm xuất hiện, cảm biến quang phát hiện và camera LabVIEW được kích hoạt. LabVIEW nhận dạng QCode sử dụng thuật toán xử lý ảnh tiên tiến để xác định vị trí và quét QCode chính xác. Dữ liệu mã hóa trong QCode được trích xuất và chuyển tới hệ thống PLC để xử lý tiếp theo.

3.2. Điều Khiển và Lưu Trữ Hàng Hóa

Sau khi QCode được nhận dạng, PLC xác định vị trí lưu trữ tối ưu dựa trên thông tin sản phẩm. LabVIEW gửi lệnh điều khiển tới động cơ bước, làm chuyển động trục vitme để đưa hàng tới vị trí chính xác. Cảm biến tiệm cận xác minh sự hoàn thành, và hệ thống tự động hóa ghi nhận quá trình hoàn tất.

IV. Lợi Ích và Hướng Phát Triển của Hệ Thống LabVIEW Nhận Dạng QCode

Hệ thống lưu kho tự động LabVIEW mang lại nhiều lợi ích thiết thực cho quản lý kho hàng hiện đại. Với nhận dạng QCode tự động, thời gian xử lý mỗi sản phẩm được giảm đáng kể, từ đó nâng cao hiệu suất lưu kho. LabVIEW cung cấp giao diện giám sát trực quan, cho phép theo dõi tình trạng hàng hóa trong thời gian thực. Tự động hóa hoàn toàn giảm thiểu sai sót con người và nâng cao độ chính xác. Tuy nhiên, hệ thống hiện nay còn một số hạn chế, chỉ thực hiện nhập xuất và quét QCode mà chưa tối ưu tốc độ xử lý liên tục. Hướng phát triển tương lai là tích hợp cơ sở dữ liệu trên WebServer để quản lý dữ liệu tập trung, tăng tốc độ xử lý hàng hóa, và mở rộng khả năng tự động hóa quản lý kho đạt mức công nghiệp.

4.1. Lợi Ích của Hệ Thống LabVIEW Nhận Dạng QCode

Hệ thống lưu kho tự động giảm tối đa sai sót thủ công nhờ LabVIEW nhận dạng QCode chính xác. Tự động hóa hoàn toàn nâng cao hiệu suất quản lý kho, tiết kiệm chi phí nhân công. Giao diện LabVIEW cho phép giám sát và điều khiển từ xa, tăng linh hoạt trong quản lý. Dữ liệu QCode được lưu trữ tự động, hỗ trợ phân tích và báo cáo nhanh chóng.

4.2. Hướng Phát Triển và Cải Tiến Tương Lai

Hệ thống lưu kho tự động sẽ được tích hợp WebServer để lưu trữ dữ liệu đám mây, cho phép quản lý từ bất kỳ đâu. Tốc độ xử lý QCode sẽ được tối ưu hóa để xử lý hàng hóa liên tục nhanh hơn. Ngoài ra, LabVIEW nhận dạng sẽ được nâng cấp với các thuật toán AI để nhận diện chính xác hơn, và hệ thống tự động hóa sẽ hỗ trợ nhiều loại mã vạch khác nhau.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 GIỚI THIỆU 1. Nền công nghiệp Việt Nam ta nói riêng và các nước trên thế giới nói chung đang phát triển mạnh me. Ngày trước, sản phẩm được tạo ra một cách thủ công nên việc bảo quản hàng hóa trong kho chủ yếu được thực hiện bằng lao động chân tay của con người, do đó không tối ưu hóa được các khoảng không gian, sức chứa của kho hàng, việc quản lý hàng hoá kém hiệu quả cũng như tốn nhiều diện tích đất làm nhà kho chứa hàng. Ngày nay, xã hội hiện nay ngày càng phát triển, các loại hàng hóa càng được sản xuất nhiều nhằm đáp ứng sức mua của người dân.

Vì le đó đã nảy sinh ra những kho hàng hiện đại nhẳm đáp ứng yêu cầu của sản xuất và khắc phuc được những hạn chế của các kho hàng cũ. Hiện nay, tại các quốc gia phát triển trên thế giới có nhiều hệ thống lưu trữ hàng hóa, các hệ thống này rất đa dạng, phong phú về thiết bị cũng như cách thức thực hiện. Nhưng hầu hết vẫn là sử dung nhân công để bốc dỡ hàng hóa, các thiết bị bốc dỡ hàng là các máy nâng sử dung người lái để sắp xếp hàng hóa vào kho. Nhìn chung, các nhà kho hiện nay có các nhược điểm sau: + Sử dung nhiều diện tích để chứa hàng hóa.

+ Không phân loại được các hàng hóa khác nhau (các hàng hóa thường để chung với nhau trong 1 kho). + Không bảo quản tốt hàng hóa khi số lượng nhiều (Chất hàng chồng lên nhau). Rất khó kiểm soát số lượng hàng hóa ra vào trong kho. + Mất nhiều thời gian cho việc xuất nhập kho.

1 Với sự ra đời của các hệ thống xếp hàng hóa tự động, người ta có thể quản lý tốt hàng hóa cũng như nhanh chóng trong việc lưu trữ và xuất hàng hóa ra khoi kho, các hệ thống kho tự động được sử dung robot để vận chuyển hàng hóa, điều này đồng nghĩa với việc đầu tư trang thiết bị hiện đại cho hệ thống kho tốn khá nhiều chi phí cho việc vận chuyển hàng hóa nhưng bù lại là hàng hóa được bảo quản tốt, thuận tiện cho việc quản lý và kiểm soát, tiết kiệm thời gian, tiết kiệm được nhân công … Chính nhu cầu và lý do đó mà chúng em tiến hành thiết kế, thi công hệ thống lưu kho tự động ứng dung Labview nhận dạng Qcode với bộ điều khiển PLC, giám sát và điều khiển thông qua hệ thống.1: Hệ thống lưu trữ và truy suất kho hàng tự động 1.2 Quản lý kho bằng QR Code. QR code viết tắt của Quick Response Code (tạm dịch “Mã phản hồi nhanh”) hay còn gọi là mã vạch ma trận (matrix-barcode). Đây là dạng mã vạch hai chiều (2D) có thể được đọc bởi một máy đọc mã vạch hoặc smartphone có chức năng chup ảnh (camera) với ứng dung chuyên biệt để quét mã vạch.2: QR code ưng dung vào lưu kho. Với các doanh nghiệp sản xuất có hệ thống kho hàng với nhiều mã sản phẩm thì việc quản lý là vô cùng khó khăn với rất nhiều thông tin như: mã hóa sản phẩm, tên sản phẩm, lô sản xuất, quy trình sản xuất, số lượng sản phẩm/ lô, ngày sản xuất.

Khi các doanh nghiệp sử dung việc quản lý kho bằng QR Code thì các thông tin này se được tự động mã hóa, người sản xuất se in ra để dán lên sản phẩm khi xuất kho. Và đương nhiên mã QR code đó đã bao hàm tất cả thông tin về sản phẩm. Như vậy, khi xuất kho hoặc nhập kho hàng hóa, nhân viên chỉ cần quét mã QR bằng các thiết bị chuyên dung thì mọi thông tin se được hiển thị. Đồng thời hệ thống cũng se ghi nhận và tự động tạo phiếu xuất, nhập kho, với tất cả các thông tin về sản phẩm.

Như vậy, mọi công việc và quy trình se đơn giản hơn rất nhiều. Việc quản lý này không chỉ được áp dung khi xuất hoặc nhập kho mà trong công tác kiểm kho cũng phát huy hiệu quả. Quản lý kho bằng QR code là phương pháp quản lý kho hàng thông minh, hiện đại giúp doanh nghiệp khắc phuc những điểm yếu trong quản lý kho theo cách 3 truyền thống. Bên cạnh đó, việc sử dung quản lý kho bằng QR Code cũng giúp cho doanh nghiệp có thể tiết kiệm chi phí, thời gian, cũng như nhân sự cho doanh nghiệp nhưng vẫn đảm bảo hiệu quả quản lý kho đạt như mong đợi.3 Khả năng ứng dụng của hệ thống lưu kho tự động nhận dạng Qcode * Ứng dụng vào công nghiệp: Nâng cao năng suất Điều đầu tiên và quan trọng nhất hệ thống lưu kho tự động nhận dạng Qcode cho phép trình bảo quản hàng hóa nâng suất cao và chính xác hơn so với dùng sức người.

Tính linh hoạt: Máy lưu kho tự động nhận dạng QR code không phải lúc nào cũng được chế tạo để sử dung cho một loại hàng hóa cũng như kích thước ban đầu. Chúng ta có thể thay đổi các loại hàng hóa cũng như kích thước của đồ vật. * Lơi ich của doanh nghiệp: Khi quét mã QR code trên sản phẩm số lượng nhập/xuất được tích vào máy và chuyển về phần mềm tự động. Như vậy quản lý kho bằng QR code se giúp tiết kiệm thời gian và nhân lực rất nhiều cho doanh nghiệp.

Tiết kiệm thời gian: định vị/ vị trí khu vực của sản phẩm hàng hóa trong kho hàng , tiết kiệm thời gian trong việc lấy hàng hóa. Cho phép quản lý kho nhiều vị trí kho. Kiểm soát kho nhanh chóng chính xác. Giúp doanh nghiệp tránh thất thoát, gian lận hàng hóa.

Đây cũng là một lợi ích vô cùng quan trọng quản lý kho bằng QR code. Giảm chi phí hoạt động của doanh nghiệp, tăng hiệu quả vốn lưu động. Bài toán về kinh phí luôn làm các doanh nghiệp trăn trở. Đây là một trong những điều quan trọng nhất mà việc lưu kho hàng tự động bằng QR code mang lại cho doanh nghiệp bằng cách chi phí doanh nghiệp và nâng cao hiệu quả trong sản xuất.4 Mục đich nghiên cứu 4 Tư những nhu cầu cao trong việc sắp xếp hàng hóa tự động, thúc đẩy nhóm em xây dựng nên một ý tưởng về một mô hình lưu kho tự động sử dung thêm xử lý ảnh đang rất phát triển hiện nay trên thế giới.

Với đề tài “Hệ thống lưu kho tự động nhận dạng Qcode” của chúng em se góp phần hiện đại hóa nhà kho, giúp các doanh nghiệp dễ quản lý và kiểm soát, tiết kiệm được nhân công hơn.5 Nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu, tính toán, thiết kế, chế tạo mô hình lưu kho tự động. Tìm hiểu về các mô hình lưu kho tự động hiện nay. Tìm hiểu về xử lý ảnh trên phần mềm Labview Tìm hiểu về những phần mềm liên quan tới đề tài nghiên cứu như: MX OPC, GXwork 3, GTdesigner 3, Autocad,Inventor,. Khảo sát, kết luận và đánh giá.6 Phương phap nghiên cứu Dựa trên cơ sở lý thuyết và tính toán, thiết kế, chế tạo theo tưng giai đoạn, sau đó tìm ra phương án hợp lý, đơn giản và tiết kiệm nhất.

Khảo sát thực tế, tìm hiểu các phương án thi công cũng như quy trình hoạt động của các hệ thống lưu kho tự động, kế thưa những ưu điểm cũng như tìm cách khắc phuc các khuyết điểm để thiết kế đề tàI. Sau khi tìm hiểu xong về cách thức hoạt động se tiến hành thiết kế cơ cấu, mô hình. Sử dung các phần mềm như Autocad,Inventor để thiết kế mô hình.GX work 3, Labview để viết chương trình điều khiển và sử dung MX OPC để kết nối các phần mềm điều khiển với nhau. Kết cấu đồ án của chúng em gồm 6 Chương: - Chương 1: Giới thiệu - Chương 2 : Tổng quan giải pháp - Chương 3 : Phương pháp giải quyết 5 - Chương 4 : Quy trình thiết kế - Chương 5 : Thi công, thí nghiệm mô hình - Chương 6 : Kết luận và hướng phát triển đề tài 6 Chương 2 TỔNG QUAN GIẢI PHÁP 2.

Giới thiệu về hệ thống tư động. Tự động hóa (điều khiển tự động) là sử dung hệ thống điều khiển cho các thiết bị máy móc trong sinh hoạt và sản xuất công nghiệp, hạn chế tối đa sự can thiệp của con người. Trong thực tế có rất nhiều hệ thống tự động được sử dung tại các dây chuyền sản xuất, nồi hơi, lò nhiệt, mạng điện thoại, ổn định tàu thủy, máy bay,.1: Kho thông minh Một hệ thống tự động hóa tổng hợp, việc điều khiển toàn bộ quá trình sản xuất có một chức năng trọng yếu. Đặc tính linh hoạt của quá trình được thể hiện ở tính liên tuc, tính nhịp điệu, tính tỷ lệ, tính song song của các dòng vận động.

Dưới con mắt kinh tế, mức độ tự động hóa của một cơ sở sản xuất không phải luôn luôn là tối đa, mà tùy thuộc những điều kiện cu thể phải xác định được mức độ tự động hóa tối ưu, thích hợp với số lượng sản phẩm, đảm bảo chất lượng gia công cao nhất cũng như giá thành rẻ nhất. Thuật ngữ "tự động hóa", lấy cảm hứng tư các 7 máy tự động, chưa được sử dung rộng rãi trước năm 1947, khi Ford thành lập một bộ phận tự động hóa. Trong thời gian này ngành công nghiệp đã được áp dung nhanh chóng điều khiển phản hồi, mà đã được giới thiệu trong những năm 1930. Tự động hóa đã được thực hiện bằng phương tiện khác nhau bao gồm cơ khí, thủy lực, khí nén, điện, điện tử và máy tính, thường kết hợp.

Các hệ thống phức tạp, chẳng hạn như các nhà máy hiện đại, máy bay và tàu thường sử dung tất cả những kỹ thuật kết hợp. Vai trò của hệ thống tự động Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép giảm giá thành và nâng cao năng suất lao động. Quá trình sản xuất chịu tác động của các quy luật kinh tế. Nhu cầu nâng cao chất lượng sản phẩm cũng làm tăng chi phí trong việc nâng cao mức độ phức tạp của gia công (về đào tạo nhân công và đội ngũ, giá thành trang thiết bị,.

Đây cũng chính là động lực kích thích sự phát triển của tự động hóa. Tự động hóa cho phép cải thiện điều kiện sản xuất. Các quá trình sản xuất tự động cho phép loại bo các khó khăn khi sử dung lao động thủ công. Đồng thời, giúp cải thiện các điều kiện làm việc của công nhân, nhất là các khâu độc hại, nặng nhọc, có tính lặp đi lặp lại nhàm chán.

Quá trình sản xuất tự động hóa giúp đáp ứng cường độ sản xuất lớn, dễ dàng thực hiện chuyên môn hóa và hoán đổi sản xuất. Đây là yếu tố cực kì quan trọng cho phép các nhà sản xuất đáp ứng điều kiện sản xuất và thực hiện cạnh tranh trên thị trường.